连续箱梁桥悬臂施工监控研究与实践(郭成刚)Word文件下载.doc
《连续箱梁桥悬臂施工监控研究与实践(郭成刚)Word文件下载.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《连续箱梁桥悬臂施工监控研究与实践(郭成刚)Word文件下载.doc（13页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
由于对混凝土的收缩、徐变以及温度的影响计算不准确，影响施工正常进行，甚至造成合拢困难等。
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（如材料的弹性模量、混凝土收缩徐变系数、结构自重、施工荷载、温度影响等）的随机影响，事先难以精确估计，而且在实际施工过程中由于施工在测量等方面产生的误差，会使实际结构的原理论设计值难以做到与实际测量值完全一致，两者之间会存在偏差。
如不能及时地加以识别和处理，主梁的应力有可能发生积聚而超出设计安全状态发生施工事故。
所以在施工中对桥梁结构进行实时监测，并根据监测结果对施工过程中的控制参数进行相应调整是十分重要的。
3.1影响因素
在大跨连续梁施工过程中，悬臂施工的关键是准确地控制桥梁结构内力和线型，而影响连续箱梁内力和线型的因素很多，根据以往进行的桥梁施工监控、及检测的经验，结合该铁路大桥的具体情况，主要的影响因素概括起来有以下几个方面：
（1）桥梁施工的临时荷载，包括人员、机具、挂篮等；
（2）混凝土弹性模量；
（3）日照及气温的影响；
（4）混凝土收缩、徐变的影响；
（5）混凝土浇注质量的控制。
包括三向预应力变截面连续箱梁悬臂浇注阶段施工的立模标高及中线偏差、实际混凝土强度等；
（6）预应力张拉应力控制。
当上述因素与结构设计估计值不符，而又不能及时采集现场数据资料，未进行科学研究与计算分析，其结果必然导致结构合拢后线型与设计偏差较大、结构内力分布不合理，甚至引起结构合拢困难，使建成的桥梁达不到设计的使用要求，为此我们在本桥施工过程中主要根据以上影响因素进行以下监控工作。
3.2监控内容
监控组根据三王石特大桥施工进度情况，主要开展了以下监控工作内容：
3.2.1线型监测
挠度观测资料是控制成桥线型最主要的依据。
根据以往的经验，在每个施工块件上布置5个对称的高程观测点，这样不仅可以测量箱梁的挠度，同时可以观察箱梁是否发生扭转变形。
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、钢筋张拉后的标高观测，以便观察各点的挠度及箱梁曲线的变化历程，以保证箱梁悬臂端的合拢精度及桥面线型。
高程控制点布置在离块件前端10cm处，采用Ф16钢筋在垂直方向与顶板的上下层钢筋点焊牢固，并要求竖直。
测点（钢筋）露出箱梁混凝土表面5cm测头磨平并用红油漆标记。
3
3.5
0.2
布置0号块件高程观测点是为了控制顶板的设计标高，同时也作为以后各悬浇节段高程观察的基准点。
每个0#块件的顶板各布置20个高程观测点，其他节块均布置5个测点，这样布置不仅可以测定全桥纵向线型，而且可以明确绘制各断面的顶板曲线，这样就可以看出桥梁顶板的挠度线型，由于本桥使用挂篮施工，通过线型变化确定对挂篮支撑调整，尤其箱梁内箱的支撑刚度调整，保证桥梁线型，测点位置见图3所示。
其它截面测点在每个节段各6
6
4
13.4
图30号段测点位置布置图
设5个。
高程的测量采用精密水准仪，浇筑完混凝土后，根据悬臂端埋设的高程测点进行变形观测，并根据施工工况的具体时间安排进行观测。
3.2.2应力监测
应变监控是连续梁桥施工监控的主要内容之一，它是施工过程中的安全预警系统，是对桥梁的实际受力状态进行评判和确保施工安全顺利的主要依据。
结构某定点的应变也同其几何位置一样，随着施工的推进，其值是不断变化的。
在某一时刻的应变值是否与分析（预测）值一致，是否处于安全范围是施工控制关心的问题，解决的办法就是进行监测，在箱梁的控制截面布置应变量测点，以观察在施工过程中这些截面的应变变化及应变分布情况，预告当前己安装构件或即将安装的构件是否出现不满足强度要求的状态，一旦监测发现异常情况，就立即停止施工，查找原因并及时对可调变量实施调整。
应变计按预定的测试方向固定在主筋上，测试导线引至混凝土表面。
上部结构（箱梁）总共布置11个断面，分别为每个主跨的根部、1/4跨和跨中，每个边跨的根部、跨中截面和合拢截面。
每个根部断面布置8个测点，除腹板2个测点与水平成45º
方向角布置外（测主应力），其余6个测点方向均为顺桥向布置；
每个1/4跨断面布置8个，其测点方向均为顺桥向布置；
每个跨中断面布置8个，边跨合拢截面布置8个，其测点方向均为顺桥向布置；
共计88个。
具体位置如图2所示。
9#墩
10#墩
11#墩
1
2
5
7
8
9
10
11
跨中截面
合拢截面
1/4截面
根部截面
12#墩
图4传感器布置段面及测点布置图
在连续梁桥上，根据对多种应力测试仪器的性能比较，考虑要适合长期观测并能保证足
（a）JXH－2型埋入式应变传感
（b）SS－Ⅱ型钢弦频率测定仪
图5应变测试设备及接收装置
够的精度，本项目选用丹东市虬龙传感器有限公司生产的JXH－2型埋入式应变传感器（如图5a所示），读数仪器采用配套的SS－Ⅱ型钢弦式频率测定仪（如图5b所示）。
该传感器采用薄壁圆钢结构，以钢弦作为传感器元件，工作方式为脉冲间歇激发式，具有性能稳定，不受导线长度限制，抗干扰能力强，使用于长期观测等优点。
布置应变计的原则为选择关键截面布置测点，测试从混凝土浇筑前开始采集原始数据，浇注后3小时采集第一次数据，至预应力张拉前测试一次，张拉预应力后测试一次；
以后每当荷载出现较大变化或时间间隔3天左右对控制截面进行测量。
先期主要测试混凝土的时效（收缩和徐变）应变，后期测试受力应变（应力变化工况）和时效应变（应力不变化时段）。
3.2.3温度监测
桥梁结构处于一个变化的温度场中，理论上说由于温度变化，桥梁的截面应力和主梁标高每时每刻都在变化，这就给测量结果带来不确定的因素，要完全解决温度问题，有很大的难度。
针对三王石特大桥的温度监测，根据以往经验，监控组通过对气温的测量，推算结构温度的影响，也取得了较好的效果。
具体做法是在进行其它测试任务时，采用气温表测量箱内和箱外的温度，测量精度控制在0.5℃以内。
为了保证大桥施工达到设计要求的内力状态和线型，使施工各阶段的受力和线型更接近监控计算，必须对结构实际温度进行实地监测与试验，模拟出现场实际的温度场，只有掌握了施工结构温度场分布状态才能有效地克服温度效应对施工结构行为的影响。
因此必须对现场温度进行监测和试验。
具体测点位置见图6所示。
图6温度测点布置图
图aJMT-36C型温度温度传感器
图bJMZX-300X综合读数仪
图7温度测试元件及读数装置
在连续梁桥上，用于桥梁结构温度测试的常见元件有热电阻、热敏电阻、热电偶等。
根
据对多种温度测试仪器的性能比较，由于热电阻具有构造简单、适用方便、有较高的精确度和良好的敏感度的特点，并考虑要适合长期观测并能保证足够的精度，在本桥的温度监测中将选用长沙金码高科技有限公司生产的JMT－36C型温度温度传感器（如图7a所示）为温度监测仪器；
读数仪采用和JMT－36C型温度温度传感器配套得JMZX－300X综合测试议，（如图7b所示）。
3.2.4几何形态挠度监控
桥梁的悬臂施工中，施工挠度计算与控制以及科学合理确定悬臂每一待浇梁段或悬拼段的预拱度是至关重要。
只有预拱度设置合理，才能保证一个跨径内将要合拢的两个悬臂端可能在同一水平线上，也才能使桥梁上部结构经历施工和运营状态，反复发生向上或向下的挠度后，在结构运营一定时间后达到设计所期望的标高线型。
影响挠度的因素有很多，其中最主要的因素包括以下几个方面：
1．施工阶段的一期恒载，即梁自身静载和预加应力；
２．施工临时荷载；
３．悬浇的挂篮和模板机具设备重；
4．悬拼的吊梁机具设备重；
５．人群荷载、大自然的温度变化、湿度变化、风荷载；
６．桥墩变位、基础沉降、施工误差等。
在本项目监控中，对上述影响因素都做了考虑，采用桥梁专用分析软件Midas进行分析模拟计算，并与实测数据对比，进行曲线拟合，通过目前对各段的线型控制，得到了较好的验证，与设计线型比较吻合。
下面就连续梁桥各梁段立模标高的确定方法简要介绍一下。
立模标高的计算公式主要按下式确定：
立模标高为：
上式中，，，，分别为立模标高，设计标高，计算预抛高和挂蓝变形值。
设计标高由设计院提供，预抛高值由软件模拟计算得到（本文中采用Midas模拟分析得到），挂蓝变形值由通过预压试验得出的回归方程得到。
3.3三王石大桥施工控制目标
本项目工作的目标是：
把大跨度桥梁施工控制的理论和方法应用于三王石特大桥跨京珠高速公路连续梁工程的实际施工过程，对该桥施工期间的线型、混凝土应力等内容进行有力的控制和调整，即：
根据施工全过程中实际发生的各项影响桥梁内力与变形的参数，结合施工过程中测得的各阶段主梁内力（应力）与变形数据，随时分析各施工阶段中主梁内力和变形与设计预测值的差异并找出原因，提出修正对策，以保证施工安全、优质、高效地进行，并确保在全桥建成以后桥梁的内力状态与外形曲线与设计尽量相符。
3.4监控成果及分析
在应力的监控中，本桥采用界限控制法和增量控制法相结合的方法。
界限控制法，即在施工过程中，结构内部所允许出现的最大应力值，超过此值则认为出现异常，则应提出预警。
本文中所述三王石特大桥连续梁，由结构分析和以往的试验资料表明，控制截面的混凝土拉应力最大不超过2.5MPa，最大压应力不超过19.6MPa。
增量控制法，即利用应力测试的增量结果作为施工的应力预警参数。
对于主梁的应力指标而言，由于采用的测试设备、人员操作误差、以及工人的施工水平等，根据国内目前的使用情况来看其应力测试的准确度尚不能令人十分满意。
并且设计计算和施工监控、监测计算一般只能给出线性平面应力的大小，而施工中存在箱梁的剪力滞后效应及角域应力的特殊性，因此应力的测试结果通常不用于直接的误差分析，而是利用应力测试的增量结果作为施工的应力预警参数。
监控单位对于测试中出现的应力异常变化及时作出预警报告。
3．4．1应力测试数据
由于监控数据很多，这里不能全部列出，表中只列出11#墩0—1断面（8-8）的应力（应变）施工到4#块的监测数据和理论计算数据。
通过数据对比，大部分实测数据和软件计算值是比较吻合的，这既说明了软件模拟的正确性，也体现了桥梁在施工过程中施工工序是正确的，大桥的质量是可以保障的，整个施工过程中没有出现异常现象。
11#墩1#块
工况
测点位置
应力（广州）
应力（武汉）
理论值
混凝土浇筑后
底板左
0.238
0.729
0.075
底板中
-0.007
0.174
底板右
1.965
2.344
腹板中（左）
2.429
2.418
0.006
腹板中（右）
2.022
1.437
顶板左
1.083
0.583
-0.063
顶板中
0.592
0.580
顶板右
0.748
1.070
预应力筋张拉后
-1.568
-1.691
-0.188
0.302
-0.401
-1.004
0.434
1.583
1.275
0.726
0.353
-1.467
2.148
1.993
1.827
1.621
1.606
1.548
2.307
11#墩2#块
0.585
0.338
0.153
2.262
0.688
0.751
0.489
0.618
0.736
-0.403
0.188
3.379
3.242
1.550
3.229
3.075
2.625
3.198
-0.458
-0.672
-0.296
2.808
0.802
0.052
1.747
1.130
1.505
1.531
-0.228
-0.539
6.549
5.974
3.583
9.545
7.920
5.194
5.017
表111#墩0—1断面（8-8断面）应力监测数据
续表1
11#墩3#块
-1.392
-1.634
0.148
1.347
0.001
-0.299
2.776
2.317
2.645
1.538
0.642
-1.271
5.003
4.618
3.158
4.762
4.748
3.972
5.126
-1.100
-1.294
-0.361
1.775
0.231
-0.124
3.260
2.541
3.098
2.332
0.931
-1.027
6.720
6.577
5.261
6.793
6.618
5.855
6.592
11#墩4#块
-0.866
-1.181
0.442
2.018
0.345
0.110
3.743
3.102
3.550
2.342
1.276
-0.929
6.435
6.067
4.675
6.483
6.290
7.601
6.160
-0.924
-1.407
-0.258
1.836
3.957
3.437
4.000
3.129
-1.125
7.400
7.221
6.747
7.769
7.812
6.840
7.238
注：
表中正值为压应力，负值为拉应力
3.4.2标高量测数据
标高量测是线型控制的一项重要手段，也是目前监控过程中的一项主要手段，它是保证桥梁成桥线型的主监控内容，所以尤其是工作人员在测量过程中一定要严谨，认真。
对于线型的控制，其核心任务就是在实际的监控中不断的采集现场实测数据，把每阶段的实测挠度变形增量跟软件计算结果进行对比，并对各种误差进行分析、识别、调整，当对比结果超出正常范围内的允许误差时，就需要对理论模型按照前面介绍的方法进行调整，直至理论值与实测值比较吻合。
同时对结构未来状态作出正确预测。
现将三王石特特大桥连续梁11#墩各断面5#高程点数据列表如下：
表211#墩5#高程点标高对比数据
11#墩5#高程点
方向
截面位置
距墩中心距离（m）
设计标高（m）
调整后设计标高
实测标高
广州
10#-11#
39.0
80.405
80.423
80.400
9#-10#
35.5
80.387
80.378
8#-9#
32.0
80.370
80.365
7#-8#
28.5
80.352
80.372
80.356
6#-7#
25.0
80.335
5#-6#
21.5
80.317
80.333
80.323
4#-5#
18.0
80.300
80.315
3#-4#
14.5
80.282
80.302
80.285
2#-3#
11.4
80.265
80.295
80.278
1#-2#
8.7
80.249
80.277
80.236
0#-1#
6.0
80.251
80.232
武汉
-6.0
80.149
80.164
80.145
-8.7
80.135
80.163
80.134
-11.4
80.120
80.150
80.130
-14.5
80.102
80.122
80.109
-18.0
80.085
80.098
80.084
-21.5
80.067
80.081
80.064
-25.0
80.050
80.065
80.048
7#-8#
-28.5
80.032
80.039
8#-9#
-32.0
80.015
80.030
80.014
9#-10#
-35.5
79.997
80.012
79.999
10#-11#
-39.0
79.980
79.995
79.982
通过各断面5#点高程数据最后的线型分析，成桥线型与设计线型比较吻合，符合精度要求。
3.4.3温度监测数据
通过对箱梁结构中预埋温度传感器的实时监测，并结合当地气象部门的相关气象信息，通过温度变化趋势，数据对比，分析，最终得出了桥梁结构本身的温度场，与软件计算值比较吻合，收到了很好的效果，为桥梁结构的监控实施提供了更全面的信息。
3.4.3.1通过温度监测比较整理得出如下规律：
混凝土在浇筑初期温度上升迅速，水化热效应明显，大概26小时后达到温度峰值，对于本桥来说温度最高达到57.6℃，为腹板中间的位置。
随后温度开始缓慢下降，大概经过4－5天的时间后，混凝土内部温度开始稳定，并随当地的日气温变化而变化，此间波动不大。
太阳辐射对温度沿截面竖向分布影响比较大。
腹顶和腹底最大温差16℃，出现在14：
00；
可以看出箱梁温度沿截面竖向分布是不可以忽略的。
铁路上的混凝土桥梁，由于翼缘板较短，而腹板受悬臂的翼缘板的遮荫较少，两侧温差变化不大，因此对梁式结构只考虑沿截面高度方向的日照温差的影响。
顶板的吻合程度比较高，腹板及底板虽然吻合程度欠佳，但由于其整个过程中温度变化波动不大，误差基本在5℃左右，温度梯度很小，对整个箱梁温度场的影响不大，所以可以忽略腹板及底板温度的偏差。
凌晨1：
00到6：
00，这段时间温度变化较小，可以认为是近似的均匀温度场，而且挠度和应力也变化较小。
可以选择这个时间段进行合拢段合拢。
为了消除温度对立模标高和挠度变形及应力监测的影响，建议在早晨6：
00到8：
00这个时间段内进行标高的放样及挠度和应力的监测。
3.5监控结果分析
3.5.1结果分析
从实测的
升级会员 