(40+64+40)m连续梁线控原则

1、蒙河线 蒙新高速大桥（40+64+40）m预应力砼连续梁梁部线形监控实施原则中铁二院工程集团有限责任公司土木建筑设计研究一院二O一一年四月第 1 页 共 15 页蒙河线 蒙新高速大桥（40+64+40）m预应力砼连续梁梁部线形监控实施原则文件编制:复 核:项目负责人:所 审: 中铁二院工程集团有限责任公司土木建筑设计研究一院二O一一年四月目 录一、工程概况31.1设计概况31.1.1 主要技术标准31.1.2 地形地貌31.1.3 气象特征31.1.4 桥梁概要41.2施工概况4二、结构计算52.1 计算模型52.2 荷载52.3 梁体线形的主要因素62.3.1 灌注混凝土引起的挠度62.3.

2、2 施加预应力的影响62.3.3 混凝土收缩、徐变的影响72.3.4 墩身压缩的影响82.3.5 挂篮移动引起的挠度变化92.3.6 气温变化对线形控制的影响92.4梁段预拱度计算9三、梁体线形控制实施103.1线形控制的目标103.2线形控制的内容103.3相关要求103.3.1梁体测点的布置113.3.2相关参数修正113.3.3测量的内容123.3.4数据记录表格123.4 支座预偏量12四 孔道摩阻试验134.1 概述134.2 试验检测依据134.3 孔道摩阻系数测试134.3.1 孔道摩阻损失的组成134.3.2 孔道摩阻试验数据的计算分析144.3.3 试验内容和方法144.3.

3、4 试验结果156.4 锚圈口损失测试15五 挂篮加载试验165.1 概述165.2 挂篮结构175.3 加载前的准备175.4 加载总体方案概述185.5 加载施工步骤197.6试验结果19六 梁体施工注意事项21大桥（40+64+40）m连续梁梁部线形控制实施原则一、工程概况1.1设计概况1.1.1 主要技术标准1）设计速度：旅客列车设计行车速度120公里/小时。 2）正线数目：单线。 3）设计活载：中-活载。4）轨道结构类型:有碴轨道，区间无缝线路。1.1.2 地形地貌蒙自北至河口铁路位于云南省南部红河哈尼族彝族自治州，地处云贵高原南缘之横断山脉东支哀牢山系，属高原构造侵蚀、剥蚀、溶蚀中

4、山区，大致可分为山脉、岩溶高原、山间盆地（坝子）及河流谷地四大地貌类型。受印度板块的碰撞和挤压与红河及其支流的强烈切割，地壳抬升与河流下蚀作用强烈，地形起伏大，形成了以高山深谷、山川间布为主的地形特征，总体地势北西高，南东低。区内地面高程3001600m，最高峰为大围山国家自然保护区主峰大尖山，高程2354.1m，最低处为河口县境内红河与南溪河交汇地带，高程76.4m。区内河流与山脉的伸展方向受构造线控制，与构造线方向基本一致，河谷形态多呈“V”型，谷坡陡峻。受地形控制，区内仅有国道326线及省道235线通过，支线公路不发达，交通条件较差。沿线居民点稀少。在红河、南溪河河谷及周围谷坡地带，植被

5、以热带雨林、河谷雨林及橡胶林为主，森林覆盖率可达50%以上，植被极发育。本桥于DK22+780.55处跨越蒙新高速公路,沥青混凝土路面，路宽32m，线路与其交角49°，设计采用（40+64+40m）连续梁跨越；本桥设计里程范围为DK22+646.97DK24+701.35。1.1.3 气象特征本线全部位于云南省的东南部红河州境内，起点蒙自县的气候的基本特征是亚热带季风气候。县 市 名 称蒙自县屏边县河口县气 温（）年平均气温18.816.323.2极端最高36.031.542.9极端最低-4.4-1.71.9最大月平均24.620.628.1最小月平均14.813.5201.1.4

6、桥梁概要中心里程：DK24+525，孔跨布置： 55×32+(40+64+40)连续梁+3×32m。连续梁梁体采用单箱单室变高度箱形梁，箱梁顶板宽4.9米，箱宽3.2米，梁高2.85.0米，梁高变化段按二次抛物线变化。梁体为单箱单室、变高度、变截面箱梁，梁体全长145.2m,中跨中部10m梁段和边跨端部13.6m梁段为等高梁段,梁高2.8m;中墩处梁高为5.0m,其余梁段梁底下缘按二次抛物线Y=2.8+X2/284.091m变化。箱梁顶板宽4.9m,箱宽3.2m。（40+64+40）m预应力混凝土连续梁,位于变坡点（DK24+496，轨底标高1354.81），左侧线路坡度

7、24.0，右侧线路坡度 23.5；连续梁施工顺序采用轻型挂篮分段悬臂浇注施工，分别在5号、6号墩墩顶立模灌注0号梁段，待砼达到80强度并满足3天龄期时张拉0号梁段预应力。在0号梁段安装挂篮，分别在挂篮上对称向两侧顺序灌注各梁段，移动挂篮，灌注下一个梁段，直到形成两个T构。合拢中跨8号梁段，接着继续利用挂篮灌注边跨梁段，最后灌注边跨剩余梁段形成连续梁体系。1.2施工概况该桥由中铁 局承建， 监理公司监理。主桥施工进度：55#墩，56#墩， 57#墩， 58#墩于2010年2月10日完成；连续梁梁体56#、57|#的0号块，4月完成。连续梁布置如图1.2：图1.2 连续梁总布置图二、结构计算2.1

8、 计算模型连续梁简化为平面杆系结构，划分为46个节点，45个单元，采用逐个时段步进的弹性有限元法，考虑各梁段混凝土的不同龄期，进行结构位移计算。2.1：连续梁单元节点划分图2.2 荷载在结构计算中，主要考虑了以下荷载因素：梁体自重、二期恒载、活载；挂篮、模板、人群、机具重量；预应力及其损失；徐变、收缩；不均匀沉降、温度变化；2.3 梁体线形的主要因素2.3.1 灌注混凝土引起的挠度连续梁在悬灌阶段为悬臂梁体系，计算第n梁段在梁体自重作用下的挠度为n1：此公式出自结构力学，式中：n1悬灌阶段第n梁段在梁体自重作用下挠度(m)；l从支座中心到第n梁段自由端的长度(m)；a第n梁段自由端到新悬灌梁段

9、重心的距离(m)；F新悬灌梁段与挂篮的重量之和(kN)；E、G混凝土的弹性、剪切模量(kPa)；I(x)、A(x)梁体X截面的惯性矩、面积(m4、m2)；k(x)剪应力分布不均匀修正系数，近似计算为，其中，Ax为X 截面面积；Ax为X截面腹板面积。2.3.2 施加预应力的影响该桥预应力筋为分段、分批张拉，计算悬灌阶段第n梁段施加预应力引起的挠度时，必须把张拉第n段以后(包括张拉第n段)引起的挠度值累加。采用计算公式为：此公式出自铁路钢筋混凝土桥式中：n2悬灌阶段施加预应力引起第n梁段的挠度(m)；Ay1、Ay2预应力钢束面积(m2)；a、b、c、d、e、f预应力钢束作用点到计算梁段重心处水平、

10、竖直距离(m)；、斜向预应力钢束与水平方向的夹角(rad)；1、2、斜向预应力钢束在计算梁段两侧的预应力，其中、为1、2扣除各自在计算梁段内的预应力损失后的预应力(MPa)；E混凝土的弹性模量(MPa)；I计算梁段重心截面的惯性矩(m4)；2.3.3 混凝土收缩、徐变的影响一般情况下，混凝土收缩变形会随时间的延长而减少，收缩主要在混凝土灌筑后13个月内完成，以后的收缩值很小可忽略不计，而前期的收缩值在施工期内基本完成；徐变是在长期荷载作用下，混凝土塑性变形随时间增长的现象，这种变化也可造成梁体线形变化。这里主要阐述徐变的影响，通常徐变引起的变形大小是用徐变系数t来表示的，徐变引起的X截面的次弯

11、矩可由下式来计算：式中：M(x)徐变引起的X截面的次弯矩(kN·m)；在基本结构中，由单位冗余力引起的X截面的弯矩(m)；X1全部恒载（包括预应力）作用下的冗余约束力(kN)。可求在长期徐变的影响下第n梁段的挠度n3为：此公式出自铁路钢筋混凝土桥式中：n3长期徐变的影响下第n梁段的挠度(m)；基本结构中，由作用在变位方向的单位力引起的X截面的弯矩；M(x)徐变引起的X截面的次弯矩(kN·m)；其它符号同前。2.3.4 墩身压缩的影响该桥分为2个T构，每个T构上悬灌梁体、施工挂篮、压重等重达40吨之多，墩身压缩对第n梁段产生的挠度n4可计算为：此公式出自材料力学式中：n4墩身

12、压缩产生的挠度(m)；G作用于墩身的荷载，计算方法为T构总荷载减去已施加荷载(kN)；E、A(x)墩身混凝土的弹性模量和墩身各截面的面积（kPa、m2）；注：x方向为墩身向上方向。2.3.5 挂篮移动引起的挠度变化 移动挂篮使悬臂下挠，但影响较小。因为挂篮的移动只是荷载位置的变化，而荷载并未增加。2.3.6 气温变化对线形控制的影响桥梁在野外自然环境中施工，工期长，温度对结构的位移状态及测量数据的真实性等均有影响，温差影响的效果复杂。观测结构内部温度场比较困难，故对于变化的温差位移计算结果必然粗略。因此对温差影响的处理可从两方面着手：一是实测环境温度与其产生的位移的关系，在分析数据和计算立模标

13、高时进行适当的补偿修正；二是还应重视采取另外的措施减小温差影响，一般均采用在清晨或傍晚进行观测。另外，还采用了在梁体上洒水降温，覆盖桥面等措施，目的是降低梁体内部温度随环境温度变化的速度和幅度，可将温度影响减小到最低程度。2.4梁段预拱度计算分段施工的刚构梁部，各梁段混凝土龄期不同，随着施工的进展，结构体系不断转化，经历了从四个“T”构到两个“”型结构，再到连续结构的体系转换，荷载等因素在各段施工时也不一样，梁体位移则随之不断变化，即使在桥梁建成投入运营后的若干年内，因徐变和收缩等的持续作用，其位移仍将继续变化。因此，将整个施工过程划分为26个施工阶段，每个施工阶段作为一个时段，每个时段的时长

14、及荷载等先由预测的工期及荷载求得，理论计算各时段各梁段的挠度，汇总得到梁体总的挠度变化值，由总挠度曲线反向即得到梁体预拱度曲线。在施工过程中，根据施工的实际进度、梁段的实测参数及荷载等变化及时重算，并根据前一梁段实测挠度变化情况修正后续梁段的预拱度值。三、梁体线形控制实施3.1线形控制的目标连续梁线形以梁体合拢直至长期收缩徐变完成后桥面达到设计理论线形+1/2静活载影响线形为线形控制的目标。3.2线形控制的内容线形控制的内容主要包括各悬灌梁段的预拱度、各悬灌梁段中线的偏移、各悬灌梁段箱体的扭转、活动支座的纵向预偏量。各梁段立模标高按下式计算：Hn=hnh1+h2+h3其中：hn为梁面的设计高程

15、h1灌注本节段需理论调整值 h2为挂篮的弹性变形（含灌注后前一节段产生的变形）h3前一梁段调整存在的误差注：h1，h2，h3均按向上为正。挂篮弹性变形h2由施工单位对挂篮进行压重试验，提供压重曲线，根据梁段重量及施工荷载来确定。3.3相关要求3.3.1梁体测点的布置1、在各梁段端部道碴槽根部预埋钢质测点桩。2、各模板折线点设置测点。3.3.2相关参数修正 线控实施前，施工单位对影响线控计算的相关参数需现场测定并提供设计单位，设计单位据此调整计算模型。表3.3：参数修正表序号类 别内 容1混凝土弹性模量容重2挂篮、托架及膺架变形量（应消除其非弹性变形，取弹性变形）挂篮及施工人员的实际重量3钢绞线

16、弹性模量截面积4纵向预应力孔道摩阻系数孔道偏差系数锚圈口摩阻损失钢束回缩值5合拢时的温度6各梁段及体系转换实际工期7桥面施工及铺轨的工期3.3.3测量的内容1）灌注砼前模板标高测量。2）每灌注一段砼，均测量0号段墩顶的标高。测量每一梁段在灌注砼前后、张拉后本梁段及其它已施工梁段的标高。在合拢前一段进行全桥联测，在合拢段施工过程中，测量合拢段临时锁定前后、张拉前后的标高，以及各梁段标高。3）各梁段测量及模板调校的时间均宜安排在清晨。3.3.4数据记录表格1）由线控单位提供给施工单位梁段立模标高表见附表1。2）由施工单位反馈给线控单位梁段标高测量表见附表2。3.4 支座预偏量1）预偏量值为相对于支

17、座下摆中心的偏移量，以大里程方向为正。2）预偏量值应考虑合龙温度的影响，调整各墩支座纵向偏移量。各墩支座纵向预偏量设置量应根据假设合拢温度按表中数值查取。3）固定支座墩上、下摆中心重合，并与墩中心线重合。活动支座墩支座下摆中心与墩中心线重合。4）合拢顺序及体系转化为：先合拢主跨；再合拢边跨。四 孔道摩阻试验4.1 概述大桥纵向预应力钢束采用塑料波纹管成孔，相关规范中缺乏相关的孔道摩阻系数，为了准确计算梁体预应力效应，选择了顶板束进行孔道摩阻系数及锚圈口摩阻损失的测试。预应力管道为塑料波纹管，设计张拉程序为0，初应力（0.1con）， con 锚固。4.2 试验检测依据（1）混凝土结构试验方法标

18、准（GB5015292）；（2）铁路桥涵设计通用规范（TB10002.12005）；（3）铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范（TB10002.32005）；4.3 孔道摩阻系数测试4.3.1 孔道摩阻损失的组成张拉时，预应力钢束与管道壁接触面间产生摩擦力引起预应力损失、称为摩阻损失。主要有两种形式：一是由于曲线处钢束张拉时对管道壁施以正压力而引起的摩擦，其值随钢束弯曲角度总和而增加，阻力较大；另一是由于管道对其设计位置的偏差致使接触面增多，从而引起摩擦阻力，其值一般相对较小。4.3.2 孔道摩阻试验数据的计算分析孔道摩阻试验数据的计算分析如下：张拉时，预应力束距固定端距离为x的任意截

19、面上有效拉力为： P=Pe-（+）式中：P计算截面预应力束的拉力，测量时取至固定端;P张拉端预应力束的拉力；从张拉端至计算截面的孔道弯角之和，以弧度计；从张拉断之计算截面的孔道长度，以米计；预应力束与孔道壁的摩阻系数；孔道对设计位置的偏差系数。令A= P/ P= e-（+）则有：lnA=+，再令Y=lnA由此，对于同一片梁不同孔道的测量可得一系列方程式：由于存在测试上的误差，上列方程式的右边不等于零，假定：根据最小二乘法原理，则有：当=0且=0时，取得最小值，由此可得： （6.3.21）解方程组即可得、值。4.3.3 试验内容和方法试验通过测定孔道张拉束主动端与被动端实测压力值，根据规范规定的

20、公式计算偏差系数k和摩擦系数。试验预应力束两端均安装压力传感器和张拉千斤顶。在试验开始时，预应力束两端同时张拉至设计张拉控制荷载的10，然后将一端封闭作为被动端，以另一端作为主动端，分级加载至设计张拉控制荷载。每级荷载到位后，均读取两端传感器读数。主被动端互换后再测试一次。然后根据两端传感器读数，计算出孔道摩阻损失。孔道摩阻试验的方法见图6.3.3-1。1、千斤顶 2、1#传感器 3、工具锚 4、2#传感器 5、梁体 6、喇叭口图6.3.3-1 孔道摩阻试验示意图4.3.4 试验结果将预应力钢束两端压力荷载传感器测得的数据通过传感器的标定曲线换算成对应的荷载值后，即克计算得到各级荷载作用下张拉

21、主动端至被动端的有效系数A= （P/ P）及对应的Y（lnA）值。各预应力钢束孔道摩阻测试数据及对应的A值、Y值如表6.3.4-1所示。表6.3.4-1 孔道摩阻系数计算表钢束号次数荷载级主动端荷载Pk（KN）被动端荷载Px（KN）A= P/ PY=lnAN9将上表的数据及索长和转角代入公式（6.3.21）中，计算出孔道摩阻系数及偏差系数值。、值的实测值和规范值见下表6.3.4-2。表6.3.4-2 孔道摩阻系数实测值和规范值项目实测值公路规范值铁路规范值（金属波纹管）0.140.170.200.260.00150.00200.0030牛角坪大桥为铁路桥梁，预应力钢束管道采用塑料波纹管成孔，铁

22、路设计规范中没有塑料波纹管相关参数的规定，参照公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D62-2004）对塑料波纹管的规定，预应力钢筋束与管道壁之间的摩擦系数=0.15，管道对其设计位置的偏差系数=0.0016；试验结果值在规范范围内，值比规范值略大。对比铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范（TB10002.3-2005）中对金属波纹管的规定，塑料波纹管的、值均比金属波纹管要小。6.4 锚圈口损失测试在试验束的张拉端安装2个传感器，一个在锚板内，一个在锚板外，张拉时两个传感器的荷载示值之差即为锚圈口摩阻损失。锚圈口摩阻损失传感器的安装见图6.4-1。试验张拉两次，测试结果列于

23、表6.4-1中。图4.4-1 锚圈口摩阻损失测试图表4.4-2 锚圈口摩阻损失测试结果钢束号试验次数锚板外传感器（kN）锚板内传感器（kN）锚圈口损失平均N9直第一次3811.43717.82.46%3.1%第二次3745.93649.42.57%N38弯第一次3865.93734.23.41%第二次3864.93711.33.97%注：五 挂篮加载试验5.1 概述铁路大跨连续刚构梁体施工采用逐段悬臂灌注施工， 挂篮模拟加载试验（预压）是大跨径预应力混凝土连续梁桥悬浇施工工艺的关键之一，对挂篮的强度、刚度及安全度都具有特殊的要求，已加工成型的挂篮在投入制梁前必须进行加载试验。其目的与

24、意义就是通过预压的手段检验挂篮整个系统在各种工况下的结构受力以及机具设备的运行情况，确保系统在施工过程中绝对安全和正常运行；通过预压掌握挂篮的弹性变形和非弹性变形的程度和大小，更加准确地掌握挂篮的刚度等力学性能指标，借以指导挂篮的立模标高，为施工线形监控提供可靠的参照数据，确保主梁施工线型、标高满足设计和规范要求。挂篮预压试验常用的方法主要有水箱预压、袋装砂预压、千斤顶预压三种，同时又分桥上与桥下预压两种方式。挂篮常规的预压方法虽说已是一种成熟的工艺，它们在理论与实践中都是可行的，但在实施中确都存在一些操作上的困难，费工费时、成本比较高，尤其对工期要求特别紧的桥梁还存在试验耗时与快速施工的突出

25、矛盾。所以，寻求一种操作简便、安全可靠、经济合理的新的预压方法，对加快大跨连续刚构与连续梁施工具有一定的现实意义。本桥采用千斤顶加载试验法， 这种预压也基本上是模拟挂篮的工作状态，事先规划布置挂篮底板受力分配梁位置及受力点位置，在梁体施工时对应梁体的施力点预埋精轧螺纹钢，待0号段施工完成后，将挂篮的主要构件全部安装并将后锚点锚固，在底板分配梁上布置千斤顶，将梁体截面上的预埋精轧螺纹钢用转换器连接钢绞线穿过千斤顶完成加载准备工作，并作好测量观测点和连接泵站即可进行加载试验。5.2 挂篮结构图7.2-1 挂篮结构图5.3 加载前的准备（1）挂篮检查在挂篮主体安装完成后，进行全面检查，检查

26、内容主要包括：挂篮两侧主桁架标高是否一致，间距是否与设计相符（轨道伸出1#块前端3m）。挂篮主桁B-1001是否已调成水平（通过前支点油顶和后锚下拉油缸进行调节）。挂篮所有销接点，销轴是否有遗漏，销轴保险销（限位板）是否都已安装到位。挂篮前支点油顶是否已工作，前工作车快速滚轮是否已与主轨道脱离。挂篮主桁后锚吊杆是否按设计安装完毕，螺栓是否已紧固。（2）临时工作平台搭设搭设施工人员上、下挂篮前上横梁、后门联的工作平台，以便进行变形观测和挂篮检查。在前吊横梁处搭设工作平台，以方便工作人员安装张拉设备。（3）变形观测点设置在挂篮左右侧后锚横梁上各设置一个变形观测点。在挂篮前上横梁顶左右侧各设置一个变

27、形观测点。在四个前吊横梁顶左、右各设置一个变形观测点。图7.3-1 挂篮变形观测点总体布置图5.4 加载总体方案概述（1）挂篮主桁后端与已浇注梁体进行锚固，前端采用精轧螺纹钢筋、钢绞线和穿心千斤顶进行加载。钢绞线下端通过15-15锚板、夹片与承台上型钢组预埋件进行锚固，钢绞线上端通过P锚挤压套筒与转换接头连接，精轧螺纹钢筋下端通过螺母与转换接头连接，精轧螺纹钢筋上端穿过挂篮前吊横梁和分配梁，穿心千斤顶置于分配梁上（60t穿心千斤顶下端要设置支座，以便倒顶时，扳手可以伸入支座内拧紧下端锚固螺帽），利用千斤顶张拉精轧螺纹钢筋进行加载。（2）单幅箱梁中心线两侧同编号的点对称加载，保持加载速率基本一致

28、。（3）同一T构前后侧的两只挂篮用12台千斤顶同时加载。（4）加载大小为：T1为53.162t、T2为33.046t、T3为33.268t。（5）分级加载：00.2F0.4F0.8F1.0F（F分别对应T1、T2、T3的大小）。图5.4-1挂篮加载方案总体布置图5.5 加载施工步骤（1）加载结构安装按照加载设计图纸中的要求，在承台预埋件上焊接下锚固分配梁、锚垫板，在吊横梁上安装加载分配梁、精轧螺纹和钢绞线。在吊横梁上安放千斤顶张拉底座及千斤顶。将钢绞下端穿过锚板孔，安装夹片并打紧。（2）先加载至0.2F，锚固加载吊杆，技术人员检查挂篮结构、各锚固点，测量人员及时测量各观测点标高，作为原始数据，

29、并用专用表格记录。（3）再加载至0.4F，锚固加载吊杆，技术人员检查挂篮结构、各锚固点，测量人员及时测量各观测点标高，并用专用表格记录。（4）继续加载至0.8F，锚固加载吊杆，技术人员检查挂篮结构、各锚固点，测量人员及时测量各观测点标高，并用专用表格记录。（5）挂篮加载至1.0F后，应持荷5分钟，然后进行锚固，再进行一次标高测量，并记录，即可卸载，拆除加载设备。（6）对采集的数据进行分析，计算出实测变形，与挂篮设计理论变形进行对比，为后续挂篮立模标高提供参考值。7.6试验结果采用逐级加载模式，测量每组位移，图7.6-1为测点布置，表7.6-1为千斤顶油表数。图5.6-1 加载测点布置图表7.6

30、-1 加载数据表1）2号墩T构挂篮表7.6-2 挂篮加载记录表加载荷载（kN）0226.4452.8905.611320（回0）备注测点mmmmmmmmmmmm1021331后锚上游2011221后锚下游30-17-25-44-53-13主横梁上游40-18-25-46-56-13主横梁下游50-18-27-46-55-16前吊横梁上游1图7.6-2 挂篮加载曲线根据测量数据，进行二次回归拟合后挂篮加载变形曲线为:Y=-3.889*10-5x-1.34091*10-3， x为加载重量（单位：kN），Y为挂篮变形值（单位：m），曲线二次回归系数R=0.9976，表明加载曲线接近于直线。六 梁体施工注意事项1、梁部的线形控制包括每阶段梁体预拱度设置及支座预偏量设置。2、梁部0号段是最复杂的部位，结构受力复杂，计算应力水平也很高，要求此节段混凝土连续灌注，箱体应一次成形。其他梁段也要求一次灌注成形。3、挂篮与施工机具重量应在设计要求范围内。并要做挂篮承重实验，测定各种荷载下挂篮的弹性变形(最大荷载宜大于最大阶段重)，并绘制变形曲线。挂篮安装就位后，应先预压消除非弹性变形。