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沱江大桥施工监控技术研究

日期:2016-8-1 14:46:04 来源:转载 浏览数:
 
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    1 ·工程概况
    沱江大桥主跨为66 m + 120 m + 66 m 预应力混凝土连续刚构桥,桥面单幅宽度为12 m,设计行车速度为80 km/h,设计荷载为公路— Ⅰ级( 见图1) 。主桥上部结构为三向预应力混凝土连续刚构。箱梁断面采用单箱单室直腹板断面,顶板宽度为12 m,箱梁根部梁高为7. 2 m,跨中及边跨合拢段梁高为2. 7 m,箱梁底板下缘按1. 8 次抛物线变化,6、7 号主墩采用双肢实心薄壁墩,钻孔桩基础。桥梁采用挂篮悬臂浇筑施工。
               
    2· 施工控制原则
    通过施工现场的结构测试,跟踪计算分析及成桥状态预测得出合理的反馈控制措施,给施工过程提供决策依据,也为结构行为控制提供理论数据,从而正确地指导施工。
    对成桥目标进行有效控制,修正施工过程中各种状态参量及其参量误差对成桥目标的影响,确保成桥后结构受力和线形满足设计要求,同时保证施工过程中各主要构件受力安全和满足相应的稳定性要求。
    3· 施工控制目标和方法
    3. 1 控制目标
    沱江大桥施工控制以接近理想成桥状态目标为控制原则,通过施工现场进行结构变形及应力测试,跟踪采集施工过程中各种变形及应力变化量,进行施工控制预测,实时修正施工过程中各种状态参量,减小其参量误差对成桥目标的影响,合理得出各个施工工况下的控制措施,给桥梁施工过程中标高合理定位,实时监控桥梁应力状态正常与否提供决策技术依据,为结构行为控制提供理论数据,从而正确地指导施工,保证施工过程中线形良好,结构安全,直至合龙成桥。
    3. 2 控制方法
    ① 控制理论: 现代施工控制理论。
    ② 施工控制方法: 自适应控制法。自适应控制法为施工控制初期阶段,实际控制结果常常与输出结果不符,因此可以不断对参数进行识别修正来使得输出结果与实际结果相一致。此方法与桥梁施工控制实际描述情况最为相近,目前被认为是最合理的施工控制方法。
    ③ 施工控制模拟分析方法: 沱江大桥采用正装分析法,并进行有限元分析计算。
    ④ 误差调整理论: 设计参数识别与调整法。由于沱江大桥在施工过程中,挠度与应力状态复杂,影响参数多,即: 结构几何参数、施工荷载、混凝土的收缩徐变、混凝土的容重等。为减小理论值与实测值的差异,将在各个施工工况后对这些参数进行识别和预测,进行优化调整,防止误差积累,避免出现严重线形问题。
    3. 3 midas 建模仿真计算
    沱江大桥采用midas civil 桥梁专用有限元软件计算,全桥模型采用166 个节点,153 个单元,54 个施工过程,截面采用导入数值型截面,边界条件按设计模拟( 见图2) ,即主墩中间为墩梁固结,端部为活动铰接,预应力采用1 395 MPa,两端张拉。模型建立好之后,对其进行施工阶段和成桥之后分析,计算相应阶段的竖向位移和每个工况的应力状态等[4]。
                 
    4· 施工监控主要工作内容和要求
    4. 1 施工监控主要工作内容
    4. 1. 1 主梁线形监测
    线形控制的主要内容: 主梁标高、桥轴线偏位、主梁局部平顺性。成桥后( 通常是长期变形稳定后) 主梁应满足设计标高要求。在连续刚构节段悬浇施工过程中,调整立模标高是主要控制手段。结合本桥的特点,所拟定挠度监测截面为: 边跨的端部、L /4、L /2、3L /4 截面( 如图3 中1# ~ 4#、14# ~ 17#截面) ; 中跨的L /8、L /4、3L /8、L /2、5L /8、3L /4、7L /8截面( 如图3 中6# ~ 12# 截面) 以及两个0# 块截面( 如图3 中5#、13#截面) 。
                  
    4. 1. 2 主梁应力监测
    在混凝土箱梁悬浇施工中,按混凝土浇筑完毕、预应力张拉后两种工况,利用控制截面( 边跨最大正弯矩截面、中跨跨中截面及中跨支点截面) 埋设的振弦式传感元件,对混凝土箱梁应变进行跟踪测试。通过对主梁应力应变进行监测,了解主梁控制截面的应力状态,确保结构施工安全。
    4. 2 施工监控要求
    施工控制中最基本的要求是确保施工过程中结构的安全,在安全性满足要求的前提下,再对其施工过程中结构的变形、应力( 应变) 进行双控,而其中又以变形控制为主,确保沱江大桥最终线形和内力满足预期目标。
    5 ·施工控制结果
    5. 1 线形控制结果
    沱江大桥的施工控制必须保证主梁线形满足设计要求,以保证大桥的线形流畅。沱江大桥施工过程中,监控部根据施工程序对各梁段标高进行了全面的测试。主梁标高实测值与理论值吻合良好,相对误差≤ ± 20 mm,全桥合龙及混凝土铺装层施工后主梁线形顺畅,见图4,图5。

    5. 2 应力测试结果及分析
    全桥合龙后,应力实测值和理论值相差在1 MPa 以内。桥面铺装层施工后,继续对主桥应变进行测试,应力计算结果仍在正常范围内,全桥截面压应力富余,见表1。

    6· 结论与建议
    ① 主梁立模标高偏差≤ ± 5 mm,混凝土浇筑后主梁高程误差≤ ± 10 mm,合龙误差≤ ± 10 mm,成桥状态误差≤ ± 10 mm,梁段整体线形平顺流畅,满足设计及规范要求。
    ② 主梁各关键截面上、下缘应变实测值与理论值偏差在设计容许范围内,主梁结构安全可靠。
    ③ 建议埋置主梁的长期挠度观测点,对大桥在运营阶段的主桥挠度进行监测,同时建立大桥运营过程的健康档案,为桥梁的养护提供数据资料,确保沱江大桥在运营阶段始终处于良好的工作阶段。

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