【文章內(nèi)容簡介】 了極限，此時的外荷載就為極限荷載。 在第二類穩(wěn)定問題中，當(dāng)荷載達到臨界值 ??crP 時，荷載 — 位移曲線的斜率為零；超過極值點后，曲線斜率小于零，因此結(jié)構(gòu)失穩(wěn)的判別式為第 j 級荷載增量作用結(jié)束時， ? ? 0jK ? （ ） 結(jié)構(gòu)承受的總荷載和總位移為 ? ? ? ? ? ?0 1jj i iP P P?? ? ??； ? ? ? ? ? ?0 1jj i iU U U?? ? ?? （ ） 17 式中： ??0P — 結(jié)構(gòu)的初始荷載列陣； ??0U — 結(jié)構(gòu)的初始位移列陣。 如果在第 j 次增 ? ?iP? 量作用結(jié)束后，結(jié)構(gòu)的總剛度矩陣使上式滿足，那么前 j 次荷載增量過程的迭加即為結(jié)構(gòu)的臨界荷載，則相應(yīng)的總變形 ??jU 即為相應(yīng)的失穩(wěn)模態(tài)。結(jié)構(gòu)承受多個集中荷載或分布荷載作用時，設(shè)各個荷載的大小存在固定比例同步增長，可用該參數(shù)的臨界值確定各荷載的臨界值。 針對上部施工階段最不利狀態(tài)，考慮自重、風(fēng)荷載及掛籃走位等狀態(tài)具體思路同上，做以上兩類結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分 析。 基礎(chǔ)沉降監(jiān)測 對 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋主 橋主墩承臺進行沉降觀測，定量確定其在施工過程中隨加載所產(chǎn)生的 均勻和不均勻 沉降過程。利用于觀測結(jié)果可以采取有效的施工措施， 如確定合攏前是否采用預(yù)頂力措施或是否可采用更合理的合攏次序等，便于 主梁合攏，使成橋結(jié)構(gòu)受力更趨合理。 ：主墩承臺上下游各設(shè) 1～ 2 個測點，測點位置選在承臺便于觀測的可靠位置處。 永久點位：橋墩沉降觀測點，同時應(yīng)注意岸上基準(zhǔn)點的設(shè)置和保護。 ：用精密水準(zhǔn)儀測量測點標(biāo)高。 橋面鋪裝過程中施工監(jiān)控 橋面鋪裝相當(dāng)于在 橋面上的均布荷載，通過實測橋面鋪裝厚度計算得出均布荷載集度，對理論計算的荷載進行修正重新進行結(jié)構(gòu)分析。 （ 1） 支架 和托架 在混凝土澆筑前需要在現(xiàn)場做靜載試驗 ， 以確保支架 和托架 在混凝土澆筑過程中的安全并消除結(jié)構(gòu)的非彈性變形 ， 掌握彈性變形數(shù)據(jù) ， 為后期施工提供重要的實測依據(jù) 。 （ 2） 支架地基是否穩(wěn)定、支架彈性變形觀測數(shù)據(jù)是否合理、支架塑性變形是否消除等這些因素均會影響梁體線形控制 ,， 決定著橋面系施工的難易程度。因此應(yīng)當(dāng)對臨時支架進行變形監(jiān)測，支架變形監(jiān)測包括支架預(yù)壓監(jiān)測、混凝土澆筑過程監(jiān)測、箱梁靜置期監(jiān)測。監(jiān)測內(nèi) 容包括高程、位移。 18 （ 3）預(yù)壓期間監(jiān)測重點是監(jiān)測構(gòu)件的彈性變形和非彈性變形、地基沉降情況、支架變形等，并根據(jù)情況調(diào)整支架措施； （ 4）混凝土澆筑過程監(jiān)測重點是監(jiān)測構(gòu)件的彈性變形和非彈性變形是否與設(shè)置的預(yù)拱度一致，支架的穩(wěn)定等； （ 5）箱梁靜置期監(jiān)測重點是監(jiān)測支架構(gòu)件的穩(wěn) 定。 19 第四章 仿真分析與施工控制 橋梁施工監(jiān)控仿真分析 為了達到施工控制的目的，必須對該標(biāo)段橋主橋施工過程中每個階段的受力狀態(tài)和變形情況進行預(yù)測和監(jiān)控。因此，必須通過合理的計算方法和理論分析來確定橋梁結(jié)構(gòu)施工過程中每個階段在受力和變 形方面的理想狀態(tài)，以便控制施工過程中每個階段的結(jié)構(gòu)行為，使其最終的成橋線形和受力狀態(tài)滿足設(shè)計要求。從這個意義講，施工控制中的結(jié)構(gòu)計算方法不僅能對整個施工過程進行描述，反映整個施工過程中結(jié)構(gòu)的受力行為，而且還能確定結(jié)構(gòu)各個階段的理想狀態(tài)，為施工提供中間目標(biāo)狀態(tài)。因此 必須依靠事先提供可靠的計算參數(shù) ， 采用大型有限元分析 軟件 Midas Civil，利用正裝及倒拆的計算方法精確計算出各種施工狀態(tài)線形 ； 再通過嚴格的制造和施工質(zhì)量的控制，使架設(shè)的線形與設(shè)計相符，才能達到控制線形的目的。 仿真分析準(zhǔn)備 要確保 這 橋主 橋的最終線形 與 內(nèi)力與設(shè)計一致，不能單靠施工階段的跟蹤調(diào)整來實現(xiàn)設(shè)計的主梁線形， 而且 必須依靠事先提供可靠的計算參數(shù)、采用精確的計算方法計算出各種施工狀態(tài)線形，再通過嚴格的制造和施工質(zhì)量的控制，使架設(shè)的線形與設(shè)計相符，才能達到控制線形的目的。所以在上部結(jié)構(gòu)開始安裝之前監(jiān)控工作主要是注意收集各種資料，初步建立計算機施工控制仿真分析系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫；與設(shè)計人員交流，完全領(lǐng)會設(shè)計意圖；確定設(shè)計目標(biāo)狀態(tài)；確定安全施工的指標(biāo)；與監(jiān)督、監(jiān)理等單位聯(lián)系，獲取各項目的檢驗評定標(biāo)準(zhǔn)及控制標(biāo)準(zhǔn)。 資料收集 由于設(shè)計是 偏于安全的，采用規(guī)范設(shè)計參數(shù)計算的結(jié)構(gòu)內(nèi)力及位移均與實測有差異。這些偏差將直接影響到 這橋主橋 成橋后結(jié)構(gòu)線形及內(nèi)力是否符合設(shè)計要求。因此，要對部分主要設(shè)計參數(shù)提前進行測定，以便在施工前對部分結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)進行一次修正，從而進一步修正原設(shè)計結(jié)構(gòu)線形，為保證 這橋主橋 成橋后滿足設(shè)計要求奠定基礎(chǔ)。 20 影響結(jié)構(gòu)線形及內(nèi)力的基本參數(shù)有兩大類：主要技術(shù)參數(shù)與次要技術(shù)參數(shù)。需測定或了解的參數(shù)如下： （ 1）混凝土和鋼材等材料的彈性模量及熱膨脹系數(shù)； （ 2）箱梁尺寸和實際面積； （ 3）主梁節(jié)段的實際重量； （ 4）混凝土的收縮徐變； （ 5）預(yù)應(yīng)力有效值； （ 6）施工荷載（包括施工掛籃）； （ 7）結(jié)構(gòu)剛度； （ 8）溫度變化； （ 9）主橋?qū)嶋H工期與進度安排。 計算機施工控制仿真分析系統(tǒng)資料庫的建立 在以上所列數(shù)據(jù)獲取后，采用橋梁 結(jié)構(gòu) 有限元分析軟件 Midas Civil 復(fù)核 這橋主橋 設(shè)計計算所確定的理論成橋狀態(tài)和施工狀態(tài)，同時結(jié)合通用有限元軟件ANSYS 對這橋的主橋進行 局部應(yīng)力分析。 通過對 橋主橋 各施工工況進行空間模擬分析， 得 出各施工控制工況下主梁線形 、主拱線形 及 關(guān)鍵 位置的應(yīng)力狀態(tài)。結(jié)合施工過程中測得的各階段數(shù)據(jù)，考慮溫度的影響 ，隨時分析 橋主橋 各施工階段主梁 和主拱的 內(nèi)力 及 變形、實際索力與設(shè)計索力預(yù)測值的差異并找出原因，提出修正方案，避免誤差的積累，以確保 這橋的主橋 成橋后 的 內(nèi)力狀態(tài)和線形與設(shè)計保持一致。 因此，在 分別 建立了 橋 監(jiān)控數(shù)據(jù)庫的基本資料后，要通過收集施工過程中的實際參數(shù)和已發(fā)生變化的參數(shù)來修正 各主橋 數(shù)據(jù)庫資料。 監(jiān)控目標(biāo)狀態(tài)的確定 在基于設(shè)計數(shù)據(jù)的 橋主橋 施工控制仿真分析系統(tǒng)建立后，可以計算出主梁的成橋理論線形，將其作為目 標(biāo)監(jiān)控線形，后續(xù)的控制、預(yù)測、反饋等都圍繞此目標(biāo)線形進行。監(jiān)控的初始階段，應(yīng)按照設(shè)計的參數(shù)和修改后的設(shè)計參數(shù)，確定 各 21 主橋 主梁 及主拱 的最終目標(biāo)線形。 仿真分析方法 （ 1）正裝分析法 正裝分析法是按照 這橋主橋 結(jié)構(gòu)實際施工加載順序來進行結(jié)構(gòu)受力和變形分析，它能較好地模擬橋梁結(jié)構(gòu)的實際施工歷程，能得到 這橋主橋 結(jié)構(gòu)在各個施工階段的位移和受力狀態(tài)，這不僅可用來指導(dǎo) 這橋主橋 設(shè)計和施工，而且對 這橋主橋 施工控制提供了依據(jù)。同時，在計算中，能較好地考慮一些與 這橋主橋 結(jié)構(gòu)形成歷程有關(guān)的影響因素，如結(jié)構(gòu)的非線形問題和混 凝土收縮、徐變問題。 正裝分析法的目的在于確定 這橋主橋 成橋結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)。這種計算的特點是：隨著施工階段的推進，結(jié)構(gòu)形式、邊界約束、荷載在不斷改變，前期結(jié)構(gòu)發(fā)生徐變和幾何位置的改變，因而前一階段結(jié)構(gòu)狀態(tài)將是本次施工狀態(tài)結(jié)構(gòu)分析的基礎(chǔ)。 正裝 分析不僅可以為 這橋主橋 成橋結(jié)構(gòu)的受力提供較為精確的結(jié)果，為結(jié)構(gòu)強度、剛度驗算提供依據(jù)，而且還可以為施工階段理想狀態(tài)形成一個描述結(jié)構(gòu)狀態(tài)的數(shù)據(jù)文件，作為完成橋梁結(jié)構(gòu)施工設(shè)計、控制的基礎(chǔ)。 計算過程中，將以前各施工階段結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)作為本階段計算的基礎(chǔ)，前一階段結(jié)構(gòu)位移作為本階段 確定結(jié)構(gòu)軸線的基礎(chǔ)。在一個施工階段中，新拼裝的桿件用激活兩個接點的新單元進行模擬。計算時對 這橋主橋 施工階段循環(huán)進行，循環(huán)結(jié)束時的分析結(jié)果為成橋若干年后結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)。 （ 2）倒拆分析法 倒拆分析法是按照 這橋主橋 結(jié)構(gòu)實際施工加載順序的逆過程來進行結(jié)構(gòu)行為分析。倒拆計算的目的就是要獲得 這橋主橋 結(jié)構(gòu)在各施工階段的理想安裝位置（主要指標(biāo)高）、理想的受力狀態(tài)。 實際施工中 這橋主橋 結(jié)構(gòu)線形的控制與強度控制同樣重要，線形誤差將造成橋梁結(jié)構(gòu)的 合攏 困難，影響 這橋主橋 建成后的美觀和運營質(zhì)量。為了使竣工的的結(jié)構(gòu)保持設(shè)計線形，在施 工過程中用設(shè)置預(yù)拱度 和預(yù)拋高 的方法來實現(xiàn)。而對分階段施工的 桁架拱橋這一 復(fù)雜結(jié)構(gòu)，一般要給出各個施工階段結(jié)構(gòu)物控制點的標(biāo)高（預(yù)拋高），以便最終使結(jié)構(gòu)物滿足設(shè)計要求，這個問題用正裝法難以解決，而倒拆分析法能夠解決這一問題。 22 倒拆分析法的基本思想是：假設(shè) t=t0 時刻結(jié)構(gòu)內(nèi)力分布滿足正裝計算 t0 時刻的結(jié)果，線形滿足設(shè)計要求。在此初始狀態(tài)下，按照正裝分析的逆過程，對結(jié)構(gòu)進行倒拆，分析每次卸除一個施工段對剩余結(jié)構(gòu)的影響，在一個階段內(nèi)力分析得出的結(jié)構(gòu)位移、內(nèi)力狀態(tài)便是該階段施工的理想狀態(tài)。 正裝計算分析不僅可以為成橋結(jié)構(gòu) 的受力提供較為精確的結(jié)果，為結(jié)構(gòu)剛度、強度驗算提供依據(jù)，而且可以為施工階段理想狀態(tài)的確定，為完成巧了結(jié)構(gòu)施工控制奠定基礎(chǔ)。但是，對于分段施工的這橋主橋這種復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，要給出各個施工階段結(jié)構(gòu)控制點的標(biāo)高，以便最終使結(jié)構(gòu)滿足設(shè)計要求，這個問題只用正裝分析法難以解決。故需要結(jié)合兩種分析方法進行綜合分析，使結(jié)構(gòu)在成橋時滿足設(shè)計要求。 石湖路預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋主橋仿真分析內(nèi)容 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋施工過程中每個階段的變形計算和受力分析，是橋梁施工控制中最基本的內(nèi)容。預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋主橋施工控制的目的 就是確保施工過程中結(jié)構(gòu)的安全，保證橋梁成橋線形及受力狀態(tài)和變形基本符合設(shè)計要求。為了達到施工控制的目的，我們必須對預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋主橋施工過程中每個階段的受力狀態(tài)和變形狀態(tài)進行監(jiān)控和預(yù)測。因此，必須通過合理的計算方法和理論分析來確定預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋主橋結(jié)構(gòu)施工過程中每個階段在受力和變形方面的理想狀態(tài)。以便控制施工過程中每個階段的結(jié)構(gòu)行為。使其最終的成橋線形和受力狀態(tài)滿足設(shè)計要求。 根據(jù)預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋主橋設(shè)計資料及有關(guān)規(guī)范的理想?yún)?shù)，采用橋梁結(jié)構(gòu)分析軟件 Midas Civil 進行正裝、倒拆相結(jié)合計算分析。正裝計算法是按照橋梁結(jié)構(gòu)實際施工加載順序來進行結(jié)構(gòu)變形和受力分析，能較好的模擬橋梁結(jié)構(gòu)的實際施工歷程，能得到橋梁結(jié)構(gòu)在各個施工階段的位移和受力狀態(tài)，對設(shè)計和施工控制提供了保證。倒拆計算法是按照橋梁結(jié)構(gòu)實際施工加載順序的逆過程來進行結(jié)構(gòu)分析，即從設(shè)計的最終成橋狀態(tài)開始，逐步倒拆來得到施工各階段中間的理想狀態(tài)和初始狀態(tài)。對預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋主橋成橋階段及各施工階段的設(shè)計應(yīng)力及設(shè)計線形（主梁預(yù)拱度）等進行計算并與設(shè)計計算資料進行相互校核比較。 23 梁橋主橋施工階段全過程分析 對預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋主橋施工各階段運用橋梁結(jié)構(gòu)分析軟件 Midas Civil 進行跟蹤計算。由于理論設(shè)計參數(shù)與實際參數(shù)存在差異以及施工荷載、應(yīng)力、線形等不可能與理論計算完全一致，必須根據(jù)實測應(yīng)力、線形、及溫度等修改計算控制參數(shù)，進行反復(fù)計算，擬合橋梁控制參數(shù)值，使計算值與實測值之間的差別達到最小，再根據(jù)前面階段所擬合的參數(shù)值及實測應(yīng)力、線形及溫度等計算下一階段的合理施工量及線形的調(diào)整量。 穩(wěn)定性分析在施工過程中是極其重要的，關(guān)系著預(yù) 應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋主橋的建設(shè)質(zhì)量與安全。務(wù)必在施工過程中進行穩(wěn)定性分析，擬采用橋梁結(jié)構(gòu)分析軟件 Midas Civil和空間有限元軟件 ANSYS進行預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋主橋全橋施工過程穩(wěn)定性分析驗算，主要包括一下內(nèi)容： （ 1）支架和托架的穩(wěn)定性分析 （ 2）箱梁澆筑過程中的穩(wěn)定性分析 （ 3）結(jié)構(gòu)局部穩(wěn)定性分析 施工控制主要內(nèi)容 橋梁在施工過程中及成橋后結(jié)構(gòu)分析 結(jié)構(gòu)分析是結(jié)構(gòu)施工控制的主要工作內(nèi)容之一，該項工作根據(jù)施工過程與成橋運營情況來完成各施工狀態(tài)及成橋后的內(nèi)力與位移計算，進而確定出結(jié)構(gòu) 各施工階段的內(nèi)力與位移理論值。計算可考慮施工的進程、時間、相應(yīng)狀態(tài)臨時荷載、環(huán)境溫度、截面的變化、結(jié)構(gòu)變化、混凝土的收縮與徐變、預(yù)加應(yīng)力等因素。可確定出橋梁的預(yù)拱度，預(yù)測下一施工狀態(tài)及施工成橋狀態(tài)的內(nèi)力與位移。 結(jié)構(gòu)施工過程的結(jié)構(gòu)行為分析可運用 倒拆 分析與 正裝 分析兩種方法，結(jié)構(gòu)分析采用非線性有限元法。該項分析包括如下幾項內(nèi)容： （ 1）對 橋主橋 結(jié)構(gòu)設(shè)計主要計算數(shù)據(jù)進行復(fù)核； （ 2）復(fù)核 這橋主橋 結(jié)構(gòu)初始狀態(tài)的預(yù)拱度； （ 3）確定各施工理想狀態(tài)的內(nèi)力與位移 ； （ 4）通過比較確定出 這橋主橋 最大內(nèi)力與位移的相應(yīng)狀態(tài)； 24 （ 5）給出有關(guān)施工的建議。 施工控制誤差分析 施工控制的目的是盡可能消除理論計算與施工實際情況間的差異。這種差異表現(xiàn)為：計算參數(shù)與實際情況的差異、計算假定與實際情況的差異、施工誤差、測量誤差等。消除這些差異從兩個方面來進行。 （ 1）調(diào)整計算參數(shù)、修正理想狀態(tài) 由于結(jié)構(gòu)實測與理論值存在著一定的偏差，通過對應(yīng)力或位移偏差分析，結(jié)構(gòu)參數(shù)敏感性分析，結(jié)構(gòu)參數(shù)識別，進一步分析找出偏差原因，確定出設(shè)計參數(shù)真實值。為施工成橋符合設(shè)計要求服務(wù)，也為同類橋的設(shè)計與施工積累經(jīng)驗。 （ 2）反饋控制分析 根據(jù) 這橋主橋 理 想狀態(tài)、現(xiàn)場實測狀態(tài)和誤差，進行分析、預(yù)測出下階段施工控制數(shù)據(jù)的最佳取值是克服誤差的有力手段?？刹捎米钚≌`差估計方法進行分析與預(yù)測。 主跨結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)識別 一部分結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)可通過施工前的測定來加以修正，但是還有一些參數(shù)是難以確定