1、探索城市轨道交通工程特大桥梁施工技术摘要：加强城市轨道交通工程特大桥梁施工技术的研究是十分必要的。本文作者结合多年来的工作经验，对城市轨道交通工程特大桥梁施工技术进行了分析，具有重要的参考意义。 关键词: 城市轨道; 特大桥梁; 连续刚构; 现浇箱梁; 悬臂法; 施工技术 中图分类号：TU74 文献标识码： A 文章编号： 1.施工控制技术 1.1 施工控制的重要性 在桥梁施工过程中, 由于设计参数误差(如材料特性、截面特性、徐变系数等)、施工误差( 如制造误差、安装误差等)、测量误差及结构分析模型误差等原因, 以及温、湿度和时间等因素的影响, 将导致施工过程中桥梁的实际状态( 线形、内力)
2、与理想目标存在一定的偏差, 当偏差累积到一定程度时如不及时加以识别和调整, 成桥后的结构安全状态将难以得到保证, 且已施工梁段上的线形误差将永久存在,导致成桥状态偏离设计理想状态。 施工控制就是在悬臂施工过程中, 监测主墩和主梁结构在各施工阶段的应力、变形和温度变化情况, 以及时了解结构实际行为。根据监测数据, 确保结构的安全和稳定, 并通过计算分析来调整确定下一梁段的立模高程, 保证结构受力合理和线型平顺,为大桥安全顺利地建成提供技术保障。 1.2 施工监测系统 施工过程中针对结构设计参数、几何状态、应力、预应力、温度等部分进行监测。 1.3 施工控制流程 大跨度连续刚构桥的施工控制是 “施
3、工-测量-识别-修正-预测-施工”的循环过程, 其基本原则是确保施工过程中大桥结构的安全, 在此前提下再对大桥施工过程的结构变形、应力(变)进行双控,确保大桥最终线形和内力满足预期要求。大跨径梁桥施工过程复杂, 影响参数较多, 如结构刚度、梁段重量、施工荷载、混凝土收缩徐变、温度、预应力等, 求解施工控制参数的理论设计值时都假定这些参数为理想值。为了消除因设计参数取值不确切而引起的施工与设计的不一致性, 就需要在施工过程中对这些参数进行识别和预测。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则通过优化进行调整。1.4 理论计算建模 本工程主桥有限元模型按 61
4、 个步骤计算工况,反映了设计的每个施工过程, 共设 187 个节点、170 个单元、3 种材料特性、15 种几何特性, 节段施工 10 天。 按照施工和设计确定的施工工序, 以及设计提供的基本参数, 应用桥梁结构分析程序对施工过程进行正装计算, 获得以下控制数据的理论值: 各施工梁段的立模标高; 各施工梁段的状态变量值, 包括移动挂篮、浇注混凝土、张拉预应力索各工况对应的梁段挠度、控制截面应力、应变等; 典型状态下如合拢前后状态、二期恒载前后状态全桥标高及控制截面的应力和应变值等。 1.5 施工监控思路 在本工程施工监控中, 把成桥通车 3 年后的主梁状态, 包括应力、线形等作为最终目标, 施
5、工中对应各工况下的主梁各控制截面的应力、标高作为中间控制目标和调整参数的依据; 立模标高作为监控控制和调整重点; 各工况对应产生的主梁挠度变形和应力变化作为观测的着眼点和计算参数分析的出发点。采用基于最小二乘法的最优化参数识别算法,体现桥梁施工的自适应控制思想。 采用本工程设计资料和设计参数的规范值,进行正装迭代计算。对成桥和主要施工阶段的变形、设计线形等进行计算并与设计方相互校核对比, 找出两组数据的差别和校核其原因, 反复计算直至两套数据基本接近为止。 根据对实际施工情况的观测, 反馈调整桥梁设计参数。通过挂篮的试压结果获得挂篮的变形值,进一步调整其纵梁刚度; 对挠度变形、应力应变的实测值
6、与理论值的偏差, 通过参数识别法拟合出新的设计参数将其缩小, 如主梁容重、弹性模量、梁刚度、混凝土收缩徐变系数等, 依次调整计算下一梁段的控制数据。 1.7 应力监控 应变测点布置 每梁跨的支点布置 10 个测点, 其它普通节段的中间截面布置 4 个测点;DD068#墩距墩底 2m 断面布置 4 个测点; DD067#墩距承台顶面 2m 及墩顶 2.0m 两个断面各布置 6 个测点。采用埋入式振弦式应力计配合读数仪, 精度在0.2MPa 以内, 每一施工节段浇筑混凝土前后、预应力张拉前后均进行应力测试。 测试方法 根据施工控制实施细则, 在典型控制截面处埋设应变计, 对每一施工梁段的每一工况,
7、 包括移挂篮前后、浇注混凝土前后、预应力张拉前后等都进行应变观测, 并与理论值比较, 以掌握主梁内部应力情况, 确保施工期主梁安全。应变测试程序为: 应变计埋入前检查和测初值-混凝土浇筑后测试初读数-测试混凝土浇筑后工况应变。 1.8 现场温度观测 采用长沙某公司生产的 JMZX-215B 型应变计,测取应变和温度, 每梁跨的支点、#“L、#$L 截面, 各截面布置 10 个测点, DD037#桥墩距墩顶 2m 处截面布置 6 个测点。桥墩应变及温度测点导线顺着桥墩引出至桥面, 箱梁应变及温度测点导线引出桥面,各导线均进行编号和接头保护。1.9 监控成果 挂篮施工前观测挂篮试压情况, 了解挂篮
8、的弹性变形和残余变形情况; 开始挂篮施工后, 多次观测浇注前后挂篮的变形情况, 对后续立模标高(考虑挂篮变形) 的确定十分重要。在对每一工况及时观测的基础上, 认真分析实测值与理论值的差别, 多方查找原因并及时对相关数据和参数作出调整。本工程施工监控取得了令人满意的结果, 根据测点在各工况下挠度变化曲线(图略)的实测值与理论值, 立模标高误差大部分控制在5mm 以内, 各工况下的变化值控制在15mm 以内。 2 结论与评价 该大桥于 2009 年 11 月中旬浇筑第 1 节段 DD68#墩 0#节段混凝土, 并于 2010 年 8 月初完成最后一个中跨合拢段 DD066#DD067#墩间合拢段
9、混凝土浇注, 历时一年多的施工监控顺利、圆满完成,根据监测结果并结合理论分析, 可得出如下结论: 大桥悬臂浇注施工立模标高误差控制在 5mm 内, 各工况下的变化值控制在10mm, 满足规范要求; 各施工工况下, 实测各截面的应力在控制范围内, 各阶段实测值与理论值较为吻合, 说明结构模型和理论分析方法是准确的; 大桥两中跨合拢高差均在 20mm 以内 , 小于规范限值, 实现了高精度合拢(以梁底线形为主进行控制), 顺利完成体系转换, 支座设偏量正确, 成桥后的梁体线形美观, 满足设计及规范要求。 总之, 在业主和监理、施工及设计方的支持与配合下, 经多方合作, 顺利完成了大桥施工监控工作,
10、确保大桥安全、高精度合拢, 成桥后的线形和应力均满足设计及规范要求, 达到了施工控制目的和要求。在该大桥施工监控中, 把成桥状态作为施工监控的最终目标; 把施工的中间一系列状态作为中间控制目标和调整参数的依据; 把立模标高作为监控工作控制和调整的重点。 根据对实际施工情况的观测, 反馈调整桥梁设计参数。通过挂篮的试压结果, 获得了挂篮的变形值, 进一步调整挂篮的纵梁刚度; 对挠度变形、应力应变的实测值和理论值间存在的差别, 通过参数识别法拟合出新的设计参数, 使理论值和实测值的差值达到最小, 并依次调整计算下一梁段的控制数据。通过监控实施, 本大桥监控成果如下: 悬臂浇注施工立模标高误差控制在5mm 内, 各工况下的变化值控制在10mm; 各施工工况下, 实测各截面的应力在各阶段实测值与理论值较吻合; 两中跨合拢高差均在 20mm 以内, 实现了高精度合拢。通过采取上述几项施工监控技术措施, 有效地解决了轨道交通特大桥梁施工控制的一些难题, 为今后类似工程的施工控制提供了可借鉴的理论数据及施工经验。 参 考 文 献 1 GB 50308- 1999 地下铁道、轻轨交通工程测量规范S 2 GB 50026- 93 工程测量规范S
