钢-混凝土组合梁施工技术控制

2022-09-10

1 工程概况

本文以Pm169—Pm170段为研究背景, 其计算跨径为40m, 所有材料均采用新购材料, 材质为Q345q D, 采用C50混凝土, 混凝土轴心抗压强度设计值fcd=22.4 MPa, 轴心抗拉强度设计值ftd=1.83MPa, 弹性模量Ec=3.45×104MPa.

2 模型建立与计算

对于钢混结合部位栓钉剪力键群的模拟采用了midas的刚性连接结合虚拟纵梁相结合的方法进行模拟, 即忽略了钢混两种结构在交界面的相对滑移, 中刚性纵梁采用与钢箱梁肋板受压弹性模量等效的原则, 重度选为0。

2.1 施工阶段钢底板受力分析。

(1) 边部钢梁架设阶段, 由计算结果知:边部钢梁架设阶段钢箱底板上缘最大压应力12.7 MPa, 最大拉应力25.8MPa;下缘最大压应力12.9 MPa, 最大拉应力25.5MPa, 均小于Q345q D允许值345MPa。 (2) 中部钢梁架设阶段, 由计算结果知:中部钢梁架设阶段, 自重作用下, 钢箱底板上缘最大压应力12.7 MPa, 最大拉应力15.2MPa;下缘最大压应力4.9 MPa, 最大拉应力23.5MPa, 均小于Q345q D允许值345MPa。

3 施工监控控制分析

施工监控就是对施工过程中各个施工阶段的受力及位移进行瞬时观测, 以满足该施工阶段内力及变形允许范围使实际状态与理想状态相符, 从而确保施工过程中结构的整体稳定性及安全性, 因此, 采用合理的理论分析和计算方法确定桥梁结构施工过程中每个阶段的结构行为很有必要。

钢箱梁施工采用应力与挠度变形双控, 通过MIDAS/Fea计算结果与实测结果进行对比分析, 在施工过程中动态调整主控数据, 确保全桥线型和施工安全。

3.1 测试截面及测点布置

根据施工阶段简支钢箱梁受力特点, 分别选取跨中及支点以及1/4跨处截面作为应力测点, 每个测试断面上, 钢箱梁腹板处沿梁高方向设置4个测点, 底板处沿横截面中心对称布置15个应变测点。

3.2.1 钢箱梁底板计算结果

(1) 边部钢梁架设阶段, 钢箱梁底板计算理论及实测应变结果见表

(2) 中部钢梁架设阶段, 钢箱梁底板理论及实测应变结果见表

在中部钢梁架设阶段, 钢箱梁底板应变从边缘向中部线性减小, 且实测值与理论值变化趋势基本相同, 利用MATLAB计算两者的相关性系数为0.983, 说明计算结果与实测结果相关性较好, 证明了理论模型的正确性。

(3) 顶部混凝土浇筑阶段, 钢箱梁底板理论及实测应变结果见表

在顶部混凝土浇筑阶段, 钢箱梁底板应变从边缘向中部线性减小, 且实测值与理论值变化趋势基本相同, 利用MATLAB计算两者的相关性系数为0.978, 说明计算结果与实测结果相关性较好, 证明了理论模型的正确性。

3.2.2 钢箱梁腹板计算结果

(1) 边部钢梁架设阶段, 钢箱梁腹板应变从边缘向中部线性减小, 且实测值与理论值变化趋势基本相同, 利用MATLAB计算两者的相关性系数为0.997, 0.973, 0.971, 0.967。 (2) 中部钢梁架设阶段, 钢箱梁腹板应变从边缘向中部线性减小, 且实测值与理论值变化趋势基本相同, 利用MATLAB计算两者的相关性系数为0.997, 0.978, 0.971, 0.999, 说明计算结果与实测结果相关性较好, 证明了理论模型的正确性。 (3) 顶部混凝土浇筑阶段, 钢箱梁腹板应变从边缘向中部线性减小, 且实测值与理论值变化趋势基本相同, 利用MATLAB计算两者的相关性系数为0.968, 0.953, 0.946, 0.993说明计算结果与实测结果相关性较好, 证明了理论模型的正确性。

4 结论

本文针对钢箱梁施工全过程的控制技术进行了系统研究, 通过对钢箱梁顶板、腹板、底板有限元模型的建立, 与监控实测结果进行对比分析, 实测结果和计算结果均在规范允许范围内, 且两者变化趋势一致, 吻合较好, 表明了基于有限元模型的施工控制措施的合理性, 这将有助于进行有目的性的施工监控。

摘要：为验算钢-混凝土组合梁在施工过程中应力是否满足规范要求, 主要采用Midas FEA软件对简支钢箱梁细部结构进行计算分析, 得到施工全过程应力的分布状况和变形规律, 结合施工过程制定严格的监控方案, 将实测结果与MIDAS/FEA结果进行对比分析, 两者吻合较好, 验证了基于有限元理论的钢-混凝土组合梁施工全过程分析的可靠性。

关键词：施工,应力,有限元,可靠性