连续梁线形监控方案

新建鲁南高铁临沂至曲阜段工程 LQTJ 2 标段预应力混凝土双线连续梁线形施工监控技术方案 中铁二十一局集团有限公司勘察设计院 第 1 页 1 工程概况 1 鲁南高铁花果峪特大桥 DK212 220 5 处跨 S241 省道 道路与线路为斜交 角度 约 30 采用一联三孔 60 112 60 m 的预应力混凝土双线连续箱梁跨越 梁全长 233 5m S241 省道路面宽度为 15 米 公路交叉里程 K13 747 桥型布置如图 1 1 所示 11 墩 12 墩 10 墩13 墩 6011260 图 1 1 60 112 60 m 连续梁桥型布置图 1 下部结构 本连续梁 10 13 边墩基础采用 8 1 5m 钻孔灌注桩 桩长分别为 20 5m 15 0m 11 主墩基础采用 12 1 8m 钻孔灌注桩 桩长为 15 0m 12 主墩基础 采用 12 1 8m 钻孔灌注桩 桩长为 13 0m 10 13 边墩承台尺寸 12 4 6 5 3m 边墩高度 10 墩 10 米 13 墩 13 5 米 11 主墩尺寸 14 0 10 3 4 0m 12 主墩尺 寸 14 0 11 3 4 0m 桥墩采用圆端形实体直坡墩 10 13 边墩高 10 0m 13 5m 11 12 主墩高 9 0m 12 0m 2 梁部结构 箱梁为单箱单室 变高度 变截面箱梁 梁底 腹板 顶板局部向内侧加厚 均按 直线线性变化 全联在端支点 中支点处设横隔板 横隔板设有孔洞 供检查人员通过 中支点处梁高 9 017m 边支点处梁高 5 017m 边支点中心线至梁端 0 75m 梁缝分界线 至梁端 0 1m 边支座横桥向中心距离 6 0m 中支座横桥向中心距离 6 0m 桥面防护墙 内侧净宽 7 6m 桥梁宽 12 6m 桥梁建筑总宽 12 9m 底板宽 7 0m 顶板厚度 43 5 73 5cm 腹板厚度 50cm 95cm 底板厚度 50cm 90cm 腹 底板厚度均按折线变化 在梁体边支点 中支点共设 4 个横隔板 隔板中部设有孔洞 供检查人员通过 在 0 段 中跨梁侧底板处设 1 0m 进人洞 作为梁部桥墩检查通道 梁体分 11 12 墩 2 个对称 T 构 单个 T 构分 13 个悬臂浇筑段 1 1 段到 4 4 节段长度 3 0m 5 5 段到 9 9 节段长度 3 5m 10 10 节段到 13 13 节段长度 4 0m 14 边跨合龙段 14 中跨合龙段节段长度均为 2 0m 0 段 新建鲁南高铁临沂至曲阜段工程 LQTJ 2 标段预应力混凝土双线连续梁线形施工监控技术方案 中铁二十一局集团有限公司勘察设计院 第 2 页 节段长度 19 0m 重量 1833 51t 15 边跨现浇段节段长 3 75m 重量 274t 连续梁悬 臂段采用挂篮悬臂浇筑施工 0 段现浇段采用托架现浇法施工 15 边跨现浇段采用支 架现浇法施工 3 预应力体系 梁体二期恒载按直线 108KN m 设计 梁内设置了纵 横 竖三向预应力筋体系 腹 板纵向束为 16 15 2mm 预应力钢绞线 采用内径 90mm 镀锌金属波纹管成孔 M15A 16 锚具配套三瓣式自锚夹片锚固 顶板纵向束为 13 15 2mm 预应力钢绞线 采用内径 90mm 镀锌金属波纹管成孔 M15A 13 锚具配套三瓣式自锚夹片锚固 设计张拉控制应 力 1302Mpa 底板纵向束为 15 15 2mm 预应力钢绞线 采用内径 90mm 镀锌金属波纹 管成孔 M15A 15 锚具配套三瓣式自锚夹片锚固 合龙段处纵向预应力筋采用增强型镀 锌金属波纹管 其余各处采用标注型 镀锌金属波纹管管道摩擦系数取 0 26 管道偏差 系数取 0 003 钢绞线采用抗拉强度标准值 fpk 1860 Mpa 弹性模量为 Ep 195Gpa 预应 力采用先成孔后穿钢绞线法施工 纵向预应力张拉配 5 台穿心式 YDC400 型双作用千斤 顶 1 台备用 两端对称张拉真空辅助压浆工艺 梁体在顶板设横向预应力张拉束 采用 3 15 2mm 钢绞线 扁型波纹管成孔 U1 60mm U2 22mm S 3 5mm 采用单端张拉 张拉端采用 BM15 3 扁型锚具锚固 固定端采用 BM15P 3 扁型锚具锚固 张拉端与锚固 端沿梁长方向布置 采用 QYC250 型千斤顶单端张拉 张拉端采用 BM15 3 扁形锚具锚固 固定端采用 BM15P 3 扁形锚具锚固 张拉端与固定端沿梁长方向交错布置 梁体腹板中 的竖向预应力采用外径 16mm 的预应力砼用钢棒 16 2 外径 18 5mm 壁厚 1mm 护套 成孔 YGD 350 70 型穿心式专用千斤顶张拉 PSU16 2 锚具锚固 2 鲁南高铁赵庄特大桥 DK200 575 处跨 S240 省道 道路与线路为斜交 角度大约 85 度 采用一联三孔 40 56 40 m 的预应力混凝土双线连续箱梁跨越 梁全长 137 5m S240 省道路面宽度为 35 米 交点里程 DK200 575 桥型布置如图 1 2 所示 405640 图 1 2 40 56 40 m 连续梁桥型布置图 1 下部结构 本连续梁 24 27 边墩基础采用 8 1 25m 钻孔灌注桩 桩长分别为 15 0m 6 0m 25 主墩基础采用 8 1 5m 钻孔灌注桩 桩长为 13 0m 26 主墩基础采 新建鲁南高铁临沂至曲阜段工程 LQTJ 2 标段预应力混凝土双线连续梁线形施工监控技术方案 中铁二十一局集团有限公司勘察设计院 第 3 页 用 8 1 5m 钻孔灌注桩 桩长为 12 0m 24 27 边墩承台尺寸 10 4 6 8 2 5m 25 26 主墩尺寸 12 1 7 4 3 0m 桥墩采用圆端形实体斜坡墩 24 27 边墩高 11 0m 9 5m 25 26 主墩高 9 5m 8 0m 2 梁部结构 箱梁为单箱单室 变高度 变截面箱梁 梁底 腹板 顶板局部向内侧加厚 均按 直线线性变化 全联在端支点 中支点处设横隔板 横隔板设有孔洞 供检查人员通过 中支点处梁高 4 335m 边支点处梁高 3 035m 边支点中心线至梁端 0 75m 梁缝分界线 至梁端 0 1m 边支座横桥向中心距离 5 6m 中支座横桥向中心距离 5 9m 桥面防护墙 内侧净宽 7 6m 桥梁宽 12 6m 桥梁建筑总宽 12 9m 底板宽 6 7m 顶板厚度 38 5cm 腹板厚度 48cm 90cm 底板厚度 40cm 900cm 腹 底板厚度均按折线变化 在梁体边 支点 中支点共设 4 个横隔板 隔板中部设有孔洞 供检查人员通过 在 0 段中跨梁侧 底板处设 1 0m 进人洞 作为梁部桥墩检查通道 梁体分 25 26 墩 2 个对称 T 构 单个 T 构分 6 个悬臂浇筑段 1 1 段 2 2 节段 3 3 段长度 3 5m 4 4 节段 5 5 6 6 节段长度 4 0m 7 边跨合龙段 7 中跨合龙段节段长度均为 2 0m 0 段节段长度 9 0m 重量 370t 8 边跨现浇段节段长 11 75m 重量 330t 连续梁悬臂段采用挂篮悬臂浇筑施工 0 段现浇段采用托架托架现浇法施工 8 边跨现浇段采用钢管柱支架现浇法施工 3 预应力体系 梁体二期恒载按直线 100KN m 120KN m 设计 梁内设置了纵 横双向预应力筋体 系 腹板纵向束为 7 15 2mm 预应力钢绞线 采用内径 70mm 镀锌金属波纹管成孔 M15 7 锚具配套三瓣式自锚夹片锚固 设计张拉控制应力 1260Mpa 顶板纵向束为 14 15 2mm 预应力钢绞线 采用内径 90mm 镀锌金属波纹管成孔 M15 14 锚具配套三瓣 式自锚夹片锚固 设计张拉控制应力 1260Mpa 底板纵向束为 12 15 2mm 13 15 2mm 预应力钢绞线 采用内径 90mm 镀锌金属波纹管成孔 M15 12 M15 13 锚具配套三瓣 式自锚夹片锚固 合龙段处纵向预应力筋采用增强型镀锌金属波纹管 其余各处采用标 注型 镀锌金属波纹管管道摩擦系数取 0 26 管道偏差系数取 0 003 钢绞线采用抗拉 强度标准值 fpk 1860 Mpa 弹性模量为 Ep 195Gpa 预应力采用先成孔后穿钢绞线法施 工 纵向预应力张拉配 5 台穿心式 YDC400 型双作用千斤顶 1 台备用 两端对称张拉 真空辅助压浆工艺 梁体在中支点处设横向预应力束 中隔板部位 M1 M2 束采用 4 15 2mm 5 15 2mm 预应力钢绞线 19 70mm 扁镀锌金属波纹管成孔 中跨侧底板 进人洞部位 M3 M4 束采用 5 15 2mm 预应力钢绞线 19 90mm 扁金属波纹管成孔 采 用 QYC250 型千斤顶单端张拉 张拉端采用 BM15 4 BM15 5 扁形锚具锚固 固定端采用 新建鲁南高铁临沂至曲阜段工程 LQTJ 2 标段预应力混凝土双线连续梁线形施工监控技术方案 中铁二十一局集团有限公司勘察设计院 第 4 页 BM15P 4 BM15P 5 扁形锚具锚固 张拉端与固定端沿梁长方向交错布置 3 施工方法 本桥采用挂篮悬臂施工方式 悬臂施工法是预应力混凝土连续梁桥 连续刚构的主要施工方法 对于预应力混凝 土连续梁桥 连续刚构来说 采用悬臂施工方法虽有许多优点 但是这类桥梁的形成要 经过一个复杂的过程 当跨数增多 跨径较大时 为保证合龙前两悬臂端竖向挠度的偏 差不超过容许范围和成桥后线形的合理 须对该类桥梁的施工过程进行控制 2 施工监控的意义和目的 本桥梁体为预应力混凝土连续箱梁 采用悬臂施工 该类桥梁的形成要经过一个复 杂的过程 施工工序和施工阶段较多 各阶段相互影响 且这种相互影响又有差异 易 造成各阶段的位移随着混凝土浇筑过程变化而偏离设计值的现象 甚至超过设计允许的 位移 若不通过有效的施工控制及时发现 及时调整 就可能造成成桥状态的梁体线形 与受力不符合设计要求 或引起施工过程中结构的不安全 在施工过程中 为保证合拢前悬臂端竖向挠度的偏差 主梁轴线的横向位移不超过 容许范围 保证合拢后的桥面线形良好 必须对该桥主梁的挠度等施工控制参数做出明 确的规定 并在施工中加以有效的管理和控制 以确保该桥在施工过程中的安全 并保 证在成桥后主梁线形符合设计要求 对于分阶段悬臂浇筑施工的预应力混凝土连续梁桥来说 施工控制就是根据施工监 测所得的结构参数真实值进行施工阶段计算 确定出每个悬浇阶段的立模标高 并在施 工过程中根据施工监测的成果对误差进行分析 预测和对下一阶段立模标高进行调整 以此来保证成桥后的桥面线形 保证合拢段悬臂标高的相对偏差不大于规定值以及结构 内力状态符合设计要求 对桥连续梁部分进行施工监控的目的就是确保施工过程中结构的可靠度和安全性 保证桥梁成桥桥面线形状态符合设计要求 主要控制内容为 主梁线形 3 施工监控的原则和方法 本桥的施工监控主要为梁的变形控制 变形控制就是严格控制每一阶段梁的竖向挠 度 若有偏差并且偏差较大时 就必须立即进行误差分析并确定调整方法 为下一阶段 新建鲁南高铁临沂至曲阜段工程 LQTJ 2 标段预应力混凝土双线连续梁线形施工监控技术方案 中铁二十一局集团有限公司勘察设计院 第 5 页 更为精确的施工做好准备工作 梁部结构采用的悬臂施工方法属于典型的自架设施工方法 对于本桥来讲 由于在 施工过程中的已成结构 悬臂阶段 状态是无法事后调整的或可调整的余地很小 所以 针对主梁的结构和施工特点 梁部的施工监控主要采用预测控制法 预测控制法是指在全面考虑影响桥梁结构状态的各种因素和施工所要达到的目标后 对结构的每一个施工阶段形成前后的状态进行预测 使施工沿着预定状态进行 由于预 测状态与实际状态间有误差存在 某种误差对施工目标的影响则在后续施工状态的预测 中予以考虑 以此循环 直到施工完成并获得和设计相符合的结构状态 4 施工控制体系 为有效地开展施工监控工作 在本桥的施工监控中需要建立如图 2 1 所示的施工监 控体系 新建鲁南高铁临沂至曲阜段工程 LQTJ 2 标段预应力混凝土双线连续梁线形施工监控技术方案 中铁二十一局集团有限公司勘察设计院 第 6 页 施工体系 张拉预应力 挂篮前移 下阶 段钢筋 施工现场设计体系 设计计算 设计指 定参数 砼容重 弹模 块件重量 尺寸 施工荷载 偶然荷载 现场测试体系实时测量体系 材料强度 测量 线形测量 温度 时间 主梁线形 物理测量力学测量 施工控制预测计算施工控制实时计算 施工控制计算体系 计 算 核 对 实测值 现场测试参数 参数识别 修正 施工控制计算参数 施工控制计算值比较 修正量计算 分析 发布施工控制指令 下阶段施工资料 立模标高预 告及挂篮变形量预测 新建鲁南高铁临沂至曲阜段工程 LQTJ 2 标段预应力混凝土双线连续梁线形施工监控技术方案 中铁二十一局集团有限公司勘察设计院 第 7 页 图 2 1 连续梁桥施工监控体系 5 施工控制基本理论 在连续梁桥的施工监控中 对梁体线形 应力进行重点控制 在控制过程中 监控方 采用自适应控制方法对本桥进行线形控制 采用最小二乘法对结构参数进行调整 估计 5 1 连续梁桥施工控制的特点 连续梁桥在悬臂施工阶段是静定结构 合龙过程中如不施加额外的压重 成桥后内 力状态一般不会偏离设计值很多 因此连续梁桥施工控制的主要目标是控制主梁的线形 若已施工梁段上出现误差 除张拉预备预应力束外 基本没有调整的余地 且这一调整 量也是非常有限的 而且对梁体受力不利 因此 一旦出现线形误差 误差将永远存在 对未施工梁段可以通过立模标高调整已施工梁段的残余误差 如果残余误差较大 则调 整需经过几个梁段才能完成 根据上述分析 悬臂浇筑连续梁桥施工中标高控制的特点是 已完成梁段的误差无 法调整 而未完成梁段的立模标高只与正装模拟计算有关 与已完成梁段的误差基本无 关 因此 在图 5 1 自适应施工控制原理图中的下半环 即控制量反馈计算 在连续梁 施工控制中一般不起作用 同时 上半环 即参数估计及对计算模型的修正就显得尤为 重要 只有与实际施工过程相吻合的计算模型计算出的预报标高才是可实现的 有限元计算模型 实际结构 计算结果 e 实测结果 参数调节 控制量反馈计算 施工理 想状态 施工 结果 输出 控制调整量 参数估计算法 修改理想状态 控制量输入 图5 1 自适应施工控制基本原理 新建鲁南高铁临沂至曲阜段工程 LQTJ 2 标段预应力混凝土双线连续梁线形施工监控技术方案 中铁二十一局集团有限公司勘察设计院 第 8 页 5 2 自适应施工控制系统 对于预应力混凝土连续梁桥 施工中每个阶段的受力状态达不到设计所确定的理想 目标的重要原因是有限元计算模型中的计算参数取值 主要是混凝土的弹性模量 材料 的容重 徐变系数等 与施工中的实际情况有一定的差距 要得到比较准确的控制调整 量 必须根据施工中实测到的结构反应修正计算模型中的这些参数值 以使计算模型在 与实际结构磨合一段时间后 自动适应结构的物理力学规律 在闭环反馈控制的基础上 再加上一个系统参数辩识过程 整个控制系统就成为自适应控制系统 当实测到的结构受力状态与模型计算结果不符时 把误差输入到参数识别算法中去 调节计算模型的参数 使模型的输出结果与实际测量到的结果相一致 得到修正的计算 模型参数后 重新计算各施工阶段的理想状态 按照上述反馈控制方法对结构进行控制 这样 经过几个工况的反复辨识后 计算模型就基本上与实际结构相一致了 在此基础 上可以对施工状态进行更好的控制 对于采用悬臂浇筑的桥梁 主梁在墩顶附近的相对刚度较大 变形较小 因此 在 控制初期 参数不准确带来的误差对全桥线形的影响较小 这对于上述自适应控制思路 的应用是非常有利的 经过几个节段的施工后 计算参数已得到修正 为跨中变形较大 的节段的施工控制创造了良好的条件 5 3 参数识别 在本桥的施工控制中按照自适应控制思路 采用 最小二乘法 进行参数识别和误 差分析 其基本方法是 当预应力混凝土连续梁悬臂施工到某一阶段时 测得已施工梁段悬臂端个阶段的m 挠度为 1 2 TSSSS m 设原定理想状态的梁体理论计算挠度为 1 2 Tm 上述两者有误差量 1 2 TYYYY m 若记待识别的参数误差为 1 2 Tm 由引起的各阶段挠度误差为 1 2 Tm 新建鲁南高铁临沂至曲阜段工程 LQTJ 2 标段预应力混凝土双线连续梁线形施工监控技术方案 中铁二十一局集团有限公司勘察设计院 第 9 页 式中 参数误差到的线性变换矩阵 残差 Y Y Y 方差 TTT VYYYY TTTTT Y YYY 将上式配成完全平方的形式 11 TTTTTT VYY 11 TTTTTTTT Y YYYY YYY 当时 即 0 时 上述不等式中的等号成立 此时达到最小 0 V 1 TTY V 因此的最小二乘估计为 1 TTY 引入加权矩阵 1 2 0 0 n 有 1 TT Y 在连续梁桥悬臂施工的高程控制中 可以由结构性能计算出 按工程条件定义 由箱梁阶段标高观测得到挠度实测值 计算 最后获得参数误差估计值 根据参数SY 误差对参数进行修正 6 桥梁施工控制结构分析 6 1 结构分析依据及计算参数的确定 6 1 1 结构分析计算依据 1 铁路桥涵设计基本规范 TB10002 1 2005 2 铁路桥涵钢筋混凝土及预应力混凝土结构设计规范 TB10002 3 2005 3 铁路工程抗震设计规范 GB50111 2006 4 铁路混凝土结构耐久性设计规范 TB10005 2010 新建鲁南高铁临沂至曲阜段工程 LQTJ 2 标段预应力混凝土双线连续梁线形施工监控技术方案 中铁二十一局集团有限公司勘察设计院 第 10 页 6 铁路桥涵地基和基础设计规范 TB10002 5 2005 6 铁路混凝土工程施工质量验收标准 TB10424 2010 7 铁路预应力混凝土连续梁 刚构 悬臂浇筑施工技术指南 TZ 324 2010 8 连续梁桥施工图 9 其他相关规范 规程 6 1 2 结构计算参数的确定 在进行结构设计和施工控制初步分析时 结构设计参数主要按规范取值 由于部分设 计参数的取值小于实测值 因此在多数情况下 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 但对于施工控制来说即是不容忽视的偏差 因为它将直接影响到成桥后结构线形及内力是否符合设计要求 因此应对部分主要设计 参数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参数由很多个 需测定的参数主要有 1 混凝土弹性模量 前期结构计算按照规范取值 在施工过程中根据试验结果确 定 混凝土的弹性模量的测试应采用现场取样的方法分别测定混凝土在 3 天 7 天 28 天龄期的弹模值 为主梁预拱度的修正提供数据 2 预应力钢绞线弹性模量 按照现场取样试验结果采用 3 恒载按设计图提供的尺寸 并根据施工现场采集的混凝土容重等参数进行必要 的修正 考虑结构自重和临时荷载 并考虑梁面坡度的影响 4 混凝土收缩 徐变系数 按照规范采用 计算按规范考虑结构局部温差效应及 考虑混凝土实际加载龄期的收缩 徐变的影响 5 材料热胀系数 按规范取值 6 施工临时荷载 现场进行统计 尽量减少材料等的堆放 本阶段不用的材料堆 放在 0 块附近 7 预应力孔道摩阻系数 根据现场摩阻试验确定 6 2 施工监控结构计算 6 2 1 施工监控结构计算 在施工之前 应对该桥在每一施工阶段的应力状态和线形有预先的了解 故需要对 其进行结构计算 该桥的施工控制计算除了必须满足与实际施工方法相符合的基本要求 外 还要考虑诸多相关的其它因素 新建鲁南高铁临沂至曲阜段工程 LQTJ 2 标段预应力混凝土双线连续梁线形施工监控技术方案 中铁二十一局集团有限公司勘察设计院 第 11 页 1 施工方案 连续梁桥的恒载内力 挠度与施工方法和架设程序密切相关 施工控制计算前首先 对施工方法和架设程序做一番较为深入的研究 并对主梁架设期间的施工荷载给出一个 较为精确的数值 在开始施工前 施工单位应给出挂篮的荷载值及刚度值 或变形 监 控单位将根据此数据进行计算分析 2 计算图式 梁部结构要经过墩梁固结 悬臂施工 合拢 解除墩梁固结 合拢的过程 在施工 过程中结构体系不断的发生变化 故在各个施工阶段应根据符合实际情况的结构体系和 荷载状况选择正确的计算图式进行分析计算 3 结构分析程序 对于连续梁桥的施工控制计算 采用平面结构分析方法可以满足施工控制的需要 结构分析采用 BSAS 程序进行 并利用 MIDAS 程序对结果进行校核 4 预应力影响 预应力直接影响结构的受力与变形 施工控制应在设计要求的基础上 充分考虑预 应力的实际施加程度 5 混凝土收缩 徐变的影响 混凝土的收缩 徐变对结构的测试应力和施工阶段中的梁体挠度有较大影响 必须 加以考虑 6 温度 温度对结构的影响是复杂的 在本桥的施工监控中 对季节性温差在计算中予以考 虑 对日照温差则在观测和施工中采取一些措施予以消除 以减小其影响 7 施工进度 本桥的施工控制计算需按照实际的施工进度以及确切的合拢时间分别考虑各部分的 混凝土徐变变形 6 2 2 施工控制的计算方法 悬臂施工的连续梁桥梁结构的最终形成需经历一个复杂施工过程以及结构体系转化 过程 对施工过程中每个阶段的变形计算和受力分析 是桥梁结构施工控制中最基本的 内容 施工监控的目的就是确保施工过程中结构的安全 保证桥梁成桥线形和受力状态 基本符合设计要求 为了达到施工控制的目的 必需对桥梁施工过程中每个阶段的受力 状态和变形情况进行预测和监控 因此 必需采用合理的理论分析和计算方法来确定桥 梁结构施工过程中每个阶段的结构行为 针对该桥的实际情况 采用正装分析法和倒退 新建鲁南高铁临沂至曲阜段工程 LQTJ 2 标段预应力混凝土双线连续梁线形施工监控技术方案 中铁二十一局集团有限公司勘察设计院 第 12 页 分析方法进行施工控制结构分析 正装分析法是按照桥梁结构实际施工加载顺序来进行结构变形和受力分析 它能较 好的模拟桥梁结构的实际施工历程 能得到桥梁结构各个施工阶段的位移和受力状态 这不仅可用来指导桥梁施工 还能为桥梁施工控制提供依据 同时在正装计算中能较好 的考虑一些与桥梁结构形成历程有关的因素 如混凝土的收缩 徐变问题 正装分析不 仅可以为成桥结构的受力提供较为精确的结果 还为结构刚度 刚度验算提供依据 而 且可以为施工阶段理想状态的确定 完成桥梁结构的施工控制奠定基础 倒退分析方法假定在成桥时刻时刻结构内力分布满足前进分析时刻的结果 0 tt 0 t 轴线满足设计线形要求 按照前进分析的逆过程对结构进行倒拆 分析每次拆除一个施 工阶段对剩余结构的影响 在每一个阶段分析得到的结构位移 内力状态便是该阶段结 构理想的施工状态 结构施工理想状态就是在施工各阶段结构应有的位置和受力状态 每个阶段的施工理想状态都将控制着全桥最终形态和受力特性 施工控制将根据每阶段 的实际状态和理想状态的偏差对计算进行调整 分析误差原因 以较为准确的估计下一 阶段的梁体挠度 6 2 3 结构分析的目的 1 确定每一阶段的立模标高 以保证成桥线形满足设计要求 2 计算每一阶段的梁体的合理状态及内力 作为对桥梁施工过程中的每个阶段 结构的应力和位移测试结果进行误差分析的依据 6 2 4 连续梁桥施工控制分析 1 按照施工步骤进行计算 考虑各梁段的自重 施加的预应力 混凝土收缩徐变 以及温度的变化等因素对结构的影响 对于混凝土的收缩 徐变等时差实效在各施工阶 段中逐步计入 2 每一阶段的结构分析必需以前一阶段的计算结果为基础 前一阶段结构位移是 本阶段确定结构轴线的基础 以前各施工阶段受力状态是本阶段确定结构轴线的基础 以前各施工阶段结构受力状态是本阶段时差实效的计算基础 3 计算出各阶段的位移之后 根据后续施工阶段对本阶段的影响 进行倒退分析 即可得到各施工阶段桥梁结构的合理状态和立模标高 4 施工监控首先根据施工图纸进行初步的计算 在施工过程中会存在许多难以预 料的因素 可能导致施工进度安排等与初始计算不符 若有与施工图不同的地方应根据 施工单位实际提供的施工步骤进行重新计算分析 施工单位应在开始施工前提供详细的 新建鲁南高铁临沂至曲阜段工程 LQTJ 2 标段预应力混凝土双线连续梁线形施工监控技术方案 中铁二十一局集团有限公司勘察设计院 第 13 页 施工步骤 包括预应力的张拉顺序 每阶段的施工持续时间 混凝土的加载龄期等 6 3 计算过程 1 根据施工图提供的施工步骤对本桥进行前期计算 为与设计结果对比 横隔 板重量 结构自重系数 摩阻系数 收缩徐变系数等参数按照设计所取参数计算 在最 后阶段即成桥运营阶段考虑收缩徐变 3650 天后的梁体累计位移 并与设计结果进行对比 以校核计算分析模型的准确性 2 在施工过程中 按照实际的结构参数修正结构计算模型进行跟踪计算 使得 结构预测位移与实际发生的位移吻和 6 4 立模标高的确定 在主梁的悬臂浇筑过程中 梁段立模标高的合理确定 是关系到主梁线形是否平顺 是否符合设计的一个重要问题 如果在确定立模标高时考虑的因素比较符合实际 而且 加以正确的控制 则最终桥面线形较为良好 立模标高并不等于设计中桥梁建成后的标高 一般要设置一定的预拱度 以抵消施 工中产生的各种变形 竖向挠度 其计算公式如下 12345lmisjiiiiiigl HHffffff 式中 阶段立模标高 lmi Hi 阶段设计标高 sji Hi 由本阶段及后续施工阶段梁段自重在 阶段产生的挠度总和 1i f i 由张拉本阶段及后续施工阶预应力在 阶段引起的挠度 2i f i 混凝土收缩 徐变在 阶段引起的挠度 3i fi 施工临时荷载在 阶段引起的挠度 4i fi 取使用荷载在 阶段引起的挠度的 50 5i fi 挂篮变形值 gl f 其中挂篮变形值是根据挂篮加载试验确定的在施工过程中加以考虑 在前进分析和倒退分析计算中已经加以考虑 1i f 2i f 3i f 4i f 5i f 根据上述计算式和监控分析 可以计算出各梁段的预拱度 相对于设计标高 7 线形监测 7 1 线形控制工作程序 为使施工控制的各个步骤程序化 施工控制工作小组根据具体的施工进度安排制定了 新建鲁南高铁临沂至曲阜段工程 LQTJ 2 标段预应力混凝土双线连续梁线形施工监控技术方案 中铁二十一局集团有限公司勘察设计院 第 14 页 施工控制工作程序 其中包括两方面的内容 7 1 1 控制流程 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 并向 控制小组提供挂篮的定位测量结果 2 立模板 绑扎钢筋 3 浇筑混凝土前 测量所有已施工梁段上的高程测点 复测挂篮定位标高 墩顶 的水平位移 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 建立测点与梁底标高的关系 提供给施工控制小组 6 按 铁路工程检验评定标准 检查断面尺寸 提供给施工控制小组并向施工控 制小组提供梁段混凝土超重的情况 7 张拉预应力钢筋后 测量所有已施工梁段上的高程测点 并提供施工控制小组 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和应力 温度 等测量结果计算 预报下一施工周期的挂篮定位标高 工作程序的关键是 每个施工循环过程的结束都必须对已完成的节段进行全面的测量 分析实际施工结果与预计目标的误差 从而及时地对已出现的误差进行调整 在达到要 求的精度后 才能对下一施工循环作出预报 7 1 2 误差控制标准 本桥施工控制的最终目标是 使成桥后的线形与设计成桥线形的所有各点的误差均 满足 高速铁路桥涵工程施工质量验收标准 规定 成桥线形与设计线形误差在 1 5cm 和 0 5cm 之间 合龙前两悬臂端相对高差小于合龙段长的 1 100 且不大于 15mm 根据 这一目标 在每一施工步骤中制订了如下的误差控制水平 1 挂篮定位标高与预报标高之差控制在 0 5cm 以内 2 纵向预应力钢束张拉完后 如梁端测点标高与控制小组预报标高之差超过 0 5cm 需进行研究分析误差原因 确定下一步的调整措施 新建鲁南高铁临沂至曲阜段工程 LQTJ 2 标段预应力混凝土双线连续梁线形施工监控技术方案 中铁二十一局集团有限公司勘察设计院 第 15 页 3 如有其它异常情况发生影响到标高 其调整方案也应经分析研究 提出控制意 见 7 2 位移测点布置 挠度观测资料是控制成桥线形最主要的依据 连续梁桥线形监测断面设在每一阶段 的端部 如图 7 1 和图 7 3 所示 布置 0 块件的高程测点是为了控制顶板的设计标高 同时也作为以后各悬浇阶段高 程观测基准点 每个 0 块的顶板各布置 9 个高程观测点 见图 7 2 a 和 7 4 a 悬浇阶段每个监测断面上布置两个对称的高程观测点 如图 7 2 b c 和 7 4 b c 所示 不仅可以测量箱梁的挠度 同时可以观测箱梁是否发生扭转变形 标高 测点用 16 圆钢 圆钢筋顶部磨平 露出顶板 2 3 并用红油漆作为标记 cm 测点布置原则 尽量靠近腹板 测点离梁段端部 10 不妨碍施工及挂cm 篮的行走 固定等 易于保护 尽量使测量工作减少 如立一次仪器即可以测试 全部测点的高程 最好设置在挂篮内侧 这样也可以减少转仪器引起的误差 7 3 观测时间与项目 为尽量减少温度的影响 挠度的观测安排在早晨太阳出来之前进行 每个施工阶段 的变形测试时间根据施工阶段的进度来定 在整个施工过程中主要观测内容包括 1 每阶段混凝土浇筑前的高程测量 2 每阶段混凝土浇筑后 预应力张拉前的高程测量 3 每阶段预应力张拉后 挂篮行走前的高程测量 4 每阶段挂篮行走后的高程测量 5 拆除挂篮后 边 中 跨合拢前的高程测量 6 最终成桥前的高程测试 新建鲁南高铁临沂至曲阜段工程 LQTJ 2 标段预应力混凝土双线连续梁线形施工监控技术方案 中铁二十一局集团有限公司勘察设计院 第 16 页 图 7 1 60 112 60 m 连续梁桥线形监测测点 示意图 950950 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 630630 a 0 号块 单位 cm b 支点断面标高测点 c 跨中断面标高测点 图 7 2 标高测点布置图 新建鲁南高铁临沂至曲阜段工程 LQTJ 2 标段预应力混凝土双线连续梁线形施工监控技术方案 中铁二十一局集团有限公司勘察设计院 第 17 页 图 7 3 40 56 40 m 连续梁桥线形监测测点 示意图 450450 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 630630 a 0 号块单位 cm b 支点断面 c 跨中断面标高测点 图 7 4 标高测点布置图 7 4 悬臂阶段测量工作内容 从挂篮前行至本梁段预应力张拉完毕为一个施工阶段 在每个施工阶段需完成的工作 如下 在悬浇节段的过程中 施工队人员积极配合监控小组的测量工作 每个梁段均在 悬臂前端布置 3 个测点进行测量 施工过程中梁段标高测量的具体操作如下 7 4 1 挂篮定位 根据监控方提供的立模标高进行挂篮定位 定位底模前端标高及顶板标高 专业测量 人员对底模标高进行现场精测 使调整后的模板标高精确符合立模标高 误差不超过 2mm 此时需要设置的测点如下 如图 7 5 及图 7 6 所示 1 顶板钢筋头测点 距离该梁块前端 10cm 在浇筑该块混凝土前埋设即可 2 挂篮底模梁块前端测点 不用设置钢筋头 直接布置在模板上 3 挂篮底模钢筋头测点 尽量靠近该梁块底模前端 钢筋头长度 10cm 左右 注 由于在浇筑混凝土后需要对底模前端标高进行测量 为消除其他因素影响 在 定位时 在底模上尽量靠近本梁块底模前端左右两侧各设置钢筋头一个 在定位时需要 测量测点 2 底模前端模板 与测点 3 底模前端钢筋头 的标高差 在浇筑混凝土后及 张拉预应力后可仅对测点 3 底模前端钢筋头 进行测量 利用标高差换算测点 2 底模 前端模板 的标高 3 挂篮底模钢筋头测点 2 挂篮底模梁块前端测点 挂篮底模 1 顶板钢筋头测点 本施工段前施工段 图 7 5 每阶段测点布置侧立面图 图 7 6 每阶段测点布置正立面图 挂篮定位时需测量的内容如下 1 测点 2 底模前端模板 的标高 使其满足监控方标高预报文件中的底板立 模标高 2 顶板立模标高 为底板立模标高 梁高 3 所有已施工梁段顶板钢筋头测点标高 4 测点 3 底模前端钢筋头测点 标高 并计算出每侧底模前端钢筋头测点 测 点 3 与测点 2 底模前端模板 的标高差 7 4 2 绑扎钢筋后复测 即混凝土浇筑前 对立模标高进行复测 如误差过大 须再次调整模板 直至与立 模标高精确吻合 调整后误差不超过 2mm 调整合格后 对前面 2 个已浇筑梁段的梁顶 测点进行测量 7 4 3 浇筑混凝土时 浇筑混凝土时需完成的测量工作如下 1 浇筑前检查挂篮定位标高 确保标高无误后再开始浇筑混凝土 2 混凝土浇筑即将完成后 按照标高预告表提供的混凝土浇筑即将完成时的顶 板顶面 不考虑排水坡的标高 进行重新定位顶板顶面标高 排水坡尺寸不变 在标高 预告表给出的顶板顶面 不考虑排水坡的标高 基础上重新定位排水坡 7 4 4 混凝土浇筑完后测量 在混凝土浇筑完后半天内 强度达到测量条件 对新浇筑梁段的 3 个测点进行测量 并对前 2 个已浇筑梁段的梁顶测点进行测量 7 4 5 混凝土养护期间 在混凝土养护时间足 5 天后 预应力钢筋张拉前半天内 对新浇筑梁段 3 个测点进 行测量 混凝土养护期间需测量内容如下 1 所有已施工梁段顶板钢筋头测点 测点 1 标高 2 底模前端钢筋头测点标高 测点 3 目的是测量 底模前端模板 测点 2 标 高 需要提供测点 2 的标高 3 顶板顶面 不考虑排水坡 最低点 混凝土表面标高 如图 7 7 所示 图 7 7 顶板顶面混凝土表面测点 7 4 6 预应力张拉后 在本梁段预应力钢筋张拉完 模板拆除后半天内 对张拉梁段 3 个测点进行测量 预应力张拉后需测量内容如下 1 所有已施工梁段顶板钢筋头测点 测点 1 标高 2 底模前端钢筋头测点标高 测点 3 目的是测量 底模前端模板 测点 2 标 高 需要提供测点 2 的标高 7 4 7 合拢阶段主要测量内容如下 合拢前合拢段两侧的标高差 加配重后顶板钢筋头测点 测点 1 标高 合拢后顶板钢筋头测点 测点 1 标高 张拉后顶板钢筋头测点 测点 1 标高 合拢阶段梁上荷载发生变化时 需要测量顶板钢筋头测点 测点 1 标高 7 4 8 多跨线形的通测 除保证各跨线形在控制范围内外 主梁全程线形应定期或不定期进行通测 确保全 桥线形的协调性 7 4 9 结构几何形状测量 结构几何形状的测量主要包括 箱梁上下表面的宽度 腹板厚度 上顶板和下底板 的厚度 箱梁截面高度以及箱梁施工节段的长度等 监控单位采用抽查的方式 不定期 的进行测量 7 5 测量仪器 高程测试用 TC1800 全站仪 测量精度 0 1mm 或精密水准仪来进行测试 8 误差分析与识别 在每一施工阶段 对监测得到的位移与理论值进行误差分析 并分析产生误差的原 因 根据本阶段结果对下一阶段的误差进行预测 调整以及报告施工状态等