石鎮(zhèn)大橋連續(xù)剛構懸臂施工的控制

1、PAGE PAGE 23石鎮(zhèn)大橋連續(xù)剛剛構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設計所 南昌 3300002）摘要：石鎮(zhèn)大橋橋主孔懸臂施施工長度達到到104米，在在江西省連續(xù)續(xù)梁連續(xù)剛構構類中屬最大大。該橋的懸懸臂施工控制制運用正裝結結構分析技術術和最小二乘乘法誤差分析析技術，在沒沒有另外增加加施工控制經(jīng)經(jīng)費的情況下下，解決了以以往施工中存存在的線形偏偏離設計過大大的問題，取取得了良好的的施工控制效效果。關鍵詞：橋梁工工程；石鎮(zhèn)大大橋；連續(xù)剛剛構；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應應力橋梁。連連續(xù)剛構由于于受力合理，行行車平順，施施工方便，養(yǎng)養(yǎng)護費用少等等優(yōu)點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雜，加上上實際施工的的各種因素的的干擾，可能能導致合攏困困難，使成橋橋線形和內(nèi)力力狀態(tài)偏離設設計要求，給給橋梁施工安安全，外形、可可靠性、行車車條件和經(jīng)濟濟性等方面帶帶來不利影響響。以往在沒沒有進行施工工控制的懸臂臂施工過程中中常出現(xiàn)兩種種現(xiàn)象：一種種是施工人員員憑經(jīng)驗拍腦腦

3、瓜辦事的現(xiàn)現(xiàn)象，隨意性性大，結果自自然不言而喻喻。另一種是是施工人員為為了怕負責任任緊摳設計圖圖紙中的上抬抬量，不顧實實際施工情況況，導致最終終全橋合攏困困難，線形與與設計也大相相徑庭。因此此對懸臂施工工全過程進行行施工控制是是十分必要的的。目前施工控制在在國內(nèi)大型連連續(xù)梁和連續(xù)續(xù)剛構的建設設中被越來越越多地實施。在在施工控制技技術方面，主主要包括兩大大核心：結構構計算和誤差差調(diào)整。結構構計算強調(diào)準準確性，誤差差調(diào)整強調(diào)可可控制性。結結構計算主要要分正裝結構構分析和倒裝裝結構分析兩兩種。誤差調(diào)調(diào)整方法主要要有參數(shù)識別別法、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、實施上，由由于技術復雜雜的原因，業(yè)業(yè)主一般委托托大專院校和和科研機構專專門組成施工工控制小組進進行全程監(jiān)測測，這樣雖然然確保了施工工的順利進行行，但也另增增了一項相當當可觀的控制制費用。由于連續(xù)剛構設設計上較為成成熟，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,對石石鎮(zhèn)大橋?qū)嵤┦┦┕た刂疲ㄖ刂攸c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計要求。1 背景工程程概述石鎮(zhèn)大橋位于萬萬年石鎮(zhèn)鎮(zhèn)，全全長為8255.6m，其中中主橋主孔為為275m的預預應力連續(xù)

5、剛剛構，主橋副副孔為730m+230m的預預應力混凝土土簡支T梁，共共420m。萬萬年岸引橋為為1520=300m鋼筋混凝凝土簡支T梁，波陽岸岸引橋為520=100m鋼筋混凝凝土簡支T梁，共4000m。主孔兩跨75米米的連續(xù)剛構構為目前省內(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，總總懸臂長度達達到2521004米，也是是目前省內(nèi)連連續(xù)梁連續(xù)剛剛構類中懸臂臂長度中最大大的，加上設設計箱梁高較較小，撓度變變形相對明顯顯，將其作為為施工控制的的研究對象具具有一定典型型性。（見圖圖1）主孔連續(xù)剛構截截面采用500#預應力混混凝土的單箱箱單室箱梁，三三向預應力，支支點處梁高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1.22的雙向橫橫坡，翼板懸懸臂長3.225m，腹板板厚支點處為為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，底板板厚從支點到到跨中在0.240.550m范圍內(nèi)內(nèi)變化。主橋橋設2道橫隔隔板，邊跨現(xiàn)現(xiàn)澆段在過渡渡墩支點3.0m范圍內(nèi)內(nèi)橫斷面局部部擴大。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，就就可以著手開開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系統(tǒng)工程程，牽涉的面面很廣，要有有效實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)和制訂訂嚴密的施工工現(xiàn)場控制系系統(tǒng)，才能有有效保證達到到預期的控制制目的。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（微機機）控制分系系統(tǒng)組成。2.1施工控制制管理分系統(tǒng)統(tǒng)結合石鎮(zhèn)大橋施施工控制的實實際，施工控控制管理系統(tǒng)統(tǒng)的設計（見見圖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)的設計計改變了以往往在設計之外外另外成立控控制組的常規(guī)規(guī)，將設計與與控制合為一一體，這樣做做有兩個優(yōu)點點：(1)抽調(diào)設計計代表進行施施工控制，可可減少大量控控制經(jīng)費。大大型橋梁一般般都有設計代代表常駐工地地現(xiàn)場。設計計方人員對所所

8、設計的項目目最為熟悉，在在結構計算等等方面也有一一定優(yōu)勢。特特別對于技術術較為成熟的的橋型，設計計工程師完全全可以勝任此此工作，無需需再設立四方方以外的機構構。(2)將設計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)場場（微機）控控制分系統(tǒng)施工現(xiàn)場（微機機）控制分系系統(tǒng)是施工控控制系統(tǒng)的技技術核心，它它包括整個施施工控制的主主要分析過程程，具有數(shù)據(jù)據(jù)比較、結構構當前狀態(tài)把把握、誤差分分析、參數(shù)識識別、未來預預測、綜合調(diào)調(diào)優(yōu)決策等功功能。根據(jù)石石鎮(zhèn)大橋的實實際，按功能能上的不同，分分別建立多個個支系統(tǒng)組成成，其中包括括數(shù)據(jù)采

9、集系系統(tǒng)、結構分分析系統(tǒng)、參參數(shù)識別系統(tǒng)統(tǒng)、狀態(tài)預測測系統(tǒng)、綜合合調(diào)優(yōu)決策系系統(tǒng)。以上所所述見圖3：圖3 施工現(xiàn)場場（微機）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,其準確性性和有效性對對最終施工控控制的效果起起至關重要的的作用。高程程測量采用三三階段撓度觀觀測法，從掛掛籃前移定位位到預應力鋼鋼束張拉完畢畢是一個施工工周期。在這這個周期內(nèi)對對三種工況下下的箱梁進行行撓度觀測：即掛籃就位位后、澆完混混凝土后及張張拉完成后，對對已施工梁段段的監(jiān)測點進進行撓度觀測測，并記錄時時間、溫度等等相關記錄。撓撓度的觀測時時間應盡量在在每天的同一一時段觀測，以以減少施

10、工干干擾以及溫度度對觀測結構構的影響。測測量采用精密密水準儀，周周期性的對預預埋在每梁段段的監(jiān)測點進進行觀測，不不同施工狀態(tài)態(tài)下同一點的的標高變化就就反應了該點點在施工過程程中的撓度變變化。為了準準確反映箱梁梁的撓度變化化，采用國家家二級水準測測量的精度等等級要求進行行觀測，經(jīng)現(xiàn)現(xiàn)場監(jiān)理復核核，簽字，確確認有效，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 施工控制制的結構分析析施工方案的改變變，將直接影影響成橋結構構的受力狀態(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構的受受力特性及變變形是施工設設計中的首要要任務。對石石鎮(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)正裝計算算分析不僅可可以為成橋結結構的受力提提供較為精確確的結果，為為結構強度、剛剛度驗算提供供依據(jù)。因此此一般連續(xù)梁梁和連續(xù)剛構構的設計上都都優(yōu)選考慮該該法，采用此此法可以將設設計和施工控控制較完美地地結合在一起起，尤其適用用于本橋設計計人員主要負負責施工控制制的情況。(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算思思路，節(jié)約大大量人力去專專門開發(fā)專用用程序，也正正因此節(jié)約大大量經(jīng)費。(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到預定精精度要求。本橋的結構計算算采用了廣州州市政設計院院的橋梁靜

12、動動力分析系統(tǒng)統(tǒng)BRCADD，該系統(tǒng)是是仍然以平面面桿系計算程程序為核心，與與其類似的程程序在一般設設計單位都有有。系統(tǒng)將結結構離散化，全全橋共有節(jié)點點51個，單單元52個。建模模的過程中應應注意的幾點點：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礎巖層聯(lián)為一一體，基礎剛剛度大大增加加，因此將承承臺以下考慮慮為剛度無窮窮大，僅考慮慮橋墩的剛度度影響；兩過過渡墩上均設設四氟板支座座，可較好適適應溫度和變變形，用鏈桿桿來模擬。結構計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過后吊帶傳至至主桁上節(jié)點點，菱形桁架架以鉸接模式式計算桿力，其其前下節(jié)點支支于箱梁頂

13、板板前側，后下下節(jié)點則通過過豎向預應力力筋錨于大掛掛籃。因此用用一個豎直力力和一個轉(zhuǎn)動動彎矩就可考考慮分別作用用在前后支點點的力，并且且通過加力和和撤力來模擬擬掛籃的移動動。施工階段：為為更好地服務務于施工控制制，按照133個階段，每每個階段3個個步驟在程序序中來設施工工階段數(shù)，加加上合攏和體體系轉(zhuǎn)換等共共56個工況況數(shù)。支座位移：考考慮過渡墩的的支座下沉00.5cm。溫差：方案計計劃按預計溫溫度考慮，方方案實施時按按實測溫度考考慮。4 施工控制制的誤差調(diào)整整通過結構計算分分析可以確定定橋梁結構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現(xiàn)的目目標。但是在在實際施工中中

14、，結構的實實際狀態(tài)并不不總是與其理理想狀態(tài)吻合合，橋梁結構構的實際狀態(tài)態(tài)與理想狀態(tài)態(tài)總存在著一一定的誤差。施施工中結構偏偏離目標的原原因涉及的范范圍極其廣泛泛，包括設計計參數(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、架設誤誤差、預應力力索的預張力力誤差等)、測測量誤差、結結構分析模型型誤差等，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，達到控制制橋梁結構的的實際狀態(tài)與與理想狀態(tài)的的偏差，使結結構的成橋狀狀態(tài)與設計相相一致的目的的。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，通通過它對設計計參數(shù)的識別別與修正，可可以使提前預預測值不斷向向真實值逼近近，隨

15、著數(shù)據(jù)據(jù)量的增多，它它的準確性也也慢慢提高。而而本次對石鎮(zhèn)鎮(zhèn)大橋的標高高將采用H實實際撓度AAH理論計算BBTIME實測測C的線性性回歸模式進進行控制。在在具體運用中中，無需專門門編寫程序，只只需運用Exxcel20000提供了了豐富的函數(shù)數(shù)（比如LIINEST）實實施最小二乘乘法參數(shù)估計計，通過對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未未知量進行預預測。實踐證證明采用此模模型簡單實用用，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標高誤差最大大不超過3ccm，合攏最最大誤差1.2cm，符符合相應的規(guī)規(guī)范規(guī)定。5 結論通過

16、對石鎮(zhèn)大橋橋預應力連續(xù)續(xù)剛構施工控控制的實踐，我我們得出以下下結論：(1)施工控制制是一個龐大大的系統(tǒng)工程程，歷時時間間長，工作煩煩瑣且艱苦，對對管理與技術術的要求都非非常高，沒有有良好的溝通通和協(xié)調(diào)將難難以實現(xiàn)。建建立完善的施施工控制管理理系統(tǒng)和施工工現(xiàn)場控制系系統(tǒng)是實施好好施工控制的的關鍵，這需需要來自建設設各方的大力力支持和重視視。(2)對于石鎮(zhèn)鎮(zhèn)大橋這類懸懸臂長度在1100m左右右的懸臂施工工，在施工控控制設計中采采用前進分析析法進行結構構計算，在施施工控制實施施中采用最小小二乘法進行行參數(shù)估計和和調(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)。而而這兩項技術術成熟，不需需專門再花費費大量精力和和時間編制軟軟件，對于大大多數(shù)設計單單位的設計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用省、概概念明確、效效果明顯的優(yōu)優(yōu)點，具有一一定借鑒和推推廣價值。(3)掛籃和支支架的彈性變變形的估計對對施工控制的的影響很大，本本橋最大的頂