吉茶高速鹅梨坡特大桥施工监控实施方案
度、时间等因素的影响,加上采用自架设体系施工方法,各节段混凝土相互影响,且这种相互影响又有差异。由此,这些影响因素必然造成各节段或各层的内力和位移随着混凝土分节段浇筑过程变化而偏离设计值。同时,大跨度预应力混凝土连续钢构桥梁施工过程复杂,设计与施工高度耦合,施工过程中各种影响结构变形和内力的参数(如梁重、结构刚度、温度场、有效预应力等)存在误差,而且,在边跨或中跨合拢后,还有体系转换问题。如果不加以控制调整,这些误差会导致结构变形和受力严重偏离理论计算轨迹,成桥后主梁的线形和结构中内力都将难以满足设计要求,并且施工过程中很易导致超应力情况,造成严重后果。为了确保鹅梨坡特大桥主桥在施工过程中结构内力和变形始终处于安全的范围内,且成桥后的线形符合设计要求,结构恒载受力状态接近设计期望,在桥梁施工过程中必须进行严格的施工监测和控制。 2.1 施工控制的意义
为了保证施工质量,必须要对建桥的整个过程进行严格的施工控制。也可以这样说,桥梁施工控制是桥梁建设质量的保证。衡量一座桥梁的质量标准就是要保证已成桥的线形以及受力状态符合设计要求。对于桥梁的下部结构,只要基础埋臵深度和尺寸以及墩台尺寸准确就能达到标准,容易检查和控制。而对采用多工序、多阶段自架设体系施工的大跨度预应力混凝土桥梁的上部结构而言,要求结构内力和标高的最终状态符合设计要求,则较为复杂。
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3.施工控制的原则与方法
3.1 控制原则
施工控制的基本方法为自适应控制法。自适应控制法是指根据施工过程中识别出来的参数实际值不断地修正计算模型中的相应参数,使计算模型与实际模型磨合一段时间后,自动适应结构的物理力学规律。自适应控制法的基本原理:通过施工过程的反馈测量数据不断修正用于施工控制跟踪分析程序仿真计算的参数,使仿真分析自身适应实际施工过程,当仿真分析能够准确地反映实际施工过程后,以仿真分析结果指导以后的施工过程。由于经过自适应过程,仿真计算模型已与实际施工过程十分吻合,因而可以达到线形与内力状态双控的目的。该控制系统中必须具备一个有效的参数识别系统。这个识别系统中的参数主要为:梁段自重、结构刚度、混凝土收缩徐变参数、温度、施工临时荷载等。其基本步骤如下:(1)首先以设计的成桥状态为目标,按照规范规定的各项设计参数确定每一施工步骤应达到的分目标,并建立施工过程跟踪分析程序;(2)根据分目标开始施工,并测量实际结构的变形和应力等数据;(3)根据实际测量的数据,分析和调整各计算参数,以调整后的参数重新确定以后各施工步骤的分目标,建立新的跟踪分析程序;(4)反复上述过程,即可使跟踪分析程序的计算与实际施工相吻合,各分目标也成为可实现的目标,进而利用跟踪分析程序来指导以后的施工过程。
施工控制是为了对成桥目标进行有效控制,修正在施工过程中各种影响成桥目标的参数误差对成桥目标的影响,确保成桥后结构
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内力和线形符合设计要求。因此,鹅梨坡特大桥预应力混凝土桥梁施工控制的原则为以主梁线型控制为主,应力控制为辅,同时兼顾墩台的偏位。
3.1.1 线形要求
线形主要是指主梁的线形和桥面线形。成桥后(通常是长期变形稳定后)主梁的线形(控制点的平面坐标和标高)和桥面标高要满足设计要求。为了实现好线形要求,需要严格控制好主梁各节段施工过程中的位移。
3.1.2 受力要求
控制桥梁受力性能的主要结构是主梁。通常起控制作用的是主梁的上、下缘正应力以及腹板的主拉应力。起控制作用的因素是主梁自重和预应力。在恒载已定的情况下,桥轴线形是影响主梁受力的重要因素。受力要求是指控制主梁在施工过程中和成桥后的应力在安全范围内,满足规范要求。因此,在施工过程中应控制好主梁的受力。
3.1.3 调控手段
对于主梁线形的调整,调整立模标高是最直接的手段。将参数误差调整引起的主梁标高的变化通过立模标高的调整予以修正。必要时还需对预应力作适当调整。合拢温度选择、压载合拢也是可采用的手段。
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3.2 监控方法
大跨度桥梁施工过程复杂、难度大、影响参数多,如:结构刚度、梁段的重量、施工荷载、砼的收缩徐变、温度和预应力等。求解施工控制参数的理论设计值时,都假定这些参数值为桥梁规范的理想值。为了消除因设计参数取值的不确定性所引起的施工中设计采用值与实际的不一致性,必须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,通过优化进行调整。具体流程见下图。
前期结构分析计算
确定理论控制数据 施 工 主梁自重、刚度、弹性模量、施工荷载、温度等 现场数据采集
立模标高调整分析 模型参数误差识别 模型参数误差预测
预告下一梁段立模标高 大跨度桥梁施工控制框图
3.2.1 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
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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(如混凝土弹性模量、容重、有效预应力等)。 3.2.2 设计参数预测
根据已施工梁段设计参数误差量,采用合适的预测方法预测未来梁段的设计参数可能误差量。 3.2.3 优化调整
大跨度预应力混凝土连续钢构桥梁施工控制主要以控制主梁标高和线形为主,优化调整也就以这个因素建立控制目标函数(和约束条件)。通过分析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,调整未来梁段的立模标高,使成桥状态最大限度地接近理想设计成桥状态,并且保证施工过程中受力安全。必要时还需对预应力作适当调整。
4.施工控制主要工作内容
4.1 理论计算
分别用桥梁平面计算程序和桥梁空间计算程序进行计算分析,复核设计计算所确定的理论成桥状态和施工状态。
按照设计和施工所确定的施工工序,以及设计所提供的基本参数,对施工过程进行正装计算,得到各施工状态以及成桥状态下的结构受力和变形等控制数据。与设计的文件相互校对确认无误后,作为这座大跨度预应力桥梁的施工控制的理论轨迹。
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