CN113250086A

CN113250086A - 一种利用环境温度对梁体位置进行微调的方法及应用

Info

Publication number: CN113250086A
Application number: CN202110534182.0A
Authority: CN
Inventors: 霰建平; 肖军; 李松; 谢井丽; 张冬; 孙鹏; 石虎强
Original assignee: CCCC Second Highway Engineering Co Ltd
Current assignee: CCCC Second Highway Engineering Co Ltd
Priority date: 2021-05-17
Filing date: 2021-05-17
Publication date: 2021-08-13
Anticipated expiration: 2041-05-17
Also published as: CN113250086B

Abstract

本发明公开了一种利用环境温度对梁体位置进行微调的方法及应用。该方法通过在梁体合适的位置设置临时纵向约束，利用梁体自身的温度变形实现梁体位置的微调，最终使得各支座不设置预偏而满足安装精度要求。本发明的方法适用于施工过程中对需要对梁体位置进行整体微调的情况，例如多跨超长主梁支座上盖板不设置预偏而又要满足支座顺桥向安装容许偏位的要求的情况。

Description

一种利用环境温度对梁体位置进行微调的方法及应用

技术领域

本发明涉及一种梁体微调的方法，特别是一种利用环境温度对梁体位置进行微调的方法及应用。属于桥梁施工领域。

背景技术

在现有桥梁施工中，对于超长主梁而言，其成形过程通常会经历多个阶段，由多个合拢口逐段将主梁连成整体。在纵向上如果主梁不受约束，连成整体的主梁受温度作用会沿着其几何中心向两端自由伸缩；而如果连成整体的主梁在中间某个位置存在纵向约束，则主梁的梁体将以该位置为零点向两端自由伸缩。因而，对于超长主梁其梁体上位置处的纵向位移，与主梁合拢顺序及各合拢口温度情况、纵向约束情况等均有关。一般桥梁都有一个设计基准温度，支座位置及支座上盖板的尺寸设计均是基于设计基准温度而设计的，也是判断超长主梁梁体受温度影响伸缩变形的基准温度。

《公路桥涵施工技术规范》（JTGT F50-2011）第21.6.2节规定，对跨数较多的连续梁，支座顶板纵桥向的尺寸，应考虑温度、预应力、混凝土收缩与徐变等影响因素引起的梁长变化，保证支座能正常工作；同时，第21.2.9节给出了支座安装的质量要求，其中支座顺桥向偏位容许偏位为10mm。

为了确保在成桥状态设计基准温度下支座上盖板中心与支座中心线重合，通常采取采用起吊挪位或支座预偏的方式。对于起吊挪位的方式，施工难度大，费时费力，成本高，安全保证上也是难题。对于支座预偏的方式，如果不能事先准确预估其合拢的温度情况，则不能准确计算支座的预偏量。同时，如果按照拟定的施工合拢方案及合拢温度情况计算预偏量，并按照该预偏量预偏支座上盖板后，如果合拢方案发生了调整，则有关预偏量的计算将是不合理的。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明目的之一是提供一种利用环境温度对梁体位置进行微调的方法，来实现对梁体位置进行微调。

本发明目的之二是提供一种利用环境温度对梁体位置进行微调的应用，将这种微调方法应用于多跨超长主梁支座上盖板不设置预偏而又要满足支座顺桥向安装容许偏位的要求的情况，通过合拢前改变主梁梁体自身的温度变形实现梁体位置的微调，最终实现多跨超长主梁支座上盖板不设置预偏而又满足支座顺桥向安装容许偏位的要求。

为达到上述目的，本发明的技术方案是：一种利用环境温度对梁体位置进行微调的方法，该方法通过在梁体合适的位置设置临时纵向约束，利用梁体自身的温度变形实现梁体位置的微调。

进一步，所述利用梁体自身的温度变形实现梁体位置的微调，是利用梁体在一定环境温度差下，自身热胀冷缩所形成的位移，对其加以约束和释放，实现梁体位置的微调。

进一步，该方法包括如下步骤：

步骤1：根据梁体长度、梁体需要微调的位移距离和梁体材料的线膨胀系数，计算出所需环境温度差；

步骤2：根据计算出的环境温度差和当天天气预报，确定起始温度和终止温度；

步骤3：根据梁体需要位移的方向，确定梁体约束点；

步骤4：在环境温度到达起始温度时对梁体约束点进行约束，在环境温度到达终止温度时，解除约束，完成梁体位置微调。

步骤5：如果一天之内的温度变化不能达到要求梁体位移要求，可采取将微调位移量分解为两个或多个小位移量，两天或多天重复步骤1-4，最终完成位移。

进一步，所述的步骤3具体为：如果梁体需要位移的方向向左，则约束点设置在梁体右端，如果梁体需要位移的方向向右，则约束点设置在梁体左端。

进一步，所述步骤1中，计算出所需环境温度差的公式为：DT= DL/（L×α），其中，DT为环境温度差，L为梁体长度，α为梁体材料的线膨胀系数，DL为梁体位移距离。

本发明还提供了一种利用环境温度对梁体位置进行微调的应用，根据上述任意一项所述的一种利用环境温度对梁体位置进行微调的方法应用于多跨超长主梁支座上盖板不设置预偏而又要满足支座顺桥向安装容许偏位的要求的情况。

进一步，所述的一种利用环境温度对梁体位置进行微调的应用，其特征在于，具体步骤如下：

步骤一：拟定多跨超长主梁的施工方案，确定该主梁的合拢顺序；

步骤二：在主梁完成最终合拢前的阶段，选取合适的位置和温度条件设置临时纵向约束实现主梁的位置微调；

步骤三：在最终主梁完成合拢后解除临时纵向约束。

进一步，所述的步骤三：按照主梁最终合拢温度完成全桥合拢并解除临时约束后，主梁的梁体由合拢温度换算至设计基准温度，各支座中心将与支座上盖板中心重合。

本发明的有益效果是：本发明由于在不同的纵向约束体系下，梁体受温度变形的模式不同（主要是温度变形零点不同），受此影响，通过在不同温度下改变其纵向约束体系，可实现梁体的位置微调。在梁体合拢前通过合理的位置微调可使得梁体处于其合理位置，最终合拢后，换算到设计基准温度下，支座上盖板中心与支座中心线的偏位可满足规范要求。本发明施工成本低，安全好。适用于多跨超长主梁支座上盖板不设置预偏而又要满足支座顺桥向安装容许偏位的要求的情况。

附图说明

图1为本发明的原理示意图，其中，图1A为第一种情况的示意图，图1B为第二种情况的示意图；

图2是本发明应用例2梁体示意图；

图3是应用例2实现了支座不预偏而满足其在设计基准温度下支座的支座中心线与支座上盖板中心线的重合的示意图。

图中，1、第一梁体；2、第二梁体；3、合拢口；4、支座；4-1、第一支座；4-2、第二支座；4-3、第三支座；4-4、第四支座；4-5、第五支座；5、第一梁体中心线；6、合拢段中心线；7、第二梁体端线；8、支座中心线；9、主梁；10、支座上盖板；11、支座上盖板中心线；12、支座预偏差量。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步的详细说明。此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定发明。

实施例1

一种利用环境温度对梁体位置进行微调的方法，该方法通过在梁体合适的位置设置临时纵向约束，利用梁体自身的温度变形实现梁体位置的微调。

实施例2

一种利用环境温度对梁体位置进行微调的方法，包括如下步骤：

步骤3：根据梁体需要位移的方向，确定梁体约束点；

比如：在一天中温度是10℃到30℃，那么，可以在这一天利用20℃温差微调到一个位置，然后在第二天继续利用相同的原理继续微调。类似于毛毛虫蠕动一样，一天挪动一点。

具体应用例1如下：

如图1的图1B，假设梁体长1000m，需要将其位置在基准温度20℃时，向左微调10mm，则可以根据天气预报，选择某一天气温变化包括有20℃-30℃范围的，在20℃时，对梁体右端变形零点处进行约束，待气温升至30℃时，解除约束，则气温降回20℃时，梁体整体左移5mm，第二天再重复上述过程，即可完成微调；

根据现场情况，也可以采取在第一次气温升至30℃时，解除梁体右端约束，在梁体左端进行约束，待气温降回20℃时，再解除约束，一天即可完成微调。此种方法较两天调整方法力度较大，需根据现场情况确定。

实施例3

本发明上述的方法应用于多跨超长主梁支座上盖板不设置预偏而又要满足支座顺桥向安装容许偏位的要求的情况。

具体步骤如下：

步骤三：在最终主梁完成合拢后解除临时纵向约束。

所述的步骤三：按照主梁最终合拢温度完成全桥合拢并解除临时约束后，主梁的梁体由合拢温度换算至设计基准温度，各支座中心将与支座上盖板中心重合。

本发明利用以下原理实现合拢前梁体位置的微调。如图1的图1A所示，长为L的梁体在第一种情况（两端自由，梁体降温DT₁）下将以梁体中心为变形零点在两端发生伸缩：DL₁=L×α×DT₁/2；如图1的图1B所示，在第二种情况（右端纵向约束，梁体降温DT₂）下将以其右端为温度变形零点，左端将发生伸缩：DL₂=L×α×DT₂，其中α为梁体材料的线膨胀系数；而对于梁体中心而言，当在第一种情况下其梁体中心位置固定不动，在第二种情况时梁体中心将发生位移量DL=L×α×DT₂/2；由此可见，通过在不同的温度情况下改变梁体的纵向约束条件将能够实现梁体位置的微调。

具体应用例2如下：

如附图2和图3所示，主梁9包括第一梁体1和第二梁体2，在第一梁体1和第二梁体2之间有合拢口3，主梁总长度L为1000m，即：第一梁体1左端到第二梁体端线7之间的距离；第一梁体1左端到合拢段中心线6距离为700m。第一梁体1下端分布有间隔支座4，这里的支座4有5个分别是第一支座4-1、第二支座4-2、第三支座4-3、第四支座4-4和第五支座4-5，各支座之间的间距均为100m，设计基准温度为20℃，实际合拢温度为30℃，取梁体热膨胀系数α为1×10^-5/℃。

如果全桥均不设置纵向约束，则在合拢前，各支座的偏离其理论支座中心线的距离分别为：3.5cm（第一支座4-1，往左）、2.5cm（4-2第二支座，往左）、1.5cm（第三支座4-3，往左）、0.5cm（第四支座4-4，往左）、0.5cm（第五支座4-5，往右）；合拢后由于梁体变形零点转换为跨中，换算至设计基准温度，各支座将往跨中侧位移5cm（第一支座4-1，往右）、4cm（4-2第二支座，往右）、3cm（第三支座4-3，往右）、2cm（第四支座4-4，往右）及1cm（第五支座4-5，往右）；最终各支座4位置处梁体将累计发生的纵向位移均为1.5cm（往右）。

利用本发明所述原理，如果在最终合拢前在合适的位置设置纵向临时约束，利用温度伸缩变形使得梁体发生向左1.5cm的位移量，则最终合拢后，各支座位置处主梁累计发生位移量将正好为零。

为此，在合拢前第一支座4-1处设置临时纵向约束，待环境温度差达到DT时，第一梁体中心线5发生位移量为1.5cm，则温度变化量为：DT=0.015/α/350=4.29℃。也即，在合合拢前对梁体左端进行纵向约束，当降温4.29℃梁体中心位移1.5cm后，解除纵向约束，然后再进行合拢，那么最终各支座位置处梁体的累计位移换算至设计基准温度20℃时都为零，也即实现了支座不预偏而满足其在设计基准温度下支座中心线8与支座上盖板中心线11的重合。其中，支座上盖板10位于支座4上，支座上盖板10和梁体都为自由接触。

本发明传统支座预偏量的事先计算可能与实际发生位移量不一致的情况，本发明提出通过合拢前设置临时纵向约束的方式巧妙地利用温度效应本身进行梁体位位置调整，使得在成桥后设计基准温度支座上盖板10与支座理论中心线的偏差处在支座预偏差量12容许范围内。

本发明的技术方案不限于上述具体实施例的限制，凡是根据本发明的技术方案做出的技术变形均落入本发明的保护范围之内。

本发明的技术方案不限于上述具体实施例的限制，凡是根据本发明的技术方案做出的技术变形均落入本发明的保护范围之内。本实施例没有详细叙述的部件和结构属本行业的公知部件和常用结构或常用手段，这里不一一叙述。

Claims

1.一种利用环境温度对梁体位置进行微调的方法，其特征在于，该方法通过在梁体合适的位置设置临时纵向约束，利用梁体自身的温度变形实现梁体位置的微调。

2.根据权利要求1所述的一种利用环境温度对梁体位置进行微调的方法，其特征在于，所述利用梁体自身的温度变形实现梁体位置的微调，是利用梁体在一定环境温度差下，自身热胀冷缩所形成的位移，对其加以约束和释放，实现梁体位置的微调。

3.根据权利要求1或2所述的一种利用环境温度对梁体位置进行微调的方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤3：根据梁体需要位移的方向，确定梁体约束点；

步骤4：在环境温度到达起始温度时对梁体约束点进行约束，在环境温度到达终止温度时，解除约束，完成梁体位置微调；

4.根据权利要求3所述的一种利用环境温度对主梁位置进行微调的方法，其特征在于，所述的步骤3具体为：如果梁体需要位移的方向向左，则约束点设置在梁体右端，如果梁体需要位移的方向向右，则约束点设置在梁体左端。

5.根据权利要求3所述的一种利用环境温度对梁体位置进行微调的方法，其特征在于，所述步骤1中，计算出所需环境温度差的公式为：DT= DL/（L×α），其中，DT 为环境温度差，L为梁体长度，α为梁体材料的线膨胀系数，DL为梁体位移距离。

6.一种利用环境温度对梁体位置进行微调的应用，其特征在于，根据权利要求1-5任意一项所述的一种利用环境温度对梁体位置进行微调的方法应用于多跨超长主梁支座上盖板不设置预偏而又要满足支座顺桥向安装容许偏位的要求的情况。

7.根据权利要求6所述的一种利用环境温度对梁体位置进行微调的应用，其特征在于，具体步骤如下：

步骤三：在最终主梁完成合拢后解除临时纵向约束。

8.根据权利要求7所述的一种利用环境温度对梁体位置进行微调的应用，其特征在于，所述的步骤三：按照主梁最终合拢温度完成全桥合拢并解除临时约束后，主梁的梁体由合拢温度换算至设计基准温度，各支座中心将与支座上盖板中心重合。