京沪高铁陈山特大桥117～120墩连续梁线形控制总结报告.doc

目录一、工程概述11.1 设计概况11.2 主要技术标准11.3 主梁构造11.4 施工工序2二、施工控制的目的和意义3三、施工控制的依据4四、 施工控制流程4五、施工控制监测的主要内容及方法55.1 主梁结构部分设计参数的测定65.2 桥梁线形控制的方法75.3 结构变形监测7六、施工控制的具体步骤96.1 桥墩及0号块施工阶段96.2 循环悬臂浇注阶段106.3合拢及合拢后阶段15七、误差控制16八、施工监控成果168.1 整体线形168.2 合拢段合拢精度21九、结论230一、工程概述1.1 设计概况京沪高速铁路徐州陈山特大桥117120#墩为32+48+32m双线预应力混凝土连续梁，梁端起始点里程DK679+092.65DK679+205.95。主梁平面直线，纵坡-4.0，其中DK679+092.65DK679+187.499段位于R=35000m的竖曲线上，DK679+187.499DK679+205.95段位于直线上。采用挂篮悬臂浇筑法施工。桥梁全长113.3m，建筑总宽度12.28m，桥面板宽12.0m，防护墙内侧净宽8.8m，桥上人行道栏杆内侧净11.9m。1.2 主要技术标准1、线路情况：双线正线、CRTS型板式无砟轨道、线间距5.0m。2、设计活载: ZK活载3、设计速度：最高350Km/h及以下1.3 主梁构造箱梁为等高度梁，梁高3.25m（不含桥面加高平台）。横截面为单箱单室斜腹板截面，底宽5.4m，桥面板宽12.0m。顶板，底板，腹板在靠近支点附近局部向内侧加厚。主梁截面如图1所示：图1 主梁截面图全桥共分31个梁段，中支点0号块长度为10m，一般悬浇梁段长度为3.0m,合拢段2.0m，边跨直线段长为7.65m（含梁端至边支座中心0.75m）。梁体采用纵向、竖向双向预应力体系，纵向采用1275钢绞线，M1512型锚具，金属波纹管成孔；竖向预应力钢筋采用25的高强精轧螺纹钢筋，JLM-25锚，铁皮管成孔。主梁支座采用高速铁路及客运专线桥梁球型支座产品-GTQZ系列。每个支点设两个支座，固定支座设于本联梁第二个桥墩即118号墩上，其余各墩均设活动支座（边支座活动量e100mm，中支座活动量e200mm），端支座中心（纵向）距梁端75cm。1.4 施工工序117120#墩连续梁采用悬臂浇注法施工，其施工工序为：在两个主墩即118号墩和119号墩之上浇注A0块，再以A0块为施工平台，按“T”构采用4套菱形挂篮分段对称悬臂浇注A1A6，B1B6块段。在落地支架上现浇边跨直线段A8，在吊架上现浇合拢段A7。全桥按悬臂对称浇注、合拢中跨、合拢两个边跨的顺序进行施工。117120#墩连续梁梁段实际开始施工日期及施工周期如表1所示。表1 117120#墩连续梁梁段实际开始施工日期及施工周期墩号块段走挂篮绑底腹板合内模绑顶板浇筑张拉压浆施工周期（天）117A86.166.206.216.22边跨合拢段A77.87.147.16118A03.203.273.2824A1 B13.284.54.94.94.104.164.1721A2 B24.194.224.254.264.275.35.315A3 B35.35.65.115.115.125.185.1917A4 B45.195.21 5.255.255.265.316.114A5 B56.16.36.66.66.76.126.1313A6 B66.126.146.176.186.186.246.2514中跨合拢段B06.307.57.6119A03.243.313.3126A1 B14.54.144.194.194.204.264.2723A2 B24.284.295.45.45.55.95.1013A3 B35.105.125.165.175.175.215.2213A4 B45.225.235.275.275.286.36.414A5 B56.56.76.106.116.116.156.1612A6 B66.166.186.236.236.246.296.2910边跨合拢段A77.87.147.16120A86.206.246.256.27注：表中日期均指工作开始日期。二、施工控制的目的和意义在117120#墩连续梁的施工过程中，不仅要经历悬臂浇注节段形成主梁的过程，还要完成由静定结构转变为超静定结构的体系转换过程。桥梁在悬臂浇注的过程中，会因其自重作用使悬臂端向下位移，当张拉预应力束时，又将使梁体向上位移。同时，梁和墩还同时承受挂篮自重，混凝土收缩、徐变及温度变化等各种内外因素的综合作用。为了确保主桥在施工过程中结构受力和变形始终处于安全的范围内，成桥后的线形符合设计要求，结构恒载内力状态接近设计期望，在主桥施工过程中必须进行严格的施工控制。预应力混凝土连续梁桥属大跨度超静定结构，所采用的施工方法、材料性能、浇注程序及立模标高等都直接影响成桥后的线形与受力，且施工现状与设计的假定总会存在差异，为此必须在施工中采集需要的数据，及时掌握结构实际状态，并通过计算，对浇注主梁立模标高给以调整与控制，以满足设计的要求。通过施工过程的数据采集和优化控制，在施工中逐步做到把握现在，预估未来，避免施工差错，缩短工期，节省投资。三、施工控制的依据本大桥施工监控依据合同文件及下列有关规范、标准进行：(1)北京至上海高速铁路徐州至上海段新建工程陈山特大桥施工设计图(2)北京至上海高速铁路徐州至上海段新建工程陈山特大桥施工组织设计(3)客运专线铁路桥涵工程施工质量验收暂行标准(铁建设2005160号)(4)客运专线无砟轨道铁路工程施工质量验收暂行标准（铁建设200785号）(5)客运专线铁路无碴轨道铺设条件评估技术指南(铁建设2006158号)(6)客运专线无碴轨道铁路工程测量暂行规定(铁建设2006189号)(7)铁路桥梁检定规范(铁运函2004120号)四、施工控制流程大跨度连续梁桥的施工控制是一个施工测量识别修正预测施工的循环工程。施工控制中最基本的原则是确保施工过程中大桥结构的安全，在大桥施工过程安全性满足要求的前提下，再对大桥施工过程中结构的线形进行控制，确保大桥最终线形满足预期目标。大跨径梁桥施工过程复杂，影响参数多。如：结构刚度、梁段的重量、施工荷载、混凝土的收缩徐变、温度和预应力等。求解施工控制参数的理论设计值时，都假定这些参数值为理想值。为了消除因设计参数取值的不确切所引起的施工中设计与实际的不一致性，我们在施工过程中对这些参数进行识别和预测。对于重大的设计参数误差，提请设计方进行理论设计值的修改，对于常规的参数误差，通过优化进行调整。施工控制流程如图2所示。图2 施工控制流程图（1）设计参数识别通过在典型施工状态下状态变量（位移、弹模、混凝土龄期及预应力损失等）实测值与理论值进行比较，以及设计参数影响分析，最终识别出设计参数误差量。（2）设计参数预测根据已施工梁段设计参数误差量，采用合适的预测方法（如灰色模型等）预测未来梁段的设计参数可能误差量。（3）优化调整本施工控制主要以控制线形为主，优化调整也就以这方面的因素建立控制目标函数（和约束条件）。通过设计参数误差对桥梁变形的影响分析，应用优化方法调整本梁段与未来梁段的预应力以及未来梁段的立模标高，使成桥状态最大限度地接近理想设计成桥状态，并且保证施工过程中受力安全。五、施工控制监测的主要内容及方法施工监测是大跨度桥梁施工控制的基础，因为在复杂的施工过程中，影响其施工控制目标顺利实现的因素很多，如所用材料性能与设计取值之间的差异；先期形成结构的截面特性等与分析取值之间的误差；施工荷载与计算值之间的差异；结构模拟分析模型与实际情况之间的差别；施工测量存在的误差；施工条件与工艺非理想化以及结构设计参数和状态参数实测中存在的误差等。因此，在施工中必须对重要的结构设计参数、状态参数进行监测，根据实际施工情况与控制目标建立完善的施工监测系统，以获取反映实际施工情况的数据和技术信息，不断地根据实际情况修正原先确定的各施工阶段的理想状态，使施工状态处于控制范围之中。本施工监测系统中包括设计参数监测及位移参数监测。5.1 主梁结构部分设计参数的测定在进行结构设计时，结构设计参数主要是按规范取用，由于部分设计参数的取值一般小于实测值，因此，大多数情况下，采用规范设计参数计算的结构内力及位移均较实测值大，这对设计是偏于安全的，但对于结构施工控制来说是不容忽视的偏差，因为它将直接影响到成桥后的结构线形是否设计要求。因此，应对部分主要设计参数提前进行测定，以便在施工前对部分结构设计参数进行一次修正，从而进一步修正原设计结构线形，为保证该桥成桥后满足设计要求奠定基础。影响结构线形及内力的基本技术参数有很多个，就其对结构行为影响程度而言可将基本技术参数分为两大类：主要技术参数和次要技术参数。在这些基本技术参数中，有些参数是可以测定的，而另一些则是难以用试验来确定的。在此只考虑主要的、而且可测定的参数。具体测定工作的进行，由施工单位根据该桥所在的自然环境、所用材料情况、施工工艺及工序情况来加以测定，监理及监测单位参与并进行审查。本次监控主要测定了混凝土的弹性模量如下：表2 各梁段实测弹性模量块段号118号墩（单位：104 MPa）119号墩（单位：104 MPa）张拉时28d张拉时28d03.854.623.84 4.9914.214.94.015.0623.81 4.873.97 5.0833.92 4.93.71 4.7743.79 4.723.72 4.6953.844.853.86 4.7563.89 4.853.84 4.8以实测的弹性模量对计算模型中采用的弹性模量进行修正，使计算模型更好地反映实际情况，预拱度设置更加准确。5.2 桥梁线形控制的方法对于采用挂篮悬臂浇注的连续梁桥而言，挠度及预拱度（抛高）值的计算和设置是设计计算的重要内容，也是施工控制的关键技术。这一工作就是“线形控制”，它影响到梁体的空间位置、桥面层厚度、列车车辆过桥时的动力特性以及桥梁外形是否美观等，是桥梁施工过程中非常重要的一环。117120#墩连续梁线形控制工作中采用绝对挠度法对其进行控制。给出以下定义式：定义1 挠度发生前的测量高程发生后的测量高程定义2 立模标高设计标高模板预拱度定义3 梁体实际标高设计标高梁体拱度定义4 模板预拱度计算预拱度挂篮变形5.3 结构变形监测5.3.1 标高控制测量（1）0号块件高程测点布置每段高程控制点布置在离块段前端10cm处，采用16钢筋在垂直方向与顶板的上下层钢筋点焊牢固。同时，垂直测点（钢筋）露出箱梁表面5cm，并将钢筋头顶端磨平。布置0号块高程观测点是为了控制顶板的设计标高，同时也作为以后各悬浇节段高程观测的基准点。每个0号块布置9个观测点，如图3所示。图3 0号块高程测点布置（L0号块长度；单位：m）（2）各悬浇阶段的高程观测每个施工节段设一测试截面，挂篮施工控制标高设置在梁底两腹板底部，每节段施工完成后转移至梁顶，梁顶设四个观测点。测点布置如图4、图5所示。图4 梁体标高控制测点纵向布置（单位：m）图5 梁体标高控制测点横向布置（单位：m）测试仪器：采用高精度水准仪，测量精度在1mm以内。测试时间：每一节段施工的挂篮安装模板后、浇注混凝土后、纵向预应力张拉前、后等施工环节均进行标高测试，观测各节点断面高程变化。六、施工控制的具体步骤6.1 桥墩及0号块施工阶段1）按施工控制小组提供的0号块底面立模标高立模浇注0号块，建立墩梁临时锚固，测量0号块标高结果；2）在0号块拼装挂篮；3）挂篮预压试验，向施工控制小组提供挂篮预压试验变形结果；6.1.1 挂篮预压试验结果及实际挂篮变形的确定根据铁路桥涵施工技术规范的规定，在悬臂浇注混凝土施工之前，必须对挂篮进行加载试验，测定挂篮本身弹性变形和非弹性变形，为各梁段立模设置预拱度提供依据。同时，检查挂篮主桁架及吊带等主要部件的承载能力。挂篮加载试验由施工单位完成。通过挂篮的加载试验，挂篮本身的非弹性变形已经被消除。在随后浇注梁段的过程中，仅需要考虑的是挂篮的弹性变形对施工预拱度的影响。由于在实际的施工过程中，每一梁段的实际重量各不相同，由此引起的挂篮变形必然会存在差异。各阶段挂篮实际变形如表3、表4所示。表3 118号墩各梁段实际挂篮变形 (单位: mm)梁段号117号墩方向119号墩方向左右左右1151510921415483131588416151514514151315613141716表4 119号墩各梁段实际挂篮变形 (单位: mm)梁段号118号墩方向120号墩方向左右左右1141412132161813123191717174161615185141514156161416176.2 循环悬臂浇注阶段从挂篮的前移定位至预应力钢束张拉完毕是本桥施工的一个周期，每个周期中有关施工控制的步骤如下：1）按照预报的挂篮定位标高定位挂篮，由施工单位测量定位后的挂篮标高后向控制小组提供挂篮的定位测量结果；2）立模板、绑扎钢筋；3）浇筑混凝土之前,测量所有已施工梁段上的高程测点，复测挂篮定位标高报施工控制小组；4）施工控制小组分析测量结果，如需调整，给出调整后的标高；5）浇筑完混凝土后第二天测量所有已施工梁段上的测点标高，测量本梁段端部梁底和预埋在梁顶的测点标高，建立梁顶与梁底标高的关系报施工控制小组； 6）张拉预应力钢筋后，测量所有已施工梁段上的高程测点，报施工控制小组； 7）定期观测临时锚固构件的变形及受力情况；8）施工控制小组分析测量结果，根据上一施工周期梁底标高测量值预报下一施工周期的挂篮定位标高；9）监理将上述预报标高最后核定后下指令交施工单位执行。以上是悬臂浇注各梁段时，施工控制的具体实施步骤。现将整个控制过程中的计算预拱度值、设计标高以及立模标高值统计如下。6.2.1 计算预拱度值的确定要确定每阶段的立模标高，首先必须得到每个梁段前端点的计算预拱度之值。进而得到实际的预拱度值。根据有限元软件的计算结果，各个梁段的计算预拱度值见表5所示： 表5 各梁段计算预拱度值 单位：mm梁段号118号墩119号墩117号墩方向119号墩方向118号墩方向120号墩方向1-2.31.21.2-2.32-3.11.41.4-3.13-32.32.3-34-2.23.73.7-2.25-3.82.72.7-3.863.8-2.8-2.83.88-1.6-1.6 注：8梁段的计算预拱度指靠合拢段一侧前端预拱度。6.2.2 设计标高的确定根据设计图纸，确定各梁段梁底、梁顶设计标高。见表6所示。 表6 梁段设计标高汇总表 单位：m桥墩号梁段梁长(m)梁顶设计标高(m)前端梁高(m)梁底设计标高(m)117号墩847.9613.2544.646118号墩0号块A01047.9253.2544.610B047.9033.2544.5881号块A1347.9313.2544.616B147.8963.2544.5812号块A247.9373.2544.622B247.8883.2544.5733号块A347.9433.2544.628B347.8813.2544.5664号块A447.9483.2544.633B447.8733.2544.5585号块A547.9533.2544.638B547.8643.2544.5496号块A647.9583.2544.643B647.8563.2544.541桥墩号梁段梁长(m)梁顶设计标高(m)前端梁高(m)梁底设计标高(m)119号墩0号块A01047.7933.2544.478B047.7573.2544.4421号块A1347.8033.2544.488B147.7453.2544.4302号块A247.8133.2544.498B247.7343.2544.4193号块A347.8223.2544.507B347.7223.2544.4074号块A447.8323.2544.517B447.7103.2544.3955号块A547.8413.2544.526B547.6983.2544.3836号块A647.8503.2544.535B647.6863.2544.371120号墩8号块47.6783.2544.3636.2.3 预拱度及立模标高的确定各梁段的预拱度以及立模标高，分别见表7、表8所示。表7 117、118号墩各梁段预拱度和底板立模标高 桥墩号梁段梁长(m)梁底立模标高(m)117号墩844.655118号墩0号块A01044.623B044.5971号块A1344.628B144.5962号块A244.633B244.5853号块A344.641B344.5774号块A444.646B444.5715号块A544.650B544.5676号块A644.663B644.553表8 119,120号墩各梁段预拱度和底板立模标高桥墩号梁段梁长(m)梁底立模标高(m)119号墩0号块A01044.488B044.4541号块A1344.504B144.4432号块A244.514B244.4283号块A344.526B344.4174号块A444.538B444.4105号块A544.544B544.3946号块A644.553B644.382120号墩8号块44.3766.3合拢及合拢后阶段合拢段施工工序及控制如下：1）悬臂浇注完成后拆除全部挂篮，同时准备现浇边跨现浇段；2）测量全桥测点标高；3）在最早完成施工的T构进行悬臂端测点标高48小时连续观测，每23小时观测一次，记录悬臂端标高随时间的变化曲线；4）安装边跨合拢支架及模板，但不得与主梁紧固（务必保持放松状态，纵向钢筋只允许绑扎一端，另一端必须保持自由）；5）合拢段压重，必要时根据标高调整压重的重量；6）标高调整完毕后，在低温（上述曲线表中标高最稳定时段）时焊接合拢段临时劲性骨架，紧固模板，绑纵向扎钢筋的另一端，张拉临时合拢预应力；7）浇注合拢段混凝土，同时卸载压重；8）测量合拢点标高、中跨悬臂标高；9）张拉边跨合拢段预应力钢筋；拆除边跨合拢支架；10）测量合拢点标高、中跨悬臂端标高；11）中跨合拢点安装合拢吊架及模板，但不得与主梁紧固（务必保持放松状态，纵向钢筋只允许绑扎一端，另一端必须保持自由）；12）中跨合拢段压重，必要时根据标高调整压重的重量；13）标高调整完毕后，在低温、标高最稳定时段焊接合拢临时劲性骨架；14）紧固模板，绑纵向扎钢筋的另一端，张拉临时合拢预应力；15）中跨浇注合拢段混凝土，同时卸载压重；16）测量中跨、边跨合拢点标高；17）张拉中跨合拢段预应力钢筋；拆除中跨合拢吊架；18）全桥测点联测，按网络测量桥面标高提供施工控制小组；七、误差控制（1）根据客运专线铁路桥涵工程施工质量验收暂行标准（铁建设2005160号）11.1.29，施工控制总目标是成桥后梁底曲线与设计值误差控制在20mm以内；（2）根据客运专线铁路桥涵工程施工质量验收暂行标准（铁建设2005160号）11.1.28，合拢前两悬臂端相对高差小于15mm。（3）轴线及平整度误差超过允许值，应及时修正后再进行以后的施工；（4）其它允许偏差要求按客运专线铁路桥涵工程施工质量验收暂行标准（铁建设2005160号）检查控制；（5）如有其它异常情况发生影响标高控制，其调整方案经控制小组分析研究，提出控制意见。八、施工监控成果8.1 整体线形8.1.1 全桥联测数据全桥张拉完成后对全桥线形进行了联合测量。梁体顶面标高如表9所示。表9 117120#墩连续梁梁体顶面标高联测数据梁段编号梁段前段梁顶标高（m)梁段编号梁段前段梁顶标高(m)线路左侧线路右侧线路左侧线路右侧117-A847.967 47.967 119-B647.858 47.858 118-A647.968 47.969 119-B547.854 47.856 118-A547.951 47.949 119-B447.843 47.844 118-A447.949 47.949 119-B347.833 47.828 118-A347.942 47.941 119-B247.823 47.825 118-A247.937 47.938 119-B147.809 47.809 118-A147.937 47.937 119-B047.793 47.795 118-A047.933 47.931 119-A047.761 47.758 续上表：梁段编号梁段前段梁顶标高（m)梁段编号梁段前段梁顶标高(m)线路左侧线路右侧线路左侧线路右侧118-B047.905 47.908 119-A147.744 47.746 118-B147.897 47.898 119-A247.734 47.734 118-B247.891 47.890 119-A347.722 47.722 118-B347.884 47.885 119-A447.710 47.713 118-B447.888 47.889 119-A547.700 47.697 118-B547.874 47.877 119-A647.696 47.696 118-B647.867 47.868 119-A847.683 47.680 根据各梁段的测量数据可得实测梁高（含加高平台）如表10所示：表10 117120#墩连续梁梁体实测高度梁段编号实测梁高(m)梁段编号实测梁高（m）线路左侧线路右侧线路左侧线路右侧117-A83.3173.318119-B63.3203.321118-A63.3213.324119-B53.3193.320118-A53.3163.316119-B43.3183.318118-A43.3183.319119-B33.3183.314118-A33.3143.314119-B23.3183.321118-A23.3163.316119-B13.3163.316118-A13.3213.32119-B03.3143.315118-A03.323.319119-A03.3163.315118-B03.3163.318119-A13.3143.315118-B13.3133.312119-A23.3163.315118-B23.3113.311119-A33.3163.317118-B33.3113.313119-A43.3183.322118-B43.3223.322119-A53.3213.319118-B53.3173.319119-A63.3213.323118-B63.3213.321119-A83.3183.317结合表9和表10和 梁底标高=梁顶标高梁高 可得成桥后的梁底实际标高如表11所示：表11 117120#墩连续梁梁体实际底面标高梁段编号梁底标高（m)梁段编号梁底标高(m)线路左侧线路右侧线路左侧线路右侧117-A844.650 44.649 119-B644.538 44.537 118-A644.647 44.645 119-B544.535 44.536 118-A544.635 44.633 119-B444.525 44.526 118-A444.631 44.630 119-B344.515 44.514 118-A344.628 44.627 119-B244.505 44.504 118-A244.621 44.622 119-B144.493 44.493 118-A144.616 44.617 119-B044.479 44.480 续上表：梁段编号梁底标高（m)梁段编号梁底标高(m)线路左侧线路右侧线路左侧线路右侧118-A044.613 44.612 119-A044.445 44.443 118-B044.589 44.590 119-A144.430 44.431 118-B144.584 44.586 119-A244.418 44.419 118-B244.580 44.579 119-A344.406 44.405 118-B344.573 44.572 119-A444.392 44.391 118-B444.566 44.567 119-A544.379 44.378 118-B544.557 44.558 119-A644.375 44.373 118-B644.546 44.547 120-A844.365 44.363 （说明：118-A，119-A表示小里程方向；118-B，119-B表示大里程方向；118-A0，120-A0表示边跨直线段）8.1.2 全桥合拢后梁体顶、底板理论标高根据桥梁的设计标高和1/2静活载挠度可得出长期徐变后的理论标高，结合后续工作对梁体标高的影响，便可得出全桥张拉完成后梁体理论标高（=设计标高+预拱度+终张拉完成后梁体累计挠度），如表12：表12 117120#墩连续梁梁体标高理论值 单位：m梁段编号梁顶标高梁高（含加高平台）梁底标高梁段编号梁顶标高梁高（含加高平台）梁底标高117-A847.962 3.31544.647 119-B647.854 3.31544.539 118-A647.963 3.31544.648 119-B547.848 3.31544.533 118-A547.948 3.31544.633 119-B447.839 3.31544.524 118-A447.944 3.31544.629 119-B347.828 3.31544.513 118-A347.940 3.31544.625 119-B247.818 3.31544.503 118-A247.935 3.31544.620 119-B147.807 3.31544.492 118-A147.930 3.31544.615 119-B047.793 3.31544.478 118-A047.926 3.31544.611 119-A047.758 3.31544.443 118-B047.903 3.31544.588 119-A147.744 3.31544.429 118-B147.900 3.31544.585 119-A247.732 3.31544.417 118-B247.893 3.31544.578 119-A347.719 3.31544.404 118-B347.887 3.31544.572 119-A447.706 3.31544.391 118-B447.880 3.31544.565 119-A547.693 3.31544.378 118-B547.871 3.31544.556 119-A647.691 3.31544.376 118-B647.860 3.31544.545 119-A847.678 3.31544.363 （说明：118-A，119-A表示小里程方向；118-B，119-B表示大里程方向；118-A8，120-A8表示边跨直线段）8.1.3 全桥整体线形分析结合表9、表11及表12可以得出梁体顶面、底面和梁高与理论数值的偏差值，如表13所示：表13 117120#墩连续梁全桥线形偏差 单位：mm梁段编号梁顶偏差梁高偏差梁底偏差梁段编号梁顶偏差梁高偏差梁底偏差117-A8533119-B646-2118-A659-3119-B5653118-A5312119-B4432118-A4542119-B3531