高速公路連續(xù)梁施工檢測技術(shù)

1、連續(xù)梁施工監(jiān)測技術(shù)連續(xù)梁施工監(jiān)測技術(shù)中鐵二十局集團六丙公路第三合同段項目經(jīng)理部 史智強目錄 一、概況 二、施工控制的目的、原則與方法 三、施工控制的依據(jù) 四、施工監(jiān)測的主要內(nèi)容 五、施工監(jiān)測實施內(nèi)容及技術(shù)路線 六、施工控制實施內(nèi)容及技術(shù)路線 七、施工控制實施程序 八、施工控制的精度、原則及總體要求 九、結(jié)束語一、概況一、概況 這部分的內(nèi)容仍然依據(jù)六丙公路K14+060特大橋，來詳細介紹連續(xù)梁施工監(jiān)測技術(shù)。 K14+060特大橋該橋最大墩高105m，本橋采用預(yù)應(yīng)力混凝土單T型剛構(gòu)方案，橋梁上部采用縱、豎向預(yù)應(yīng)力混凝土變截面T型剛構(gòu)；下部采用雙薄壁空心墩、鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。上部剛構(gòu)采用（100+18

2、0+100）m連續(xù)剛構(gòu)。K14+060特大橋里面示意圖380001000018000100001.上部構(gòu)造上部構(gòu)造箱梁斷面采用單箱單室直腹板斷面，頂板寬度為12.0米，箱梁根部梁高11米，邊跨合龍段及現(xiàn)澆段梁高為3.5米，箱梁底板下緣按1.6次拋物線變化。箱梁底板厚度0號塊為150厘米，各梁段底板厚從懸臂根部至懸澆段結(jié)束處由13035厘米，其間按1.6次拋物線變化，合龍段及邊跨現(xiàn)澆段為35厘米；箱梁頂板厚度0號塊為60厘米，其余為28厘米；箱梁腹板厚度114號塊為70厘米，15號塊為7050厘米，其余梁段為50厘米。主梁懸臂長度為2.75米，翼緣外側(cè)厚18厘米，根部為100厘米，采用二次直 線

3、變化，翼緣外側(cè)厚度在端橫梁設(shè)置伸縮縫處加厚至70厘米。邊跨現(xiàn)澆段處設(shè)置寬度為2米的端橫梁。箱梁橫橋向底板保持水平，頂板橫坡由頂板形成。2. 預(yù)應(yīng)力體系預(yù)應(yīng)力體系主梁采用縱、豎向預(yù)應(yīng)力體系：縱向預(yù)應(yīng)力分為頂板束、腹板束、邊跨底板束、中跨底板束、邊跨合龍束及中跨合龍鋼束六種，采用預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絞線（GB/T5224-2003）標(biāo)準(zhǔn)的19s15.2mm、16s15.2mm、15s15.2mm高強度低松弛鋼絞線, 其抗拉強度標(biāo)準(zhǔn)值fpk1860MPa，鋼束張拉控制應(yīng)力為1395Mpa，其張拉控制力分別為：371.1噸、312.5噸、293噸。豎向預(yù)應(yīng)力及0號塊橫隔板預(yù)應(yīng)力采用JL32的高強精軋螺紋粗

4、鋼筋，抗拉強度標(biāo)準(zhǔn)值（材料屈服點0.2）為785MPa，張拉控制應(yīng)力為706.5Mpa，其張拉控制力為56.8噸。3. 設(shè)計技術(shù)條件設(shè)計技術(shù)條件（1）設(shè)計計算行車速度：60公里/小時（2）設(shè)計荷載：公路-級（3）地震動峰值加速度：0.15g（4）橋面總寬度及組成：橋面總寬度：12.0米橋面組成：0.5米（護欄）+11.0米（行車道）+0.5米（護欄）（5）本橋橋面最大縱坡：-2.2（6）設(shè)計洪水頻率：1/100年（7）環(huán)境類別：類（8）結(jié)構(gòu)設(shè)計安全等級：一級二、二、施工控制目的、原則與方法施工控制目的、原則與方法1. 施工監(jiān)控目的施工監(jiān)控目的連續(xù)剛構(gòu)橋是一種多次超靜定體系，施工過程中各種復(fù)雜的

5、因素都有可能引起結(jié)構(gòu)的幾何形狀及內(nèi)力狀況的改變。盡管在設(shè)計時已經(jīng)考慮了施工中可能出現(xiàn)的情況，但是由于施工過程的復(fù)雜性，事先難以精確估計結(jié)構(gòu)的實際狀態(tài)。通過在施工過程中對橋梁結(jié)構(gòu)進行實時監(jiān)測，可以根據(jù)監(jiān)測結(jié)果對施工過程中的控制參數(shù)進行相應(yīng)的調(diào)整。并且在已建結(jié)構(gòu)偏離控制目標(biāo)時及時調(diào)整下一階段的掛籃定位標(biāo)高，以保證結(jié)構(gòu)線形的平順，并監(jiān)控實際內(nèi)力分布，使箱梁始終處于安全受力范圍內(nèi)。影響施工過程中橋梁結(jié)構(gòu)線形及內(nèi)力的因素主要 有以下幾方面：混凝土彈性模量，澆注主梁混凝土超方量及單T兩側(cè)重量不平衡，混凝土收縮、徐變，橋梁施工臨時荷載，掛籃定位時的溫度影響，掛籃的變形特性等等。當(dāng)上述因素與設(shè)計不符，而又不能

6、及時識別引起控制目標(biāo)偏離的真正原因時，必然導(dǎo)致在以后階段的懸臂施工中采用錯誤的糾偏措施，引起誤差積累。 K14+060兌房河大橋主體工程，為變截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)，是三孔連續(xù)超靜定結(jié)構(gòu)，主梁采用縱、豎向預(yù)應(yīng)力體系（縱向預(yù)應(yīng)力分為頂板束、腹板束、邊跨底板束、中跨底板束、邊跨合龍束及中跨合龍鋼束六種），混凝土收縮、徐變產(chǎn)生較大次內(nèi)力，理想的幾何線型與合理的內(nèi)力狀態(tài)不僅與設(shè)計有關(guān)，而且還依賴于 科學(xué)合理的施工方法。為了確保主橋在施工過程中結(jié)構(gòu)受力和變形始終處于安全的范圍內(nèi)，且成橋后的主梁線形符合設(shè)計要求，結(jié)構(gòu)恒載內(nèi)力狀態(tài)接近設(shè)計期望，在主橋施工過程中必須進行嚴格的施工控制。懸臂施工法是預(yù)應(yīng)力混凝

7、土連續(xù)剛構(gòu)橋的主要施工方法。對于分節(jié)段懸臂澆筑施工的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋來說，施工控制就是根據(jù)施工監(jiān)測所得的結(jié)構(gòu)參數(shù)真實值進行施工階段計算，確定出每個懸澆節(jié)段的立模標(biāo)高，并在施工過程中根據(jù)施工監(jiān)測的成果對誤差進行分析、預(yù)測和對下一立模標(biāo)高進行調(diào)整，以此來保證成 橋后橋面線形、合攏段兩懸臂端標(biāo)高的相對偏差不大于規(guī)定值以及結(jié)構(gòu)內(nèi)力狀態(tài)符合設(shè)計要求。通過施工過程的數(shù)據(jù)采集和嚴格控制，確保結(jié)構(gòu)的安全和穩(wěn)定，保證結(jié)構(gòu)的受力合理和線形平順，避免施工差錯，盡可能減少調(diào)整工作量，為大橋安全順利建成提供技術(shù)保障。2.2. 控制原則控制原則 施工控制是要對成橋目標(biāo)進行有效控制，修正在施工過程中各種影響成橋目標(biāo)的

8、參數(shù)誤差，確保成橋后結(jié)構(gòu)受力和線形滿足設(shè)計要求。2.1 受力要求。反映連續(xù)剛構(gòu)橋受力的因素主要是主梁的截面內(nèi)力（或應(yīng)力）狀況。通常起控制作用的是主梁的上、下緣正應(yīng)力。不論是在成橋狀態(tài)還是在施工狀態(tài)，要確保各截面應(yīng)力的最大值在允許范圍之內(nèi)。2.2 線形要求。線形主要是主梁的標(biāo)高。成橋后（通常是長期變形穩(wěn)定后）主梁的標(biāo)高要滿足設(shè)計標(biāo)高的要求。2.3 調(diào)控手段。由于懸臂施工屬于典型的自架設(shè)施工方法，在施工過程中的已成結(jié)構(gòu)（懸臂節(jié)段）狀態(tài)是無法事后調(diào)整的，因此施工控制時要采用預(yù)測控制法。對于主梁內(nèi)力（或應(yīng)力）的調(diào)整，只能通過嚴格控制預(yù)應(yīng)力束張拉力的大小來實現(xiàn)。對于主梁線形的調(diào)整，調(diào)整立模標(biāo)高是最直接的

9、手段。將參數(shù)誤差以及其他因素引起的主梁標(biāo)高的變化通過立模標(biāo)高的調(diào)整予以修正。3 3. . 控制方法控制方法 連續(xù)剛構(gòu)橋施工過程的影響參數(shù)較多。如：結(jié)構(gòu)剛度、梁段的重量、施工荷載、砼的收縮徐變、溫度和預(yù)應(yīng)力等。求施工控制參數(shù)的理論設(shè)計值時，都假定這些參數(shù)值為理想值。為了減小設(shè)計理論值與施工實際值的差別，我們在施工過程中對這些參數(shù)進行識別和預(yù)測。對于重大的設(shè)計參數(shù)誤差，提請設(shè)計方進行理論設(shè)計值的修改，對于常規(guī)的參數(shù)誤差，通過優(yōu)化進行調(diào)整。具體流程見流程圖。3.1 設(shè)計參數(shù)識別 通過在典型施工狀態(tài)下對狀態(tài)變量（位移和應(yīng)力應(yīng)變）實測值與理論值的比較，以及設(shè)計參數(shù)影響分析，識別出設(shè)計參數(shù)誤差量。3.2

10、設(shè)計參數(shù)預(yù)測設(shè)計參數(shù)預(yù)測 根據(jù)已施工梁段設(shè)計參數(shù)誤差量，采用合適的預(yù)測方法（如灰色模型等）預(yù)測未來梁段的設(shè)計參數(shù)可能誤差量。3.3 優(yōu)化調(diào)整優(yōu)化調(diào)整 施工控制主要以控制主梁標(biāo)高、控制截面彎矩為主，優(yōu)化調(diào)整也就以這些因素建立控制目標(biāo)函數(shù)（和約束條件）。通過設(shè)計參數(shù)誤差對橋梁變形和受力的影響分析。應(yīng)用優(yōu)化方法（如采用加權(quán)最小二乘法、線性規(guī)劃法等），調(diào)整本梁段與未來梁段的立模標(biāo)高，使成橋狀態(tài)最大限度地接近理想設(shè)計成橋狀態(tài)，并且保證施工過程中受力安全。設(shè)置控制目標(biāo)前期結(jié)構(gòu)分析計算預(yù)告橋主梁標(biāo)高標(biāo)高施工現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集設(shè)計參數(shù)誤差識別主梁標(biāo)高、應(yīng)變、溫度及尺寸和彈模等設(shè)計參數(shù)誤差預(yù)測結(jié)構(gòu)狀態(tài)判別、綜合評價是

11、否按原計劃繼續(xù)施工理論與實測比較是否查找原因?qū)κ┕し桨高M行調(diào)整并重新計算結(jié)構(gòu)內(nèi)力、變形標(biāo)高調(diào)整分析預(yù)告下一梁段標(biāo)高監(jiān)測控制施工過程監(jiān)控框圖三、三、施工控制的依據(jù)施工控制的依據(jù)1. 本項目合同文件中的技術(shù)規(guī)范2. 公路橋涵設(shè)計規(guī)范合訂本3. 中華人民共和國交通部標(biāo)準(zhǔn)公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范（JTJ0412000）4. 中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)公路工程質(zhì)量檢驗評定標(biāo)準(zhǔn)（JTJ07198）5.公路工程施工監(jiān)理規(guī)范（JTJ07795）6.大跨徑混凝土橋梁的試驗方法交通部公路科學(xué)研究所等編寫，1982年10月。四、四、施工監(jiān)控的主要內(nèi)容施工監(jiān)控的主要內(nèi)容 1 . 混凝土受力變形混凝土受力變形 施工過程中，混凝

12、土的受力情況很復(fù)雜。隨著時間變化和結(jié)構(gòu)施工進行，混凝土的受力變形將會影響到整個結(jié)構(gòu)的受力情況，特別是錨固端混凝土的壓應(yīng)力，需要對其進行跟蹤監(jiān)測監(jiān)控，從而為后續(xù)的施工提供可靠的技術(shù)保障和技術(shù)支持，保證整個施工過程的有序有效進展，并最終順利完成。 2. 橋梁整體線形監(jiān)控橋梁整體線形監(jiān)控在預(yù)應(yīng)力鋼絞線的張拉過程中，梁體的線形隨著張拉力的增加發(fā)生變化，利用兩種方案進行梁體線形監(jiān)控。方案一：橋面防撞墻上設(shè)置線形觀測點，在施工過程中對橋梁的線形進行長期的監(jiān)控，測量、計算施工過程當(dāng)中梁體線形的變化情況；方案二：靜力水準(zhǔn)測量，靜力水準(zhǔn)儀懸掛安裝在箱梁的中部，可以實現(xiàn)計算機自動采集數(shù)據(jù)，采集數(shù)據(jù)的精度高，同時可

13、以及時反應(yīng)張拉過程中梁體線形的變化。3. 掛藍驗算及掛藍荷載試驗掛藍驗算及掛藍荷載試驗 掛籃荷載試驗由監(jiān)測單位配合施工單位進行，其目的是通過加載試驗，實測掛籃的變形值，驗證設(shè)計參數(shù)和承載能力，以指導(dǎo)施工，保證安全，并為懸臂澆注施工高程控制提供參數(shù)。另外通過加載試驗還可消除掛籃的塑性變形，改善掛籃的工作狀況。4.主梁受力變形主梁受力變形在橋梁結(jié)構(gòu)施工的過程中，因為結(jié)構(gòu)受力，主梁受力變形將不可避免的發(fā)生。如何監(jiān)控好主梁受力變形，是本橋施工監(jiān)控的重要監(jiān)控要素，對監(jiān)控整個橋的施工都起著至關(guān)重要的作用。五、五、施工監(jiān)測實施內(nèi)容及技術(shù)路線施工監(jiān)測實施內(nèi)容及技術(shù)路線1. 掛籃驗算及掛籃荷載試驗掛籃驗算及掛籃

14、荷載試驗 掛籃驗算和掛籃荷載試驗是對施工掛籃進行結(jié)構(gòu)驗算復(fù)核，并參與施工方的掛籃試驗，實測掛籃變形，為橋梁線形監(jiān)控提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。 掛籃荷載試驗由監(jiān)測單位配合施工單位進行，其目的是通過加載試驗，實測掛籃的變形值，驗證設(shè)計參數(shù)和承載能力，以指導(dǎo)施工，保證安全，并為懸臂澆注施工高程控制提供參數(shù)。另外通過加載試驗還可消除掛籃的塑性變形，改善掛籃的工作狀況。1.1測試內(nèi)容測試內(nèi)容通過對掛籃的靜力荷載試驗，檢驗掛籃結(jié)構(gòu)的強度和剛度是否滿足強度要求。 測試掛籃后錨鋼筋的應(yīng)力，檢驗后錨鋼筋是否滿足強度要求。 通過對掛籃前吊點的撓度測量，為大橋施工中的標(biāo)高控制提供參考數(shù)據(jù)。1.2測試儀器測試儀器 靜態(tài)應(yīng)變器 V

15、OB系統(tǒng)YJ-25 靜態(tài)應(yīng)變器 VOB系統(tǒng)YJ-25可準(zhǔn)確測量多點的靜態(tài)應(yīng)變值，主桁桿和后錨鋼筋的應(yīng)力由該系統(tǒng)直接測量得到。 精密水準(zhǔn)儀 受測試現(xiàn)場的限制一般無法使用相對式位移傳感器，所以撓度及支點沉降采用精密水準(zhǔn)儀進行測量。1.3 荷載及加載程序荷載及加載程序荷載 以掛籃在施工過程中所承受的最大荷載作為控制荷載，同時考慮了模板、混凝土、工作平臺、施工機具等其它荷載，由掛籃設(shè)計方進行等效荷載設(shè)計，確定掛籃的每個前主吊控制荷載，主桁桿后錨鋼筋的應(yīng)力及掛籃吊點撓度的允許控制值也由掛籃設(shè)計方提供。加載方式利用零號塊上的錨固鋼筋及鋼鉸線形成簡易加力架，用張拉千斤頂分別對前主吊進行同步加載。荷載分級根據(jù)

16、結(jié)構(gòu)試驗規(guī)程，結(jié)合施工過程中節(jié)段混凝土的澆筑工序，一般可按5級加載程序進行加載。1.4 測點布置測點布置 根據(jù)測試要求，可在掛籃的主桁桿上，掛籃的后錨鋼筋上布置應(yīng)力測點，在掛籃的前吊點布置撓度測點，另外為了測定吊點的相對撓度，還應(yīng)對支點的沉降進行測量。2. 主跨施工監(jiān)測主跨施工監(jiān)測 施工監(jiān)測為施工控制提供必要的反映施工實際情況的數(shù)據(jù)與信息，為橋梁施工安全順利進行提供保證。在每一節(jié)段的主梁施工過程中，都需要觀測橋梁頂面的撓度，為控制分析提供實測數(shù)據(jù)，同時，在立模、節(jié)段澆筑、預(yù)加力張拉控制前后也需要觀測其撓度變化和相應(yīng)的應(yīng)力變化，以便與分析預(yù)測值比較，并為狀態(tài)修正提供依據(jù)。2.1 主跨應(yīng)力、應(yīng)變監(jiān)

17、測主跨應(yīng)力、應(yīng)變監(jiān)測通過主跨結(jié)構(gòu)應(yīng)力監(jiān)測可迅速知道主跨受力狀況，如剪力滯效應(yīng)等，并及時監(jiān)測主跨應(yīng)力是否超限，從而可知主跨安全狀況。因此，必須進行應(yīng)力跟蹤觀測，該項觀測在每一施工階段都要進行，并貫穿整個施工過程。監(jiān)測截面 根據(jù)主橋特點，每座橋選擇箱梁的根部，L/4、L/2，邊跨現(xiàn)澆段附近等截面布置應(yīng)力測點，主要觀察在施工過程中這些截面的應(yīng)力變化與應(yīng)力分布情況。應(yīng)力計按預(yù)定的測試方向固定在主筋上，測試導(dǎo)線引至混凝土表面。通過實時跟蹤分析，在計入誤差和變量調(diào)整分析之后，可以提供最優(yōu)可調(diào)變量的調(diào)整方案，每階段直至竣工后結(jié)構(gòu)的實際狀態(tài)。同時可根據(jù)當(dāng)前施工階段向前計算至竣工，預(yù)告今后施工可能出現(xiàn)的狀態(tài)并預(yù)

18、報下一階段當(dāng)前已安裝構(gòu)件或即安裝的構(gòu)件是否出現(xiàn)不滿足強度要求的狀態(tài)，以確定是否在本施工階段對可調(diào)變量實施調(diào)整。主梁監(jiān)測截面布置圖如下：截面選擇示意圖（單位：cm）A28800160008800CBA1A2CBA1 測試儀器： 根據(jù)對多種應(yīng)力測試儀器性能的比較，考慮到要適合長期觀察并能保證足夠的精度，故選用質(zhì)量高的埋入式混凝土應(yīng)變計和配套的綜合頻率接收儀作為應(yīng)力觀測儀器，該應(yīng)變計的溫度誤差小、性能穩(wěn)定、抗干擾能力強，特別適合于應(yīng)力長期觀測。 測點布置 選定箱梁根部截面、L/4截面和L/2截面布置測點，A-A（包括A1-A1、A2-A2截面）截面布置10個測點；B-B截面布置12個測點；C-C截面

19、布置8個測點，頂板和底板各布置三個，腹板左右各布置三個，可根據(jù)現(xiàn)場實際情況進行適當(dāng)調(diào)整。C-C截面：A-A截面：主梁截面應(yīng)力測點布置圖B-B截面:應(yīng)力計的埋設(shè)應(yīng)力計按預(yù)定的測試方向固定在主筋上，測試導(dǎo)線引至混凝土表面，施工過程中注意對應(yīng)力計和引出導(dǎo)線的保護。2.2 2.2 主跨線形監(jiān)測主跨線形監(jiān)測 撓度的觀測資料是施工控制中控制成橋線形最主要的依據(jù)。根據(jù)以往的經(jīng)驗，在每個施工塊件上布置對稱的高程觀察點，這樣不僅可以測量箱梁的撓度，同時可以觀察箱梁是否發(fā)生扭轉(zhuǎn)變形。在施工過程中，對每一個截面都需要進行立模時、混凝土澆筑前、混凝土澆筑后、張拉前、張拉后的標(biāo)高觀測，以便觀測各點的撓度及箱梁曲線的變化

20、歷程，以確保箱梁懸臂端的合龍精度及橋面的成橋線形。 零號塊高程測點布置 布置零號塊高程測點是為了控制頂板的設(shè)計標(biāo)高，同時也作為以后各懸澆節(jié)段的高程觀察的基準(zhǔn)點，每個零號塊的頂板各布置9個高程點，測點位置可如下圖所示。箱梁中心線順橋向橋墩端部線橋墩中心線0號塊高程測點布置示意圖 各懸澆節(jié)段的高程觀測點布置 在每個施工塊件上布置3個對稱的高程觀測點（分別位于兩側(cè)腹板上及箱梁頂部中心線），測量箱梁的撓度，還可以觀察箱梁是否發(fā)生扭轉(zhuǎn)變形。在施工過程中，對每一截面需進行立模、混凝土澆筑前、混凝土澆筑后、預(yù)應(yīng)力筋張拉前、預(yù)應(yīng)力筋張拉后的標(biāo)高觀測，以便觀察各點的撓度及箱梁曲線的變化歷程，保證箱梁懸臂端的合攏

21、精度及橋面線形。箱梁中心線各懸澆節(jié)段測點布置示意圖 高程控制點布置 在離塊件前端10cm處，采用16鋼筋在垂直方向與頂板上下層鋼筋點焊牢固，并要求豎直。測點（鋼筋）露出箱梁混凝土表面5cm，側(cè)頭磨平并用紅油漆標(biāo)記。 觀測時間與項目 為盡量減少溫度的影響，撓度的觀測安排在早晨9：00前，氣溫尚未上升時進行。在整個施工過程中主要觀測內(nèi)容包括：立模、混凝土澆筑前后、預(yù)加力張拉前后以及拆除掛籃后、邊（中）跨合攏前、最終成橋前的各項標(biāo)高值。在施工過程中，對每一節(jié)需進行數(shù)次（至少一次）的觀測，以便觀察各點的撓度及箱梁梁軸曲線的變化歷程。并以這些觀測值為依據(jù)，進行有效地施工控制，以保證箱梁懸臂端的合攏精度及

22、橋面的線形。撓度的觀測以施工單位觀測為主，監(jiān)控方參與為輔的方式進行。 觀測結(jié)果 觀測結(jié)果的正確性是進行最優(yōu)先控制的先決條件，對于每一段施工階段的撓度及標(biāo)高的量測，都需經(jīng)過詳細的分析。六、六、施工控制實施內(nèi)容及技術(shù)路線施工控制實施內(nèi)容及技術(shù)路線 橋梁的施工控制與設(shè)計和施工有密切的關(guān)系，為了安全優(yōu)質(zhì)、符合設(shè)計要求地建成橋梁，需要建立控制體系，主要內(nèi)容與技術(shù)路線包括以下幾方面：（1）主跨在施工過程中及成橋后的結(jié)構(gòu)分析； （2）施工控制誤差分析； （3）主跨結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)識別； （4）結(jié)合控制的實時跟蹤分析； （5）進度計劃安排； （6）有限元分析計算模型的優(yōu)化； （7）箱梁施工過程的穩(wěn)定性分析。施工控

23、制技術(shù)路線墩身和箱梁穩(wěn)定性分析優(yōu)化分析計算模型主跨結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)識別確定合理施工狀態(tài)實時跟蹤分析復(fù)核初始預(yù)拱度復(fù)核設(shè)計參數(shù)施工誤差分析成橋后結(jié)構(gòu)分析施工中結(jié)構(gòu)分析1.主跨在施工過程中及成橋后的結(jié)構(gòu)分析主跨在施工過程中及成橋后的結(jié)構(gòu)分析結(jié)構(gòu)分析是結(jié)構(gòu)施工控制的主要工作內(nèi)容之一，該項工作根據(jù)施工過程與成橋運營情況來完成各施工狀態(tài)及成橋后的內(nèi)力與位移計算，進而確定出結(jié)構(gòu)各施工階段的內(nèi)力與位移理論值。計算時采用橋梁有限元分析軟件Midas Civil，考慮施工的進程、時間、相應(yīng)狀態(tài)臨時荷載、環(huán)境溫度、截面的變化、結(jié)構(gòu)變化、混凝土的收縮與徐變、預(yù)加應(yīng)力等因素，可確定出橋梁的預(yù)拱度，預(yù)測下一施工狀態(tài)及施工成

24、橋狀態(tài)的內(nèi)力與位移。有限元模型如下圖所示。K14+060特大橋有限元模型 結(jié)構(gòu)施工過程的結(jié)構(gòu)行為分析可運用倒退分析與前進分析兩種方法，結(jié)構(gòu)分析采用有限元法。該項分析包括如下幾項內(nèi)容： （1）對結(jié)構(gòu)設(shè)計主要計算數(shù)據(jù)進行復(fù)核； （2）復(fù)核結(jié)構(gòu)初始狀態(tài)的預(yù)拱度； （3）確定各施工理想狀態(tài)的內(nèi)力與位移； （4）通過比較確定出結(jié)構(gòu)最大內(nèi)力與位移的相應(yīng)狀態(tài)； （5）給出有關(guān)施工的建議。2. 施工控制誤差分析施工控制誤差分析 施工控制的目的是盡可能消除理論計算與施工實際情況間的差異。這種差異表現(xiàn)為：計算參數(shù)與實際情況的差異、計算假定與實際情況的差異、施工誤差、測量誤差等，消除這些差異從兩個方面來進行。2.1

25、 調(diào)整計算參數(shù)、修正理想狀態(tài)調(diào)整計算參數(shù)、修正理想狀態(tài)由于結(jié)構(gòu)實測與理論值存在著一定的偏差，通過對應(yīng)力或位移偏差分析，結(jié)構(gòu)參數(shù)敏感性分析，結(jié)構(gòu)參數(shù)識別，進一步分析找出偏差原因，確定出設(shè)計參數(shù)真實值，為施工成橋符合設(shè)計要求服務(wù)，也為同類橋的設(shè)計與施工積累經(jīng)驗。2.2 反饋控制分析、預(yù)測模板標(biāo)高反饋控制分析、預(yù)測模板標(biāo)高 根據(jù)結(jié)構(gòu)理想狀態(tài)、現(xiàn)場實測狀態(tài)和誤差，進行分析、預(yù)測出下階段模板標(biāo)高的最佳取值是克服誤差的有力手段。可采用最小誤差估計方法進行分析與預(yù)測。3. 主跨結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)識別主跨結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)識別 一部分結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)可通過施工前的測定來加以修正，但是還有一些參數(shù)是難以確定的設(shè)計參數(shù)，以及臨時

26、荷載及環(huán)境影響等，必需進行結(jié)構(gòu)施工監(jiān)測，并通過實測值與理論值的對比分析，以及參數(shù)識別，方可確定這些用試驗難以確定的設(shè)計參數(shù)，從而減小理論值與實測值的差異，這樣才能進一步全面地把握主跨結(jié)構(gòu)行為。參數(shù)識別可采用最小誤差估計，該方法已在多座預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)體系中成功應(yīng)用。4. 4. 結(jié)合控制的實時跟蹤分析結(jié)合控制的實時跟蹤分析 此項分析是實現(xiàn)主跨結(jié)構(gòu)施工控制的關(guān)鍵。反饋控制是根據(jù)結(jié)構(gòu)理想狀態(tài)、實測狀態(tài)和誤差信息進行的，該項工作制定出可調(diào)變量的最佳調(diào)整量，并形成實施方案，指導(dǎo)現(xiàn)場作業(yè)，使結(jié)構(gòu)施工的實際狀態(tài)最大限度地接近理想狀態(tài)。它包括下述幾部分內(nèi)容：（1）實測狀態(tài)溫差效應(yīng)修正分析；（2）結(jié)構(gòu)各狀態(tài)數(shù)據(jù)

27、實測值與理論值的對比分析；（3）結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)識別；（4）結(jié)構(gòu)行為的預(yù)測分析； （5）理想狀態(tài)修正分析； （6）反饋控制分析。5 . 有限元分析計算模型的優(yōu)化有限元分析計算模型的優(yōu)化5.1 施工控制方法施工控制方法 大跨徑連續(xù)梁橋的施工控制是一個施工量測識別修正預(yù)告施工的循環(huán)過程。施工控制的最基本要求是確保施工中結(jié)構(gòu)的安全，其次必須保證結(jié)構(gòu)的線形和內(nèi)力狀態(tài)符合設(shè)計要求。由于在施工控制中，同樣會受到或多或少的噪聲干擾，需要用濾波的方法，從被噪聲污染的狀態(tài)中估計出真實的狀態(tài)。同時，為了達到施工控制的最基本要求，也即它的最優(yōu)性能指標(biāo)，就必須遵循最優(yōu)控制規(guī)律，組成隨機最優(yōu)控制系統(tǒng)，進行分析、調(diào)整、預(yù)測。

28、 本橋運用工程控制論的思想，采用最優(yōu)控制理論與計算機相結(jié)合的技術(shù)，將大橋主跨成橋線形和施工期結(jié)構(gòu)變位狀態(tài)，作為線性離散、確定性動態(tài)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)最優(yōu)控制的對象，建立隨機的數(shù)學(xué)模型和性能指標(biāo)，用誤差分析的思想，從被噪聲污染的狀態(tài)中估計出真實的狀態(tài)，并用估計出來的狀態(tài)變量，按確定性的最優(yōu)控制規(guī)律構(gòu)成閉環(huán)狀態(tài)反饋系統(tǒng)，求出最優(yōu)控制變量值，不斷對各階段進行調(diào)整、控制，最終達到隨機最優(yōu)控制的目的。5.2 最優(yōu)控制理論的采用最優(yōu)控制理論的采用 為了使結(jié)構(gòu)在最終成橋狀態(tài)時達到設(shè)計要求的各項性能指標(biāo)，確定各施工階段結(jié)構(gòu)的線形是橋梁懸臂施工中最重要的任務(wù)之一，而決定上部結(jié)構(gòu)每一待澆塊件的預(yù)拱度尤其重要。因為，合龍前，

29、一個單跨的兩個懸臂端部應(yīng)該盡可能在同一水平線上；橋梁在施工和運營狀態(tài)下，上部結(jié)構(gòu)的標(biāo)高頻繁發(fā)生變化（上撓或下?lián)希?，因此，在上部結(jié)構(gòu)各個截面的施工中應(yīng)該預(yù)留容許偏差，以保證在較長時間以后結(jié)構(gòu)物能夠在設(shè)計所規(guī)定的標(biāo)高范圍內(nèi)。 由于建橋材料的特性以及人員操作水平的影響、施工誤差等是隨機變化的，因而施工條件不可能是理想狀態(tài)。為了解決上述問題，在黃河特大橋主橋的施工監(jiān)控中，準(zhǔn)備從正裝分析、倒裝分析、實時跟蹤分析三方面著手，相互結(jié)合，實現(xiàn)成橋結(jié)構(gòu)在線形、內(nèi)力各方面滿足設(shè)計要求的目標(biāo)。為了保證上述三方面分析的準(zhǔn)確性，正確而詳細地劃分結(jié)構(gòu)在整個形成過程中的各個不同受力階段是至關(guān)重要的。在正確建模的基礎(chǔ)上考慮參

30、數(shù)識別和修正，并根據(jù)現(xiàn)場施工周期修正計算模型，全部計算分析過程由有限元程序完成。5.3 基于橋梁監(jiān)測系統(tǒng)優(yōu)化有限元模型基于橋梁監(jiān)測系統(tǒng)優(yōu)化有限元模型 施工過程監(jiān)測是施工監(jiān)控的主要內(nèi)容之一，是大橋順利、成功修建的重要工序，也是為后期調(diào)控提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的重要手段。在主梁每一塊段和工序施工過程中都需要觀測箱梁頂面撓度，為反饋控制分析提供實測數(shù)據(jù)。在澆筑塊件混凝土、張拉預(yù)應(yīng)力及掛籃移走的前后也需要觀測其撓度變化和相應(yīng)的反力變化。真實、及時地掌握各項監(jiān)測內(nèi)容的變化情況，對橋梁施工控制有著極其重要的意義。 影響橋梁撓度變化的因素多種多樣，一個良好的監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)該能夠通過合理的監(jiān)測方案去濾除一些干擾影響，以獲得

31、真實的技術(shù)數(shù)據(jù)。溫度、撓度、箱梁混凝土應(yīng)力、材料力學(xué)指標(biāo)、箱梁幾何尺寸、掛籃變形、張拉力等都是施工監(jiān)測的內(nèi)容。其中，溫度對橋梁主梁撓度的影響最為顯著，由于溫度變化時刻都在發(fā)生，其影響也無時不在，但通過選擇適宜的觀測時間和觀測方法，可以有效地減小日照溫差和季節(jié)溫差的影響，也是最為實用、方便的一種方法。通過橋梁監(jiān)測系統(tǒng)獲得的現(xiàn)場數(shù)據(jù)與有限元模型計算的數(shù)據(jù)進行比較，得出模型所處的真實環(huán)境，從而達到修正參數(shù)，進一步優(yōu)化模型的目的。6. 箱梁施工過程的穩(wěn)定性分析箱梁施工過程的穩(wěn)定性分析 分析上部施工階段最不利狀態(tài)，考慮自重、風(fēng)荷載及掛籃走位等狀態(tài)的具體思路同上，也需做兩類結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分析，這里不再贅述。七

32、、七、施工控制實施程序施工控制實施程序1 1. . 施工控制操作細則施工控制操作細則1.1 1.1 主梁主梁0#0#塊施工階段塊施工階段由于采用支架現(xiàn)澆的施工工藝，因此監(jiān)控的主要內(nèi)容為落架前后主梁的標(biāo)高及控制截面應(yīng)力應(yīng)變變化。初擬以下兩個工況：工況：在支架上澆注完畢后張拉預(yù)應(yīng)力束；工況：在支架拆除后。1.2 1.2 主梁懸臂施工階段主梁懸臂施工階段 主梁懸臂施工階段的測量工作較為繁雜，主梁施工過程中主要是對主梁的結(jié)構(gòu)變形和控制截面的應(yīng)力（應(yīng)變）進行監(jiān)控，其中主梁的結(jié)構(gòu)變形主要測試內(nèi)容包括：混凝土立模標(biāo)高測量、混凝土澆筑過程中主梁位移測量、節(jié)段施工完成后幾何狀態(tài)測量。為了確保監(jiān)控結(jié)果可以準(zhǔn)確、快

33、速的指導(dǎo)施工，建議監(jiān)理單位和監(jiān)控單位組成聯(lián)合測量小組。主梁應(yīng)力（應(yīng)變）主要測試內(nèi)容包括主梁邊、主跨的控制截面的應(yīng)力（應(yīng)變）。觀測時間一般定在凌晨12點至次日凌晨5點，由監(jiān)理根據(jù)當(dāng)天的天氣狀況確定測量時間。主梁采用懸臂澆注，每一個梁段作為一個階段，每一個階段又分為四個工況，具體操作細則如下：掛籃立模定位施工方按施工控制指令表中的立模標(biāo)高進行掛籃定位，然后通知監(jiān)理和監(jiān)控方檢測其標(biāo)高值。本工況測試內(nèi)容：主梁標(biāo)高：前端5個梁段（包括掛籃上的測點）；要求：a、必須確保空掛籃處于懸臂支承狀態(tài)，不能有鋼筋或施工荷載在掛籃上。b、檢測時間應(yīng)避開局部溫差影響（在一天中結(jié)構(gòu)內(nèi)溫度場最均勻的時間）。c、立模標(biāo)高誤差

34、要求小于5mm。澆1/2混凝土本工況測試內(nèi)容：主梁標(biāo)高：本梁段；要求：控制好1/2混凝土的數(shù)量。此工況測量主要是掌握主梁在澆筑過程中有無異常情況出現(xiàn)，不做精度要求，根據(jù)實際施工狀況，可以略除。澆完混凝土本工況測試內(nèi)容：a. 主梁標(biāo)高：前3個梁段；b. 墩頂偏位。要求：a. 回避溫度影響；b. 標(biāo)高誤差控制在3cm。主梁預(yù)應(yīng)力張拉完成本工況測試內(nèi)容：a. 主梁標(biāo)高：前5個梁段；b. 墩頂偏位；1.3 控制截面應(yīng)力應(yīng)變?？刂平孛鎽?yīng)力應(yīng)變。要求：a、回避溫度影響；b、標(biāo)高誤差控制在3cm。1.4 合攏段施工階段合攏段施工階段合攏段施工是全橋的關(guān)鍵階段，需對其進行嚴格的監(jiān)控，主要內(nèi)容為主梁的標(biāo)高和控制截面應(yīng)力應(yīng)變的變化。故分為以下三個工況：工況：安裝合攏段平衡重工況：澆注合攏段混凝土并張拉完畢合攏