大跨度变截面预应力混凝土连续梁桥施工监控.doc

1、1大跨度变截面预应力混凝土连续梁桥施工监控【摘要】大跨度预应力混凝土连续梁桥悬臂施工要经历一个长期而复杂的施工过程以及结构体系转换过程，各施工阶段的结构受力都将伴随着结构体系、约束条件和荷载作用的变化而不断变化，需要做好施工监控的工作。 【关键词】大跨度变截面预应力混凝土连续梁桥施工监控 中图分类号：TU37 文献标识码：A 文章编号： 大跨度变截面预应力混凝土连续梁桥施工引入应力和形变监控，对大跨度桥梁的每一施工阶段进行详尽的分析和实测验证，并采用一定的方法对结构变形、应力加以控制，指导施工实践，以确保设计的施工过程或经过调整后的施工过程得以准确地实现。 一、施工控制影响因素分析 1、截面特

2、征参数 桥梁施工可能存在截面尺寸误差，这种误差将直接导致截面特征参数（截面面积、截面惯性矩等）的误差，控制过程中通过结构变形和内力的实时监测数据对截面特征参数进行动态修正并作误差分析。 2、材料特性参数 材料特性参数主要指材料的弹性模量 E，对于混凝土材料来说，弹模在施工过程中会有一定的波动，在桥梁施工计算中要按照实测值进行分2析。 3、温度及混凝土收缩徐变 温度变化对桥梁结构的内力和变形有较大影响，但桥梁结构中的温度场的影响比较复杂，一贯作法是通过定时观测（如每天早晨日出前进行观测）来尽量减小温度影响。混凝土收缩徐变与桥梁结构的形成历程有着密切的关系，在混凝土桥梁结构中，混凝土收缩、徐变对结

3、构的内力与变形都有明显的影响。 4、荷载参数 荷载参数主要是指结构构件自重力（容重） 、施工临时荷载和预加力。对于悬臂施工预应力混凝土连续梁，由于容重变化、涨模等原因引起的构件自重变化经常发生而又没有一定的规律。由于施工组织不合理材料堆放引起的施工临时荷载，也会有较大的误差。对于结构体系中的有效预加力，由于预应力损失的变化也常常引起不小的误差。 二、施工监控的理论与方法 连续梁桥是-施工-量测-识别-修正-预告-施工的循环过程，其实质就是使施工按照预定的理想状态(主要是施工标高)顺利推进。 要保证控制目标的实现，最根本的就是对立模标高做出尽可能准确的预测，即主要依靠预测控制。无论施工过程如何，

4、总是以最终桥梁成型状态作为目标状态，以此来控制各施工块件的预抛高值(立模标高)。 1、材料参数的测试 作为结构的重要组成部分，材料参数的真实值直接影响到主梁挠度及内力。因此，施工开始及施工过程中，应针对桥梁所用混凝土及钢绞3线等主要材料进行物理和力学参数检测，以应用于施工控制分析中。具体应包括混凝土容重、弹性模量、收缩徐变特性参数及钢绞线弹性模量、延伸率、管道摩阻系数等。 2、变形标高监测 为了正确反映桥梁结构施工中的标高(位移)，把节段梁底标高作为状态矢量和控制矢量的监测值，梁底采用预埋一根从梁底到顶板的粗钢筋来引取，并在钢筋安置后测出钢筋顶或底的标高差作为标高和位移的测量结果。 3、应力监

5、测 在大跨度预应力混凝土连续梁桥上，主要测试大桥的桥墩和箱梁截面的应力，对预应力混凝土连续梁桥还必须注意墩梁临时固结构件的应力情况。一般来说，桥墩上测点布置在墩底、横系梁及墩顶截面处，主梁上测点布置在悬臂根部、L/4，L/2 等关键截面上。 4、温度场监测 温度变化是影响主梁挠度的主要因素之一。温度变化包括季节性温度和日温度变化 2 个部分。日温度变化复杂，尤其日照作用会引起主梁顶、底板温差，使主梁产生挠曲，同时会引起墩身偏移，从而导致主梁因刚体转动而产生悬臂端竖向位移。因此，对结构温度场的监测是一项十分重要的工作。 只有充分地了解结构因温度变化引起的位移、应力改变，才能确定在当前荷载作用下结

6、构的真实位移、应力状态。 温度项目的监测包括：主梁箱内外大气温度梁体温度、温度梯度和主墩各侧面温度。 4三、施工误差调整策略 1、施工监控方法 大跨度桥梁的施工均采用分阶段逐步完成的施工方法，在主梁各节段施工过程中，结构的实际状态并不总是与其理想吻合。桥梁结构的实际施工状态与理想施工状态总是存在着一定的误差，即理论预测存在误差。桥梁施工控制的主要目的是使施工实际状态最大限度地与理想设计状态相吻合。要实现实际与预测相吻合，就必须全面了解可能使施工状态偏离理论设计状态的所有因素，以便对施工过程进行有效控制。自适应施工控制方法是目前最常用、最先进的施工控制方法。自适应控制是在反馈控制的基础上，加上一

7、个误差识别过程。当结构的实测状态与理论状态不相符时，分析误差产生的原因，根据该原因重新调整计算，使模型的输出结果与实测结果相一致。自适应控制是一个预告-施工-量测-计算-参数识别-分析-修正-预告的循环过程。即在施工过程中，比较结构测量的受力状态与模型计算结果，依据两者的误差进行参数调整（识别） ，使模型的输出结果与实际测量的结果相一致。利用修正的计算模型参数，重新计算各施工阶段的理想状态，按反馈控制方法对结构进行控制。这样，经过几个工况的反复识别后，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。 2、施工误差调整 引起理论预测误差的原因是多方面的，归纳起来主要有

8、以下几个方面：结构参数误差、施工误差、施工监测误差、结构分析模型误差及温度变化不一致等。结构参数是施工控制中进行结构施工模拟分析的基本5资料，它主要包括构件截面尺寸、材料弹性模量、容重、收缩徐变系数、热膨胀系数、施工荷载、预加应力等，其正确性直接影响分析的结果。实际研究表明，模型误差及设计参数误差是引起大跨度桥梁施工控制的误差主要因素之一。基于自适应的控制方法，对大跨度预应力混凝土桥梁悬浇施工过程中的预测误差调整，采取如下策略： (1) 采用准确模型进行施工过程的模拟仿真分析，以尽量较小模型误差； (2) 比较实测值与理论预测值，若两种误差在允许范围内，则按原预测值继续下一节段的施工，否则进行

9、第(3)步工作； (3) 进一步分析误差的原因，特别对实际的设计参数进行识别，采用较为准确的设计参数进行结构分析，据此确定下一节段的立模标高等施工参数，对今后的施工状态进行预测。 四、工程实例 1、工程概况 某特大桥跨石环连续梁位一联(80.6m+128m+80.6 m)采用悬臂浇筑施工预应力混凝土连续梁桥。连续梁截面采用单箱单室、变高度、变截面直腹板形式。箱梁顶宽 12m，底宽 7m。中支点截面中心处梁高 9.6m，中跨跨中 9m 直线段、边跨 20.5m 直线段，截面中心处梁高 5.6m，梁端1.45m 直线段，截面中心处梁高 5.6m。 顶板厚度除梁端附近外均为 4565cm，按折线变化

10、；腹板厚64110cm，按折线变化；底板厚由跨中的 52cm 按二次抛物线变化至根部的 120cm。全联在端支点、中跨中及中支点处共设置 5 个横隔板。横隔6板设有孔洞，供检查人员通过。箱梁两侧腹板与顶底板相交处外侧均采用圆弧倒角过渡。 桥面宽度：防护墙内侧净宽 8.8m，桥上人行道栏杆内侧净宽 11.9m，桥面板宽 12m，桥梁建筑总宽 12.28m。 下部结构均采墩身为双线流线型圆端实体墩。 2、箱梁应力监控 对于连续梁，主梁在悬浇施工中各截面的应力随工况的不同，同一截面上下缘的应力不断变化。主梁在悬浇过程中可按静定结构考虑控制截面，悬浇完成后结构体系转换，此时应按超静定结构考虑控制截面，

11、在这些截面内布置传感元件，进行应力测试和施工控制。在悬臂施工阶段，主梁最关键截面为 0 号块悬臂根部处的截面；在合龙后，除 0 号块悬臂根部处的截面外，跨中合龙段也是关键截面之一。 传感器采用国内常用的钢弦式应变计，该种传感器具有测试精度高，稳定性好等特点。在钢筋绑扎完毕、混凝土浇筑之前，用铁丝绑扎在主梁的纵向钢筋的上。为了减少混凝土徐变和温度应变的影响，在施工测量上采取加密测量次数、变量分段累计的方法。即在主要荷载变化前后及时测量，因其时间间隔较短，其间的混凝土徐变就比较小，选择日出前梁体温度较均匀时测量，此时不均匀温度场温度应力变量小。计算总应力时，先算出每一工况荷载变化前后的阶段应力（混

12、凝土灌筑前后） ，然后累计计算出总应力。通过对箱梁控制截面混凝土应变的实时监测，计算和分析后可知施工各阶段箱梁控制截面混凝土应力均在设计限值要求范围内，混凝土浇筑、预应力钢束张拉、结构体系转换等荷载作用下的箱梁混凝土应力的无突变现象，施工过程在安全和可控状态下进行。 73、线形监控 测量和基准点的设立利用大桥两侧的大地控制网点，使用后方交汇法，用全站仪测出墩顶测点的三维坐标，将墩顶标高值作为主梁高程的水准基点。每一墩顶布置一个水平基准点和一个轴线基准点，做好明显的红色标识，每隔 10d 进行一次联测，同时观测墩的沉降。梁挠度、轴线和主梁顶面高程的测量在每一节段悬臂端梁顶设立 3 个标高观测点和

13、1 个轴线点。根据各节段施工次序，每一节段按三种工况（即浇筑混凝土后、张拉后和拆除支架后）对主梁挠度进行平行独立测量，相互校核。结构几何形状的测量主要包括：主梁上下表面的宽度、腹板厚度、上盖板和下底板的厚度、主梁截面高度以及主梁施工节段的长度等。通过对各节段立模标高的调整，该公路桥最终合龙时，合龙段两侧高差均在20mm 以内。成桥线形，高程等均符合设计要求。 结束语 通过施工监控，施工工艺参数更具合理性，各节段立模标高的确定更加合理，保证了桥梁结构内力和线形符合设计要求；同时施工监控可以掌握实际结构的真实应力状态，为桥梁的运营和养护提供基础资料。 参考文献 1 金城，王海良，王振宇.悬臂浇注连续箱梁施工过程控制J;城市道桥与防洪;2011 年 04 期 2 马剑飞.大跨径预应力连续梁桥施工控制关键技术研究D.武汉：武汉理工大学;2006 83 冉磊.大跨径连续刚构施工控制的内容和方法J;科技资讯;2011 年 20 期