下承式钢桁架桥施工监控要点研究

下承式钢桁架桥施工监控要点探讨摘要：为了确保钢桁架梁桥在施工过程中结构受力和变形始终处于平安的范围内，且成桥后的主梁线形符合设计要求，结构恒载内力状态接近设计期望，在主桥施工过程中必需进行严格的施工限制。关键词：钢桁架桥；施工监控；应力；线形引言为了确保钢桁架梁桥在施工过程中结构受力和变形始终处于平安的范围内，且成桥后的主梁线形符合设计要求，结构恒载内力状态接近设计期望，在主桥施工过程中必需进行严格的施工限制。对于支架拼装施工的钢桁架桥来说，通过监控施工时临时墩的应力和标高、贝雷架的应力和标高、桁架杆件标高、应力及施工完成后几何状态，来保证成桥后桥面线形以及结构内力状态符合设计要求。通过施工过程的数据采集和严格限制，确保结构的平安和稳定，保证结构的受力合理和线形平顺，避开施工差错，尽可能削减调整工作量，为大桥平安顺当建成供应技术保障。本文以某75m下承式钢桁架桥为依托，探讨下承式钢桁架桥施工监控的限制要点。1施工监控方法及原则1.1施工监控方法钢桁架桥施工过程的影响参数较多。如：结构刚度、组成桁架的杆件及桥面系的重量、施工荷载、砼的收缩徐变和温度等。求施工限制参数的理论设计值时，都假定这些参数值为志向值。为了消退因设计参数取值的不准确所引起的施工中设计与实际的不一样性，在施工过程中对这些参数进行识别和预料。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。1、设计参数识别通过在典型施工状态下对状态变量（位移和应力应变）实测值与理论值的比较，以及设计参数影响分析，识别出设计参数误差量。2、设计参数预料依据已施工梁段设计参数误差量，采纳合适的预料方法（如灰色模型等）预料将来梁段的设计参数可能误差量。3、优化调整施工限制主要以限制桁架杆件标高、限制截面弯矩为主，优化调整也就以这些因素建立限制目标函数（和约束条件）。通过设计参数误差对桥梁变形和受力的影响分析。应用优化方法（如采纳加权最小二乘法、线性规划法等），调整本梁段与将来梁段的立模标高，使成桥状态最大限度地接近志向设计成桥状态，并且保证施工过程中受力平安。1.2施工监控原则施工限制是要对成桥目标进行有效限制，修正在施工过程中各种影响成桥目标的参数误差，确保成桥后结构受力和线形满意设计要求。1、受力要求。应力限制要求施工过程结构平安、成桥后应力达到设计要求。反映钢桁架桥受力的因素主要是桁架杆件的截面内力（或应力）状况。通常起限制作用的是桁架杆件的正应力及临时墩所受内力。不论是在成桥状态还是施工状态，要确保各截面应力的最大值在允许范围之内。主桁落架前，全桥钢桁架杆件都置于临时支墩上，未承受较大的自重荷载，主桁架杆件的应力均能限制在容许应力范围之内。落架时应力发生猛烈变更，此阶段是应力监测的重点。2、线形要求。线形主要是指钢桁架线形和桥面线形。成桥后（通常是长期变形稳定后）桁架和桥面的标高要满意设计标高的要求。3、调控手段。对于主桁线形的调整，调整预拱度是最干脆的手段。将参数误差以及其他因素引起的桥面板标高的变更通过预压标高的调整予以修正。2施工监控内容2.1工程概况本文针对一75m的钢桁架简支梁桥，主桁采纳上弦折线形的普拉特桁架，计算跨径为73.8m，节件长度6.9m和10m，跨中桁高16m，桥梁全宽15.5m，两片桁中心距12m。主桁、下平纵梁、横撑和桥门架为杆系结构，主桁架结构各构件除端斜杆采纳矩形断面外，其余均采纳工字型断面，主桁下弦各节点采纳二次抛物线过渡。桥面系为联合梁，由下部的钢梁和上面的桥面板结合而成，其钢梁部分仍采纳纵横梁体系，主横梁高900～1013mm，为工字型截面，纵横梁高600mm，也采纳工字型截面，在纵梁腹板上设置一对角钢与横梁腹板相连，横向每2m设置一道。2.2施工步骤主桥的下部结构施工完成后，进行临时支墩及贝雷梁的施工及预压；再安装支座。然后进行钢桁架的拼装，安装依次为先装下弦杆及主横梁、下平连、纵梁、次横梁挑臂、次纵梁等桥道系杆件；再安装腹杆、上弦杆等主桁杆件；待全桥主桁、桥道系贯穿后，最终安装桥门架、上平联。主桁架拼装完成后后，再完成高强螺栓的初拧、终拧。全桥高强螺栓终拧完成后，再将下弦杆各节点下的支撑钢管拆除，完成落梁。最终在进行桥面板、桥面铺装及人行道等附属设施的施工。第一步：主桥下部结构施工。其次步：临时支墩及贝雷梁的施工。第三步：主桥钢桁架的拼装。安装的基本依次为：（1）安装下弦杆及主横梁。（2）安装系杆下平联、纵梁等桥道系杆件。（3）安装直腹杆、斜腹杆。（4）安装上弦杆。（5）安装桥门架、上平联。安装的基本原则为：从下至上，从外至内。第四步：落梁。第五步：进行钢桁桥附属结构的施工。2.3仿真模拟（1）计算假定①采纳Midascivil软件进行计算，计算模型中钢桁杆件、纵横梁、上下平联及桥门架均采纳梁单元进行模拟。②计算中支座及临时墩均未考虑各支点由于地质状况引起的支点沉降；③计算中新安装的单元考虑其由于已安装单元转角引起的初始位移；④计算未反映预拱度的影响；（2）计算参数①几何参数：主体结构及施工临时结构构件的几何参数按设计图纸取值。②荷载参数由于一些板件，如节点板其重量在杆系计算模型中不易模拟，本工程通过对结构杆系模型自重乘上自重系数来反映，取钢桁桥自重1.3倍平安系数。由仿真计算得知，在施工过程及成桥后各构件应力均小于其承载力，施工过程中竖向位移较小，满意受力及线形要求。3施工监控结果及分析施工监控组依据相关规范、资料及现场状况，在整个施工过程中对全桥应力及标高进行严格的监测。依据现场数据及状况，得到以下结论：1、落梁前，临时墩及贝雷架应力随着主桁架的拼装而变大，但远小于钢材的容许应力值，即处于平安状态，且平安储备比较大。2、由于落梁阶段结构发生体系转换，主桁架测点应力在落梁前后发生很大变更，斜腹杆测点应力甚至变更了方向；主桁架在各个施工阶段的测点应力均小于钢材的容许应力值，即处于平安状态，且平安储备比较大。3、测点应力在各个施工阶段的实测值与计算软件MIDAS2012理论计算出来的施工阶段应力很接近，即桥梁状况处在平安可控的范围内。4、成桥状态下主桁架各节点标高及桥面标高于设计值相比处在误差范围内，线形平顺、满意设计要求及规范要求。4结论主桥支架施工过程中主要是对临时墩的变形和应力、桁架梁的结构变形（主要由于贝雷架变形）和限制截面的应力（应变）进行监控。其中临时墩的变形和应力测试内容包括：临时墩在支架架设和预压时的标高及应力观测；临时墩在主桁架拼装时的标高及应力观测。桁架梁的结构变形主要测试内容包括：钢桁架拼装时的变形及变形回复状况、临时墩拆除时钢桁架的变形、桥面板砼浇筑和桥面系施工过程中桁架杆件位移测量、施工完成后几何状态测量。桁架杆件应力（应变）主要测试内容包括限制截面的应力（应变）观测全桥的落架过程是一个体系转换的过程，由多支点的连续梁体系转转换到简支梁体系，使全桥的重量全部落在支座上，落架过程中