某特大桥连续梁线性监控方案

xx特大桥主桥施工控制方案中铁X局集团XX铁路工程指挥部年月日XX特大桥连续梁施工控制方案一、工程概况某大桥主桥为48+80+48m单箱单室预应力混凝土连续梁(见图1)，中跨跨越——高速公路，全桥位于半径为1600m的圆曲线上。该梁为变截面连续梁，在边梁端部设置7.75m的直线段，该直线段与中跨跨中，梁高3.80m；在中支点处设置3.0m的平段，梁高6.6m，其余梁段高度按竖向圆曲线变化，曲线半径252.516m。箱梁腹板采用直腹板。全桥箱梁底宽4.3m，桥面板宽6.8m，截面中心顶板厚0.318m，局部加厚至0.418m。腹板厚分别为0.4m和0.6m，底板厚由跨中的0.4m变化至中支点处的0.85m。箱梁在中支点处设置2.4m厚的横隔板，梁端支座处设置1.2m厚的横隔板，跨中设置0.8m厚的横隔板。图1主桥总体布置全梁共分47个梁段，中支点0#段长度为11.0m，边跨直线段长7.75m，其余一般梁段长度分别为3.0m、3.5m，设边跨合龙段和中跨合龙段，合龙段长度为2.0m。梁体采用纵向和竖向预应力体系，纵向预应力采用9束和12束1860MPa高强低松弛钢绞线；竖向预应力采用25mm精轧螺纹钢筋（强度标准值为932MPa）。二、控制目的XX特大桥主桥为超静定桥跨结构，其成桥的梁部线形和内力与施工方法有着密切的关系，也就是说不同的施工方法和工序会导致不同的结构线形和内力。该桥采用悬臂挂篮施工，施工过程中存在结构体系转换，即T构双悬臂梁连续箱梁，受力状态复杂。另一方面，由于材料弹性模量、混凝土收缩、结构自重、施工荷载、温度等因素的影响，实际测量值难以做到与结构理论设计值完全一致，两者之间会存在偏差。尤其值得注意的是，某些偏差（如主梁的竖向挠度误差）具有累积特性，若不进行及时有效的调整，随着梁悬臂长度的增加，主梁标高会显著偏离设计值，造成合拢困难或影响成桥的内力和线形。所以，在施工过程中对此桥进行施工控制是非常必要的。XX特大桥主桥施工控制的目的是，通过对已完成的工程状态和施工过程的监测，收集控制参数，分析施工中产生的误差，通过理论计算和实测结果的比较分析、误差调整，预测后续施工过程的结构形状，提出后续施工过程应采取的技术措施，调整必要的施工工艺和技术方案，使成桥后结构的内力和线型处于有效的控制之中，并最大限度地符合设计的理想状态，确保结构的施工质量，保证在施工过程与运行状态的安全性。根据以往同类桥梁施工及控制经验，并根据该桥的具体情况，估计在悬臂浇筑连续箱梁施工过程中影响桥梁结构内力和线形的因素主要有以下几方面：桥梁施工的临时荷载，包括挂篮、机具、人员重力等；挂篮几何变形和弹性变形的影响；日照影响；混凝土浇注方量的控制；混凝土容重；混凝土弹性模量；混凝土收缩及徐变的影响；混凝土浇筑阶段温度的影响；箱梁温度场分布的影响；箱梁合拢段温度的影响；混凝土参与受力龄期的影响；预应力损失产生的影响；其他若干因素。当上述因素与估计不符，而又不能及时识别引起控制目标偏离的真正原因时，必然导致施工中采用错误的纠偏措施，引起误差累积。所以施工监测和控制是大跨度施工过程中不可缺少的工序。三、施工控制的基本原则根据连续箱梁桥主要承受弯、剪的特点，主桥施工控制的主要原则是变形和应力的综合考虑，其中以变形控制为主，严格控制各个控制截面的挠度和轴线横桥向偏移，同时通过理论计算控制应力发展情况。上述策略的制定主要考虑到，虽然挠度和内力都能反映结构的当前状态，其中挠度是某一截面上所有点受力情况的综合反映，是结构的整体表现，挠度控制属于宏观控制，是桥梁控制的关键，而应力反映的则是箱梁截面上某一点的受力情况，应力控制相对来说属于微观控制。由于挠度测量除了受外界温度的影响（该影响是可以进行修正的）外，受外界的其他因素干扰小，能够达到控制精度，因此可以通过现场测量与理论计算进行控制。但对于应力，由于其测量受外界环境因素（温度、湿度等）、施工附加荷载等因素的影响较为敏感，可采用理论计算进行控制，即通过分析桥梁所受实际荷载计算应力，确保施工过程中各截面应力始终满足设计和规范要求。四、施工控制的主要依据1)铁路桥涵设计基本规范(TB10002.1－99)；2)铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范(TB10002.3－99)；3)铁路桥涵混凝土和砌体结构设计规范(TB10002.4－99)4)丰城电厂特大桥主桥设计图纸5)铁路桥涵设计基本规范（TB10002.1-99）6)铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范（TB10002.3-99)7)铁路桥涵混凝土和砌体结构设计规范（TB20002.4-99)8)铁路桥涵施工规范（TB10203-2002)9)铁路混凝土与砌体工程施工规范（TB10210-2001)10)铁路桥涵施工技术安全规则（TBJ403-87)11)铁路桥涵工程质量检验评定标准（TB10415-98)五、施工控制的主要内容和测点布置本次施工控制主要对象为主桥连续箱梁，控制项目主要为线型和应力。主要内容包括：对全桥设计图和施工方案进行复核；建立准确的计算模型，跟踪计算各个施工阶段各控制断面的应力和变形；提供连续梁悬臂灌注时各标高控制点的预抛高值；对施工工艺提供参考意见；对于施工中出现的问题和意外事故会同有关部门提出处理的参考方案。根据大桥施工工序，划分如下控制阶段：0号段施工；连续梁悬臂灌注和合拢；在上述各施工控制阶段，量测必要的参数，并根据施工实际情况做相应调整，增加有关控制工况。具体控制内容如下。1）箱梁平面线形控制主桥平面线形控制主要是控制每施工一个箱梁节段，桥轴线实际平面坐标是否与设计平面坐标吻合，防止箱梁横向出现偏差。平面线形控制属常规测量控制，影响因素相对少,容易控制。平面控制测点设在箱梁顶面中心。控制精度：轴线偏差≤10mm2）箱梁高程控制主桥高程控制是施工控制项目中的重点。高程控制的目标是准确提供每一个箱梁节段的立模标高。由于悬臂施工中箱梁挠度受混凝土容重、弹性模量、收缩徐变、日照温差、预应力、结构体系转换、施工荷载和桥墩变位等因素影响，导致箱梁计算挠度与实测挠度有差异。实际立模标高应根据实测结果，分析挠度产生差异的主要因素后调整给出。箱梁立模标高理论计算公式如下：式中：：第i节点的立模标高；：第i节点的设计高程；：挂篮几何变形和弹性变形；：第i节点的预拱度；：第i节点在其所属梁段施工后各梁段施工至成桥在该节点产生的累计挠度。高程监测的基准点布设在各墩的0#块上，在每块0#块上可布设2个基准点。为了能反映出在各施工阶段完成后各梁段的标高，得到各施工阶段后的主梁线形，并且可以根据浇筑前后梁段标高的变化计算出主梁的竖向挠度，每个施工节段上布置3个高程观测点，中间测点兼作平面线形控制测点。测点的埋设应保证本身的稳定性，同时不妨碍挂篮的移动。具体布置在离块件前端10cm处，横向布置在桥中线上和腹板内侧壁箱梁顶，测点布置见图3。测点处埋设φ18钢筋，在垂直方向与该节段箱梁顶板的上层钢筋网点焊牢固，并要求竖直。测点露出箱梁混凝土表面5mm，测头磨平并用红油漆标记。横向设两个测点有两方面的作用，其一是通过两个点的挠度比较，可以观测到箱梁阶段有无出现横向扭转；其二是同一节段箱梁上有两个观测点，可以比较监测结果，相互验证，以确保各节段箱梁挠度观测结果的正确无误。为便于分析实测结果，将每一个箱梁节段施工分为3个阶段：（1）挂篮前移；（2）浇筑阶段混凝土；（3）张拉预应力。测量时3个阶段均要有实测数值。前两个阶段仅测现浇段，后一个阶段现浇和已浇节段均要，主要是看实测线形与理论线形是否吻合。挠度观测安排在清晨5：00~9：00时间段内观测并完成，同时记录空气温度和箱内温度，多座大跨度连续悬臂箱梁挠度-温度观测试验结果表明，在该时间段内，悬臂箱梁正好处于夜晚温度降低上挠变形停止和白天温度上升下挠变形开始之前，是悬臂箱梁温度-挠度变形的相对稳定时段，可以最大限度地减小温度对观测结果的影响和施工对观测工作的影响。在标高控制中强调梁纵向曲线的顺滑，即使在某个阶段实际标高与理论计算不一样时，不必强行在下一梁段施工中立即全部调整过来，可以在以后几个梁段施工中逐步调整。重要的是保证梁纵向线形的均匀连续，无局部的突起和下挠。控制精度：悬臂梁端高程与设计高程之差≤10mm；箱梁施工完成后裸梁顶面高程差≤10mm；合拢前两悬臂端相对高差≤10mm。图2高程测点横向布置图3）箱梁控制断面应力控制主桥应力控制主要通过理论计算实现。通过仿真施工过程，计算出各阶段在关键截面的关键点的应力。应力计算断面主要在跨中、L/4、3L/4、支点和墩顶临时固结断面，计算点主要在箱梁底板和顶板，具体位置见图3。应力计算关键工况为：1/2最大悬臂、1/2最大悬臂后每一阶段混凝土浇筑完成后、最大悬臂、中跨合拢、边跨合拢。图3应力测点布置图控制要求：施工阶段箱梁主梁最大压应力≤65.7MPa；施工阶段箱梁主梁最大拉应力≤5.7MPa。3）预应力控制梁体按全预应力设计，纵向、竖向设预应力。预应力张拉采用双控，以张拉力控制为主，钢束伸长值作校核。六、控制步骤根据施工组织设计和施工特点，为了保证桥梁合拢的精度和施工的安全，主要对桥梁的线形和应力进行控制，拟采用的施工控制流程见图4。图4施工控制流程图具体将采用以下方法：1）结构施工前期分析在对施工图充分理解的基础上，针对具体施工过程，详细分析施工荷载的大小与位置。根据设计及施工单位选定的施工方法进行每一工况的有限元理论分析时，尽可能预先精确模拟计算施工全过程，获得结构各施工阶段的期望状态，给出各施工过程中的断面的内力、应力和变形的期望值，对选定的施工控制主要参数及主要成果应形成施工控制预备文件，在此基础上进行施工误差灵敏度分析，确定各施工步骤的允许误差及误差出现后的内力及位移调整方案，作为施工依据。2）现场测试与现场计算分析调整在施工全过程中，对全桥结构进行现场测试跟踪，将测量结果与计算结构进行分析对比，在出现误差时，通过结构线形、材料弹性模量、温度场等的现场测量结果，分析误差出现的原因，确定调整误差的措施、调整以后的施工要求。3）关键部位的应力及变形跟踪根据前期分析的结果，确定结构在施工期间的薄弱环节，对施工期的控制截面进行结构应力状态计算及变形测量。七、施工控制组织机构施工控制工作是一项涉及到建设、设计、施工、监理等单位的系统工作。为做好该项工作，建议项目指挥部设立施工控制领导小组与施工控制工作小组两个组织来开展工作。重大技术问题由领导小组讨论决定，具体工作由施工控制小组实施。各单位关系如图5所示。1)、施工控制领导小组由建设单位、设计单位、监理单位、施工单位和施工控制单位的领导和技术负责人参加，其中建设单位任组长。施工控制领导小组不定期开会，由组长召集，讨论施工控制中出现的重大问题，并提出决策方案。2)、施工控制工作小组由施工控制单位、施工单位、监理单位、设计单