石镇大桥连续刚构悬臂施工的控制

1、PAGE PAGE 23石镇大桥连续刚刚构悬臂施工工的控制胡钊芳1 游游勇利2 上官兵兵3 （1 江西省省公路管理局局 南南昌 3300002） （2 江西省公公路局科研设设计所 南昌 3300002）摘要：石镇大桥桥主孔悬臂施施工长度达到到104米，在在江西省连续续梁连续刚构构类中属最大大。该桥的悬悬臂施工控制制运用正装结结构分析技术术和最小二乘乘法误差分析析技术，在没没有另外增加加施工控制经经费的情况下下，解决了以以往施工中存存在的线形偏偏离设计过大大的问题，取取得了良好的的施工控制效效果。关键词：桥梁工工程；石镇大大桥；连续刚刚构；悬臂施施工；施工控控制；线形0 前言70年代后，随随着我

2、国交通通事业的不断断发展，大江江大河上相继继修建了许多多大跨度预应应力桥梁。连连续刚构由于于受力合理，行行车平顺，施施工方便，养养护费用少等等优点在工程程上被大量采采用。这种桥桥型的施工方方案多采用自自架设体系的的悬臂施工法法，施工及成成桥各阶段的的受力体系及及所受荷载等等都在不停变变化，桥梁的的内力状态和和变形都比较较复杂，加上上实际施工的的各种因素的的干扰，可能能导致合拢困困难，使成桥桥线形和内力力状态偏离设设计要求，给给桥梁施工安安全，外形、可可靠性、行车车条件和经济济性等方面带带来不利影响响。以往在没没有进行施工工控制的悬臂臂施工过程中中常出现两种种现象：一种种是施工人员员凭经验拍脑脑

3、瓜办事的现现象，随意性性大，结果自自然不言而喻喻。另一种是是施工人员为为了怕负责任任紧抠设计图图纸中的上抬抬量，不顾实实际施工情况况，导致最终终全桥合拢困困难，线形与与设计也大相相径庭。因此此对悬臂施工工全过程进行行施工控制是是十分必要的的。目前施工控制在在国内大型连连续梁和连续续刚构的建设设中被越来越越多地实施。在在施工控制技技术方面，主主要包括两大大核心：结构构计算和误差差调整。结构构计算强调准准确性，误差差调整强调可可控制性。结结构计算主要要分正装结构构分析和倒装装结构分析两两种。误差调调整方法主要要有参数识别别法、Kallman滤波波法、灰色理理论法和最小小二乘法等。在在施工控制具具体

4、实施上，由由于技术复杂杂的原因，业业主一般委托托大专院校和和科研机构专专门组成施工工控制小组进进行全程监测测，这样虽然然确保了施工工的顺利进行行，但也另增增了一项相当当可观的控制制费用。由于连续刚构设设计上较为成成熟，并且石石镇大桥的跨跨度不是很大大，所以在石石镇大桥施工工过程中，我我们尝试着在在不另外增加加施工控制经经费的情况下下，尽量利用用现有的管理理框架和人力力资源,对石石镇大桥实施施施工控制（重重点放在几何何控制上），以以保证主孔顺顺利合拢和成成桥后线形流流畅并且符合合设计要求。1 背景工程程概述石镇大桥位于万万年石镇镇，全全长为8255.6m，其中中主桥主孔为为275m的预预应力连续

5、刚刚构，主桥副副孔为730m+230m的预预应力混凝土土简支T梁，共共420m。万万年岸引桥为为1520=300m钢筋混凝凝土简支T梁，波阳岸岸引桥为520=100m钢筋混凝凝土简支T梁，共4000m。主孔两跨75米米的连续刚构构为目前省内内同类桥梁中中最大跨径。施施工采用挂篮篮悬臂浇筑，总总悬臂长度达达到2521004米，也是是目前省内连连续梁连续刚刚构类中悬臂臂长度中最大大的，加上设设计箱梁高较较小，挠度变变形相对明显显，将其作为为施工控制的的研究对象具具有一定典型型性。（见图图1）主孔连续刚构截截面采用500#预应力混混凝土的单箱箱单室箱梁，三三向预应力，支支点处梁高55.04m，跨跨中

6、合拢段及及边跨现浇段段梁高为2.04m。顶顶板宽12.5m，厚0.224m，设1.22的双向横横坡，翼板悬悬臂长3.225m，腹板板厚支点处为为0.60m，5#块后为0.335m，底板板宽6m，上下缘缘均为二次抛抛物线，底板板厚从支点到到跨中在0.240.550m范围内内变化。主桥桥设2道横隔隔板，边跨现现浇段在过渡渡墩支点3.0m范围内内横断面局部部扩大。2 施工控制制系统的建立立在明确了石镇大大桥施工控制制的主要目的的和内容后，就就可以着手开开始建立施工工控制系统。大大跨度桥梁施施工控制是一一个系统工程程，牵涉的面面很广，要有有效实施施工工控制就必须须保证施工控控制管理和控控制技术上的的有

7、效性，因因此必须先建建立完善的施施工控制管理理系统和制订订严密的施工工现场控制系系统，才能有有效保证达到到预期的控制制目的。本桥的施工控制制系统由施工工控制管理分分系统和施工工现场（微机机）控制分系系统组成。2.1施工控制制管理分系统统结合石镇大桥施施工控制的实实际，施工控控制管理系统统的设计（见见图2）。图2 石镇大大桥施工控制制管理分系统统框图施工控制管理分分系统的设计计改变了以往往在设计之外外另外成立控控制组的常规规，将设计与与控制合为一一体，这样做做有两个优点点：(1)抽调设计计代表进行施施工控制，可可减少大量控控制经费。大大型桥梁一般般都有设计代代表常驻工地地现场。设计计方人员对所所

8、设计的项目目最为熟悉，在在结构计算等等方面也有一一定优势。特特别对于技术术较为成熟的的桥型，设计计工程师完全全可以胜任此此工作，无需需再设立四方方以外的机构构。(2)将设计方方和控制方合合并将减少彼彼此协调的工工作量，使变变更程序得以以简化，避免免多头管理和和不一致的产产生。2.2施工现场场（微机）控控制分系统施工现场（微机机）控制分系系统是施工控控制系统的技技术核心，它它包括整个施施工控制的主主要分析过程程，具有数据据比较、结构构当前状态把把握、误差分分析、参数识识别、未来预预测、综合调调优决策等功功能。根据石石镇大桥的实实际，按功能能上的不同，分分别建立多个个支系统组成成，其中包括括数据采

9、集系系统、结构分分析系统、参参数识别系统统、状态预测测系统、综合合调优决策系系统。以上所所述见图3：图3 施工现场场（微机）控控制分系统框框图石镇大桥施工控控制的数据采采集是施工控控制所有后续续步骤的前提提,其准确性性和有效性对对最终施工控控制的效果起起至关重要的的作用。高程程测量采用三三阶段挠度观观测法，从挂挂篮前移定位位到预应力钢钢束张拉完毕毕是一个施工工周期。在这这个周期内对对三种工况下下的箱梁进行行挠度观测：即挂篮就位位后、浇完混混凝土后及张张拉完成后，对对已施工梁段段的监测点进进行挠度观测测，并记录时时间、温度等等相关记录。挠挠度的观测时时间应尽量在在每天的同一一时段观测，以以减少施

10、工干干扰以及温度度对观测结构构的影响。测测量采用精密密水准仪，周周期性的对预预埋在每梁段段的监测点进进行观测，不不同施工状态态下同一点的的标高变化就就反应了该点点在施工过程程中的挠度变变化。为了准准确反映箱梁梁的挠度变化化，采用国家家二级水准测测量的精度等等级要求进行行观测，经现现场监理复核核，签字，确确认有效，方方可作为有效效采集数据提提供给施工控控制小组。3 施工控制制的结构分析析施工方案的改变变，将直接影影响成桥结构构的受力状态态。在确定了了施工方案的的情况下，如如何分析各施施工阶段及成成桥结构的受受力特性及变变形是施工设设计中的首要要任务。对石石镇大桥这种种规模的桥梁梁，我们选择择正装

11、分析法法,原因如下下：(1)正装计算算分析不仅可可以为成桥结结构的受力提提供较为精确确的结果，为为结构强度、刚刚度验算提供供依据。因此此一般连续梁梁和连续刚构构的设计上都都优选考虑该该法，采用此此法可以将设设计和施工控控制较完美地地结合在一起起，尤其适用用于本桥设计计人员主要负负责施工控制制的情况。(2)现有大多多数杆系有限限元通用程序序能够很好贯贯彻正装分析析法的计算思思路，节约大大量人力去专专门开发专用用程序，也正正因此节约大大量经费。(3)石镇大桥桥在大跨径桥桥梁中规模不不是很大，几几何非线性不不明显，正装装分析法能够够达到预定精精度要求。本桥的结构计算算采用了广州州市政设计院院的桥梁静

12、动动力分析系统统BRCADD，该系统是是仍然以平面面杆系计算程程序为核心，与与其类似的程程序在一般设设计单位都有有。系统将结结构离散化，全全桥共有节点点51个，单单元52个。建模模的过程中应应注意的几点点：边界条件：由由于本桥覆盖盖层薄，封底底混凝土连同同薄壳沉井已已部分与基础础岩层联为一一体，基础刚刚度大大增加加，因此将承承台以下考虑虑为刚度无穷穷大，仅考虑虑桥墩的刚度度影响；两过过渡墩上均设设四氟板支座座，可较好适适应温度和变变形，用链杆杆来模拟。结构计算中必必须较好地考考虑挂篮荷载载。挂篮荷载载约一半通过过后吊带传至至主桁上节点点，菱形桁架架以铰接模式式计算杆力，其其前下节点支支于箱梁顶

13、板板前侧，后下下节点则通过过竖向预应力力筋锚于大挂挂篮。因此用用一个竖直力力和一个转动动弯矩就可考考虑分别作用用在前后支点点的力，并且且通过加力和和撤力来模拟拟挂篮的移动动。施工阶段：为为更好地服务务于施工控制制，按照133个阶段，每每个阶段3个个步骤在程序序中来设施工工阶段数，加加上合拢和体体系转换等共共56个工况况数。支座位移：考考虑过渡墩的的支座下沉00.5cm。温差：方案计计划按预计温温度考虑，方方案实施时按按实测温度考考虑。4 施工控制制的误差调整整通过结构计算分分析可以确定定桥梁结构各各施工阶段中中间理想状态态，这种理想想状态是我们们期望在施工工中实现的目目标。但是在在实际施工中中

14、，结构的实实际状态并不不总是与其理理想状态吻合合，桥梁结构构的实际状态态与理想状态态总存在着一一定的误差。施施工中结构偏偏离目标的原原因涉及的范范围极其广泛泛，包括设计计参数误差(如材料特性性、截面特性性、容量等)、施工误差差(如制作误误差、架设误误差、预应力力索的预张力力误差等)、测测量误差、结结构分析模型型误差等，在在桥梁施工控控制中，我们们可以利用误误差分析理论论，达到控制制桥梁结构的的实际状态与与理想状态的的偏差，使结结构的成桥状状态与设计相相一致的目的的。石镇大桥的误差差调整采用传传统经典的最最小二乘法，通通过它对设计计参数的识别别与修正，可可以使提前预预测值不断向向真实值逼近近，随

15、着数据据量的增多，它它的准确性也也慢慢提高。而而本次对石镇镇大桥的标高高将采用H实实际挠度AAH理论计算BBTIME实测测C的线性性回归模式进进行控制。在在具体运用中中，无需专门门编写程序，只只需运用Exxcel20000提供了了丰富的函数数（比如LIINEST）实实施最小二乘乘法参数估计计，通过对已已知量的线性性回归，在解解出回归系数数后即可按照照多元线性回回归模型对未未知量进行预预测。实践证证明采用此模模型简单实用用，能够满足足施工控制的的需要。由于于数据众多，在在此不一一显显示。最终主主桥箱顶面标标高误差最大大不超过3ccm，合拢最最大误差1.2cm，符符合相应的规规范规定。5 结论通过

16、对石镇大桥桥预应力连续续刚构施工控控制的实践，我我们得出以下下结论：(1)施工控制制是一个庞大大的系统工程程，历时时间间长，工作烦烦琐且艰苦，对对管理与技术术的要求都非非常高，没有有良好的沟通通和协调将难难以实现。建建立完善的施施工控制管理理系统和施工工现场控制系系统是实施好好施工控制的的关键，这需需要来自建设设各方的大力力支持和重视视。(2)对于石镇镇大桥这类悬悬臂长度在1100m左右右的悬臂施工工，在施工控控制设计中采采用前进分析析法进行结构构计算，在施施工控制实施施中采用最小小二乘法进行行参数估计和和调优，大桥桥主梁的线形形是完全可以以控制在规范范要求以内。而而这两项技术术成熟，不需需专门再花费费大量精力和和时间编制软软件，对于大大多数设计单单位的设计人人员是完全可可以掌握的，而而且线形控制制和合拢效果果都很良好。本本研究的成果果充分显示了了它费用省、概概念明确、效效果明显的优优点，具有一一定借鉴和推推广价值。(3)挂篮和支支架的弹性变变形的估计对对施工控制的的影响很大，本本桥最大的顶