大跨度大吨位T型刚构落梁及体系转换技术

1、 岩溶区大跨大吨位T型刚构桥转体法成桥关键技术 文件四鉴 定 文 件技术报告之三大跨度大吨位T型刚构落梁及体系转换技术中铁十一局集团有限公司中铁十一局集团第三工程有限公司二一四年八月 岩溶区大跨大吨位T型刚构桥转体法成桥关键技术 文件三 4 大跨度大吨位T型钢构落梁及体系转换技术T型刚构转体梁段在支架现浇，湿接缝连接，预应力施工（包含承台两次张拉产生对球铰的影响），支架拆除，临时支墩顶梁，转体期间经历多次体系转换和内力重分布。本章通过理论计算和数值模拟，重点分析转体梁段在浇筑和支架拆除、落梁及大坡道顶梁等控制性环节的受力和变形特性，在此基础上提出对应的施工工艺。4.1方案设计与验算4.1.1

2、方案设计1 不采用辅助措施，直接拆除支架（1）拆除2号段支架拆除3号段支架拆除4号段支架拆除5号段支架；（2）拆除2号段支架拆除4号段支架拆除5号段支架拆除3号段支架；（3）拆除2号段支架拆除5号段支架拆除4号段支架拆除3号段支架；（4）拆除2号段支架拆除3号段支架拆除5号段支架拆除4号段支架；（5）拆除5号段支架拆除4号段支架拆除3号段支架拆除2号段支架；2采用辅助措施，在临时墩处上顶梁体，拆除支架：（1）拆除2号段支架拆除3号段支架临时墩处上顶4000KN拆除4号段支架拆除5号段支架；（2）拆除2号段支架临时墩处上顶4000KN拆除3号段支架拆除4号段支架拆除5号段支架；（3）拆除2号段支

3、架拆除4号段支架临时墩处上顶4000KN拆除5号段支架拆除3号段支架；（4）拆除2号段支架拆除3号段支架临时墩处上顶4000KN拆除4号段支架拆除5号段支架；3采用辅助措施，在2、4号节段采用千斤顶支撑，拆除支架：（1）拆除2号段支架拆除4号段支架4号段千斤顶支撑拆除5号段支架2号段千斤顶支撑拆除3号段支架；（2）拆除2号段支架拆除4号段支架2、4号段千斤顶支撑拆除5号段支架拆除3号段支架；（3）拆除2号段支架拆除4号段支架拆除5号段支架2、4号段千斤顶支撑拆除3号段支架；（4）拆除2号段支架拆除4号段支架4号段千斤顶支撑拆除5号段支架拆除3号段支架；（5）拆除2号段支架拆除4号段支架4号段千

4、斤顶支撑拆除3号段支架拆除5号段支架；采用方案1要使用大量沙箱，在实际操作中协调性和同步性不易控制，最后拆除处的局部应力过大，需要进行加固处理，不经济，因此从方案2和3中选择。最终确定的支架拆除方案为：拆除2号段支架拆除4号段支架4号段千斤顶支撑拆除5号段支架（临时支墩支撑）2号段千斤顶支撑拆除3号段，具体分析过程见下文4.1.24.3节。4.1.2模型建立采用Midas/Civil建立梁体和支撑体系的三维有限元模型，模拟全桥混凝土浇注、预应力张拉、支架拆除等施工过程中的受力特性。其中，在主梁节点下方对应位置建立刚性约束节点，两节点间用弹性连接模拟支架对梁的弹性支撑作用；在支架模型相应位置作用

5、单位力，用计算出的位移值反算支架刚度，以此确定弹性连接的刚度；反映整个施工过程梁体受力及对支架的作用。1 梁体单元划分全桥为预应力T型刚构桥，跨径为2115米，根据支架现浇施工梁段的划分、支点、跨中、截面变化点、支架支撑点等控制截面将全桥划分为832个单元和834个节点。主梁一共828个单元，采用C55混凝土材料；墩身一共4个单元，采用C55混凝土材料。整个成桥施工过程分为127个施工阶段。模型建立如图4.1.2-1。图4.1.2-1 余家湾特大桥T构模型图2 边界条件及支架由于主墩底部承台下采用群桩基础，且群桩嵌入坚硬岩层，致使墩底线刚度很大，并且承台截面尺寸较大，故建模处理中，将主墩底部直

6、接按固定约束的方式处理。墩梁处采用刚性连接，墩顶主梁单元节点取为主节点，墩顶节点取为从属节点。支架的模拟是通过建立只受压的弹性连接并赋予其相应的刚度，来模拟支架施工过程，对梁体的作用，以及得出支架反力值以验算支架的结构模型。由于需要按照实际支架步距来建立弹性连接，故主梁单元的细化到与支架对应的间距，如第一、二、三梁段采用30cm的纵向支架间距，第四、五梁段采用60cm的纵向支架间距，弹性连接见图4.1.2-2所示，由于显示精度的原因，只取第五梁段的弹性连接示意如图。 图4.1.2-2 第五梁段弹性连接示意图3参数选取 （1）自重Midas/Civil中，模型自重会根据单元容重及体积自动计算，静

7、力分析中求得的自重可使用于整体坐标系的X、Y和Z轴方向，还可以输入结构的自重系数，程序自动识别结构重量和自重系数的乘积作为最终的自重荷载。考虑到混凝土为钢筋混凝土结构，本结构模型的自重系数取Z轴方向的-1.04。（2）预应力在Midas/Civil中所施加的钢束预应力荷载可以直接输入钢束特性值及预应力布置形状并加入相应的施工阶段中，从而达到模拟预应力荷载大小的目的，同时也能计算出预应力损失。本模型采用三种规格的预应力钢束：，。其中B10B12及T17T19采用钢绞线，B1B9采用钢绞线，W1、W2、T1T7、T9T16、M11M18采用钢绞线，T8、M1M10采用钢绞线。单束预应力钢束张拉控制

8、力为：为1285Mpa，为1310Mpa，、为1330Mpa。均采用两段张拉。（3）温度及混凝土收缩、徐变计算中按照规范考虑了结构的整体升降温及局部温差相应，混凝土则考虑实际加载龄期的收缩、徐变的影响。所有取值都参考相应的规范。（4）二期恒载本桥二期恒载根据施工设计图所给的在相应的施工阶段施加到主梁单元上。在结构模拟分析中，影响最大的结构参数为材料特性，其中混凝土与钢绞线的影响直接决定了模型的正确与否。混凝土的主要参数有容重、弹性模量、线膨胀系数等，而实际的测得的参数与规范取值的偏差是施工监控人员需要严格把关的一部，必须将实际测得的参数加入模型的计算中。预应力钢束的参数主要是由于在出厂时经过严

9、格把关，较为精准，所以取值直接可以参考相应规范值。主要材料特性值见表4.1.2-1。表4.1.2-1 计算采用材料特性值材料类型容重(kN/m)弹性模量(Mpa)线膨胀系数主梁混凝土C5526.04.27e+0040.000010钢绞线78.51.95e+0040.000012（6） 施工阶段划分余家湾特大桥主桥在进行施工阶段模拟分析中考虑了127个施工阶段。模拟的施工工况考虑的施工时间根据实际的施工阶段进行，施工中时间的调整，模型也随之进行调整，目的是为了正确的模拟混凝土收缩徐变的情况，施工阶段的划分如表4.1.2-2，由于考虑了细节问题，表中只表示出了较代表性的主要施工阶段。表4.1.2-

10、2 施工阶段的划分示意施工阶段号施工工期（天）施工内容120施工墩身215支架现浇第一梁段31拆除第一梁段部分支架42张拉第一批预应力钢束51拆除第一梁段支架610支架现浇第三梁段71张拉第三梁段顶、底板束T19、B12810支架现浇第四梁段91张拉第四梁段顶、底板束T18、B111010支架现浇第五梁段111张拉第五梁段顶、底板束T17、B101210支架现浇第二梁段132张拉第二梁段腹板束M4-M8、顶板束T3-T4c1410现浇合拢段A、B、C152张拉第四梁段腹板束M15-M18160.5张拉合拢段B腹板束M14172张拉第三梁段腹板束M9-M13180.5张拉第四、五梁段腹板束W1、

11、W2192张拉第五梁段顶板束T11a-T16b201张拉第四梁段顶板束T7-T10211张拉第三梁段顶板束T5a-T6b220.5张拉底板束B4232拆除第二梁段支架240.5拆除合拢段B支架252拆除第四梁段支架260.5拆除合拢段A支架272拆除第五梁段支架280.5在第三梁段两端安装千斤顶平台290.5拆除合拢段C支架302拆除第三梁段支架310.5千斤顶同时卸顶325梁端支承在临时支墩上331卸载，落梁、转体340.5在主梁梁端部设置临时支承357主梁支承在临时支承上360.5拆除临时支承370.5边支点施加竖向上顶力380.5浇筑支承垫石，安装边支座390.5拆除向上顶力402张拉后

12、期预应力钢束4160静置60天4230二期恒载433650徐变10年已最终选定的落梁方案为例（其拆支架施工顺序为：拆除2号段支架拆除4号段支架拆除5号段支架2、4号段千斤顶支撑拆除3号段支架），由于第一梁段已拆除支架，故验算的支架分为四段，包括第二梁段、第三梁段、第四梁段、第五梁段，支架模型分为四个部分建立的代表性模型如下图所示。图4.1.2-3 第二梁段支架模型图图4.1.2-4 第三梁段及合拢段C支架模型图4.1.2-5 第四梁段及合拢段B支架模型图4.1.2-6 第五梁段及合拢段A支架模型4.1.3结果分析1 支架计算结果（1）应力图4.1.3-1 第二梁段支架总体应力图（单位：MPa）

13、图4.1.3-2 第二梁段支架碗扣部分应力图（单位：MPa）图4.1.3-3 第二梁段支架贝雷梁部分应力图（单位：MPa）图4.1.3-4 第二梁段支架钢管柱部分应力图（单位：MPa）图4.1.3-5 第三梁段及合拢段C支架总体应力图（单位：MPa）图4.1.3-6 第三梁段及合拢段C支架碗扣部分应力图（单位：MPa）图4.1.3.7 第三梁段及合拢段C支架贝雷梁部分应力图（单位：MPa）图4.1.3.8 第三梁段及合拢段C支架钢管柱部分应力图（单位：MPa） 图4.1.3.9 第四梁段及合拢段B支架总体应力图（单位：MPa）图4.1.3.10 第四梁段及合拢段B支架碗扣部分应力图（单位：MP

14、a）图4.1.3.11 第四梁段及合拢段B支架贝雷梁部分应力图（单位：MPa）图4.1.3.12 第四梁段及合拢段B支架钢管柱部分应力图（单位：MPa）图4.1.3.13 第五梁段及合拢段A支架总体应力图（单位：MPa）图4.1.3.14 第五梁段及合拢段A支架碗扣部分应力图（单位：MPa）图4.1.3.15 第五梁段及合拢段A支架贝雷梁部分应力图（单位：MPa）图4.1.3.16 第五梁段及合拢段A支架钢管柱部分应力图（单位：MPa）（2）屈曲模态图4.1.3.17 第二梁段支架一阶屈曲模态图（系数：4.044）图4.1.3.18 第二梁段支架二阶屈曲模态图（系数：4.065）图4.1.3.

15、19 第二梁段支架三阶屈曲模态图（系数：4.119）图4.1.3.20 第三梁段及合拢段C支架一阶屈曲模态图（系数：5.757）图4.1.3.21 第三梁段及合拢段C支架二阶屈曲模态图（系数：5.820）图4.1.3.22 第三梁段及合拢段C支架三阶屈曲模态图（系数：5.820）图4.1.3.23 第四梁段及合拢段B支架一阶屈曲模态（系数：5.607）图4.1.3.24 第四梁段及合拢段B支架二阶屈曲模态（系数：5.621）图4.1.3.25 第四梁段及合拢段B支架三阶屈曲模态（系数：6.061）图4.1.3.26 第五梁段及合拢段A支架一阶屈曲模态（系数：5.748）图4.1.3.27 第五

16、梁段及合拢段A支架二阶屈曲模态（系数：5.758）图4.1.3.28 第五梁段及合拢段A支架三阶屈曲模态（系数：5.801）参照建筑施工碗扣式脚手架安全技术规范中规定Q235A强度设计值（f=205MPa），钢结构设计规范GB50017-2003中规定Q345A强度设计值（f=295MPa），（1）由图4.1.3.2和图4.1.3.3可知，第二梁段碗扣支架最大拉应力为52.9MPa，最大压应力为132.2MPa，均小于Q235A强度设计值（f=205MPa）；钢管柱未出现拉应力，最大压应力为53.7MPa，均小于Q235A强度设计值（f=205MPa）；贝雷梁最大拉应力为141.6MPa，最大

17、压应力为172.1MPa，均小于Q345A强度设计值（f=295MPa）。一、二、三阶失稳特性值分别为4.044，4.065，4.119，大于4，稳定性满足要求。（2）由图4.1.3.6和图4.1.3.7可知，第三梁段及合拢段C碗扣支架最大拉应力为58.1MPa，最大压应力为127.3MPa，均小于Q235A强度设计值（f=205MPa）；钢管柱未出现拉应力,最大压应力为69.6MPa，均小于Q235A强度设计值（f=205MPa）；贝雷梁最大拉应力为204.6MPa,最大压应力为249.3 MPa，均小于Q345A强度设计值（f=295MPa）；支架一、二、三阶失稳特性值分别为5.757，5

18、.820，5.820，大于4，稳定性满足要求。（3）由图4.1.3.10和图4.1.3.11可知，第四梁段及合拢段B碗扣支架最大拉应力为41.4MPa，最大压应力为136.9MPa，均小于Q235A强度设计值（f=205MPa）；钢管柱未出现拉应力,最大压应力为65.8MPa，均小于Q235A强度设计值（f=205MPa）；贝雷梁最大拉应力为109.1MPa,最大压应力为214.0MPa，均小于Q345A强度设计值（f=295MPa）；支架一、二、三阶失稳特性值分别为5.607，5.621，6.061，大于4，稳定性满足要求。（4）由图4.1.3.14和图4.1.3.15可知，第五梁段及合拢段

19、A碗扣支架最大拉应力为51.0MPa，最大压应力为123.9MPa，均小于Q235A强度设计值（f=205MPa）；钢管柱未出现拉应力,最大压应力为63.4MPa，均小于Q235A强度设计值（f=205MPa）；贝雷梁最大拉应力为122.6MPa,最大压应力为182.2MPa，均小于Q345A强度设计值（f=295MPa）；支架一、二、三阶失稳特性值为5.748，5.758，5.801，大于4，稳定性满足要求。3.梁体应力在桥梁施工监控过程中，内力的计算结果直接影响到结构的安全，因此通过建立模型计算分析得到每一个施工阶段中各个截面的应力值，得出应力理论值。通过Midas/Civil中应力查询的

20、MIN/MAX值，有主梁应力图如图4.1.3.29、图4.1.3.30所示。图4.1.3.29 主梁各施工阶段中主拉应力最大值（单位：Mpa）图4.1.3.30 梁各施工阶段中主压应力最大值（单位：Mpa）由于支架现浇过程中，施工阶段繁杂，故需要将所有节段截面的应力记录。在实际施工监控中，通过在控制截面布置应力应变计测量处理后得到的应力变化值，与记录的理论应力变化值对比，反馈到对结构安全性评估中去，以达到施工安全监控目的。根据模型计算中各施工阶段应力较大的几个截面，将其作为控制截面，包括大里程方向的合拢段A近梁段端的1-1截面，大里程方向的合拢段B近梁段端的2-2截面，小里程方向的第三梁段近第

21、四梁段的3米处3-3截面，小里程方向的第三梁段近第二梁段的5米处4-4截面，并将其应力数据及相应施工阶段列如表4.1.3-1表4.1.3-4所示。表4.1.3 -1截面的各施工控制阶段的理论应力值施工阶段顶缘应力底缘应力现浇合拢段A、B、C-0.0950.131张拉底板束B4-7.430-7.050拆除合拢段B支架（拆除完4#段支架）-7.420-6.990拆除合拢段A支架（拆除完5#段支架）-7.470-6.860在第三梁段两端安装千斤顶平台（拆除完2#段支架）-8.470-5.390拆除完第三梁段支架-8.230-5.690梁端支承在临时支墩上-10.400-2.580卸载，落梁，转体-2

22、.770-13.500在主梁梁端部设置临时支承-2.820-13.500拆除临时支承-2.780-13.500边支点施加竖向上顶力-10.500-2.340拆除向上顶力-9.960-3.080张拉后期预应力钢束-10.100-11.900表4.1.3-2截面的各施工控制阶段的理论应力值施工阶段顶缘应力底缘应力现浇合拢段A、B、C-0.037 0.042 张拉底板束B4-8.460 -8.600 拆除合拢段B支架（拆除完4#段支架）-8.380 -8.620 拆除合拢段A支架（拆除完5#段支架）-8.480 -8.460 在第三梁段两端安装千斤顶平台（拆除完2#段支架）-7.950 -9.080

23、 拆除完第三梁段支架-8.350 -8.520 梁端支承在临时支墩上-10.300 -6.090 卸载，落梁，转体-0.988 -17.800 在主梁梁端部设置临时支承-1.070 -17.700 拆除临时支承-1.020 -17.800 边支点施加竖向上顶力-10.500 -5.870 拆除向上顶力-9.670 -6.800 张拉后期预应力钢束-11.100 -9.090 表4.1.3-3截面的各施工控制阶段的理论应力值施工阶段顶缘应力底缘应力支架现浇第三梁段-0.003 0.003 张拉第三梁段顶、底板束T19、B12-0.507 -0.563 张拉底板束B4-10.000 -9.060

24、拆除合拢段B支架（拆除完4#段支架）-9.920 -9.120 拆除合拢段A支架（拆除完5#段支架）-9.750 -9.280 在第三梁段两端安装千斤顶平台（拆除完2#段支架）-9.050 -10.100 拆除完第三梁段支架-10.400 -8.390 梁端支承在临时支墩上-11.300 -7.310 卸载，落梁，转体-2.090 -18.500 在主梁梁端部设置临时支承-2.170 -18.500 拆除临时支承-2.110 -18.500 边支点施加竖向上顶力-11.500 -7.110 拆除向上顶力-10.700 -8.010 张拉后期预应力钢束-12.300 -9.040 表4.1.3-

25、4截面的各施工控制阶段的理论应力值施工阶段顶缘应力底缘应力支架现浇第三梁段0.002 -0.001 张拉第三梁段顶、底板束T19、B12-0.400 -0.424 张拉底板束B4-9.710 -9.520 拆除合拢段B支架（拆除完4#段支架）-9.630 -9.520 拆除合拢段A支架（拆除完5#段支架）-9.400 -9.740 在第三梁段两端安装千斤顶平台（拆除完2#段支架）-8.940 -10.200 拆除完第三梁段支架-10.100 -8.850 梁端支承在临时支墩上-9.460 -9.620 卸载，落梁，转体-1.140 -19.000 在主梁梁端部设置临时支承-1.210 -19.

26、000 拆除临时支承-1.160 -19.000 边支点施加竖向上顶力-9.620 -9.440 拆除向上顶力-8.880 -10.200 张拉后期预应力钢束-10.800 -9.070 根据铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范(TB10002.3-2005)6.4.4在传力锚固或存梁阶段，计入结构自重后混凝土正应力满足最大压应力，最大拉应力，又由铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范(TB10002.3-2005) 表3.1.4得C55混凝土fc=37Mpa，fct=3.3Mpa。故主梁最大压应力为20.0Mpa0.7537=27.75Mpa，最大拉应力为1.35Mpa0.73

27、.3=2.31Mpa，即拆除支架过程中，梁体应力满足规范要求。4钢管柱由于在9、19号承台腹板处钢管柱上放置千斤顶，故对相应钢管柱进行加强和检算。钢管柱加强措施如图4.1.3-314.1.3-36图所示：图4.1.3-31 钢管柱加强措施整体图图4.1.3-32 钢管柱加强措施侧面图（I28a斜撑）图4.1.3-33 钢管柱加强措施横截面图（I28a横撑）图4.1.3-34 钢管柱加强措施钢管柱图（I28a竖杆）图4.1.3-35 钢管柱加强措施钢管柱横截面图图4.1.3-36 梁体反力用于验算钢管柱有加强竖杆，斜撑，横撑均采用I28a，原有钢管柱和角钢支撑，在不影响工字钢施工的前提下尽量保留

28、。计算结果如下：（1）应力图4.1.3-37 19号承台钢管柱加强措施应力图图4.1.3-38 9号承台钢管柱加强措施应力图（2）屈曲模态图4.1.3-39 19号承台钢管柱加强措施一阶屈曲图图4.1.3-40 19号承台钢管柱加强措施二阶屈曲图图4.1.3-41 19号承台钢管柱加强措施三阶屈曲图图4.1.3-42 9号承台钢管柱加强措施一阶屈曲图图4.1.3-43 9号承台钢管柱加强措施二阶屈曲图图4.1.3-44 9号承台钢管柱加强措施三阶屈曲图由上述计算结果可知：（1）19号承台钢管柱加强措施最大拉应力79Mpa，最大压应力95.3Mpa，9号承台钢管柱加强措施最大拉应力187Mpa，

29、最大压应力140Mpa，均小于Q235A强度设计值（f=205MPa）。（2） 19号承台钢管柱加强措施一、二、三阶失稳特征值分别为9.108、10.26、18.36，9号承台钢管柱加强措施一、二、三阶失稳特征值分别为7.071、10.7、14.03，均大于4，满足规范要求。4.1.4 张拉腹板束时拆除部分支架顺序张拉腹板束需要拆除腹板下部分碗扣，第2、3梁段是在锚固点位置纵向拆除6根碗扣，横向拆除4根碗扣，即2.1m1.2m张拉空间；第4梁段是在锚固点位置纵向拆除3根碗扣，横向拆除3根碗扣即2.4m0.9m张拉空间。张拉一束腹板束前拆出相应张拉空间，在张拉该束腹板束后，才能拆除下一束腹板束的

30、张拉空间。具体拆除顺序如表4.1.4-1所示。表4.1.4-1 支架拆除顺序在完成B4预应力束张拉并达到设计要求后开始逐段拆除第2、3、4、5梁段碗扣支架，拆除顺序如下：拆除第2梁段支架：由主墩向梁端方向进行，两跨对称同步拆除，每三米一个拆除节段；拆除第4梁段支架（包括合拢段B支架）：由主墩向梁端方向进行，两跨对称同步拆除，每三米一个拆除节段；在第4梁段9号承台钢管柱上设置安放平台，两跨同步对称锁死千斤顶支撑于梁体腹板下；拆除第5梁段支架（包括合拢段A支架）：由主墩向梁端方向进行，两跨对称同步拆除，每三米一个拆除节段；在第2梁段19号承台钢管柱上设置安放平台，两跨同步对称锁死千斤顶支撑于梁体腹

31、板下；拆除第3梁段支架（包括合拢段C支架）：由主墩向梁端方向进行，两跨对称同步拆除，每三米一个拆除节段；八台千斤顶同时同步回缩，严格控制同步性。对应的详细顺序如表4.1.4-2所示：表4.1.4-2 支架拆除顺序4.2落梁控制与支撑4.2.1 落梁控制支架拆除后，主梁两个梁端支撑在临时支墩上。利用临时支墩上方的千斤顶落主梁，千斤顶与混凝土预制块横向与主梁腹板中心线对齐；落梁时大、小里程梁端同步进行，同一梁端左、右侧腹板同时进行；主梁竖向位移完全发生，千斤顶同混凝土预制块与主梁脱离，主梁呈两侧悬臂状态。主梁落梁：支架搭设时于梁端腹板下预制块相临位置预留千斤顶上顶点，纵向距梁端1.3m，横向与主梁

32、腹板中心对齐；千斤顶位于工字钢上方。落梁时采用千斤顶配合混凝土预制块共同主导梁体缓慢、同步、均速落梁。具体操作方式为：支架拆除过程中及拆除后千斤顶暂不受力，混凝土预制块作为支撑。落梁开始时，四台千斤顶缓慢、同步、均速向上顶起(不大于设计要求的5mm)，于预制块不受压力时从预制块中取出最上部高度为25cm的块体，而后四台千斤顶缓慢、同步、均速下落，待混凝土预制块受压后，调整千斤顶高度，而后采用相同的方法，先缓慢、同步、均速向上顶起使混凝土预制件不受压，而后落梁5cm，持荷15min；以此类推，直至梁体达到完全悬臂状态。落梁前后数据对比如表4.2.1-1所示。表4.2.1-1 落梁前后支撑力对比落

33、梁位移设计支撑力实测支撑力开始时间结束时间持荷时间20#辅墩侧22辅墩侧02300023900221005cm197101980210:0010:1015min10cm174901779410:2510:3515min15cm151721508010:5011:0015min20cm126881295011:1511:2530min25cm102401031011:5512:0315min30cm7120729412:1812:2915min35cm4300443412:4412:5215min40cm1910209013:0713:1730min45cm00013:4713:5915min5

34、0cm15min55cm4.2.2 辅墩处梁端顶梁及支撑主梁位于大坡道上，位于1.2%坡道上，给转体带来重大影响。顶梁与落梁工序相同，但由于转体后才进行顶梁，主梁位于大坡道上，转体时坡道高一端会下降，造成顶梁高低端顶力不一致，需要进行应力放散才能确保主梁运营状态与设计一致。转体结束并完成精调后对边墩以及梁段进行处理，利用千斤顶起顶位置即20#、22#边墩上距第五梁段端部1.6m处位置下方对称设置两个千斤顶作为顶梁设备。因梁底与墩柱之间间隙为1.4m(垫石高1.205m，支座高0.2m)，千斤顶施加上顶力，此工作平台满足上顶操作。上顶位置横向与主梁腹板中心对齐，单侧梁端两道腹板下方的上顶力为46

35、00KN，全桥42300KN，上顶大、小里程梁端同步进行，同一梁端左、右侧腹板同步进行；上顶力匀速、缓慢、同步施加。主梁转体到位后，利用千斤顶在梁端处施加竖向上顶力，向上顶起主梁。标高到位后安装支座。具体操作方法为：以21号主墩为中心对称分布于梁端腹板下(距梁端约1.6m)的4个点位置，预先顶起4台千斤顶，待起顶高度将达到千斤顶行程要求时，分别在与4台千斤顶相临位置放置混凝土预制块达到同千斤顶同样高度，而后千斤顶缓慢、同步、均速下落使混凝土预制块承受上顶力，调整千斤顶高度，同样缓慢、同步、均速顶起，直至千斤顶行程，增加混凝土预制块高度，最终达到起顶要求。当上顶力达到设计值，梁端主梁标高等于设计

36、标高，加强施工监控以确保上顶力达到设计值，主梁标高与设计相符。为方便支座安装，当上顶力数值及梁端标高达到设计值后，向上再多顶5mm。并事先于梁端位置安装支座(为防止支座滑落，于梁端腹板位置将支座固定)，布设垫石钢筋并且预留垫石孔位。辅墩顶梁最大值与落梁前支撑力对比如表4.2.2-1所示。表4.2.2-1 辅墩顶梁最大值与落梁前支撑力对比表落梁位移设计支撑力实测支撑力开始时间结束时间持荷时间20#辅墩侧22#辅墩侧005cm215022488:008:1515min10cm512652228:308:4215min15cm797080508:579:1215min20cm10090103549:

37、429:5830min25cm149041504610:1310:3015min30cm166641713210:4510:5715min35cm192501947011:1211:2715min40cm201002189011:5712:1530min45cm23000229702410012:3012:4815min50cm55cm60cm65cm顶梁完成后，将球铰固结措施去除，静置两小时后，观察千斤顶荷载，两侧荷载相差3%时，应力放散完成，开始封绞固定。4.3体系转换施工监控4.3.1施工监控方法梁的施工监控，由于计算模型中的参数如混凝土的弹性模量、徐变系数等因素跟实际施工中情况不完全相

38、符，导致不能得到较准确的控制调整量。要使得计算分析与实际施工相结合，必须有一套可行的监控方法，以使实测的监控数据通过分析反馈到实际施工，达到施工控制以及安全施工、合理成桥的目的。随着国内外桥梁施工监控的发展，在各个学者的努力研究和总结下，形成了一套实用的监控方法。首先介绍的是一种在施工监控过程中，为了达到最佳成桥线形，通过实时分析主梁线形产生的偏差，从而调整结构产生的偏差，称其为纠偏终点控制法，也称事后控制法。这种方法运用了Kalman滤波法理论，但有时控制达不到预计的效果，而且工作量极大。然后介绍的是一种我国连续梁桥、连续刚构桥、T型刚构桥施工监控中特别常用的方法：自适应控制法。这种方法是将

39、理论值和对应力及标高的实测值进行对比分析，通过模型的一些主要参数的修正达到实测值与理论值吻合。要得到比较准确的控制调整量，必须根据施工中是测到的结构反应修正计算模型中的这些参数值，以使计算模型在与实际结构磨合一段时间后，自动适应结构的物理力学规律。4.3.2施工监控的内容余家湾特大桥T构的施工监控是以成桥的实际状态和理想状态相吻合，同时保证在施工过程中结构的安全性。因此包括两方面的内容：梁的变形控制和内力控制，变形控制就是对每个施工阶段梁的竖向挠度的控制，对出现较大的偏差的情况应立即采取措施，预警停止施工并进行误差分析确定调整方法，这样确保了下个阶段的精确施工并且最终影响了最后的合拢难度；内力

40、控制是控制主梁在施工过程中不会出现超出范围的应力值，并随时将应力监控结果做出分析，确保结构在施工过程一直处于安全状态。1 控制参数桥梁实际控制参数与建模中所用到的规范设计参数是存在一定的偏差的，根据理论分析所采用的参数得到的模拟结构内力及位移值一般均较实测值大，偏于安全。但是，这将直接影响成桥后结构线形的控制，并且这种偏差一定情况上还关系着结构在施工过程中的内力是否符合设计要求。因此在施工监控中，应该对部分主要参数进行测定以便在施工前对部分结构设计参数进行一次修正，最终使成桥线形合理。影响的主要参数有：（1）混凝土的弹性模量。混凝土的弹性模量直接影响的是结构刚度矩阵、徐变函数，从而影响到结构的

41、应力、变形。为此，前期结构计算应先按照规范取值，然后通过现场施工过程中根据试验结果确定，混凝土的弹性模量测试应采用现场取样的方法测定三件混凝土试块并分别测定其三天、七天、二十八天龄期的弹性模量值，以三件试块实验结果的算术平均值为最终弹性模量测定值，根据实际的弹性模量值确定计算模型的弹性模量参数值。（2）预应力钢绞线的管道摩阻系数。摩阻试验采用单端张拉方式进行，张拉时由两个传感器读数之差求出孔道摩阻损失。（3）预应力钢绞线的弹性模量。与管道磨阻系数、预应力损失等因素一同影响预应力的最终取值，需要按照现场取样试验结果采用。（4）结构尺寸。结构截面尺寸的建模选择与实际施工截面的误差是无法避免的，而且

42、梁面横坡的影响对结构的重量虽然影响不大，但是作为结构应力、挠度分析结果，这些误差值必须控制在合理范围之中。所以，建模过程中，应尽量控制桥梁结构实际截面尺寸，使其与与理论尺寸的误差控制在一定范围内。（5）混凝土容重。由于理论分析计算中，选择的是规范中规定的材料容重参数，而容重直接影响结构的重量，从而影响结构的内力与变形，实际施工中的材料容重由于种种原因与规范值有一定的数值差距。在施工监控中，需要对施工现场采集的混凝土容重参数进行必要的修正。（6）施工荷载。施工临时荷载必须现场做好统计，根据实际荷载值进行建模模拟加载，因为施工临时荷载对结构内力变形的影响不容忽视，甚至影响最终成桥状态。2桥梁施工控

43、制模型结构计算分析（1） 误差分析结构重量误差结构重量误差主要来源于两个方面：一是材料容重，由于混凝土在拌合中会受到各种因素的影响，导致最终的容重与实测容重有区域的偏差，在几何尺寸不变的前提下，导致结构重量的误差。第二方面，施工过程中由于模板精度以及测量精度，导致浇筑成型的结构几何尺寸跟理论结构几何尺寸存在一定的偏差，这种偏差也引起结构重量误差。预应力误差引起预应力误差的因素主要是预应力的损失而造成的，一般包括：管道摩擦阻力，温度损失，钢丝松弛，锚具损失，徐变损失，混凝土的局部挤压引起的损失。其次，材料的弹性模量值与实际弹模的偏差也是预应力误差的产生原因，最后是千斤顶的油压表读数产生的误差引起

44、的预应力误差。收缩和徐变误差首先是收缩与徐变系数的取值，其次是各节段受力状态不同以及各节段之间的龄期实际差别，以及实际加载龄期与理论加载龄期的偏差。 温度变化误差在实际施工过程中，温度的变化是一个随机过程，首先施工过程中无法对温度的变化有系统的统计与规律掌握，其次，温度对于结构的不同位置也存在差异。对于箱型梁，箱梁内壁与外壁之间的温差会导致箱梁的变形，而且均匀温差也会引起结构的变形。一般监控分析计算中，直接采用规范及设计给定值进行温度对结构的分析计算，故可调可控的只能在施工上最大限度的排除温度造成的误差。可采取在日出之前将支架定位，此时温度影响较大，从而达到施工控制。计算模型的误差目前建模基本

45、采用有限元进行简化分析，而实际结构的复杂程度高到难以完全正确模拟，从而导致模型失真。引起的误差主要有：单元离散误差，首先在桥梁结构计算模型中常用杆单元和梁单元来反映结构受力，这种简化的单元的准确性跟实体单元有一定差距，还有单元之间的连接和单元划分到底合不合理都是单元离散误差。边界条件误差，施工中的临时约束很难做到实际真实的模拟，要使误差小必须对施工阶段施工具体情况的约束条件分析模拟。（2） 施工监控的实时测量大跨度预应力T型刚构桥的施工监控过程中的一个重要工作就是数据的采集，主要包括施工时间、温度、线形挠度、主梁应力的测量。这些数据的采集需要施工监控人员根据施工的实时监测，以及施工单位的配合，

46、将采集的数据再与理论值进行对比分析指导下一阶段的施工。（3）施工时间测量由于设计计算时，这部分时间数据只能通过正常施工水平进行估计，而施工监控计算进行的是实时计算，以确保时间数据对混凝土收缩徐变计算的真实性。时间的测定必须按照日为单位来计量，包括龄期、预应力张拉时间、混凝土浇筑时间等等关键施工工序的周期。（4）线形挠度测量对于支架浇筑的T型刚构桥梁，需要用测量仪器对主梁各块控制点进行标高测量。通过全桥线形通测与阶段块标高测量结合，在完成每块浇筑以及张拉预应力后对已成梁端以及关键测点进行标高测量。这些数据时施工监控分析的最重要因素，直接影响的是合拢施工以及成桥线形。（5）应力测量应力的测量直接影

47、响到结构的安全性，在浇筑每一梁段混凝土前，先将弦式钢筋应变计埋入梁体混凝土内，并读取初读数。在每个施工阶段利用应变测量仪器测量各应力测量控制截面的读数，测出的应变变化值再通过数据分析处理反映出，各块浇筑混凝土、张拉预应力的应力变化情况，将其与模型计算值对比可以基本了解梁体的应力值是否在允许范围内，确保了桥梁在施工阶段的安全性。4.3.3 施工监控系统组成1、施工监控系统组成监控系统由结构计算与量测系统、误差分析系统和实时跟踪分析系统3部分组成：（1）结构计算与量测系统本系统由结构计算和施工过程中的参数监测系统组成；前者获得理论设计状态和施工过程实时跟踪分析计算的修正参数，后者通过施工状态行为的

48、主要控制参数进行跟踪观测，以获取结构实际状态。（2）误差分析系统系统主要由结构参数识别系统组成，为结构参数的校正和修改提供依据。（3）实时跟踪分析系统实时跟踪分析系统主要通过现场上建立的计算模型,对整个施工过程进行施工前的校核计算和施工过程中的仿真计算。2、 施工监控的现场要求（1） 在天气正常的条件下，测试时间应在夜间7点到早9点前完成。测试应在天气较稳定的条件下进行，减少气温急变、大雾或雨天等因素的影响。测试时间应尽量短，以减少气温度变化的干扰。（2）监控仪器要求有较高的测试精度，完全满足设计要求。（3） 严格控制施工临时荷载，材料堆放要求定点、定量。（4） 测量工作由施工方和监控方平行进

49、行，以便于在现场及时校对。（5） 所有观测记录须注明工况（施工状态）、日期、时间、天气、气温、桥面特殊、施工荷载和其他突变因素。（6）当现场的监测结果与设计存在差别时，在具体分析其原因的基础上，通过计算机反复模拟计算。一方面，在条件允许的情况下提出可行的调整方案；另一方面，根据实际施工状态，预测结构后续工况的状态，给出结构的受力状况。4.3.4 主桥应力监控结构应力应变检测在特大桥施工过程中是一个重要的环节，应力的监测有效地预警了结构在各个施工阶段的非安全状态，从而达到保证施工过程的安全以及桥梁的合理受力状态。1、 应力监测仪器应力监测采用JMZX-215型埋入式混凝土应变计（图4.3.4-1

50、）。该应变计适用于各种混凝土结构内部的应变测量，可以长期监测和自动化测量。广泛应用与桥梁、隧道、大坝、地下建筑、试桩、试验室模型等混凝土结构内部的应变测量。应变计安装采用绑扎方式，即用细匝丝或尼龙扣将应变计绑扎在钢筋（或制作的支架）一侧，一起浇筑。图4.3.4-1 JMZX-215型埋入式混凝土应变计采用振弦理论设计制造，具有高灵敏度、高精度、高稳定性的优点，适于长期观测。弦式传感器内置高性能激振器，采用脉冲激振方式，具有测试速度快、钢弦振动稳定可靠、频率信号长距离传输不失真，抗干扰能力强等特点，传感器见图4.3.4-2。智能弦式传感器（AT、A型）内置智能芯片，全数字检测，具有智能记忆功能。

51、传感器中能存贮传感器型号、电子编号、标定系数、出产日期等参数。图4.3.4-2 弦式传感器编码温度应变计（BT型）内置编码温度计，具有唯一电子编码，可通过仪器读取编号，简化工程现场的编号工作，防止编号丢失、混淆等问题。应变计结构性能良好，防水耐用。可直接显示物理量值，也可显示振弦频率（Hz），测量直观、简便、快捷。对于带电子编号的传感器，能真正做到“无纸化”测试。即对现场数据，仪器可电子保存，并传输到电脑形成电子文件。配接自动综合采集系统可实现无人自动测量。应变计内置温度传感器可直接测量测点温度（温度型），测试人员可对应变值进行温度修正。2、 技术参数型号尾缀说明：AT（智能记忆温度型）、A（

52、智能记忆型）、BT（编码温度型）、B（基本频率型）应变量程： 应变测量精度：应变分辨率：测量标距：使用环境温度：温度测量范围：温度测量精度：（AT、BT型）3、安装和使用根据结构要求选定测试点，将应变计平行结构应力方向安装，采用细匝丝或尼龙扣带将应变计捆绑在结构钢筋上，避开混凝土和捣振棒能直接冲击到的钢筋面。应变计绑扎位置应在两端（即受力柄）的内侧5mm处，中间部分不容许绑扎，呈两端头紧贴钢筋、中间悬空的状态（图4.3.4-3）。测试导线沿结构钢筋引出，同样要避开混凝土和捣振棒能直接冲击到的钢筋面，并间隔12米绑扎，绑扎不宜过紧，导线也要若为松弛。导线引出方法很多，常见的在模板打孔引出；或内置

53、木盒，线盘绕其中，待拆模板后再引出。最后登记好每个测试点的应变计编号，并保存好记录资料。图4.3.4-3 JMZX-215型埋入式应变计安装示意图4、应变计测点布置根据T型刚构桥及支架现浇施工的受力变化特点，主梁应力测量控制截面选取在大里程方向的合拢段A近梁段端的1-1截面，大里程方向的合拢段B近梁段端的2-2截面，小里程方向的第三梁段近第四梁段的3米处3-3截面，小里程方向的第三梁段近第二梁段的5米处4-4截面。主梁应力测量控制截面示意图如图4.3.4-4、图4.3.4-5所示。图4.3.4-4 大里程方向1-1、2-2应力控制截面示意图图4.3.4-5 小里程方向3-3、4-4应力控制截面

54、示意图监测的测点是用扎带将应变计绑扎在纵向钢筋上，位置靠近箱梁顶段和底面，而且要将测试导线引至出桥面，由于应变计测量位置离箱梁顶面或底面有一定距离，但由于产生的误差量级较小，忽略不计。截面监测点在每个控制截面安装4个（图4.3.4-6）。图4.3.4-6 截面监测点布置示意图5、应力误差分析处理采用埋入式应变计测量出来的应变状态，是结构的最终应变值，其包括一些非受力造成的应变，而非受力造成的应变值不是我们需要的结果，所以再测得了结构的应变值后，我们需要分析处理将受力应变分离出来，以准确的掌握结构的安全应力状态。（1）应变计安装误差应力应变测量中，应变计埋入时其轴线一般不可能完全与结构的轴线重合

55、，当浇筑混凝土的时候，应变计会被挤压到略微或直接偏离轴线，而且为了在埋设过程的方便及为了应变计长期的耐久使用，一般把应变计绑扎在纵向钢筋上，而不能置于混凝土箱梁的顶缘表面或底缘表面，这就又造成了一定的误差，这些误差一般情况下较小，而且在同一截面腹板两侧都布置了应变计的情况下，可以通过取可取的平均值来消除一定的误差。（2）混凝土弹性模量误差由于混凝土的弹性模量是与时间相关的参数，随着加载龄期的一直变化，混凝土的弹性模量值也一直在变化。因此计算应力值时，不可避免的会有一定的误差，在本桥施工监控中以及根据规范及以往经验的指导，采用取不同龄期的弹性模量值的平均值来确定。（3） 温度误差在应变测量中，温

56、度是不断的变化的，当结构体的线膨胀系数与应变计中的钢弦不一致时，温度变化也可引起应变变化，因此会产生一定的误差。本应变计内置温度传感器可直接测量测点温度，测试人员可对应变值采用下式进行温度修正。 式中：结构体线膨胀系数，一般情况下钢筋混凝土的线膨胀系数为；测量应变，单位为；测量温度；初读数时的温度值；钢弦线膨胀系数，一般为（4）混凝土收缩徐变误差由于混凝土的收缩徐变的影响是非受力应变，需要将其分离出去。监测点的实测应力应变值应该扣除的有初始应变以及收缩徐变的误差，可见下式。 式中：测点实际应力值；测点读数应力值；测点应力初读值；测点混凝土收缩应力误差值；测点混凝土徐变应力误差值。而混凝土收缩产

57、生的应变误差值可由下式得到： 式中：收缩应变；名义收缩系数；收缩随时间发展系数；计算考虑时刻的混凝土龄期；收缩开始时的混凝土龄期；构件理论厚度。混凝土徐变产生的应变误差值可由下式得到： 式中：计算徐变应变；混凝土名义徐变系数；混凝土天的常应力；加载后徐变随时间发展系数；年平均湿度（%），取100%。（5）应力监测结果分析使用应变计的测试可以了解结构体应变（即变形）情况，通过结构体的弹性模量可以计算出结构体的应力。通常方式为应变计安装完成、结构体稳定后读取应变计的初值，随后当结构体被施力或其他情况影响，再读取应变计的测量值。此时差值 =（测量值-初值）即为结构体的应变情况，该差值包括了所有影响结

58、构体变形的因素，例如某结构体受力前后测得应变计的差值，则需剔除差值中温度、结构体化学变化等对结构体变形的影响，剔除后应变值才能计算结构体的应力。由于测试出来的应变值为即时数据，需将其施工工况变化值最为应变变化从而计算应力，然后根据第一个工况的应力理论值再根据实测变化值推算每一个工况的实测应力值，其中实测值取得是两侧腹板剔除问题数据的均值（拉应力为正，压应力为负）（表4.3.4-1表4.3.4-8）。表4.3.4-1截面的各施工控制阶段的上缘理论、实测应力值对比施工阶段上缘理论值理论变化值实测变化值实测值误差现浇合拢段A、B、C-0.095-0.0950.00%张拉底板束B4-7.430-7.3

59、35-8.016-8.1119.17%拆除合拢段B支架-7.4200.0100.169-7.9427.04%拆除合拢段A支架-7.470-0.050-0.124-8.0667.98%在第三梁段两端安装千斤顶平台-8.470-1.000-1.229-9.2959.74%拆除完第三梁段支架-8.2300.2400.596-8.6995.70%梁端支承在临时支墩上-10.400-2.170-2.591-11.290-8.56%卸载，落梁，转体-2.7707.6308.321-2.9697.18%在主梁梁端部设置临时支承-2.820-0.050-0.235-3.20413.62%拆除临时支承-2.78

60、00.0400.136-3.06810.36%边支点施加竖向上顶力-10.500-7.720-7.916-10.9844.61%拆除向上顶力-9.9600.5401.268-9.7162.45%张拉后期预应力钢束-10.100-0.140-1.226-10.9428.34%表4.3.4-2截面的各施工控制阶段的下缘理论、实测应力值对比施工阶段下缘理论值理论变化值实测变化值实测值误差现浇合拢段A、B、C0.131-0.1310.00%张拉底板束B4-7.050-7.181-7.653-7.5226.70%拆除合拢段B支架-6.9900.060-1.261-6.26110.43%拆除合拢段A支架-