1、1京沪高速铁路跨德胜河提篮拱桥施工监测与控制摘要：以京沪高铁德胜河提篮拱桥为工程实例，对系杆拱桥监控数据进行整理分析，得到了各施工阶段挠度、测点应力的计算值和实测值，通过比较二者的差值，进一步分析了引起差值的误差因素。 关键词：下承式系杆拱桥施工监控 Abstract: with the Beijing-Shanghai high-speed rail Desheng River X-arch bridge as an example, analyzing the monitoring data of tied arch bridge, the deflection calculation o
2、f each construction stage, measured stress values and the measured values, the difference comparison of the two, further analysis of the cause of error factors difference. Keywords: through monitoring the construction of Tied Arch Bridge 中图分类号 TU74文献标识码A文章编号 桥梁施工监控包括施工监测和控制。对于拱桥施工其监测目的就是在施工过程中对主拱、系杆
3、和吊杆的应力及应变变化实时监测，以便及时了解拱桥的实际力学行为；并在施工过程中监测拱桥各主要部位的应力、线形、温度、材料的弹性模量等参数，对仿真计算时所采用的相关参数进行计算、识别和修正，纠正内力和实际线形与设计目标值的偏差，2确保结构安全、稳定和受力合理，为拱桥安全、顺利施工提供技术保障。施工控制的目的是使全桥施工完成后，拱肋、系杆及桥面系的线形达到预计的设计值，并使拱肋和系杆的内力分布与设计的内力状态相一致。 1.工程概况 京沪高速铁路跨德胜河提篮拱桥为尼尔森体系下承式钢管混凝土系杆拱桥，计算跨径 96m，计算矢高为 19.2m，矢跨比 1/5，拱肋采用悬链线线型，拱肋轴距 15.12m。
4、系梁采用单箱三室预应力混凝土箱型截面，桥面宽 17.1m，梁高 2.5m，底板厚度为 30cm，顶板厚度为 30cm，中腹板厚度为 30cm，边腹板厚度为 35cm。拱肋截面型式采用哑铃形钢管混凝土截面，截面高度为 h=3.0m，钢管直径为 1000mm，由 16mm 的钢板卷制而成，每根拱肋的两钢管之间用 =16mm 的腹板连接，两腹板内焊接拉筋。吊杆布置采用尼尔森体系，吊杆间距为 8m，两交叉吊杆之间的横向中心距为 340mm。两拱肋之间共设 5 道横撑，拱顶处设 X 形横撑，拱顶至两拱脚间设 4 道 K 型横撑。 2.线型监测 系梁和拱肋的位移测点选取如图 1 所示，选取系梁和拱肋的八分
5、点截面布设测点； 3每个测试断面横向布置两个测点。为消除日照温差引起梁体的不规则变化，线形测量应选择在温度变化小、气候稳定的时间段进行。 将拱桥施工过程划分成五个施工阶段：支架现浇系梁及拱角，并张拉横向预应力和纵向第一批预应力束；支架拼装钢管拱肋及风撑，灌注拱肋混凝土；拆除拱肋支架并张拉吊杆；张拉系梁后期预应力束；拆除系梁支架，安装桥面线上设备等。 将每个施工阶段之间的实测挠度变形差值与理论计算值比较，当对比结果超出允许误差范围时，就要对理论计算模型进行调整，以使理论值与实测值相吻合。 3.误差分析 综合可以得出，实测应力与理论应力之间是存在偏差的。这是因为理论计算只是近似模拟实际施工过程，它
6、并不能完全如实地反映实际施工的全部过程，因此理论值与实测值之间必然存在一定的误差。这些误差主要有以下几个因素引起： 混凝土初凝时间的影响 钢弦式应变计的初始值的设定应在混凝土初凝时确定。混凝土的初凝时间收到混凝土品种、外加剂类型、天气、气温等因素的影响，在操作中很难精确确定初凝时间，因此就不能排除传感器中的非混凝土应力因素，从而会造成一定的误差。 应变计自身因素的影响 钢弦式应变计工作原理是把构件表面或内部的应变转化为钢弦的工4作频率变化而进行测量的。在施工过程中，结构内部应力、温度不断变化，这些因素对钢弦的频率会产生一定的影响。一般情况下钢弦零点漂移值在 35HZ/3 个月，温度漂移值在 3
7、4HZ/10。因此，需要考虑钢弦式应变计的零点漂移和温度漂移的影响，这两项误差之和约占实测值的5左右1。 预应力混凝土应变滞后性的影响 测试数据表明，预应力混凝土的应变具有滞后性2。因为混凝土结构施工是一个过程，持续时间较长，结构在施加预应力后，应变在各个截面的传递在不同的施工阶段传播的速度是不尽相同的。 混凝土收缩、徐变的影响 由于钢筋和混凝土有着不同的物理力学性能3，钢筋混凝土在荷载的长时间作用下，随着时间的推移，混凝土会产生收缩和徐变现象，而钢筋则没有这种性能。两种材料特性的差异使得混凝土与钢筋之间的变形不同步，造成构件截面上产生应力重分布。混凝土徐变的发展，会造成混凝土承受的压力减小，
8、相应的普通钢筋承受的压应力就会增加，但这种变化是一般的桥梁结构分析软件不能考虑的。 箱梁剪力滞效应 在竖向荷载作用下，箱梁应力存在剪力滞效应4。实际中，箱梁顶板并非是均匀分布的弯曲拉应力，由于腹板传递的剪力流使边缘上受拉要大一些，而向板内传递过程中，由于顶板和底板均会发生剪切变形，拉应力会逐渐变小，故实际上顶板的拉应力在横截面分布是不均匀的，呈现板的中间小而两边大的应力状态。 5温度影响 不同的季节、气候和光照因素会使混凝土结构不同部位的温度不同，从而在结构中产生较大的温度梯度。即沿梁宽和梁高方向各纤维的温度差异较大，产生温度变形和相应的应力5。结构各部位温度的变化就会产生附加温度应力，结构截
9、面温度的复杂性造成在应力测试中不能准确的把温差应力剥离出来，使得实测应力中存在少量温差应力的影响。 4.结束语 通过对德胜河系杆拱桥监控和监测，实际现场的施工与理论计算分析，幷结合两者数据的差值，分析了误差产生的原因，对以后的监控和研究工作提供了参考。经过对本座桥梁的全面有效的施工监控，确保结构在施工过程中处于安全、稳定的状态，成桥后的桥面、拱肋线形平顺，受力合理，线型和应力控制达到了设计规范的相关要求，为该桥的顺利建成起到了重要的作用。 参考文献： 1 乔长江大跨径钢管混凝土系杆拱桥整体稳定性研究D武汉：武汉理工大学，2006 2 冯晓锋简支大跨系杆拱桥稳定性能研究D南京：东南大学，2003 3 刘涛，杨凤鹏. 精通 ANSYSM. 北京：清华大学出版社，2001 4 王新敏. ANSYS 工程结构数值分析M. 北京：人民交通出版社，2007 5 葛俊颖，王立友. 基于 ANSYS 的桥梁结构分析M. 北京，中国6铁道出版社，2007 作者简介： 1.刘晓丹，女，河北省地震局，助理工程师，学士。 2.王立忠，男，石家庄铁路职业技术学院，助教，硕士。
