大跨径连续刚构桥合龙施工监测.pdf

第 3 6卷 第 1 3期 2 98 2 0 1 0年 5月 山 西 建 筑 s h anxi archi tecturt v0 1 3 6 no 1 3 m a v 2 0 1 0 文章编号 ： 1 0 0 9 6 8 2 5 ( 2 0 1 0 ) 1 3 0 2 9 8 0 2 大 跨 径 连 续 刚 构 桥 合 龙 施 工 监 测 闫 翠 香 摘要 ： 结合南河特 大桥具体情况 ， 制订 了施工监测 的技术方案， 确定 了其合龙监测 的技术指标及 控制精度标准 ， 积累 了 连续 刚构桥施工经验 ， 希望能对今后 同类桥的施工有一定 的借鉴作用。 关键词 ： 连 续刚构桥 ， 合 龙， 高程控制， 轴线控制 中图分类号 ： u 4 4 6 文献标识码 ： a 大跨径连续刚构桥的施工与合龙控制应该从高程控制、 轴线 控制、 应力控制以及结构的稳定控制着手， 其中最重要的是高程 控制和轴线控制。合龙阶段是桥梁建设的关键时期 ， 合龙效果直 接影响桥梁建成后的受力性能、 外形及使用性能， 因而保证结构 的受力和变形始终处 于安全状态 ， 成 桥后 的结构 内力 和线性符合 设计要求就显得异常重要。本文通过南河特大桥工程实例 ， 对大 跨连续刚构桥合龙的施工监测进行了探讨。 1 工程背景 晋济高速公路上的南河特大桥全桥采用( 4 0 +1 2 0 +31 8 0 + 1 0 0 =8 0 0 m) 六跨一联预应力混凝土连续刚构 +连续梁的结构形 式。上部结构采用斜腹板的预应力混凝土箱梁， 箱梁为单箱单室 断面， 采用纵向、 横向和竖向三向预应力混凝土结构。箱梁顶面 横坡与路线横坡一致， 为双向 2 横坡， 箱梁底面水平。箱梁顶宽 2 4 5 r il ， 底宽 8 6 5 6 m1 1 4 0 8 i t i ， 悬臂长 6 0 r il 。合龙段处箱梁 中心高度为 4 5 0 i t 1 ， 底板厚 0 3 2 i t i 。0号块处箱梁 中心高为 l 2 5 0 i t i ， 底板厚 1 4 1t i ， 从悬臂端到 0号块根部箱梁高度按 h= 4 5 + ；1-75 变 化 ，底 板 厚 按 h = 0 3 2 + x 175 变 化 ( oz “ 为计算截面到悬臂端 的距离 ) 。 南河特大桥合龙段施工顺序： 第一， 中跨( 3号 t构与 4号 t构之间第四跨) ； 第二， 次中跨 ( 2号 t构与 3号 t构之间第三跨， 4号 t构与 5号 t构之间第 五跨) ， 三、 五跨混凝土浇筑同时对称进行； 第三， 左次边跨( 1 号 t 构与2号 t构之间第二跨) 、 右边跨( 5号 t构与6号 t构之间第 六跨) 。二、 六跨混凝土浇筑同时对称进行； 第四， 左边跨( 0号 t 构与 1 号 t构之间第一跨) 的合龙段与现浇段一起施工。 2 施工监 控的 工作 内容 建立施工监控 、 监测 的控制体 系 ， 广 义地说 ， 施 工监控 、 监 测 工作是指施工监控、 监测体系的建立和正确运作。 桥梁的施工监控、 监测与桥梁的设计和施工及监理有着密切 的联系。从信息论的观点来看， 桥梁的施工监控、 监测过程是一 个信息采集、 信息分析处理和信息反馈的过程。通过实时测量体 系和现场测试体系， 可以采集桥梁施工过程中各类所关心的数据 信息。借助桥梁施工计算分析体系， 对采集 的数据信息进行分 析。尤其是对施工中各类结构响应数据( 如变形、 应力、 应变) 的 分析 ， 可以对施工偏差做出评价， 并根据需要研究制定出精度控 制和偏差调整的具体措施。最后以施工控制指令的形式为桥梁 的施工提供反馈信息。 3控 制方法 3 1 结构计算方案 根据南河特大桥的具体情况 ， 本文选择最大悬臂状态下各梁 段控制截面弯矩和主梁各标高控制点的标高为施工控制目标。 结构总体分析采用非线性计算理论。分析模型采用空间模 型， 用考虑剪切作用的梁单元模拟主梁和桥墩。用 b s a s和 an s y s计算校核。挂篮作为结构单元进行拆装， 参与受力计算。整 个施工过程按施工循环周期分成若干阶段 ， 每个 阶段分 3个工况 ， 即： 1 ) 空挂篮就位； 2 ) 浇筑完毕节段混凝土； 3 ) 张拉预应力钢筋。 3 2结构测试 系统 施工控制中监测内容： 1 ) 主梁标高测量。用精密水准仪测 量， 在桥纵向悬臂端往塔根部方向测试 3个主梁节段断面标高， 每个测量断 面布置 4个测点 ， 测 点均设在 主梁 上。每阶段每一工 况均进行标高测试。测量时问选在一天中温度变化最小的时候， 即凌晨 0点6 点之间。2 ) 主梁轴线位置及其截面尺寸的测量。 3 ) 临时结构的观测， 保证施工安全， 测量其偏位。 3 3 偏 差分析 、系统 由于施工中情况复杂 ， 各种因素共同影响， 偏差分析较困难。 分析过程具体如下： 1 ) 取影响参数。在施工过程中影响结构受力 的参数很多， 其中影响较大的有： 结构的刚度 、 梁段 自重、 施工荷 载 ( 临时荷载 的增减 与移动 ) 、 温度 ( 结 构温度 场 ) 、 混 凝土的收缩 徐变、 预应力的有效值等。2 ) 参数敏感性分析。将各参数变化幅 度控制在 1 0 附近， 选定控制目标( 如跨中挠度) ， 利用结构分析 系统计算在参数变化时结构成桥状态控制目标的变化幅度 ， 建立 各参数敏感性方程( 或影响矩阵) ， 并得到影响结构受力的关键参 数及次要参数。3 ) 参数识别。识别的方法采用最小二乘法。参 li ni n g c r a c k d e t e c t i o n a n d s a f e t y e v a l u a t i o n o f s a n xi a n do ng t u nn e l yuan che n g- h ai ab s t r a c t ：th i s p a p e r a n a l y z e d o i l t h e c o n d i t i o n t h a t s o me l i n i n g s o f s a n x i and o n g t u n n e l o n s h i - j i e x p r e s s wa y a p p e a r c r e v i c e s and c r a c k i n g b y i n v e s t i g a t i o n o il c r a c k s ，d e t e c t i o n a n d analy s i s o n t h e l i n i n g q u ali t y ，t h e p a p e r d i d t h e s a f e t y e v alu a t i o n o n t h e l i n i ng c r a c ks o f s a n x i and o ng t u n n e l a n d al s o p r o v i d e s o me t r e a t me n t s c h e me s ； ke y w o r d s ：t u n n e l ，i i n i n g c r a c k in g ，c r a c k d e t e c t i o n ，s a f e t y e v alu a t i o n 收稿 日期 ： 2 0 1 0 0 1 1 1 作者简介： 闫翠香( 1 9 7 6 一) ， 女 ， 工程师 ， 山西省公路局晋城分局 ， 山西 晋城0 4 8 0 2 6 第 3 6卷 第 1 3期 2 0 1 0年 5月 闫翠 香 ： 大跨径 连续刚构桥合龙施 上监测 2 9 9 数识别的目的是为了准确 的预报下一段施工的变形数值。4 ) 误 差判断。为了对参数识别的准确性提供参考， 实际当中采用如下 办法进行误差判断： a 混凝土弹性模量， 根据张拉前后 主梁标高 变化计算结构刚度， 反算混凝土弹性模量 ； b 浇筑混凝土误差 ， 根 据测试混凝土浇筑前后主梁标高变化判断混凝土重量； c 挂篮定 位误 差 ， 根据实测定 位标 高 和理论 计算 标高 的差 值判 断 ； d 温度 影响 ， 根据 2 4 h 观测 主梁标 高变化 判断 温度影 响 ； e 预 应力 束张 拉力误差可根据张拉端油表读数和钢绞线伸长量变化判断； f 测 量误差根据测量数据 的变化趋 势判 断。 3 4 确定适用的施 工偏差容许度指标和应力预警 系统 要确定偏差峰值 的大小和 确定 是否进行 偏差调整 ， 必须 确定 一 套符合施工实际情况的偏差容许度指标体系。过严 的偏差容 许度会为施工带来 困难 ， 延误施工进度， 过松的偏差容许度会为 施工留下一定的隐患。偏差容许度的确定还必须满足设计和监 理对施工质量的要求。针对南河特大桥工程跨径的具体情况 ， 初 步确定施 工 中轴线的偏差容许值 为 1 0 mm； 在施 工阶段 ， 控制截 面的混凝土拉应力不超过 2 5 mp a ， 最大压应力不超过 1 9 6 mp a ， 具体指标根据施工情况进行调整。 对于主梁的应力指标而言， 根据 国内目前 的使用情况， 本工 程采用的测试设备其准确度尚不能令人十分满意 ， 并且设计计算 和施工监控 、 监测计 算一 般只 能给 出线性 平 面应 力 的大小 ， 而 施 工 中存在 的箱 梁的剪力滞后效应及 角域应力 的特 殊性 ， 因此应 力 的测试结果通 常不用于直接 的偏差 分析 ， 本文 提出利用 应力测 试 的增量结果作为施工的应力预警参数。监控单位对于测试 中出 现的应力异常变化及时作出预警报告 ， 实践证明是可靠的。 3 5 利用施工监控 实时计算调整控制 目标值 在进行参 数调整拟合 后 ， 利用实际 的施 工时 间参数 和实 际的 施工荷载参数 进行 施 工监 控 实 时计算 ， 产 生施 工 控 制实 际 目标 值 ， 用于下一阶段 的主梁模板 拼装 标高确定和偏差分 析。 施工 监控 、 监测 在实施时第 一步 的工作是 要形成控 制 目标文 件。施工监控、 监测的预测计算将采用设计计算参数对施工过程 进行分析， 计算 出控制 目标的理论值。理论值 由主梁理论挠度、 主梁理论轴线和主梁截面理论应力等系列数据组成。在这一计 算过程中将与设计计算进行相互校核， 以确保控制 目标不与设计 要求失真 。 桥梁施工 监控 的 目的就是 使施 工 与设 计尽 可能 一致 。在桥 梁的设计计算中通常会采用一些假定的参数用于计算 ， 比如 ： 材 料的弹性模量 、 容重 、 施工 时间等。另外 ， 在设 计计算 中还有 大量 的指定计算参数， 比如 ： 施工顺序等。在桥梁的施工控制计算中 通常会采用尽可能真实的参数用于计算 ， 以反映出设计与施工的 差异 。 由于桥梁 的设计 和施 工 中存 在 着这两 种 既不相 同又相 互联 系的计算过程， 并且在实际工作中这两类计算可能采用不同的计 算模 型 ， 由不同 的单位来 完成 ， 因此 ， 为使施工 能与设计结 果相一 致， 首先要校核设计计算与施工监控、 监测计算的闭合性。 这一校核过程主要是在施工控制计算初期， 根据设计图提供 的资料， 建立施工控制计算模型， 采用设计计算 的主要参数和设 计计算中假定的施工时间进行计算， 利用此过程下的施工控制计 算结果与设计计算结果相核对， 以校核二者是否在计算模型及施 工方法模拟 间存 在实质 性差 异 。只有在 两者计 算结 论基 本一致 的前提下 ， 施 工监控 、 监测的开展才有 实际 的意义。否则 ， 需要 与 设计人员一起仔细核对两种计算过程， 找出并解决存在的问题。 4结语 南河特大桥施工监控的 目标是把大跨度桥梁施工控制的理 论和方法应用于南河特大桥工程的实际施工过程中， 对该桥施工 期间的混凝土应力等 内容进行有效的控制和调整， 即： 对该桥施 工过程 中实际发生的各项影响桥梁内力与变形的参数， 结合施工 过程中实测的各阶段主梁内力( 应力) 与变形数据 ， 随时分析各施 工阶段 中主梁内力和变形与设计预测值的差异， 并找出原因， 提 出修正对策， 以保证安全 、 优质、 高效地进行施工， 并确保在全桥 建成以后梁的内力状态和外形曲线与设计基本相同。实践证明 此施 工监测 的技术方案是 可行的 。 参 考文献 ： 1 范立础 预 应 力混 凝土 连续 梁桥 m 北京 ： 人 民交通 出版 社 1 9 9 9 2 巩春领， 肖汝诚 大跨径刚构一连续组合梁桥整体受力分析 与探讨 j 结构工程师， 2 0 0 4 ， 2 0 ( 5 ) ： 1 4 1 5 3 徐君兰 大跨径桥梁施工控制 m 北京： 人民交通出版社， 2 0 0 2 4 任峤 连续刚构桥施工控制理论及其工程应用 d 武汉： 武汉理工 大学硕 士学位论文 ， 2 0 0 6 5 马保林 高墩大跨连 续刚构桥 m 北京 ： 人 民交通 出版 社 ， 2 0 0 1 6 陈列 ， 徐公望 高墩 大跨 预应 力混凝土桥桥 式方案及 合龙 顺序选择 j 桥 梁建设 ， 2 0 0 5 ( 1 ) ： 3 3 3 5 7 吴建中 多跨连续梁的合龙设计 j 桥梁建设， 1 9 9 9 ( 3 ) ： 3 0 3 2 8 周翰斌， 钱 门友 长联 多跨预应力混凝土刚构一连续梁桥的 合龙施工 j 交通科技 ， 2 0 0 4 ( 5 ) ： 5 7 5 9 9 陈世锋 1 9 0 m连 续刚构悬臂 施工及挠度监控 j 中南公 路 工程 ， 2 0 0 1 ， 2 6 ( 3 ) ： 4 6 4 8 1 0 中交第一公路规划设计院 晋济高速公路南河特大桥设计 图纸 z 2 0 0 4 1 1 j t g 6 2 2 0 0 4 ， 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计 规 范 s 1 2 朱 芳芳 连 续刚 构桥施 工 中的结构 分析 及其 控 制 d 大 连 ： 大连理 工大学硕 士论 文 ， 2 0 0 3 the l a r g e s p a n c o nt i nu o u s s t e e l b r i d g e c l o s u r e c o ns t r u c t i o n m o ni t o r i ng yan cu i - 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