一、工程概述
金沙洲大橋（糖廠大橋）位于廣州市西部，是為了配合金沙洲小區(qū)的開發(fā)而建的一座跨越珠江的大型城市橋梁。主橋上部結構為93.0m+138.0m+93.0m三跨變高度預應力混凝土連續(xù)箱梁結構。全長324.0m，橋寬22.0m，為單箱單室結構。箱梁為三向預應力混凝土結構，頂面寬度為22.0m，箱寬為10.0m.箱梁根部梁高為7.0m，邊跨及中跨合攏段梁高為3.0m，梁底下緣按二次拋物線設置。設計荷載為汽車-20級，掛車-100.
二、施工控制的內(nèi)容和目的
橋梁施工控制的目的就是確保施工中結構的安全和確保結構形成后的外形和內(nèi)力狀態(tài)符合設計要求。
對于懸臂施工的預應力砼連續(xù)梁橋結構來說，施工控制就是根據(jù)施工監(jiān)測所得的結構參數(shù)真實值進行施工階段的仿真分析，確定出每個懸臂澆筑階段的立模標高，并在施工過程中根據(jù)施工監(jiān)測的成果對誤差進行分析、預測和對下一立模標高進行調整，以此來保證成橋后橋面線型、合攏段兩懸臂端標高的相對偏差不大于規(guī)定值，以及結構內(nèi)力狀態(tài)符合設計要求。
三、施工控制的仿真分析
大跨徑預應力連續(xù)梁橋的施工采用分階段逐步完成的懸臂施工方法時，結構的最終形成必須經(jīng)歷一系列的施工過程，對施工過程中每個階段進行詳細的變形計算和受力分析，是橋梁施工控制最基本的內(nèi)容之一。為了達到施工控制的目的，我們必須首先通過計算來確定橋梁結構施工過程中每個階段在受力和變形的理想狀態(tài)，以此為依據(jù)來控制施工過程中每個階段的結構行為，使其最終成橋線型和受力狀態(tài)滿足受力要求。
1、仿真分析的計算模型
在進行仿真計算時，將金沙洲大橋主橋簡化成平面結構，各懸臂施工階段離散梁單元，整個橋梁離散為101個梁單元，102個節(jié)點，主墩Z1，Z2，Z4簡化為活動鉸支座，Z3簡化為固定鉸支座。
2、仿真分析的結構設計參數(shù)
大多數(shù)情況下，采用規(guī)范設計參數(shù)計算的結構內(nèi)力和位移均較實測值大，這對設計是偏于安全的，但對于結構施工控制來說是不容忽視的偏差，因為它將直接影響到成橋后結構線型及內(nèi)力是否符合設計要求。此次仿真分析的設計參數(shù)取用原則是：結構設計參數(shù)的取值盡量和實際相吻合；對于主要的可以測定的設計參數(shù)，則用試驗數(shù)值；難以測定的則依照設計規(guī)范，根據(jù)以往的工程經(jīng)驗進行修正。
3、施工階段的劃分
本橋采用懸臂澆筑方法施工，在施工過程中，設置了臨時支撐，在計算中除了考慮設置永久支座外，在懸臂施工期間設置了4個臨時豎向約束，以模擬實際施工的臨時支撐。本次計算實際共劃分為23個施工階段和1個運營階段，嚴格和實際施工狀態(tài)相對應。
4、施工荷載的模擬
在預應力砼連續(xù)梁橋的懸臂施工中，掛籃和模板機具設備重對結構的內(nèi)力和變形的影響很大，所以在仿真分析中，必須考慮施工荷載－主要是掛籃的影響。一般說來在現(xiàn)澆1號段混凝土時掛籃設備的靜載全部落在墩頂上的0號段上，但是，在懸臂澆筑過程中，混凝土的重量不斷增加，使掛籃設備上的伸臂發(fā)生彈性變形，它使底模板前端的標高也發(fā)生同樣的變形，類似的變形將同樣的發(fā)生在以后各階段的施工中，這種變形在掛籃拆除后卻不能得到恢復。因此在各節(jié)點的預拱度值中，均應計入這個影響，但是也可以調整的吊帶來解決。當澆筑2號段混凝土掛籃設備一般分成兩截，分別固定在（或者部分地落在）已完成的懸臂階段上，由于掛籃具有一定的靜載，尤其在大跨度橋梁的懸臂施工中，掛籃設備的重心距離懸臂梁的根部的力臂較大，使結構發(fā)生變形，但在掛籃拆除后，又使原來的變形得到恢復。
此次仿真分析計算充分考慮了施工荷載的影響，在仿真分析中模擬了掛籃的安裝和拆除，以及掛籃前進的工況，掛籃的計算重量為800KN（其值由施工單位實測得到）。
5、懸臂施工的撓度計算
在橋梁懸臂施工的控制中，最困難的任務之一就是施工撓度的計算與控制。我們所采用的分析軟件BRCAD5.1和BSAS的系統(tǒng)會根據(jù)不同階段的受力狀態(tài)自動考慮混凝土的收縮徐變影響、預加力的影響、溫度變化的影響以及支座沉降的影響，其中混凝土收縮徐變的計算考慮了各階段混凝土應力變化的影響，在預應力損失的計算中，對每個階段內(nèi)每個截面上的每組鋼束都分別進行了計算。
綜合考慮各種因素后，將各影響參數(shù)輸入軟件中，由軟件自動算出各施工階段每一梁段的撓度，合攏時的撓度，合攏后二期恒載作用下的撓度，以及活載作用下的撓度。
通過仿真分析發(fā)現(xiàn)，在施工階段對結構內(nèi)力和變形影響較大的設計參數(shù)主要梁自身靜載、預應力鋼絞線的有效預應力；材料的彈性模量E和剪切模量G、施工臨時荷載－掛籃、混凝土的收縮與徐變變形的性能以及混凝土加載齡期的變化對變形影響較大，其它的參數(shù)影響較小。
6、施工階段立模標高的確定
在主梁的懸臂澆筑過程中，梁段立模標高的合理確定，是關系到主梁的線型是否平順，是否符合設計的一個重要問題，如果在確定立模標高時考慮的因素比較符合實際，而且加以正確的控制，則最終橋面線型較好。否則，最終橋面線型會與設計線型有較大的偏差。
7、仿真計算主要結果
通過計算結果分析可知，
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