大跨径钢筋混凝土箱型拱桥的施工监控仿真分析

1 引言

目前，桥梁工程建设中，施工控制是整个桥梁控制的关键，科学施工控制是实现设计目标的可靠保证，也是今后桥梁在服役运营阶段安全可靠的保障。

本文以一缆索吊装的大跨径混凝土箱型拱桥为例，介绍怎样利用有限元软件MIDAS进行桥梁仿真分析和施工监控。桥梁施工监控中结构的计算方法包括正装分析法、倒装分析法和无应力分析法。本案例采用正装分析法，按照桥梁结构实际施工阶段前后次序，利用模拟建模程序自动完成分析计算来指导桥梁施工。

2.4 量表的效标关联度检测结果 本量表采用与条目“对护士工作满意度整体印象得分”做总体效标关联度的监测，其相关性为0.767，P=0.000，见表7。

2 工程概况

某大桥为跨径120m钢筋混凝土箱型截面悬链线无脚拱，矢跨比1/6，拱轴系数m=1.756，预制拱箱高1.80m，组合拱箱高1.90m；拱上腹拱为15m×8.5m装配式钢筋混凝土简支空心板梁。该桥的孔跨布设为引桥12m+主桥120m+引桥3m×13m，桥梁全长185.5m。下部结构0#桥台为重力式U型+承台桩群基础组合台，5#桥台为肋板埋置式+群桩基础组合台；3#、4#桥墩为钢筋混凝土双柱式墩。主桥的总体布置图如图1、横断面图如图2。

过去几年财政部出台了《管理会计体系建设指导意见》和《管理会计指引》，这些政策的出台在政策层面为管理会计的发展提供了依据和指引。现阶段，公立医院仍普遍存在“重核算，轻分析”的财务管理问题，随着医疗卫生体制改革的不断深化，公立医院改革已进入深水区，公立医院运营机遇与挑战并存。因此，在面临公立医院综合管理体系的变革中，建立适合医院总体发展战略的管理会计体系是值得深入研究的课题。管理会计的理念将逐渐深入人心，为医院管理者所用，管理会计信息在日常经营管理中应用范围也会日益扩大，进而为新形式下我国公立医院管理方法的规范化、管理手段的科学化、信息技术的现代化的管理作出重要的贡献。

  

图1 桥型布置图（cm）

  

图2 横断面图（cm）

3 施工监控理论

根据桥梁建设数据，为更准确的进行仿真分析和数据提取，全桥总体静力分析采用Midas Civil 2015程序进行，模型采用空间梁单元模拟，总节点数为1201个，总单元数为1810个。扣索1、2、3与两岸山体均为拱脚固定约束，与箱拱拱肋为弹性连接。本桥以理论竖曲线为基准进行结构离散以及进行桥梁施工阶段、成桥状态和成桥10a后。在自重、混凝土收缩徐变等作用下的分析计算。具体模型建立如图3。

4 桥梁仿真分析

4.1 有限元模型建立

本桥主拱结构分五段预制，采用无支架缆索吊装。缆索吊装施工法是根据缆索吊机的吊装能力将拱肋分节段预制，由缆索吊机先将两岸拱脚段吊装就位，使用扣索将其固定，再依次吊装其余各段进行对接

  

图3 有限元计算模型

4.2 施工过程仿真模拟

全桥缆索吊装施工阶段较多，模拟相对复杂，根据施工方案及施工工序，为了能准确模拟整个桥梁的施工工程，从开始建设到成桥阶段共划分为25个施工阶段，每个施工阶段均考虑实际施工情况进而模拟具体的荷载状况、混凝土收缩徐变、温度效应以及相应的边界条件。根据实际施工顺序，各施工阶段的细节划分见表1，所附几个施工阶段图例见图4。

  

图4 施工阶段仿真模拟示意

 

表1 施工阶段划分及具体内容表

  

施工顺序施工顺序1 3 5 7 9 1 1 2 4 6 8 1 0 13 15 17 19 21 23 25具体施工阶段4#拱吊装段1 4#拱吊装段3 3#拱吊装段1 3#拱吊装段3 4#-3#拱横向连接2#拱吊装段2 2#拱合龙1#拱吊装段1 1#拱吊装段3 2#-1#拱横向连接浇筑拱上立柱1#、14#浇筑拱上2#-6#、9#-13#立柱和盖梁桥面铺装和人行道12 14 16 18 20 22 24 26具体施工阶段4#拱吊装段2 4#拱合龙3#拱吊装段2 3#拱合龙2#拱吊装段1 2#拱吊装段3 3#-2#拱横向连接1#拱吊装段2 1#拱合龙主拱圈封拱及浇注拱圈铺装和垫梁浇筑拱上立柱和盖梁7#、8#架设主梁交工

4.3 拱圈的内力分析

由表1可看出，通过全过程分析多阶段模拟的方法正装分析至成桥状态，主拱圈在各个控制截面的最大内力效应均小于相应截面抗力，全截面以承压为主，承受的最大压应力不超过13MPa。截面应力在理论计算安全范围内。由于拱脚截面最大轴力、3L/8截面最大弯矩的存在，在施工监控时必须对该两处截面进行应力监控。判断拱肋的应力变化情况，并对可能发生的超出设计规范要求的情况提出应力调整措施。

 

表2 主拱圈强度计算表

  

最大轴力/kN最小轴力/kN最大弯矩/kN·m最小弯矩/kN·m拱脚（12）43322.37 42369.70 7234.81-20881.93 L/8（9）40011.37 37198.84-169.45-9362.86 L/4（6）37122.42 35372.70 7120.45-6324.47 3L/8（3）35410.51 34631.89 13889.97-666.74拱顶（0）35143.23 33960.04 10707.07-1514.69

 

表3 主拱圈各截面抗力汇总表

  

拱脚（12）L/8（9）L/4（6）3L/8（3）最大轴力/kN最小轴力/kN最大弯矩/kN·m 117000 44300 117000 44400 75300 68200 93600 82800 86300拱顶（0）103000 50700最小弯矩/kN·m 495009360091300 100000 66400 70300 96700 56200 106000

以缆索吊装施工全过程仿真分析模型为基础，选取拱肋吊装节段、拱肋合拢节段关键施工状态，根据预测拱肋面临的荷载情况，并考虑风荷载的条件下，对施工过程中的结构内力和应力状态进行分析进而保证施工过程准确度和安全性。成桥状态主梁的强度计算和抗力汇总结果见表2和表3。

从表4以及表5中我们可以看到,采用SVM分类器识别单步运动速度时,针对人员行走状态的识别准确性相对较高,采用本文提出的方法,可以将人员以1.5 m/s和1.75 m/s快速行走状态的单步从数据集中区分出来。理论上分析是因为人员处于行走状态时,即使是快速行走,脚部触地的时间相对跑步状态脚部触底时间相对较长,其特征值相对较稳定。另外,从表4与表5中的数据我们还可以看到,当人员运动速度大于3 m/s后,其单步速度误判相对低速运动出现显著波动。理论上分析是因为当人员运动大于3 m/s后,脚部触地的时间出现显著地减少,数据的波动增大,本文所选取的特征出现波动,从而影响分类器的识别过程。

4.4 拱圈线形分析

缆索预制吊装拱桥的线形直接影响拱圈线形，应着重对拱圈线形进行控制。成桥线形与目标线形的偏差值，会严重影响结果的整体承载力。

4.4.1 主拱圈吊装阶段

由于施工预拱度与图纸设计预拱度存在偏差，因施工工艺、拱箱自重作用沉降、温度变化等复杂因素，拱箱合拢后的高程与考虑施工预拱度后的理想高程也存在一定的偏差，因此必须对拱箱上的立柱尺寸做微调整以指导后期桥梁施工（见图5）。

  

图5 1#拱肋合拢后高程对比图

  

图6 盖梁顶部高程对比图

  

图7 垫石高程值对比图

  

图8 桥面高程值对比图

4.4.2 拱上立柱浇筑阶段

4.4.3 主梁架设及桥面铺装阶段

若以立柱立模标高为准，盖梁施工后因施工因素、环境变化等因素可能无法保证盖梁高程处于理论高程位置；又由于盖梁高程最接近于上部结构，因此以盖梁立模标高为基准可有效减小指令函数量，方便作业，且容易控制后期上部结构施工高程。本阶段盖梁顶部高程对比和垫石高程值对比结果见图6和图7。

麦克拉伦谷（McLaren Vale）坐拥种类繁多的葡萄佳酿、特式美食、大自然美景及本土艺术，而当地数目逾150家的酒庄（80家设有酒窖门市），以Shiraz及超优的Grenache及Cabernet葡萄品种闻名于世，当中不少是国际葡萄酒大奖赛屡获殊荣的顶级酒庄。

此施工阶段，本桥主体结构施工已经全部完成，对桥面高程进行测量，与理论的设计目标高程和施工目标高程进行对比，校验施工监控工作的效果。桥面实测高程与落梁目标值对比见图8。

综上所述，根据施工工序仿真模拟主拱圈吊装、拱上立柱及盖梁浇筑、空心板主梁架设以及二期铺装过程实际结构的受力特性，本桥各施工阶段控制截面高程接近理论计算值，截面应力在理论计算安全范围内，由于主梁架设前期垫石高程控制准确，因此空心板高程与目标高程绝对误差控制效果较好，最大相差2.5cm。

5 结语

大跨径钢筋混凝土箱型拱桥的拱肋缆索吊装是一个十分复杂的过程，由于传统的解析法分析需要简化模型，简化方式通常与实际情况不甚相符，计算结果不准确。本文通过大型有限元软件Midas/civil建模，对某大跨径钢筋混凝土箱型拱桥建立有限元分析模型，经过全过程正装分析和多阶段仿真模拟分析可知，桥梁结构线形和受力与目标状态基本吻合。主拱圈受力安全，应力储备足够，将施工误差控制到了理想效果。由于有限元仿真模型的建立、荷载模式的选择和边界条件的模拟以及物理参数的获取均符合实际桥梁情况，仿真分析结果与实测吻合较好，不仅达到理想设计成桥状态，而且可有效减少误差，解决了施工难题的同时，也为同类型桥梁的仿真分析积累了宝贵经验。

米阀电路如图4所示，米阀电路的使能信号和开关位置信号由单片机进行控制。图4中开关K1所在位置4接+24V高电位，1接地低电位，米阀开关位置在闭合处。R2为上拉电阻，默认是PNP三极管高电平不导通。与传送带控制电路原理相同，三极管导通，开关吸合改变位置，开关K1所在位置4接地低电位，1接+24V高电位，开关位置在开合处。

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