m连续梁线型控制方案.doc

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跨度80m连续梁的线型控制

本标段淠河总干渠特大桥（48+80+48）m连续箱梁，采用悬臂法浇筑施工，悬灌施工10个节段，总悬臂长度达76m，设计箱梁高较大，自重大，容易发生挠度变形，必须将其作为施工控制主要对象。

其线形控制为本段连续箱梁施工的重点及难点工程。

1、施工控制的内容、目的

施工控制的目的就是确保施工中连续梁结构形成后的外观线形和内力状态符合设计要求。

悬灌预应力砼连续梁的施工控制，是根据施工监测所得的结构参数真实值进行施工阶段的仿真分析，确定出每个悬臂浇筑阶段的立模标高，并在施工过程中根据施工监测的成果对误差进行分析、预测和对下一立模标高进行调整，以此来保证成桥后桥面线形、合拢段两悬臂端标高的相对偏差不大于规定值，以及结构内力状态符合设计要求。

2、施工控制的主要方法

80m连续梁的施工控制采用正装结构分析预测，进行仿真分析并与现场实测值进行比对，采用最小二乘法进行误差调整，落实在现场并进行箱梁模型标高调整，以取得最佳的线形控制结果。

误差调整采用最小二乘法，通过对设计参数的识别与修正，可以使提前预测值不断向真实值逼近，随着数据量的增多，其准确性也逐步提高。

采用H实际挠度＝A×H理论计算＋B×TIME实测＋C的线性回归模式进行控制。

在具体运用中，使用计算机进行最小二乘法参数估计，通过对已知量的线性回归，在解出回归系数后即可按照多元线性回归模型对未知量进行预测。

3、施工控制系统的建立

连续箱梁的施工控制系统由施工控制管理系统和施工现场（微机）控制分系统组成。

（1）施工控制管理系统

经理部成立专门施工控制小组进行全程监测（重点放在几何控制上），以保证80m连续箱梁顺利合拢和成桥后线形流畅并且符合设计要求。

施工监控小组组长由项目总工兼任，施工控制人员可直接由有经验的技术员担任。

见图1悬灌连续箱梁施工控制管理系统框图。

图1悬灌连续箱梁施工控制管理系统框图

（2）施工现场控制系统

施工现场控制系统是施工控制系统的技术核心，它包括整个施工控制的主要分析过程，具有数据比较、当前结构状态把握、误差分析、参数识别、未来预测、综合调优决策等功能。

根据连续梁设计情况，按功能上的不同，分别建立多个支系统组成，其中包括数据采集系统、结构分析、仿真计算系统、参数识别系统、状态预测系统、综合调优决策系统，见图2施工现场控制系统框图。

图2施工现场控制系统框图

高程测量采用三阶段挠度观测法，从挂篮前移定位到预应力钢束张拉完毕是一个施工周期。

在这个周期内对三种工况下的箱梁进行挠度观测：

即挂篮就位后、混凝土灌注后及张拉完成，对已施工梁段的监测点进行挠度观测，并记录时间、温度等相关记录。

挠度的观测时间应尽量在每天的同一时段观测，以减少施工干扰以及温度对观测结构的影响。

测量采用精密水准仪，为减少系统误差，司仪者由专人负责，周期性的对预埋在每梁段的监测点进行观测，不同施工状态下同一点的标高变化就反应了该点在施工过程中的挠度变化。

为了准确反映箱梁的挠度变化，使用高精度水平仪，采用国家二级水准测量的精度等级要求进行观测，经现场监理复核，签字后，作为有效采集数据提供给施工控制小组。

4、结构受力分析

在确定了施工方案的情况下，如何分析各施工阶段及成桥结构的受力特性及变形是施工设计中的首要任务。

选择正装分析法进行施工控制。

先通过计算来确定桥梁结构施工过程中每个阶段在受力和变形的理想状态，以此为依据来控制施工过程中每个阶段的结构行为，使其最终成桥线形和受力状态满足受力要求。

（1）仿真分析的计算模型

采用相关桥梁静动力分析系统软件，以平面杆系计算程序为核心，在进行仿真计算时，将连续梁简化成平面结构，各悬臂施工阶段离散梁单元，主墩简化为活动铰支座或简化为固定铰支座。

（2）仿真分析的结构设计参数

仿真分析的设计参数取值尽量和实际相吻合。

对于主要的可以测定的设计参数，则用试验数值。

难以测定的则依照设计规范，根据以往的工程经验进行修正，设计参数如下：

①材料：

C50砼，预应力钢绞线；

②砼计算参数：

弹性继效系数，徐变速度系数，瞬时徐变系数，滞后徐变系数，环境相对湿度，砼平均加载龄期10天。

根据施工实际情况查表确定。

③预应力计算参数：

锚具变形与钢束回缩值，钢绞线松弛损失，管道摩阻系数，管道偏差系数k。

④设计荷载：

一期恒载、容重、二期恒载:

⑤温度荷载年温差，日照温差顶板升温；

⑥支座沉降。

（3）施工阶段的划分

①安放临时支座，支架现浇0号块，张拉顶板T0束；

②依次悬臂浇筑1～10#块，依次张拉顶板T1～TN束；

③支架现浇直线现浇段，安装边跨合拢段刚性联结，浇筑边跨合拢段，从长束到短束顺序张拉边跨底板预应力束，边跨合拢；

④安装中跨合拢段刚性联结，浇筑中跨合拢段，按从长束到短束顺序张拉中跨底板预应力束，中跨合拢，完成体系换；

⑤拆除中跨合拢段挂篮，进行下步工序施工；

⑥运营阶段。

（4）施工荷载的模拟

按照1～10#节段10个阶段，每个阶段分别为挂篮就位后、浇完混凝土后及张拉完成后3个步骤在程序中来划分施工阶段数，以及合拢和体系转换等工况。

仿真分析中，必须考虑施工荷载，尤其是挂篮的影响，在仿真分析中模拟挂篮的安装和拆除，以及挂篮前进的工况。

（5）悬臂施工的挠度计算

箱梁施工在不同阶段的受力状态需考虑混凝土的收缩徐变影响、预加力的影响、温度变化的影响以及支座沉降的影响，其中混凝土收缩徐变的计算需考虑各阶段混凝土应力变化的影响。

将参数输入软件中，由软件自动算出各施工阶段每一梁段的挠度，合拢时的挠度，合拢后二期恒载作用下的挠度，以及活载作用下的挠度。

5、现场观测

（1）应力观测

在大桥上部结构的控制截面布置应力测点，观察在施工过程中的应力变化与应力分布情况，把结果反馈给设计人员，与计算结果相验证，预告今后施工可能出现的状态，预报下一阶段即将施工的构件是否出现不满足强度要求的状态，以确定是否在本施工阶段对可调变量实施调整。

（2）挠度观测

挠度观测资料是控制成桥线形最主要的依据，主桥连续梁的各施工节段共设高程观测点11个，其中8个设置于模板表面，进行立模标高控制。

3个设置于混凝土浇注完毕后的梁顶表面，用于观测各施工阶段梁体的变形数据，分析修正模板的标高预抬升量，控制梁体高程。

详见图3。

图3施工节块高程观测点示意图

1、横向标高观测点；2、×纵向标高观测点；3、n1～n8模板立设时标高控制点；4、n9～n11混凝土浇筑后及预应力施工后标高观测点。

在施工过程中，对每一截面需进行立模、混凝土浇筑前、混凝土浇筑后、预应力钢筋张拉前、预应力钢筋张拉后的标高观测。

以便观察各点的挠度和箱梁曲线的变化历程，保证箱梁悬臂端的合拢精度和桥面线形。

为了尽量减少温度的影响，挠度的观测安排在早晨太阳出来之前进行。

（3）温度观测

温度是影响主梁挠度的最主要的因素之一，温度变化包括日温度变化和季节变化两部分，日温度变化比较复杂，尤其是日照作用，季节温差对主梁的挠度影响比较简单，其变化是均匀的。

因此为了摸清箱梁截面内外温差和温度在截面上的分布情况，在梁体上布置温度观测点进行观测，以获得准确的温度变化规律。

（4）混凝土弹性模量和容重的测量

混凝土弹性模量的测试主要是为了测定混凝土弹性模量E随时间的变化规律，采用现场取样通过万能实验机进行测定。

混凝土弹性模量和容重的测量是在现场取样，采用实验室的常规方法进行测定。

（5）钢绞线管道摩阻损失的测定

在进行钢绞线张拉时，由于管道摩阻会造成预应力不同程度的损失，本测试项目旨在定量地测量钢绞线管道摩阻损失，以确定有效的预应力。

6、施工控制

（1）线形监控实施的主要过程

由施工监控程序计算各梁段施工的线形控制数据，提出下一施工梁段线形控制参数，提交现场测量技术人员，用精密仪器实施下一个施工梁段空间放样和定位；挂篮前移、立模灌筑本梁段混凝土和预应力张拉；测量已成梁段的实际变形，并搜集整理有关实测参数；将实测线形与期望线形作对比分析，修改或调整相关的计算参数并输入计算机，重新计算未施工梁段线形控制数据，向测量技术人员提交再下一施工梁段线形控制参数，完成一个循环的监控工作。

重复下一个循环的监控，直到大桥合龙竣工。

（2）现场测量监控方法

平面控制：

事先建立全桥的平面控制网，采用光电导线作为桥梁控制网的首级控制。

点位放样：

每节梁段分为左、中、右3个点位控制，计算出点位坐标后进行施测。

高程控制：

首先对控制网中各点的高程进行平差，然后引测到桥梁附近桥墩的水准点上，作为桥梁高程控制的基准。

（3）悬灌施工中标高的施工控制

步骤主要为：

现场高程量测，数据的整理、分析，及时调整模板标高预抬高量和现场控制。

现场高程量测分四部分：

第一部分：

混凝土浇筑前模板标高的设立;

第二部分：

混凝土浇筑后模板标高的复测；

第三部分：

混凝土浇筑后预应力施加前各节块梁顶高程观测点的量测；

第四部分：

预应力施加后各节块梁顶高程观测点的量测

比较第一、第二部分两次测量结果，以验证模板的预抬高量是否达到了预期效果；比较第三、第四部分两次测量结果，以验证施工节块对已完成节块的影响是否同理论计算一致。

变形观测：

用精密仪器严密测量已成梁体的水平位移、扭转、竖向挠度，然后加以分析整理，提交有关人员。

线形测量选择在气温变化小，温度较稳定，在每天相对固定时间里进行，持续的时间越短越好，这是因为阳光照射对主梁的高程和中线测量有一定的影响，桥墩较高，当阳光照射一侧时，会使桥墩和梁体向背阳一侧偏转。

而桥梁高程也会随温度高低发生变化。

施工过程中精确地预计挂篮变形（各梁段荷载不同）和挂篮大梁下支承的变形量。

把理论计算和实际经验结合起来确定。

在实际操作中，除按上述介绍的线形控制方法实施预留位移外，竖向预拱度尚应注意以下因素的影响：

由于承受混凝土重量使挂篮自身产生的变形；挂篮下所垫枕木的变形；挂篮自身的重量及施工荷载使梁体产生的挠度；基础的沉降。

（4）中线控制

0＃块施工完毕后，通过导线控制点测放出其中心位置作为中线控制点，并用预埋钢板固定。

然后采用导线法确定各节块立模时的中线。

（5）断面尺寸控制

为保证梁体的结构尺寸满足设计及验收标准要求，同时保证合拢精度，需对梁体断面尺寸进行控制。

在挂篮模板设计时，适当减小底模板同已完节块的搭接长度，利用腹板的通气孔，在待浇梁段尾部适当增加横向对拉杆，保证各节块间接缝的平顺。

采用混凝土浇筑前后的严格控制及认真复核和适当调整的方法，保证梁体的结构尺寸。

7、施工控制注意事项

挂篮和支架的弹性变形对施工控制的影响较大，0＃块施工前必须对挂篮进行预拼、预压并做相应的试验了解其弹性变形的规律，支架在浇筑前必须作等载预压。

悬臂施工按照对称平衡的原则进行，应随时控制两悬臂上部不平衡荷载，除了施工机具外，不得堆放其它物品和材料，以免引起挠度偏差。

严格执行挂篮悬灌施工中调模过程三步走要求，即：

挂篮前移就位，调整一次模板标高；钢筋绑扎结束调整一次标高；混凝土灌注前精确调整一次标高。

预应力钢绞线在具体张拉过程中，及时向监控技术人员提供有关数据，以便核对延伸量，验证预应力有关参数的准确性。

2007年2月

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