这些参数,使得计算模型和现场实际情况接近,才能减小误差,使得计算值和实际情况相符合。 (3) 拼装误差
预制构件通常情况下比较大,由于本身刚度的影响,实际拼装时很难做到与设计一致,使得精度很高。预制构件的装配包括边板的吊装和顶板的吊装,而边板的定位直接影响到顶板的定位,所以吊装过程中每一个环节都非常重要。
预制构件的拼装是保证装配式涵洞完工后满足设计要求最重要的,也是最直接的手段,定位时只要态度认真,并且构件在设计上是合理的,构件定位误差能够控制在允许范围以内。
(4) 温度影响
温度影响是施工控制中较难掌握的因素,这主要是因为温度始终变化无常,而且在同一时刻,结构各部分也存在温差。所以,在结构计算中一般不把温度影响作为单独工况,而是将温度影响单独列出,作为修正。温度测量也比较困难,一般情况下,只能测气温,而气温和结构温度是有很大差别的。
温度变化虽然随时存在,但其对施工控制的危害主要表现构件拼装时,选择夜间或者早晨进行预制构件拼装比较合适。温度影响变化无常,每个结构物都有各自特点,所以施工控制前必须加强观测,及时掌握规律,尽可能排除温度影响。如果能掌握温度引起挠度的变化规律,可以将拼装工作安排在任意的时间进行,对于加快施工进度是有好处的。
六、涵洞结构分析
在施工控制开始前,根据设计图及施工单位提供的施工方案,对结构进行全施工过程模拟计算,采用ANSYS和ADINA通用有限元程序计算,根据计算结果对桥梁结构在施工过程中的应力按规范要求验算,并与设计单位核对计算结果。
ANSYS为功能齐全的高级非线性有限元软件,可以处理各种线性和非线性结构分析。ANSYS主要包括三个部分:前处理模块,分析计算模块和后处理模块。前处理模块提供了一个强大的实体建模及网格划分工具,用户可以方便地构造有限元模型;分析计算模块包括结构分析(可进行线性分析、非线性分析和高度非线性分析)、流体动力学分析、电磁场分析、声场分析、压电分析以及多物理场的祸合分析,可模拟多种物理介质的相互作用,具有灵敏度分析及优化分析能力:后处理模块可将计算结果以彩色等值线显示、梯度显示、矢量显示、粒子流迹显示、立体切片显示、透明及半透明显示(可看到结构内部)等图形方式显示出来,也可将计算结果以图表、曲线形式显示或输出。软件提供了100多种的单元类型,用来模拟工程中的各种结构和材料。
主要计算内容是:
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1 吊装和现浇结束时,对涵洞整体进行结构验算;
2 每一级回填覆土荷载下,涵洞结构的变形和内力以及基底压力计算; 3 在每一级回填覆土的基础上,压实过程中,涵洞结构的变形、内力、整体位移以及基底压力计算;
4 施工完成时,涵洞最终状态下结构的受力和变形情况;
七、施工监测
施工监测是装配式涵洞施工控制系统的一个重要部分,各种结构施工控制中都必须根据实际施工情况与控制目标建立完善的施工监测系统。装配式涵洞施工监测系统包括结构设计参数监测、几何状态监测、应力监测、动力监测、温度监测等几个部分。通过建立施工监测系统,跟踪施工过程并获取结构的真实状态,不仅可以修正理论设计参数,保证施工控制预测的可靠性,同时又是一个安全警报系统,通过警报系统可及时发现和避免桥梁结构在施工过程中出现的超出设计范围的参数以及结构的破坏。
施工监测是为施工控制服务的,所进行测试内容也是围绕施工控制进行的。为了保证整个施工控制的顺利进行,综合现场实际情况,选择每种类型涵洞的一座进行监控研究,现初步选择第11标段,桩号K59+252处,截面3.5m×2.5m,净高2m和第12标段,桩号ZK65+887处,截面6.3m×4.5m,净高3.8m两座涵洞的2—3个管节进行监控,进行的测试内容如下: 7.1 断面应力测试
在涵洞的控制截面布置应力量测点,以观察在涵洞施工过程中这些截面的应力变化及应力分布情况。 7.1.1测点布置
装配式涵洞每个节段长度3m,本次监测任务中,在选择的每个节段两端处各设置一个监测断面,沿轴线线方向中点处设置一个监测断面。每个预制构件的拼接处内外表面各布置一个测点,顶板的中间即顶点处内外表面各布置一个测点,边板在构件水平方向以及距水平方向25°和45°夹角处内外表面各布置一个测点,每个测点布置环向和轴向两个方向的应变片。则每节段涵洞布置54个测点,由于在拼装后要进行回填覆土,会损坏表面应变片,涵洞的外表面测点将采用预埋混凝土应变计的方式进行监测。在选择的管节中必须保证至少一
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个管节的断面应力测点按照上述布置方法进行测点布置,其余管节可以充分利用其对称性进行布置测点,共计138个混凝土应变计和138个应变片(详细布置见下图)。
图1 断面应变计(片)布置图图2 节段断面布置及涵身应变计(片)布置图应变计应变片顶板与边板拼接处断面1断面2断面3应变片或应变计
7.1.2测试手段
由于电阻式应变片具有较好的长期稳定性,操作简单,比较适合施工监控的要求,本项目将主要采用电阻式应变片。 BX应变片指标: 灵敏系数:1%; 应变极限:2.5%; 工作温度:-30℃~+70℃ 疲劳寿命:107
适用粘结剂:XF-14,502
EBJ-57应变计指标: 测量范围:拉800με、压1200με; 测量分辨率:≤0.02%F.S; 综合误差:≤1.5% F.S。 工作温度:-25℃~+60℃
ZXY-2型频率读数仪:测量范围:频率(f)500~5000HZ显示值10-3; 测量精度:±0.008Hz; 分 辨 力:±0.1Hz; 工作温度:-10~+50℃;
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灵 敏 度:接收信号≥300uv, 持续时间≥500ms。 7.1.3测试工况
a、涵洞预制构件吊装前; b、涵洞预制构件吊装完成后; c、现浇底板前后;
d、每一级回填覆土荷载以及压实过程都必须采集数据。 e、回填和压实完成后。 7.2 基底压力测试
为了很好的了解上部回填覆土荷载以及压实能量对装配式涵洞的影响,涵洞底部的压力是很重要的参数,可以直观的反应上部荷载的传递,因此,施工过程中基底压力的监测是施工监测工作的必要内容,亦是理论研究的主要依据。
7.2.1测点布置
在选择进行断面应力监控的管节进行基底压力监测,每个涵洞节段设置三个监测断面,分别为沿轴线方向两端和中点处。两个边板的底端两个角点处各设置一个测点,与现浇底板相接处各设置一个测点,现浇底板的两端和中点处各设置一个测点(详细布置见下图)。
压力盒顶板与边板拼接处断面1断面2断面3压力盒图3 断面压力盒布置图图4 节段断面布置及压力盒布置图 7
7.2.2测试手段
基底压力采用压力埋设压力盒进行测试。为了使压力盒能够比较真实而准确的反映测点压力,埋设压力盒时采取如下措施:由于管径较大,而压力盒接触面的直接与管径相比较非常小,因此,只要用砂纸打磨混凝土表面即可保证完全接触,采用结构用A、B胶粘合。为了确保压力盒受力面接触良好,受力均匀,在管底埋设点40×40cm范围内铺1.5cm厚细砂。安装压力盒时其工作面必须朝向土体与拟侧压力方向垂直。 7.2.3测试工况
采用人工测量,测量下述三个工况: a、现浇底板后;
b、每一级回填覆土荷载以及压实过程都必须采集数据。 c、回填和压实完成后。 7.3 涵洞整体位移
涵洞在施工过程中,上部荷载和压实作用对涵洞整体位移影响,测量其竖直向和水平向位移,减少在计算中的误差。 7.3.1测点布置
考虑到涵洞在施工过程中既有自身的变形也有整体的位移,在涵洞底板中点的内表面、顶板中点处的外表面的和左右内表面各设置一个位移观测点。观测断面的布置同压力盒的布置断面,位移观测点视现场实际情况可适当增加。(见下图)
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位移观测点图5 位移观测点布置图