石鎮(zhèn)大橋連續(xù)剛構(gòu)懸臂施工的控制

1、PAGE PAGE 23石鎮(zhèn)大橋連續(xù)剛剛構(gòu)懸臂施工工的控制胡釗芳1 游游勇利2 上官兵兵3 （1 江西省省公路管理局局 南南昌 3300002） （2 江西省公公路局科研設(shè)設(shè)計(jì)所 南昌 3300002）摘要：石鎮(zhèn)大橋橋主孔懸臂施施工長(zhǎng)度達(dá)到到104米，在在江西省連續(xù)續(xù)梁連續(xù)剛構(gòu)構(gòu)類中屬最大大。該橋的懸懸臂施工控制制運(yùn)用正裝結(jié)結(jié)構(gòu)分析技術(shù)術(shù)和最小二乘乘法誤差分析析技術(shù)，在沒(méi)沒(méi)有另外增加加施工控制經(jīng)經(jīng)費(fèi)的情況下下，解決了以以往施工中存存在的線形偏偏離設(shè)計(jì)過(guò)大大的問(wèn)題，取取得了良好的的施工控制效效果。關(guān)鍵詞：橋梁工工程；石鎮(zhèn)大大橋；連續(xù)剛剛構(gòu)；懸臂施施工；施工控控制；線形0 前言70年代后，隨隨著我

2、國(guó)交通通事業(yè)的不斷斷發(fā)展，大江江大河上相繼繼修建了許多多大跨度預(yù)應(yīng)應(yīng)力橋梁。連連續(xù)剛構(gòu)由于于受力合理，行行車平順，施施工方便，養(yǎng)養(yǎng)護(hù)費(fèi)用少等等優(yōu)點(diǎn)在工程程上被大量采采用。這種橋橋型的施工方方案多采用自自架設(shè)體系的的懸臂施工法法，施工及成成橋各階段的的受力體系及及所受荷載等等都在不停變變化，橋梁的的內(nèi)力狀態(tài)和和變形都比較較復(fù)雜，加上上實(shí)際施工的的各種因素的的干擾，可能能導(dǎo)致合攏困困難，使成橋橋線形和內(nèi)力力狀態(tài)偏離設(shè)設(shè)計(jì)要求，給給橋梁施工安安全，外形、可可靠性、行車車條件和經(jīng)濟(jì)濟(jì)性等方面帶帶來(lái)不利影響響。以往在沒(méi)沒(méi)有進(jìn)行施工工控制的懸臂臂施工過(guò)程中中常出現(xiàn)兩種種現(xiàn)象：一種種是施工人員員憑經(jīng)驗(yàn)拍腦腦

3、瓜辦事的現(xiàn)現(xiàn)象，隨意性性大，結(jié)果自自然不言而喻喻。另一種是是施工人員為為了怕負(fù)責(zé)任任緊摳設(shè)計(jì)圖圖紙中的上抬抬量，不顧實(shí)實(shí)際施工情況況，導(dǎo)致最終終全橋合攏困困難，線形與與設(shè)計(jì)也大相相徑庭。因此此對(duì)懸臂施工工全過(guò)程進(jìn)行行施工控制是是十分必要的的。目前施工控制在在國(guó)內(nèi)大型連連續(xù)梁和連續(xù)續(xù)剛構(gòu)的建設(shè)設(shè)中被越來(lái)越越多地實(shí)施。在在施工控制技技術(shù)方面，主主要包括兩大大核心：結(jié)構(gòu)構(gòu)計(jì)算和誤差差調(diào)整。結(jié)構(gòu)構(gòu)計(jì)算強(qiáng)調(diào)準(zhǔn)準(zhǔn)確性，誤差差調(diào)整強(qiáng)調(diào)可可控制性。結(jié)結(jié)構(gòu)計(jì)算主要要分正裝結(jié)構(gòu)構(gòu)分析和倒裝裝結(jié)構(gòu)分析兩兩種。誤差調(diào)調(diào)整方法主要要有參數(shù)識(shí)別別法、Kallman濾波波法、灰色理理論法和最小小二乘法等。在在施工控制具具體

4、實(shí)施上，由由于技術(shù)復(fù)雜雜的原因，業(yè)業(yè)主一般委托托大專院校和和科研機(jī)構(gòu)專專門(mén)組成施工工控制小組進(jìn)進(jìn)行全程監(jiān)測(cè)測(cè)，這樣雖然然確保了施工工的順利進(jìn)行行，但也另增增了一項(xiàng)相當(dāng)當(dāng)可觀的控制制費(fèi)用。由于連續(xù)剛構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì)上較為成成熟，并且石石鎮(zhèn)大橋的跨跨度不是很大大，所以在石石鎮(zhèn)大橋施工工過(guò)程中，我我們嘗試著在在不另外增加加施工控制經(jīng)經(jīng)費(fèi)的情況下下，盡量利用用現(xiàn)有的管理理框架和人力力資源,對(duì)石石鎮(zhèn)大橋?qū)嵤┦┦┕た刂疲ㄖ刂攸c(diǎn)放在幾何何控制上），以以保證主孔順順利合攏和成成橋后線形流流暢并且符合合設(shè)計(jì)要求。1 背景工程程概述石鎮(zhèn)大橋位于萬(wàn)萬(wàn)年石鎮(zhèn)鎮(zhèn)，全全長(zhǎng)為8255.6m，其中中主橋主孔為為275m的預(yù)預(yù)應(yīng)力連續(xù)

5、剛剛構(gòu)，主橋副副孔為730m+230m的預(yù)預(yù)應(yīng)力混凝土土簡(jiǎn)支T梁，共共420m。萬(wàn)萬(wàn)年岸引橋?yàn)闉?520=300m鋼筋混凝凝土簡(jiǎn)支T梁，波陽(yáng)岸岸引橋?yàn)?20=100m鋼筋混凝凝土簡(jiǎn)支T梁，共4000m。主孔兩跨75米米的連續(xù)剛構(gòu)構(gòu)為目前省內(nèi)內(nèi)同類橋梁中中最大跨徑。施施工采用掛籃籃懸臂澆筑，總總懸臂長(zhǎng)度達(dá)達(dá)到2521004米，也是是目前省內(nèi)連連續(xù)梁連續(xù)剛剛構(gòu)類中懸臂臂長(zhǎng)度中最大大的，加上設(shè)設(shè)計(jì)箱梁高較較小，撓度變變形相對(duì)明顯顯，將其作為為施工控制的的研究對(duì)象具具有一定典型型性。（見(jiàn)圖圖1）主孔連續(xù)剛構(gòu)截截面采用500#預(yù)應(yīng)力混混凝土的單箱箱單室箱梁，三三向預(yù)應(yīng)力，支支點(diǎn)處梁高55.04m，跨跨中

6、合攏段及及邊跨現(xiàn)澆段段梁高為2.04m。頂頂板寬12.5m，厚0.224m，設(shè)1.22的雙向橫橫坡，翼板懸懸臂長(zhǎng)3.225m，腹板板厚支點(diǎn)處為為0.60m，5#塊后為0.335m，底板板寬6m，上下緣緣均為二次拋拋物線，底板板厚從支點(diǎn)到到跨中在0.240.550m范圍內(nèi)內(nèi)變化。主橋橋設(shè)2道橫隔隔板，邊跨現(xiàn)現(xiàn)澆段在過(guò)渡渡墩支點(diǎn)3.0m范圍內(nèi)內(nèi)橫斷面局部部擴(kuò)大。2 施工控制制系統(tǒng)的建立立在明確了石鎮(zhèn)大大橋施工控制制的主要目的的和內(nèi)容后，就就可以著手開(kāi)開(kāi)始建立施工工控制系統(tǒng)。大大跨度橋梁施施工控制是一一個(gè)系統(tǒng)工程程，牽涉的面面很廣，要有有效實(shí)施施工工控制就必須須保證施工控控制管理和控控制技術(shù)上的的有

7、效性，因因此必須先建建立完善的施施工控制管理理系統(tǒng)和制訂訂嚴(yán)密的施工工現(xiàn)場(chǎng)控制系系統(tǒng)，才能有有效保證達(dá)到到預(yù)期的控制制目的。本橋的施工控制制系統(tǒng)由施工工控制管理分分系統(tǒng)和施工工現(xiàn)場(chǎng)（微機(jī)機(jī)）控制分系系統(tǒng)組成。2.1施工控制制管理分系統(tǒng)統(tǒng)結(jié)合石鎮(zhèn)大橋施施工控制的實(shí)實(shí)際，施工控控制管理系統(tǒng)統(tǒng)的設(shè)計(jì)（見(jiàn)見(jiàn)圖2）。圖2 石鎮(zhèn)大大橋施工控制制管理分系統(tǒng)統(tǒng)框圖施工控制管理分分系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)改變了以往往在設(shè)計(jì)之外外另外成立控控制組的常規(guī)規(guī)，將設(shè)計(jì)與與控制合為一一體，這樣做做有兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)點(diǎn)：(1)抽調(diào)設(shè)計(jì)計(jì)代表進(jìn)行施施工控制，可可減少大量控控制經(jīng)費(fèi)。大大型橋梁一般般都有設(shè)計(jì)代代表常駐工地地現(xiàn)場(chǎng)。設(shè)計(jì)計(jì)方人員對(duì)所所

8、設(shè)計(jì)的項(xiàng)目目最為熟悉，在在結(jié)構(gòu)計(jì)算等等方面也有一一定優(yōu)勢(shì)。特特別對(duì)于技術(shù)術(shù)較為成熟的的橋型，設(shè)計(jì)計(jì)工程師完全全可以勝任此此工作，無(wú)需需再設(shè)立四方方以外的機(jī)構(gòu)構(gòu)。(2)將設(shè)計(jì)方方和控制方合合并將減少彼彼此協(xié)調(diào)的工工作量，使變變更程序得以以簡(jiǎn)化，避免免多頭管理和和不一致的產(chǎn)產(chǎn)生。2.2施工現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)（微機(jī)）控控制分系統(tǒng)施工現(xiàn)場(chǎng)（微機(jī)機(jī)）控制分系系統(tǒng)是施工控控制系統(tǒng)的技技術(shù)核心，它它包括整個(gè)施施工控制的主主要分析過(guò)程程，具有數(shù)據(jù)據(jù)比較、結(jié)構(gòu)構(gòu)當(dāng)前狀態(tài)把把握、誤差分分析、參數(shù)識(shí)識(shí)別、未來(lái)預(yù)預(yù)測(cè)、綜合調(diào)調(diào)優(yōu)決策等功功能。根據(jù)石石鎮(zhèn)大橋的實(shí)實(shí)際，按功能能上的不同，分分別建立多個(gè)個(gè)支系統(tǒng)組成成，其中包括括數(shù)據(jù)采

9、集系系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)分分析系統(tǒng)、參參數(shù)識(shí)別系統(tǒng)統(tǒng)、狀態(tài)預(yù)測(cè)測(cè)系統(tǒng)、綜合合調(diào)優(yōu)決策系系統(tǒng)。以上所所述見(jiàn)圖3：圖3 施工現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)（微機(jī)）控控制分系統(tǒng)框框圖石鎮(zhèn)大橋施工控控制的數(shù)據(jù)采采集是施工控控制所有后續(xù)續(xù)步驟的前提提,其準(zhǔn)確性性和有效性對(duì)對(duì)最終施工控控制的效果起起至關(guān)重要的的作用。高程程測(cè)量采用三三階段撓度觀觀測(cè)法，從掛掛籃前移定位位到預(yù)應(yīng)力鋼鋼束張拉完畢畢是一個(gè)施工工周期。在這這個(gè)周期內(nèi)對(duì)對(duì)三種工況下下的箱梁進(jìn)行行撓度觀測(cè)：即掛籃就位位后、澆完混混凝土后及張張拉完成后，對(duì)對(duì)已施工梁段段的監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)進(jìn)行撓度觀測(cè)測(cè)，并記錄時(shí)時(shí)間、溫度等等相關(guān)記錄。撓撓度的觀測(cè)時(shí)時(shí)間應(yīng)盡量在在每天的同一一時(shí)段觀測(cè)，以以減少施

10、工干干擾以及溫度度對(duì)觀測(cè)結(jié)構(gòu)構(gòu)的影響。測(cè)測(cè)量采用精密密水準(zhǔn)儀，周周期性的對(duì)預(yù)預(yù)埋在每梁段段的監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)進(jìn)行觀測(cè)，不不同施工狀態(tài)態(tài)下同一點(diǎn)的的標(biāo)高變化就就反應(yīng)了該點(diǎn)點(diǎn)在施工過(guò)程程中的撓度變變化。為了準(zhǔn)準(zhǔn)確反映箱梁梁的撓度變化化，采用國(guó)家家二級(jí)水準(zhǔn)測(cè)測(cè)量的精度等等級(jí)要求進(jìn)行行觀測(cè)，經(jīng)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理復(fù)核核，簽字，確確認(rèn)有效，方方可作為有效效采集數(shù)據(jù)提提供給施工控控制小組。3 施工控制制的結(jié)構(gòu)分析析施工方案的改變變，將直接影影響成橋結(jié)構(gòu)構(gòu)的受力狀態(tài)態(tài)。在確定了了施工方案的的情況下，如如何分析各施施工階段及成成橋結(jié)構(gòu)的受受力特性及變變形是施工設(shè)設(shè)計(jì)中的首要要任務(wù)。對(duì)石石鎮(zhèn)大橋這種種規(guī)模的橋梁梁，我們選擇擇正裝

11、分析法法,原因如下下：(1)正裝計(jì)算算分析不僅可可以為成橋結(jié)結(jié)構(gòu)的受力提提供較為精確確的結(jié)果，為為結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛剛度驗(yàn)算提供供依據(jù)。因此此一般連續(xù)梁梁和連續(xù)剛構(gòu)構(gòu)的設(shè)計(jì)上都都優(yōu)選考慮該該法，采用此此法可以將設(shè)設(shè)計(jì)和施工控控制較完美地地結(jié)合在一起起，尤其適用用于本橋設(shè)計(jì)計(jì)人員主要負(fù)負(fù)責(zé)施工控制制的情況。(2)現(xiàn)有大多多數(shù)桿系有限限元通用程序序能夠很好貫貫徹正裝分析析法的計(jì)算思思路，節(jié)約大大量人力去專專門(mén)開(kāi)發(fā)專用用程序，也正正因此節(jié)約大大量經(jīng)費(fèi)。(3)石鎮(zhèn)大橋橋在大跨徑橋橋梁中規(guī)模不不是很大，幾幾何非線性不不明顯，正裝裝分析法能夠夠達(dá)到預(yù)定精精度要求。本橋的結(jié)構(gòu)計(jì)算算采用了廣州州市政設(shè)計(jì)院院的橋梁靜

12、動(dòng)動(dòng)力分析系統(tǒng)統(tǒng)BRCADD，該系統(tǒng)是是仍然以平面面桿系計(jì)算程程序?yàn)楹诵?，與與其類似的程程序在一般設(shè)設(shè)計(jì)單位都有有。系統(tǒng)將結(jié)結(jié)構(gòu)離散化，全全橋共有節(jié)點(diǎn)點(diǎn)51個(gè)，單單元52個(gè)。建模模的過(guò)程中應(yīng)應(yīng)注意的幾點(diǎn)點(diǎn)：邊界條件：由由于本橋覆蓋蓋層薄，封底底混凝土連同同薄殼沉井已已部分與基礎(chǔ)礎(chǔ)巖層聯(lián)為一一體，基礎(chǔ)剛剛度大大增加加，因此將承承臺(tái)以下考慮慮為剛度無(wú)窮窮大，僅考慮慮橋墩的剛度度影響；兩過(guò)過(guò)渡墩上均設(shè)設(shè)四氟板支座座，可較好適適應(yīng)溫度和變變形，用鏈桿桿來(lái)模擬。結(jié)構(gòu)計(jì)算中必必須較好地考考慮掛籃荷載載。掛籃荷載載約一半通過(guò)過(guò)后吊帶傳至至主桁上節(jié)點(diǎn)點(diǎn)，菱形桁架架以鉸接模式式計(jì)算桿力，其其前下節(jié)點(diǎn)支支于箱梁頂

13、板板前側(cè)，后下下節(jié)點(diǎn)則通過(guò)過(guò)豎向預(yù)應(yīng)力力筋錨于大掛掛籃。因此用用一個(gè)豎直力力和一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)彎矩就可考考慮分別作用用在前后支點(diǎn)點(diǎn)的力，并且且通過(guò)加力和和撤力來(lái)模擬擬掛籃的移動(dòng)動(dòng)。施工階段：為為更好地服務(wù)務(wù)于施工控制制，按照133個(gè)階段，每每個(gè)階段3個(gè)個(gè)步驟在程序序中來(lái)設(shè)施工工階段數(shù)，加加上合攏和體體系轉(zhuǎn)換等共共56個(gè)工況況數(shù)。支座位移：考考慮過(guò)渡墩的的支座下沉00.5cm。溫差：方案計(jì)計(jì)劃按預(yù)計(jì)溫溫度考慮，方方案實(shí)施時(shí)按按實(shí)測(cè)溫度考考慮。4 施工控制制的誤差調(diào)整整通過(guò)結(jié)構(gòu)計(jì)算分分析可以確定定橋梁結(jié)構(gòu)各各施工階段中中間理想狀態(tài)態(tài)，這種理想想狀態(tài)是我們們期望在施工工中實(shí)現(xiàn)的目目標(biāo)。但是在在實(shí)際施工中中

14、，結(jié)構(gòu)的實(shí)實(shí)際狀態(tài)并不不總是與其理理想狀態(tài)吻合合，橋梁結(jié)構(gòu)構(gòu)的實(shí)際狀態(tài)態(tài)與理想狀態(tài)態(tài)總存在著一一定的誤差。施施工中結(jié)構(gòu)偏偏離目標(biāo)的原原因涉及的范范圍極其廣泛泛，包括設(shè)計(jì)計(jì)參數(shù)誤差(如材料特性性、截面特性性、容量等)、施工誤差差(如制作誤誤差、架設(shè)誤誤差、預(yù)應(yīng)力力索的預(yù)張力力誤差等)、測(cè)測(cè)量誤差、結(jié)結(jié)構(gòu)分析模型型誤差等，在在橋梁施工控控制中，我們們可以利用誤誤差分析理論論，達(dá)到控制制橋梁結(jié)構(gòu)的的實(shí)際狀態(tài)與與理想狀態(tài)的的偏差，使結(jié)結(jié)構(gòu)的成橋狀狀態(tài)與設(shè)計(jì)相相一致的目的的。石鎮(zhèn)大橋的誤差差調(diào)整采用傳傳統(tǒng)經(jīng)典的最最小二乘法，通通過(guò)它對(duì)設(shè)計(jì)計(jì)參數(shù)的識(shí)別別與修正，可可以使提前預(yù)預(yù)測(cè)值不斷向向真實(shí)值逼近近，隨

15、著數(shù)據(jù)據(jù)量的增多，它它的準(zhǔn)確性也也慢慢提高。而而本次對(duì)石鎮(zhèn)鎮(zhèn)大橋的標(biāo)高高將采用H實(shí)實(shí)際撓度AAH理論計(jì)算BBTIME實(shí)測(cè)測(cè)C的線性性回歸模式進(jìn)進(jìn)行控制。在在具體運(yùn)用中中，無(wú)需專門(mén)門(mén)編寫(xiě)程序，只只需運(yùn)用Exxcel20000提供了了豐富的函數(shù)數(shù)（比如LIINEST）實(shí)實(shí)施最小二乘乘法參數(shù)估計(jì)計(jì)，通過(guò)對(duì)已已知量的線性性回歸，在解解出回歸系數(shù)數(shù)后即可按照照多元線性回回歸模型對(duì)未未知量進(jìn)行預(yù)預(yù)測(cè)。實(shí)踐證證明采用此模模型簡(jiǎn)單實(shí)用用，能夠滿足足施工控制的的需要。由于于數(shù)據(jù)眾多，在在此不一一顯顯示。最終主主橋箱頂面標(biāo)標(biāo)高誤差最大大不超過(guò)3ccm，合攏最最大誤差1.2cm，符符合相應(yīng)的規(guī)規(guī)范規(guī)定。5 結(jié)論通過(guò)

16、對(duì)石鎮(zhèn)大橋橋預(yù)應(yīng)力連續(xù)續(xù)剛構(gòu)施工控控制的實(shí)踐，我我們得出以下下結(jié)論：(1)施工控制制是一個(gè)龐大大的系統(tǒng)工程程，歷時(shí)時(shí)間間長(zhǎng)，工作煩煩瑣且艱苦，對(duì)對(duì)管理與技術(shù)術(shù)的要求都非非常高，沒(méi)有有良好的溝通通和協(xié)調(diào)將難難以實(shí)現(xiàn)。建建立完善的施施工控制管理理系統(tǒng)和施工工現(xiàn)場(chǎng)控制系系統(tǒng)是實(shí)施好好施工控制的的關(guān)鍵，這需需要來(lái)自建設(shè)設(shè)各方的大力力支持和重視視。(2)對(duì)于石鎮(zhèn)鎮(zhèn)大橋這類懸懸臂長(zhǎng)度在1100m左右右的懸臂施工工，在施工控控制設(shè)計(jì)中采采用前進(jìn)分析析法進(jìn)行結(jié)構(gòu)構(gòu)計(jì)算，在施施工控制實(shí)施施中采用最小小二乘法進(jìn)行行參數(shù)估計(jì)和和調(diào)優(yōu)，大橋橋主梁的線形形是完全可以以控制在規(guī)范范要求以內(nèi)。而而這兩項(xiàng)技術(shù)術(shù)成熟，不需需專門(mén)再花費(fèi)費(fèi)大量精力和和時(shí)間編制軟軟件，對(duì)于大大多數(shù)設(shè)計(jì)單單位的設(shè)計(jì)人人員是完全可可以掌握的，而而且線形控制制和合攏效果果都很良好。本本研究的成果果充分顯示了了它費(fèi)用省、概概念明確、效效果明顯的優(yōu)優(yōu)點(diǎn)，具有一一定借鑒和推推廣價(jià)值。(3)掛籃和支支架的彈性變變形的估計(jì)對(duì)對(duì)施工控制的的影響很大，本本橋最大的頂