桥梁施工监控方案-浮拖法讲解

1、土木工程学院 漯河至阜阳增建二线颍河特大桥（钢桁梁） 施工控制方案 西南交通大学 二一一年七月成都 土木工程学院 目录 第一章 施工方案 1 1.1 工程概况 1 1.2 桥式结构 2 1.3 工程的特点、难点及重点 5 第二章 主要施工方法和技术措施 6 第三章 施工控制方法 13 3.1 施工控制的目的 13 2.2 浮拖施工的特点及常见问题 13 2.2.1 主要特点及优势 13 2.2.2 浮拖施工的问题 13 2.3 颍河特大桥施工控制任务 14 2.4 施工控制体系构成 14 2.4.1 施工控制的技术体系 15 2.4.2 施工控制组织体系 15 2.4.3 施工控制总体思路 1

2、6 第四章 施工控制的方法和内容 17 3.1 施工监控的主要方法 17 3.2 颍河特大桥施工控制的内容 18 3.3 施工过程分析的难点 18 3.3 主梁推拉过程中监测工况 19 3.4 浮拖过程中监测内容 23 3.4.1 主梁梁端偏位监测 23 3.4.2 应力监控内容 23 3.4.3 主梁预拱度的监测 24 3.5 钢桁梁浮拖过程有限元分析 24 3.5.1 分析目的和方法 24 3.5.2 计算内容 25 土木工程学院 3.5.3 与实测值的对比 25 3.6 施工控制分析报告说明 25 3.7 测试设备 26 3.7.1 静态应变测试系统 26 3.7.2 电阻应变计 27

3、工作温度： -30+80oC 3.7.3 测试主机 28 3.8 监控人员名单 29 土木工程学院 第一章 施工方案 1.1 工程概况 (1) 地理位置 漯河至阜阳增建二线的赵寨颖河双线特大桥位于河南沈丘县新安集镇，距赵寨车站 1.92km，上距已建漯阜铁路桥 90m 左右。特大桥所跨越的颖河属淮河水系，是淮河最 大的支流，发源于嵩山山脉的阳乾、 少室诸山， 与沙河在川汇区孙嘴村汇合， 称沙颍河 (2) 地形地貌 桥位河床坡度在周口以上较陡，周口以下较平缓。桥址区地貌单元为冲积平原，地形整 体较平坦，局部稍有起伏，堤岸植被较发育，河滩平坦处种植有农作物，地面海拔高程 为 26.30 38.60

4、m，相对高差 12.50m。桥址位于颖河一级冲积阶地上 ,有乡村公路抵达， 交通条件较好。 (3) 气象条件 桥位地区属暖温带大陆性季风型气候。四季分明，旱、涝、风雹、低温、霜冻和干热风 等灾害频繁。年平均气温为 14.4，介于多年最高 15.1和最低 13.5之间，极端最高 气温 43，极端最低气温 -17.9。月平均最高气温 (7 月)27.1oC，月平均最低气温 (1 月) -0.5oC，全年温差为 27.6。全年气温大于 35的日数不多；小于 0的日数平均 每年在 57天左右，而小于 10的日数平均不足 3 天，大于或等于 0的日数平均 307 天。因此，项目沿线气温比较正常，有利于工

5、程进展。 桥位地区年平均降水量为 549.9 毫米，但年际变化大，四季分配不均。最多的年降水量 为 874.8 毫米( 1964 年)，最少的年降水量为 1966 年，只有 282.9毫米。在年内降雨量 中，夏季 6、7、8 三个月降水多而集中，占全年总降水量的 57.6，以 7 月份最多，平 均为 151毫米；冬春季雨水衡少，元月份最少，平均只有 3.7 毫米。 (4) 桥位通航要求 第1 页 土木工程学院 根据河南省内河航运发展规划 ，桥位处河段规划航道等级为国家级，根据内河 通航标准规定，单孔双向通航净宽 Bm2 90m。颖河特大桥桥轴线法线与河道洪水流 向夹角约 23。根据河南省交通运

6、输厅关于对漯阜 （二线 ）铁路颍河双线特大桥通航净 空尺度和技术要求审批的复函 ，颍河特大桥采用 128m 下承式简支钢桁梁跨越主航道。 1.2 桥式结构 （1）主桁 1）主桁结构形式 主桥采用 128m 下承式简支钢桁梁，全长 129.6m。主桁采用带竖杆的三角型腹杆体系， 节间长度 12.8m、桁高 16.0m、主桁中心距 12.1m。 桥梁的高跨比为 1/8，节间长度为桁高的 0.8 倍，斜腹杆轴线与竖直线的交角为： 38.67，主桁中心距为跨长的 1/10.6。 2）主桁杆件 主桁弦杆采用箱型截面， 截面内宽取 902mm，上弦杆内高 1260mm，下弦杆内高 1250mm， 弦杆板厚

7、不超过 44mm。 腹杆采用箱型截面和 H 型截面，端腹杆宽度 902mm，与节点板及节点内的隔板四面对 拼连接；其余腹杆均采用插入节点板间连接，杆件宽度900mm，杆件宽度较节点板净 距小 2.0mm。 主桁采用焊接的整体节点，在工厂内将杆件和节点板焊成一体，在节点之外用高强度螺 栓拼接弦杆。 3）主桁结构整体节点 本桥下弦平面采用整体正交异性钢桥面板的有碴桥面结构， 钢桥面板与带整体节点下弦 杆的上水平板通长焊连，共同承受主桁内力。 第2 页 土木工程学院 主桁下弦杆箱形截面的上水平板加宽 600mm，伸过竖板按 1:10 放坡后与 16mm 厚的钢 桥面板对接焊连接。遇主桁节点，在弦杆的

8、上水平板上开槽，让节点板从槽中穿出，使 节点板保持为一个整体。 上水平板开槽端部距节点板圆弧起点的距离 100mm，节点板 两侧及开槽的端部以熔透焊缝与上水平板连接。 若节点板一端的圆弧起点已进入弦杆拼接区域，下弦杆上水平板开槽至拼接端部，上水 平板与节点板两侧以熔透焊缝连接。 (2) 联结系 上平纵联采用交叉式体系。 横撑采用箱型和 H 形截面， 箱型截面为 450mm，宽 500mm， H 形杆件，杆件高 450mm，宽 420mm；斜杆采用 H 形截面，杆件高 450mm，宽 400mm。 平联杆件采用插入式连接。 横联和桥门架采用双交叉体系，在立杆平面设横向联结系，在端斜杆平面内设桥门

9、架， 以增强结构的横向刚度。 杆件均为 H 形截面，杆件外高 450mm，翼缘板宽分别为 420mm 和 400mm。 (3) 桥面系 本桥采用密横梁整体正交异性钢桥面系。 正交异性板整体桥面结构， 由纵肋 (梁)、横肋(梁) 与钢桥面板焊连成整体；在钢桥面板与道碴之间设置混凝土板与两侧挡碴墙构成道碴 槽。顺桥向每隔 2.56m 设一道横梁，横梁截面根据其所处的部位分为三种类型，即主横 梁和次横梁。主横梁和次横梁采用倒 T 形，横梁的高度均为 12501350mm，主横梁翼 缘板宽 760mm，次横梁翼缘板宽 600mm。桥面板采用 16mm 厚的钢板。其下部设置间 距 600mm 的 U 型

10、纵肋。 U 型纵肋板厚 8mm，顶宽 300mm、底宽 184mm、高度 260mm。 在每条线路的轨道之下设置高 484mm的倒 T 形纵梁，U 肋和纵梁的跨距都是 2.56m， 并且全联连续，遇横梁腹板时开孔穿越。 (4) 预拱度 本桥预拱度的设置采取在上弦杆拼接板上留出伸长值的方法， 即保持上弦杆各节间理论 第3 页 土木工程学院 长度 12.8m 不变，采用拉开上弦杆拼接板孔群的方法设置。按规范要求计算，上弦杆 A1A3 和 A1A3 四个节间的拼接板孔群分别拉开 18mm，A3A5 和 A3A5四个 节间的拼接板孔群分别拉开 22mm。 (5) 混凝土道碴槽 混凝土道碴槽分别置于两片

11、主桁的中间。道碴槽板净宽 8.9m，底厚 15cm，布上下两层 12 钢筋网，混凝土采用 C40。钢桥面板顶焊接 ML15 的 19100mm 园柱头栓钉与 道碴槽底板结合成一体。栓钉间距 4050cm(横向 x 纵向 )，道碴挡碴墙下横向加密至 20cm，梁端纵向加密至 2025cm。挡碴墙高 60cm，下端厚 25cm，上端厚 20cm。待钢 梁架设完成后现场按结合梁施工规范，焊接园柱头栓钉。然后绑扎钢筋，分段浇筑混凝 土道碴槽。最后施工 6cm 厚的防水耐磨层。 (6) 连接及其它 钢梁在工厂制造时各构件间全部为焊接；在工地拼装除桥面板焊接外其余为栓接。 (7) 其他 1) 支座 支座采

12、用特殊设计的球型支座 LFTQZ-II-22500 ，每孔采用固定支座、 纵向活动支座、 横 向活动支座、多向活动支座各一个。 2) 检查设备 总体部件分为两部分检查：下弦轨道检查车和上弦轨道检查车。两检查车机械部件及驱 动系统相互独立，可进一步提高操作人员的安全性及工作效率。下弦轨道检查车：检查 下弦杆、纵横梁和桥面板，工作过程中只有行走动作。采用全人力驱动，检查人员通过 手摇装置驱动检查车在轨道上前进、停止及后退。 3) 铁路员工走道及电缆槽道 铁路员工走道分列于混凝土道碴槽的两侧，每条走道宽约 0.8m，走道外侧设防护栏杆。 第4 页 土木工程学院 走道结构由 Q235B.Z 型钢焊接而

13、成，走道顶面离钢桥面板 43cm。在走道的下方为架空 的电缆槽道，每条走道下各设两隔仓，通信及供电系统的电缆分仓设置。 4）桥面排水系统： 钢桥面板横桥向设 2的“人”字形排水坡，排水坡通过横梁腹板变高来形成。挡碴墙 外侧桥面每隔 23m设 160mm泄水孔，挡碴墙底沿线路方向每隔 2.56m 设 150150mm 泄水孔，全桥采用 PVC管集中后向桥墩处排水。 5）顶梁 在支座附近的端横梁梁端底部预留顶梁空间，全桥共有四个起顶位置，每个起顶位置起 顶力不得小于 15000kN。每个起顶位置采用两个千斤顶，起顶过程须保持匀速行进。 1.3 工程的特点、难点及重点 （1） 工程的特点 1）本桥跨

14、越沙颍河，河面较宽，一跨过河。 2）施工期间不得封航，必须保证通航要求，施工安全防护要求高 3）工期短，施工组织难度较大。 （2） 难点及重点 1）水中采用浮船临时支墩的搭设、钢梁拖拉是本桥施工的难点。 2）钢梁拖拉悬臂较大，对施工控制提出了较高的要求。 3）桁架杆件多，单根杆件重（最大近 40t ），施工拼装场地处于河滩处，钢梁杆件运输、 拼装可能正至雨季、洪水期，如何克服杆件的运输、吊装、拼接是本工程的关键。 第5 页 土木工程学院 第二章 主要施工方法和技术措施 3.1. 主要施工方法 本桥采用陆地支架上组拼 , 整体半悬臂浮拖法架设。工况复杂，在施工中辅以主墩支架、 浮墩等关键设施。采

15、用顶推装置，拖拉（顶推）纵移钢梁，可保证钢梁移动平稳、制动 可靠、安全性好。 3.2. 主要技术措施 根据设计图中的水文资料，最低通航水位为： +26.35m，梁底标高为 +49.88m，水中浮墩 总高度按 26.73m 设计（水面以上高度 23.53m，满足最低通航水位时的浮拖） ，通过对现 场考察，主墩 41#、42#墩一半以上处于水中，水深 4.5m，在浮拖前对主墩附近上下游 各 35m范围内进行疏浚，保证浮墩移动范围水深不少于 4.5m。 为保证浮拖的安全，本方案对传统的浮拖方法进行了改进，即在浮墩托起钢梁后，拆除 支架上所有支点，仅留钢梁尾部支点，形成浮墩和钢梁后支点，二点支承钢梁的

16、简支结 构，在整个浮拖过程中，浮墩的顶托力是恒定的，排除了浮拖途中抽排水引起的浮墩倾 斜等不安全利因数。为按期完成颍河桥的架设任务，将钢梁拼装工作与主墩施工平行作 业，钢梁拼装在陆地支架上一次整体拼装完成，待主墩施工完毕即可进行浮拖作业。浮 墩的拼装在岸边即可，对河道通航影响小，浮拖时占用河道时间短。 3.3 计算工况 对本桥钢梁架设而言，其控制工况分为三种： 1）陆地组拼支架计算工况 钢梁在支架上组拼时，支架下滑道采用连续布置（视为连续梁） 、下弦节点处上滑道间 断布置（各点视为集中荷载） ，集中荷载按总荷载平均分配在各支点上 （按集中力计算）， 依此假定对支架的强度、刚度及稳定性进行检算，

17、且抗倾覆稳定系数不小于1.5 （含下 滑道、分配梁）。 第6 页 土木工程学院 2）主墩支架计算工况 钢梁拖拉（顶推）至最大悬臂时，按集中荷载计算最大支反力，控制工况为悬臂 4 个节 间时。检算钢梁梁端挠度值、支点反力、支架的强度、刚度、稳定性，钢梁的倾覆稳定 （稳定系数不小于 1.5 ）等（含下滑道、分配梁） 。 3）浮墩计算工况 浮墩托起钢梁后，在浮墩和钢梁尾部二支点支承起钢梁至钢梁浮拖到位落梁止，浮墩承 受最大竖向力，按集中力计算，检算浮墩在浮拖中（含空载）浮船的稳定性及浮船加固 连接等，为提高浮墩的使用范围，浮墩总高按 26.73m 设计。 3.4 支架设置 1）陆地组拼支架 拼装支架

18、按直线布置，支架上设置连续下滑道，钢梁预拱度通过调整节点处上滑道 高度来调整，上滑道底面呈水平。 沿 42#承台外向 45#墩搭设支架，每组支架用 4- 82010 钢立柱，钢立柱上设次梁、 分配梁、下滑道，并采用角钢进行连接，形成支墩，支墩基础为 C20混凝土扩大基础。 支墩搭设完成后按 1.2 倍承重进行预压。 第7 页 土木工程学院 2）主墩支架 以主墩承台作基础 （预埋钢板），对称于桥中线和墩中线布置 4 组支架每个支架由 4- 82010 钢立柱支撑，钢立柱用角钢连接，钢立柱上设分配梁及下滑道，在墩中心处 下滑道外侧安装横向（调整）导向反力牛腿。 主墩支架下滑道长度按 20m 设置。

19、 3.5 钢梁组拼 1）钢梁拼装在陆地支架上进行 ,由 1台130吨汽车吊配合吊装杆件 ,汽车吊可以在 43# 和 45#墩之间移动，钢梁在这范围内拼装，每拼装 23 个节间后，将钢梁向前拖拉，然 后拼装下一节间，如此边拼边拖，直至完成钢梁拼装。 2）钢梁拼装前必须先进行预拼。 钢梁在陆地支架上全部拼装完成后， 待 41#主墩施工完 毕，一次拖拉 （ 浮拖）到位。 第8 页 土木工程学院 3）钢梁拼装顺序为：安装上滑道主桁、横梁、上平纵联吊装桥面单元块安装牵 引设备拖拉前技术检查拖拉等待。 钢梁拼装步骤图 ： 钢梁在汽车吊配合下拼装，首先在支架上拼装 3 个节间，安装顶推装置将 钢梁向前顶推

20、3 个节间。 利用汽车吊再次拼装 3 个节间，然后再将钢梁向前顶推约 2 个节间 利用汽车吊再拼装 2 个节间后，再将钢梁向前顶推 1 个节间（此时钢梁悬臂 2 个节间） 第9 页 土木工程学院 利用汽车吊再拼装 1个节间，然后将钢梁向前顶推 1个节间（此时钢梁悬臂 3个节 间）。 利用汽车吊拼装最后 1个节间，利用顶推装置将钢梁再向前顶推 1个节间（钢梁悬 臂 4个节间）。将顶推装置移至钢梁尾部，钢梁等待浮拖。 4）钢梁拖拉（浮拖）架设 由于钢梁拼装采取边拼边拖拼装方案，钢梁拼装完成后，钢梁前端向河中悬臂 4 个节间， 即钢梁拼装完成检查合格即可进行浮拖。用浮墩顶托钢梁（支点设在第3#节点）

21、，将钢 梁拼装支点悬空 10cm（撤出调整垫块），仅尾部支点（上滑道）和浮墩支点支承钢梁， 各项检查合格后即可向前浮拖，直至浮拖到 41#墩，并就位。 钢梁浮拖步骤： 按方案要求设置锚地 第 10 页 土木工程学院 向浮墩船舱内压水下沉（浮墩顶低于梁底） ，并移至钢梁下，浮墩对准第 3 个节点， 抽去船舱内压仓水，浮墩上浮拖起钢梁前端，拆除除尾部支点外各节点支点 （悬空 10cm， 拆除下滑道垫块，起保险作用） ，仅钢梁尾部支点和浮墩支点受力，支承钢梁（二点支 承）。 起动钢梁尾部顶推装置，将钢梁向前顶推，浮墩随钢梁顶推速度，通过前行绞车和 第 11 页 土木工程学院 钢梁一同前进，并监控钢梁

22、（浮墩）运行方向，采用方向控制缆（绞车） ，稳定浮墩运 行方向或纠正运行方向。 钢梁浮拖到位后，浮墩船舱内压水下沉，解除浮墩与钢梁的约束，移开浮墩，完成 浮拖作业。 第 12 页 土木工程学院 第三章 施工控制方法 3.1 施工控制的目的 拖 由于钢桁梁桥的跨度悬臂长度以及重量均较大 , 同时河道中又设置了浮船及临时墩， 钢桁梁在拖拉过程中，支点位置受力较为复杂，主结构以及杆件受力方式与成桥以及运 营阶段都由很大的差别，同时在浮船拖拉施工过程中，钢桁梁的边界条件以及受力状态 不断改变，导致主结构的杆件内力、支撑反力都不断变化。基于上述原因，因此在钢桁 梁的拖拉过程中必须保证施工过程中主体结构和

23、临时结构稳定性的安全性 , 除采取必要 的加固措施外 ,还需对浮船拖拉的整个过程进行模拟分析 , 及时发现施工过程中可能存 在的潜在危险。另外对钢桁梁在拖拉过程中进行实时监测、调整、纠偏等对拖拉施工安 全及设计目标的实现是至关重要的。 为确保漯河至阜阳增建二线颍河特大桥拖拉施工过程中结构的安全 , 保证施工精度和质 量, 课题组对钢梁的的浮拖过程和落梁过程进行监控技术，对钢桁梁结构在浮拖施工过 程中各个阶段的受力行为 , 更好地把握施工状态 ,为颍河特大桥的浮拖施工提供有力的 保证。 体系、支撑形式 不断改变的过程, 杆件内力 、支课题组确定了监控内容 以及相应的流程 与方法。 2.2 浮拖施

24、工的特点及常见问题 2.2.1 主要特点及优势 浮拖法施工是在栈桥上拼装就位 , 以浮船为载体 , 浮拖架设。 这种方法的优点是易于操 作、施工方便 , 避免了在河道中架设临时墩时水下基础的施工，同时所用设备、器材少 且施工进度快 , 并且对通航的影响较小。 2.2.2 浮拖施工的问题 （1）到达浮船支架前 由于浮拖法施工主梁是在栈桥上拼装，通过顶推方式，前端到达浮船上后，有浮船提供 第 13 页 土木工程学院 前端的支撑，因此主梁在达到浮船临时墩支撑位置之前，主梁悬臂很大，会导致个别节 点会存在应力较大或节点处竖向杆件受压力较大，可能导致结构杆件稳定性不足，以及 临时墩部分构件应力超标的情况

25、。 (2) 到达浮船支架后 当主梁在达到浮船临时墩支撑位置之后，随着浮船的拖动，主梁后端(岸侧)支撑逐渐 减少至最终为简支体系后，结构体系不再改变，此间主梁前端(浮船上)支撑受力会逐 渐增大，导致浮船下沉，到达预订位置后需要对浮船抽水使其上浮，以便使得主梁前端 支撑点到达预订支座位置。 2.3 颍河特大桥施工控制任务 颍河特大桥大桥施工控制的任务是：通过有效施工控制确保钢桁梁在浮拖过程中的受 力、稳定性始终处于安全的范围内，结构的变形符合要求。因此浮拖施工控制工作的目 标是： (1) 确保主梁在推拉过程中的安全性； (2) 浮拖过程中结构的安全； (3) 确保主梁在浮拖过程中稳定性满足要求；

26、(4) 确保河道中浮船临时墩的安全性。 (5) 确保河道中临时墩在浮拖过程中不出现较大的变形，影响浮拖过程。 (6) 控制及监测精度达到施工控制技术要求的规定。 2.4 施工控制体系构成 施工控制的工作，广义上讲，就是指施工控制体系的建立和正确的运作。 第 14 页 土木工程学院 2.4.1 施工控制的技术体系 桥梁的施工控制是与桥梁设计、施工及监理是密切联系的。从信息论的观点看，桥梁的 施工控制过程是一个信息采集、信息分析处理和信息反馈的过程。施工控制技术体系包 含实时测量体系、现场测试体系、实时计算体系、应力预警体系等部分组成。通过实时 测量体系和现场测试体系，可以采集到桥梁施工过程中的各

27、类所关心的数据信息。借助 桥梁施工控制的计算分析体系，对采集的数据信息进行分析。尤其是对施工中各类的分 析，可以对施工误差做出评价， 并根据需要研究制定出精度控制和误差调整的具体措施。 最后以施工控制指令的形式为桥梁的施工提供反馈信息。在施工控制计算和误差分析 中，通过对施工容许误差度指标数据体系、施工反馈数据（尤其是应力监测数据） 、施 工控制目标值数据的分析确立施工状态的应力预警体系。 2.4.2 施工控制组织体系 为保障施工控制工作的保质、保量、高效地完成，必须明确施工控制实施过程中的工作 制度和组织制度。 结合颍河特大桥施工的实际情况和施工控制工作的具体技术内容， 建议由大桥的建设单

28、位、施工单位和施工控制单位的负责人组成，领导组负责施工控制工作实施过程中的总 体协调工作。 同时，由承担施工控制任务的单位牵头建立“颍河特大桥施工控制工作组” ，成员由参 加大桥施工控制任务的技术人员组成。工作组负责施工控制具体任务的实施，施工控制 工作组的具体组成见图 2 说明。 第 15 页 土木工程学院 专家组（远程） 工地项目负责人 应力测试人员 监控分析人 员 其他技术和工作人员 图 2.1 施工控制工作组的组织体系 2.4.3 施工控制总体思路 施工控制的核心是保证结构安全、顺利完成从安装到浮拖就位，因此施工控制工作就不 仅仅是安装阶段的工作，而是应该从结构在浮拖过程中出现的各个环

29、节入手，系统化的 解决施工中可能出现的隐患。现场条件比构件制造阶段要差的多、难度也要大的多。 根据这个思路，我们把施工控制过程划分为三个阶段，即：施工方案计划阶段、施工模 拟分析阶段和现场监测阶段，针对各个阶段的工作特点，有计划、有重点的开展施工控 制工作。 第 16 页 土木工程学院 第四章 施工控制的方法和内容 3.1 施工监控的主要方法 大跨度钢桁梁桥的浮拖施工过程是浮拖结构的结构体系、 支撑形式不断改变的过程 ,杆件 内力、支撑反力不断变化 ,必须保证施工过程中主体结构的安全和临时结构的稳定 ,除采 取必要的措施外 ,还需要对浮拖过程的杆件应力和变形进行实时监控。 同时，大跨径钢桁 梁

30、桥浮拖施工控制的另外一个目的是在保障桥梁施工过程安全的基础上加快施工进度 , 保证成桥质量 ,使最终成桥结构内力处于最合理的状态 ,线形符合设计要求。 其主要内容包括两部分一部分是数据采集系统 ,即监测另一部分是数据分析处理系统 ,即 监控。钢桁梁桥的浮拖施工实时监测是利用事先在钢桁梁、临时支撑体系等主要部位安 装相关的测试仪器 ,按施工方案预定的方法和工序 ,按监测工况测得大量数据 ,主要包括几 何参量和力学参量。 钢桁梁桥的浮拖施工实时监控则是利用高效计算机程序 ,按预定的施工方案对施工全过 程进行仿真分析 ,对监测数据进行实时分析处理 ,实时预报施工中可能出现的问题 ,及时采 取相应避免

31、措施排除安全隐患，即施工预警。 只有通过对施工过程的模拟分析与现场监控的有机结合 ,并根据需要，对施工过程进行必 要的调整控制桥梁的内力和线形， 才能尽可能使桥跨结构的构件的应力和稳定性满足要 求，成桥线形接近或达到设计预期值 ,确保桥梁施工安全和正常运营。以此为基础 ,确定 监控内容以及相应的流程与方法 。 第 17 页 土木工程学院 3.2 颍河特大桥施工控制的内容 颍河特大桥在推拉和浮拖施工过程 : 在整个施工过程中 , 钢桁梁下方的支撑位置连续变 化, 杆件内力和变形、支撑反力都随钢桁梁的移动而不断变化。为了保证施工过程中主 体结构的安全和临时结构的稳定 , 有必要对浮拖施工全过程实施

32、动态监控 , 以便及时了 解整个结构体系在各个阶段的受力状态 , 进行合理、有效地控制。根据施工过程和施工 特点，确定施工监控主要包括以下内容 : 1）钢桁梁主桁下弦杆应力的实时监测。 2）根据计算得到的受力较大的杆件的应力实时监测。 3）浮船上临时支撑点位移监控。 4）浮拖过程的线性控制和纠偏。 3.3 施工过程分析的难点 施工监控中合理监控指标的研究确定监控指标是监控的核心 ,没有监控指标则没有施工 控制的预警功能 ,监控也失去了意义。 因此必须科学合理地制定监控指标来保障浮拖施工的顺利进行和结构安全。 通过结构理 论分析计算、查阅资料文献、调研等形式明确了浮拖施工中主要监控参数的控制指标

33、 , 所得结果不仅便于依托工程的浮拖施工控制 ,而且可以对类似工程有一定借鉴意义。 颍河特大桥结构分析难度大，主要原因是： （1）钢桁梁桥杆件众多， 弦杆中每个杆件的失效都可能导致施工过程中全桥的整体破坏， 浮拖过程中钢桁梁结构的支撑体系是不断改变的， 因而其钢桁梁构件的受力大小和型式 也不断变化，因此分析工况非常繁多、工况的受力也较为负杂，因此在施工过程中需要 保证经过复杂的推拉过程并成桥的所有钢桁梁杆件的合理内力， 以保证整个结构在施工 阶段和运营状态的安全性，这是施工计算分析的重点； 第 18 页 土木工程学院 (2) 钢桁梁在施工过程中，钢桁梁在推拉过程中，自身悬臂长度较大，因而不仅需

34、要考 虑结构自身的强度问题，还需要考虑施工过程中的整体稳定性和抗倾覆性； (3) 河道中临时墩， 随浮拖过程的进行， 钢桁梁的推移，其支撑点的受力大小也是不断改 变的，除承受钢桁梁的竖向荷载外，还收到钢桁梁与临时墩支撑的摩擦力的作用，其稳 定性是施工中需要控制的核心； (4) 钢桁梁的局部应力集中，浮拖过程中钢桁梁结构的支撑位置是不断改变的，其支撑 点受力复杂，其应力集中会导致构件局部位置或连接处发生屈服，这样也会对结构在施 工过程和运营阶段的安全性带来隐患。 3.3 主梁推拉过程中监测工况 在施工前，对于钢桁梁在浮拖过程中过程进行分析，并确定出需要予以监控的关键 工况，根据对浮拖过程的分析，

35、确定出 10 个阶段，作为施工监控的控制工况。 对钢桁梁进行分析时，根据钢桁梁在顶推过程中，可能出现的最不利位置，计算时考虑 以下 10 种工况， (1) 监测工况 1： 拼装 6 个节间后，将顶推装置移至第 5个节点，再将钢梁向前顶推， 此时，主梁所有节点支撑于支架上，此工况作为应力监测的初始阶段，将测试的结 构杆件应力作为初始应力。 第 19 页 土木工程学院 图 3.3.1 工况 1 计算示意图 2.工况 2： 工况 1完成后，利用汽车吊再拼装 2 个节间后，再将钢梁向前顶推 1 个节间（此时钢梁 悬臂 2个节间） , 此工况需要监测前端支点处杆件的应力。 图 3.3.2 工况 2 计算

36、图示 工况 3， 如图 3.3.3 ，工况 2 完成后，再利用汽车吊再拼装 1 个节间，然后将钢梁向前顶推 1 个 节间（此时钢梁悬臂 3 个节间），此工况主梁最前端支撑点所在的节点无斜杆，因此竖 杆应力较大，其稳定性是此工况监测的重点。 第 20 页 土木工程学院 图 3.3.3工况 3 第一临时墩支撑两个主梁主节点示意图 工况 4： 如图 3.3.4, 利用汽车吊拼装最后 1个节间，利用顶推装置将钢梁再向前顶推 1 个节间 （钢梁悬臂 4个节间，稳定系数为 1.5 ）。将顶推装置移至钢梁尾部，钢梁等待浮拖 , 需 要监测前端支点处杆件的应力。 图 3.3.4工况 4 第一临时墩支撑两个主梁

37、主节点示意图 工况 5工况 10： 向浮墩船舱内压水下沉（浮墩顶低于梁底） ，并移至钢梁下，浮墩对准第 3 个节点，抽 去船舱内压仓水，浮墩上浮托起钢梁前端，拆除除尾部支点外各节点支点（悬空10cm， 拆除下滑道垫块，起保险作用） ，仅钢梁尾部支点和浮墩支点受力，支承钢梁（二点支 承）。此后主梁每向前推进 1 个节间，对浮船临时墩上节点进行应力监测，同时对主梁 前端偏位进行观测。 第 21 页 土木工程学院 图 3.3.5工况 5 第一临时墩支撑两个主梁主节点示意图 图 3.3.5 工况 10 完成浮拖后的支撑工况 上述每个施工工况的改变，都将直接引起钢桁梁的挠曲变形和杆件内力变化，以及临时

38、墩受力状态的改变，这种挠度变形是否与理论计算的变形值相吻合，应进行实际测量并 供监控计算比较分析，以确定下步浮拖过程，因此在钢桁梁的浮拖施工期间，主梁梁端 的挠度变形和河道中临时墩的位移监测是测量监测的主要项目之一； 另外对于浮拖过程 中钢桁梁中受力较大、尺寸较长的杆件的应力进行监控也是非常必要的。 第 22 页 土木工程学院 3.4 浮拖过程中监测内容 3.4.1 主梁梁端偏位监测 如图 3.4.1 所示，通过在主梁前端设置基准点，对主梁在浮拖过程中，主梁前端的 下挠的监测点进行观测，则主梁上各监测点在不同的测试工况下的位置，直接反映在前 述各种工况下的偏位。主梁前端布设 2 个监测点，主要

39、有两个方面作用：一方面通过两 个监测点的挠度比较，全面反映主梁梁段位置的挠度变形和浮船的下沉情况（包括上下 游侧的不对称变形，即扭曲变形的情况） ；另一方面通过对监测点的挠度比较，可验证 测量成果的可靠性和精度。 图 3.4.1 主梁前端位移测点 3.4.2 应力监控内容 在浮拖过程中， 钢桁梁各杆件的内力都随时发生变化， 根据对钢桁梁浮拖过程的分 析，节点 E2 为浮船临时墩的支撑点， E3 为主梁悬臂时的支撑位置，根据有限元分析 A3E3 的轴向力较大， 其应力值虽然满足规范要求， 但杆件稳定性已接近规范的允许值， 因此节点 E2和 E3位置附近的杆件应作为施工过程中监控的重点。 A1 A

40、2 A3 A4 A5 A4 A3 A2 A1 应力测点 图 3.4.3 钢桁梁应力监控测点 第 23 页 土木工程学院 3.4.3 主梁预拱度的监测 主梁浮拖就位后，观测监测主梁的变形值，并与有限元的计算结果进行比较，根据 实测得到主梁节点的标高，评价主梁预拱度是否满足设计要求。 3.5 钢桁梁浮拖过程有限元分析 3.5.1 分析目的和方法 钢桁梁由于结构复杂、杆件多，浮拖过程中其受力状态一直处于变化状态，要了解钢 桁梁在施工过程中的受力状态， 内力分布状况，最不利杆件的位置以及对应的施工工况， 其最有效的方法仍然是有限元的理论分析。理论分析不仅为施工方案提供理论依据，同 时也是对监控的测试结

41、果进行相互校正的重要手段。 尽管有限元计算理论和计算机硬件已经十分发达，但对于一个复杂的结构，要分析整个 结构在施工全过程的受力状态，其计算规模仍然是相当大的，这也是没有必要的。因此 只需要利用力学知识通过对钢桁梁在施工过程中受力分析判断， 确定可能出现的最不利 工况，再进行理论计算分析，可以为钢桁梁浮拖过程中安全提供必要的理论保证，同时 也为监控测试的方法提供指导。 板梁组合体系中下弦杆， 纵、横梁上翼缘和正交异性钢桥面板形成了整体桥面。 在建立 空间有限元模型时， 桁架杆件采用空间梁单元， 而桥面板采用空间板壳单元。 下弦杆取 箱形截面，纵、横梁取工字形截面，上翼缘与下翼缘宽。下弦杆、纵、

42、横梁等杆件单元 的节点与正交异性板共节点，并指定梁单元的形心相对节点偏移量。 这种方法的优点是能较好的反映结构的空间刚度关系，与实际情况较为接近，适合于结 构的空间稳定性及全桥杆件的检算。另外，对于边界条件的模拟、荷载工况的模拟、局 部构造的模拟等都是关键的技术，需要丰富的计算分析经验、力学理论知识以及空间结 构计算技巧。 第 24 页 土木工程学院 3.5.2 计算内容 根据钢桁梁浮拖的施工方法，确定可能出现的最不利状态作为分析工况， 对以下项目进行分析计算： （1）钢桁 梁 在浮 拖过 程中 的应 力状 态； （2）钢桁 梁 在浮 拖过 程中 的整 体稳 定性 ； （3）钢桁 梁 在浮 拖

43、过 程中 最大 悬臂 时的 抗倾 覆稳 定性 ； （4）钢桁 梁 在浮 拖过 程中 ，杆 件的 局部 稳定 性； （5）钢桁 梁 在浮 拖过 程中 ，节 点的 局部 应力 状态 ； （6）河道 浮 船临 时墩 在浮 拖过 程中 的应 力状 态； （7）河道 浮 船临 时墩 在浮 拖过 程中 的整 体稳 定性 ； 3.5.3 与实测值的对比 在浮拖过程中，将施工过程监控得到的钢桁梁杆件应力值、主梁下沉以及临时墩的 变形测试值与有限元理论分析得到的相应计算结果进行对比， 以便对施工过程的实际状 态进行评估。 3.6 施工控制分析报告说明 施工控制分析报告为施工控制工作组根据各类施工反馈报表数据和计

44、算分析数据以及 对施工实际状况进行分析评价的专项报告。 施工控制分析报告一般情况下将浮拖过程中 出现异常情况时，施工控制组将提交相应的分析报告供相关单位进行参考。施工控制分 析报告分为 4 部分内容。包括： 1. 钢桁梁施工过程整体受力分析，包括应力计算、位移计算。 2. 钢桁梁施工过程节点位置局部受力分析，包括应力计算。 第 25 页 土木工程学院 3. 浮船临时墩的受力分析计算 4. 施工过程中监控测试数据分析。 全桥竣工后将对施工控制工作进行总结，提交施工控制的总结报告 3.7 测试设备 3.7.1 静态应变测试系统 DH3816 静态应变测试系统是全智能化的巡回数据采集系统。 通过计算机完成自动平衡、 采样控制、自动修正、数据存贮、数据处理和分析，生成和打印试验报告.DH3816 每个 模块 60测点，最多可扩展到 16个模块，扩展距离可达 1000m。巡检速度 60 点秒， 每个模块独立工作， 960个测点只需 1秒就可结束采样 ; 交直流供电 ;USB 接口，即插即 用，方便可靠 . 应用范围 1、根据测量方案，完成全桥、半桥、 1 4 桥（公用补偿片）状态的静态应力应变的多 点巡回检测 . 2、和各种桥式传感器配合，实现压力、力、荷重、位移等物理量的多点巡回检测. 3、与热电偶配合，通过热电偶分度号的计算，对温度进行多点巡回测.