悬臂现浇连续梁线性监控方案(2)

2019-05-24 10:22

跨沈本大道2号特大桥60+100+60m悬浇连续梁线形控制方案

(11)《关于转发<悬臂浇筑连续梁首件工程评估实施细则(暂行)>通知》(京沈客专辽工程【2011】60号;

(12)《高速铁路施工工序管理要点 第三册 挂预应力混凝土连续梁悬臂浇筑线性监控》(上海铁路局著 中国铁道出版社);

1.3 线路技术标准

1)双线铁路桥,位于曲线有声屏障段落,线间距4.6m; 2)速度目标值:250km/h;

3)轨道结构形式:CRTS III型板式,二期恒载值:140KN/m。

2、线形控制必要性和方法

2.1 施工控制的必要性

在施工过程,由于受混凝土浇筑、挂篮移动、施工荷载、预应力张拉、混凝土收缩及徐变、温度以及体系转换等诸多因素的影响,因控制不当会使悬浇梁段的合龙误差大和成桥线型与设计目标不相吻合。为了使施工能按照设计意图进行,确保施工安全并最终达到设计的理想成桥状态,应对本桥进行线形控制,以保证最终线形平顺。

大型桥梁,理想的几何线形与合理的内力状态不仅与设计有关,而且还依赖于科学合理的施工方法。如何通过对施工过程的控制,在建成时得到预先设计的应力状态和几何线形,是桥梁施工中非常关键和困难的问题。同时,施工控制的结果为大型桥梁实行长期监测提供原始依据,是桥梁运营状态监测的起点。

尽管在设计时已经考虑了施工中可能出现的情况,但是由于施工中出现的诸多因素,事先难以精确估计,以采用悬臂浇筑的预应力混凝土连续梁桥为例,材料的弹性模量、混凝土徐变收缩、挂篮重量取值、施工中偏载、有效预应力大小和温度对结构的非线性影响等因素,在设计时很难准确把握,所以必须在施工过程中对桥梁结构进行实时监测,并根据监测结果对设计的施工过程进行相应的调整,使桥梁建成时最大可能地接近设计状态,这就是施工控制工作的最终目标。

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根据以往连续梁桥施工控制的经验,影响施工过程中桥梁结构内力和线形的因素主要有以下几方面:

? 桥梁施工临时荷载

? 浇筑主梁混凝土超方量及墩两侧悬臂重量不平衡 ? 挂篮定位时的温度影响

? 预应力张拉及预应力损失的误差 ? 挂篮非弹性变形 ? 混凝土弹性模量 ? 混凝土徐变及收缩 ? 合龙工序错位引起的误差

当上述因素与估计不符,而又不能及时识别引起控制目标偏离的真正原因时,必然导致在以后阶段悬臂施工中采用错误的纠偏措施,引起误差累积,所以施工控制是大跨桥梁施工过程中不可缺少的工序。

2.2 施工控制的方法

经过多年的施工控制实践,在节段施工桥梁的施工控制方面一般采用自适应控制的思路。对于预应力混凝土桥梁,施工中每个工况的受力状态达不到设计所确定的理想目标的重要原因是计算模型中计算参数的取值问题,主要是混凝土弹性模量、材料的容重、徐变系数和永存预应力等与施工中实际情况有一定的差距以及环境温度、临时荷载的影响。要得到比较准确的控制调整措施,必须先根据施工中实测到的结构反应来修正计算模型中的这些参数值,以使计算模型在与实际结构磨合一段时间后,自动适应结构的物理力学规律,当计算模型与实际结构相吻合后,再用计算模型来指导以后的施工,这就是自适应控制的基本原理。在闭环反馈控制基础上,再加上一个系统辩识过程,整个控制系统就成为自适应控制系统。图1和图2为控制原理图。

当结构测量到的受力状态与模型计算结果不相符时,通过将误差输入到参数辩识算法中去调节计算模型的参数,使模型的输出结果与实际测量到的结果一致,得到了修正的计算模型参数后,重新计算各施工阶段的理想状态。这样,经

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过几个工况的反复辩识后,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。图2-2为连续梁桥常采用的施工控制框图。

参数估计算法修改理想状态有限元计算模型施工理想状态+-参数调节实测结果实际结构控制调整量e施工结果输出计算结果控制量输入控制量反馈计算图1 自适应施工控制基本原理

绑扎钢筋 浇筑混凝土 张拉预应力钢筋 标高、应力 水平位移、温度 截面尺寸 弹性模量 挂篮定位误差 浇筑混凝土误差 永存预应力误差 弹性模量误差 温度影响 徐变影响 计算图式误差 前期结构分析计算 ↓ 预告挂篮定位标高 ↓ 施 ↓ 工 测 ↓ 量 误差分析 ↓ 修改设计参数 ↓ 结构计算 ↓ 图2. 连续梁施工控制框 桥梁的施工控制是一个预告-施工-量测-识别-修正-预告的循环过程。施工控制的要求首先是确保施工中结构的安全,其次是保证结构的内力合理和外型美观。为了达到上述目的,施工过程中必须对桥梁结构内力(如主梁应力)和主梁标高进行双控。采用悬臂浇筑的连续梁桥在施工过程中是静定结构,只要严格按桥梁施工规范进行操作,内力状态一般能够得到保证,主要问题是施工中及长期徐变挠度的控制。由于连续梁桥在施工过程中及合龙时不具备斜拉桥的索力调整能力,一旦发生线形误差,将永远存在于结构中,因此,及时发现误差原因,尽量

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减小误差发生的可能性是连续梁施工控制的关键。所以,对于连续梁桥施工控制系统除了要求具备常规的结构分析计算手段外,具有在施工现场消除设计与实际不一致的自适应能力就成为关键,只有这样才能及时提供控制标高和控制内力的修正值。

3、监控计算

监控计算就是利用建立的监控计算体系对桥梁施工过程中各阶段结构的应力和位移状态以及施工控制参数进行计算及预测,为施工提供施工控制目标值,保证施工的顺利进行并使结构最终达到或接近设计要求的成桥状态。

3.1连续梁施工步骤

连续梁施工步骤流程图见图3-1。

图3-1连续梁施工步骤流程图

步骤一:桥梁基础、墩身工程施工完毕。

步骤二:安装临时支墩,安装永久支座搭设钢管支架,施工0号块。

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步骤三:安装施工挂篮,对称悬灌施工1号块。

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步骤四:连续对称悬灌施工箱梁至最后一个对称节段。

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步骤五:边跨现浇段施工,拆除挂篮。

步骤六:支架上现浇边跨合拢施工。

步骤七:拆除边孔支架,安装吊架,中跨合拢施工, 拆除临时支墩,全面成桥。

3.2计算模型及分析方法

计算分析采用有限元程序软件MIDAS/CIVIL对桥梁空间构模进行计算。图3-2为模型示意图。计算过程中采用正装迭代分析的方法进行施工架设过程模拟计算分析。

图3-2 计算模型图示 7


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