如海运河大桥主桥施工监控

1、328国道如海运河大桥主桥施工监控江苏省海安县交通工程质量监督站 乔亚东1 (1.；）摘 要 本文以如海运和大桥主桥为背景，介绍了该桥施工监测与控制的内容和流程。采用有限元计算程序对该桥进行了施工阶段模拟计算，确定了主梁施工监控计算模型，制定了相应的施工控制方法，并给出了监控结果，实测数据表明全桥合龙顺利、成桥的线性符合设计要求、应力符合规范要求。实践表明，文中所使用的控制方法正确、合理，不仅为大桥的成功修建起了关键的作用，也为同类型大跨度预应力混凝土连续梁桥施工监控积累了一定的经验。关键词：大跨度:连续梁桥；悬臂施工；仿真计算；施工控制Construction Monitoring and

2、Control for the main Girder of Ru Hai Canal BridgeAuthor1(1.；)Abstract: In this paper, the Ru-Hai canal bridge is taken as an engineering background for investigating. The content and processes of construction monitoring and control for the main girder of Ru-Hai Canal Bridge is introduced. Using fin

3、ite element program to simulate the construction stages, the calculation model of construction monitoring for bridge is determined and the corresponding method of construction control is developed. The measured data show that the whole bridge closure smoothly, the line of bridge constructed meet the

4、 design requirement and stress conform to the requirement of standard. Practice shows that the control method used in this paper is correct and reasonable. Not only for the success of bridge construction plays a key role, but also for the same type long-span prestressed concrete continuous girder br

5、idge construction monitoring accumulated experience.Key words: long-span continuous girder bridge； cantilever construction；simulation calculation；construction control0 前言施工监控是施工技术的重要组成部分，并始终贯穿于桥梁施工过程中。任何桥梁施工，特别是大跨径桥梁的施工，都是一个系统工程。在该系统中，设计图纸要求是施工的目标，在为实现设计目标而必须经历的施工过程中，将受到许多确定和不确定因素的影响，对施工状态进行实时监测、识别、

6、调整、预测，使施工系统处于控制之中，对设计目标安全、顺利实现是至关重要的。施工监控的目的是要对成桥目标进行有效控制，不断修正在施工过程中各种影响成桥目标的参数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。本文结合如海运河大桥，讨论了施工控制的重要性以及其它与施工控制相关的内容，建立了该桥的理论计算模型，对该桥的线形进行了预测和控制，为如海运河大桥的顺利建成提供有力的技术支持。 收稿日期：2010-11-25作者简介：乔亚东 工程师 就职与海安县交通工程质量监督站 ，多年来在工程一线从事干线公路建设管理。项目来源：南海市海安县交通运输局。1 工程概括328国道海安段改建工程如海运河

7、大桥是一座跨越如海运河的大型桥梁，其主桥为54+85+54=193m的3跨变高度预应力混凝土连续箱梁桥1。主桥箱梁分左右两幅，每幅箱梁截面为单箱单室，箱梁全宽为12.75m，底宽为6.75m,悬臂长度3m。箱梁横桥向底板保持水平，顶面设2%单向横坡，由箱梁两侧不同腹板高度形成。中支点处箱梁中心高度4.5m，跨中箱梁中心高度2.2m，梁高以半立方抛物线变化。支架现浇0#节段长为10m，1#10#梁段采用挂蓝悬臂浇筑施工，主桥单幅共有3个合拢段，两个边跨和一个中跨合拢段，合拢段采用支架现浇施工。箱梁为两向预应力结构，分别为纵向预应力束和竖向预应力束钢筋。竖向预应力钢筋采用JL32高强精扎螺纹钢筋，

8、采用单端张拉方式，相应锚具为YGM-32型锚具。横向预应力采用每束15股15.2mm钢绞线，采用OVM15-15型锚具及其配套设备，两端张拉。下部采用钢筋很难听矩形实体式桥墩，钻孔灌注桩基础。主桥立面、横断面见图1所示（P4图）。图1 如海运河大桥立面、横断面图（单位：cm）2 施工监控主要内容和方法2.1 施工监控主要内容施工监测的主要内容21）主梁挠度观测在每个块段端截面设置6个标高观测点，如图2所示，该测点同时也作为坐标观测点。箱梁顶板1-3号测点用短螺栓点焊在钢筋骨架上并用红漆表明编号。箱梁底板4-6号测点作为当前梁段控制截面梁底标高用，并给出对应的测点的高程关系。用精密水准仪测量测点

9、标高。图2 标高测点布置示意图（单位：cm）2）轴线偏位的测量利用全站仪对轴线偏位进行测量，测点利用主梁挠度的观测点。3）截面混凝土应变观测采用振弦式应变计进行应变测试。主梁纵向应力监测断面主要选应力较大的断面，支点附近、L/2等关键截面。具体位置及测点布置见图3。图3 应变测点位置及测点布置示意图A1-A4截面位于0#块施工端面上，主要监测支点附近箱梁顶面和底面的最大正应力；B1、B2截面为边跨跨中截面，主要监测箱梁顶面和底面的最大正应力，以判断桥梁实际内力是否与设计相符；B3、B4截面主要为加强中跨合拢段的应力监测而设，以有效避免施工病害。4）温度场观测温度作用（包括日照温差、梁体均匀升降

10、温等）对主梁的线形及受力都会产生很大影响，为了准确分析应变及标高数据，利用截面中预埋的温度传感器来测量。2.2.2施工控制的主要内容1）设计参数误差分析和识别主要考虑挂蓝和支架刚度对标高的影响；梁段自重误差对结构的影响；梁和墩的刚度误差对结构的影响；混凝土收缩徐变对结构的影响；施工荷载变动对结构的影响；温度的影响；预应力误差的影响。2）预告主梁下阶段立模标高通过一系列的现场试验实测和设计参数的敏感性分析的方法，确定影响桥梁施工监控的主要参数并对其进行修正，使得计算的理想状态尽量与实际状态吻合，并藉此修正后的理想状态预告后期施工的各梁段的理论值3。经过调整的节段立模高程计算公式为： (1)式中：

11、-节段立模高程；-节段设计高程；-由各梁段自重在节段产生的挠度总和；-由张拉各节段预应力在节段产生的挠度总和；-混凝土收缩、徐变在节段引起的挠度；-施工临时荷载在节段引起的挠度；-使用荷载在节段引起的挠度；-挂蓝变形值；-（）梁段实测高程与设计高程施工累积误差的调整值。2.2 施工监控原则和方法 本桥施工监控时以稳定性、变形、内力控制为原则。在施工中采取如下控制策略：对主梁中内力、挠度在施工过程中实时监测并反馈，以内力和标高作为双控指标，以标高控制为主。标高、线形的控制主要通过混凝土浇筑前立模标高来进行调整。本桥采用自适应控制方法，按如下流程步骤进行施工监控：(1)首先以设计的成桥状态为目标，

12、按照规范规定的各项设计参数确定每一施工步骤应达到的分目标，并建立施工过程跟踪分析程序；(2)根据上述分目标开始施工，并测量实际结构的变形和应力等数据；(3)根据实际测量的数据分析和调整各统计参数，以调整后的参数重新确定以后各施工步骤的分目标，建立新的跟踪分析程序。(4)反复上述过程即可跟踪分析程序的计算与实际施工相吻合。3施工监控仿真计算采用分阶段悬臂施工方法施工的大跨径预应力混凝土连续梁桥,其结构的最终形成必须经历一系列的施工过程,对施工过程中每个阶段进行详细的变形计算和受力分析,是桥梁施工监控最基本的内容之一。为了达到施工监控的目的,首先通过计算来确定桥梁结构施工过程中每个阶段在受力和变形

13、的理想状态,以此为依据来控制施工过程中每个阶段的结构行为,使其最终成桥线形和受力状态满足受力要求。3.1 计算模型施工监控计算模拟采用桥梁结构计算分析专用程序桥梁博士3.2对如海运河大桥进行有限元仿真计算。此软件能将计算过程中以及计算结果数据转换成几图形及图像信息,以便于输入数据的检查和仿真显施工过程及相应的结构内力与变形状态。而且计算精度能满足工程要求,同时把混凝土收缩、徐变、温度、预加应力等因素考虑进去。有限元程序将全桥划分为101个单元，102个节点，见图4。图4 施工监控模拟计算模型3.2 计算参数计算所需主要参数见下表1所示。表1 计算参数参数取值混凝土材料JTG04(RC)C55,

14、容重26KN/m3。收缩徐变按新规范附录规定方法计算。预应力材料钢绞线标准抗拉强度1860MPa，Mpa。管道摩擦系数，管道偏差影响系数K=0.0015，单端锚具弹性回缩量6mm。锚下张拉控制应力为13950Mpa。结构自重按设计图纸提供的结构尺寸计算构件自重，并在施工阶段计算中按50吨重考虑挂蓝临时荷载作用。边跨和跨中合拢段施工吊架自重按15吨考虑。二期恒载71.0KN/m活载汽车-公路级，人群3.5 KN/m2基础不均匀沉降边墩1.0cm，主墩2.0cm。体系变温升温20，降温20温差按JTG D60-2004第条取用3.3 施工过程划分如海运河大桥采用悬臂浇筑方法施工,本次计算实际共划分

15、为22个施工阶段和1个运营阶段（见表2）,严格与实际施工状态相对应。可以得到每个施工阶段结构的位移和应力,以便和实测数据进行比较。表2 主桥上部结构施工过程划分施工阶段施工内容施工时间累计时间施工阶段施工内容施工时间累计时间1浇筑0#块151512拆除挂蓝31382张拉0#块、1#块预应力钢束41913安装边跨合拢段施工吊架41423拼装挂蓝203914边跨压重81504浇筑1#块44315浇筑边跨合拢段41545张拉1#块相应预应力钢束34616合拢段预应力钢束张拉61606挂蓝前移1#块前端24817拆除临时支撑41647浇筑2#块45218安装中跨合拢段施工吊架31678张拉2#块相应预

16、应力钢束35519施加配重41719挂蓝前移2#块前端25720浇筑中跨合拢段混凝土517610重复79施工阶段至10#块预应力钢束张拉完毕6312021合拢段预应力钢束张拉518111搭设支架，施工边跨现浇段1513522施工桥面系141953.4 计算及监测结果 各施工阶段变位预计值经过上述结构仿真计算，得到了各施工阶段的变位预计值，由于篇幅所限，本文仅给出边跨合拢和中跨合拢时各截面工况变位结果，见图5所示。a)边跨合拢 b)中跨合拢图5 如海运河大桥主桥各截面不同工况时各施工阶段变位理论值（单位：mm）经过闭合计算，计算得到的各施工阶段变位预计值，符合施工至成桥时各点的累积位移，可以此作

17、为施工监控各施工阶段变位的理论值，用以指导施工并与监测反馈信息作对比。 合拢高差左右幅边跨和中跨合拢段高差结果见表3所示1,4。表3 左右幅边跨、中跨合拢段高差位置高差(mm) 左幅13#墩边跨合拢段1614#墩边跨合拢段2中跨合拢段-15右幅13#墩边跨合拢段1614#墩边跨合拢段8中跨合拢段-9上述结果满足监控方案要求，同时满足公路工程质量检验评定标准要求。 桥面标高监测结果图6和图7分别给出了成桥后桥面的理论计算标高值和实测标高值1,5,6。a)左幅 b)右幅图6 成桥桥面标高实测和计算对比曲线a)左幅 b)右幅图7 成桥桥面标高误差示意图由图可以看出，实测标高与理论计算标高相比，除个别

18、截面外偏差均小于规范要求的20mm，满足公路工程质量检验评定标准的高程控制要求。最终桥梁中线偏位也满足公路工程质量检验评定标准的轴线偏差要求。 应力监测结果本文仅给出了左、右幅桥A1截面上下缘的应力值，见图8所示。a)左幅 b)右幅图8 A1截面上、下缘各工况下实测值和理论值比较图由上图可知各断面实测应力值均在规范允许值范围内（压应力24.85MPa，拉应力3.15 Mpa），实测应力值与理论应力值较为接近，且走向趋势相同。各控制截面应力状态良好，且保持有较大的压应力储备，为后期桥梁的运营创造了良好的条件。5 结论通过对如海运河大桥主桥的施工监控的实践，得出以下结论：（1）本文采用的监测和控制

19、方法正确、有效，使桥梁的结构始终处于安全的可控状态，为施工的顺利进行提供了保证。（2）有限元理论计算和施工线形测量相结合，保证了主梁成桥后的线形达到了设计预期值。确保了施工过程中结构的可靠度和安全性，保证了桥梁变形、梁段的挠度变化和结构的应力状态符合设计要求。（3）通过有效的施工控制,及时把信息反馈给施工,指导后续悬臂现浇节段的施工,使得该桥现浇悬臂施工能够安全顺利按时完成,这为此类桥梁的施工提供了参考实例。参考文献1 江苏省交通规划设计院有限公司工程质量检测中心.328国道海安段改建工程如海运河大桥主桥施工监控成果报告R.江苏: 江苏省交通规划设计院有限公司工程质量检测中心,2010. En

20、gineering quality test center of Jiang Su provincial communication planning and design institute CO,LTD. Construction monitoring report of rebuilding project RuHai canal bridge on 328 federal highways haian section R.Jiangsu: Engineering quality test center of Jiang Su provincial communication plann

21、ing and design institute CO,LTD, 2010.2 徐君兰.大跨度桥梁施工控制M.北京:人民交通出版社,2000.XU Jun-lan. Control technique for long-span bridgeM.Beijing:Peoples Communications Press, 2000.3 赵晓东,王慧东. 松花江大桥悬臂施工线形控制技术J.石家庄铁道学院学报, 2010, 23(1),35-40.Zhao Xiao-dong, Wang Hui-dong. Linear Control Technology of Cantilever Construction for Songhuajiang Bridge J. Shijiazhuang: Journal of Shijiazhuang Railway Institute(Natural Science), 2010, 23(1),35-40.4 侯安，袁建伟. 对称悬臂施工桥梁的线形