桥梁施工控制复习资料

桥梁施工控制复习资料第一讲绪论----要点与作业一、 四种大跨度桥梁主要施工方法与施工控制技术关键答：1、 混凝土梁桥的主要施工方法：（1）悬臂现浇施工方法：此方法是在桥墩两侧对称逐段就地浇筑混凝土，待混凝土达到一定强度后张拉预应力束，移动机具模板（挂篮）继续悬臂施工。（2）悬臂拼装施工方法：此方法是用吊机将预制块件在桥墩两侧对称起吊、安装就位后，张拉预应力束，使悬臂不断接长，直至合拢。悬臂施工方法的施工控制技术关键：控制主梁线性，控制合龙的精度，控制主梁的正应力、腹板主拉应力、刚构墩弯曲受力（偏位）。2、 拱式桥的主要施工方法：（1）支架法（2）缆索吊装法（3）悬臂法（4）转体法拱式桥的施工控制技术关键：控制主拱圈线性（应力），控制合龙精度，控制主梁线性、吊杆力（中、下承式拱桥）、系杆力（系杆拱桥）。3、 斜拉桥的主要施工方法：（1）顶推法（2）平转法（3）支架法（4）悬臂法（分为悬臂浇筑法、悬臂拼装法）斜拉桥的施工控制技术关键：控制主梁线性（应力），控制斜拉索索力，控制合龙精度、主塔偏位（应力）。4、 悬索桥的主要施工方法：（1）跨缆吊机法（大江大河）（2）缆索吊机法（山区，江河）（3）桥面吊机法（山区，江河）（4）轨索运梁法（山区）（5）顶推法（自锚式）悬索桥的施工控制技术关键：控制主缆线性、吊索索力，注意加劲梁的安装，控制钢桁梁内力、主索鞍偏位。二、 桥梁施工控制概念三、 桥梁施工控制的任务与工作内容答：（1）施工状态的计算即计算各施工状态的结构内力、应力、变位等理论值。（2） 状态变量的量测即量测各施工状态的结构内力、应力、变位等实际值。（3） 控制分析与调整对结构刚度、自重、混凝土收缩与徐变等设计参数进行识别和预测，以理想成桥状态作为控制目标，通过对安装索力和立模标高等参数的调整，使最终实际成桥受力和线形状态满足设计要求，并且确保施工过程中受力安全。第二讲要点与作业一、试述桥梁施工过程模拟计算的基本方法答：绝大多数桥梁结构均可以看作是杆件系统，如连续梁桥、斜拉桥、拱桥、桁架桥等。并且一般可按平面杆系进行计算。有时需考虑空间作用，则可按空间杆系进行计算，或者用板壳元、实体元等模拟。二、试述桥梁施工过程模拟计算中混凝土收缩和徐变的计算方法答：徐变影响计算方法包括初应变法、等效弹性模量法等。分段施工的徐变影响问题包括加载历程、反复加卸载的影响等。三、 试述桥梁施工过程模拟计算中的几何非线性因素答：非线性问题包括材料非线性、几何非线性。其中几何非线性问题的影响因素有：（1）索的垂度影响（斜拉索）：斜索在自重的作用下会产生一定的垂度，这一垂度的大小与索力有关，垂度与索力呈非线性关系。（2） 压柱效应：轴向力不仅产生杆的轴向变形，而且引起杆的弯曲，造成了杆件刚度的改变，这就是轴向力第二效应或称压柱效应。（3） 大位移影响：大位移对结构平衡方程的影响有T.L和U.L列式法等各种不同的处理方法。四、 试述温度对结构变形影响的计算方法答：温度场包括了均匀温度场和非均匀温度场。温度影响计算方法为初应变法。第三讲要点与作业一、 斜拉桥的合理成桥状态的特点，确定的主要方法（熟悉2-3种）。答：斜拉桥的合理成桥状态的受力特点：a.组合体系b.索力可调c.梁塔内力、应力受索力影响很大；斜拉桥的合理成桥状态的施工特点：逐个梁段施工，向前推进，体系不断变化。斜拉桥的合理成桥状态的确定方法：（1）刚性支承连续梁法；（2）零位移法（3）内力平衡法；（4）指定应力法（5）最小弯曲能量法；（6）最小弯矩法（7）用索量最小法；（8）影响矩阵法等（其中确定方法的介绍参考课件内容）二、 合理施工状态的要求，确定的主要方法（熟悉2-3种）。答：合理施工状态确定的主要方法：倒拆法正装、倒拆迭代法无应力状态法（其中确定方法的介绍参考课件内容）三、 对于悬臂现浇施工的桥梁，主梁或主拱立模标高的确定方法。答：立模标高并不等于设计中桥梁建设后的标高，为了使桥梁建成后的标高与设计标高相符合，实际的施工标高在施工过程中必须设置预拱度，以抵消施工过程中由梁段混凝土自重，张拉预应力，挂篮重量及混凝土的收缩、徐变等因素产生的挠度。在悬臂现浇的实际施工中按如下步骤和方法对立模标高进行确定：根据施工方案，提前进行全桥模拟控制计算。对已浇块段的实际标高进行认真测量，并根据施工设计图计算待浇梁段的设计标高。根据挂篮试验数据计算在待浇梁段混凝土自重的作用下挂篮前端的竖向变形。分别计算台侧和跨中侧待浇梁段的预抛高（包括由在施工段以后各施工段产生的变形、桥梁在运营阶段产生的变形、由于混凝土收缩徐变产生的变形）。根据已浇梁段的实测标高进行综合分析，确定边跨、中跨的调整值。计算立模标高：立模标高二设计标高+计算预抛高+挂篮变形+根据实测的调整值四、前支点挂篮（与后支点挂篮相比）的受力特点和在斜拉桥施工中的作用。答：前支点挂篮的受力原理:将后支点挂篮的悬臂状态转为前支点挂篮的简支状态，从而减少挂篮的挠度和弯矩，提高挂篮的承载能力，更适应较长节段混凝土梁段悬臂施工，多用于钢筋混凝土斜拉桥施工中。力学特点:靠牵索拉力的竖向分力来平衡主桁竖向荷载，牵索拉力产生的水平分量由锚固系统的斜拉杆来平衡。后端荷载主要靠锚固系统的竖吊杆承受。后支点挂篮的受力原理:是悬臂结构状态，挂篮尾部采用预应力筋或精轧螺纹钢锚固在已浇筑的梁段顶板，端部悬挑，其长度长于待浇筑梁段，通过锚固装置及支点将挂篮所承受的重量传递到已浇梁段，多用于连续梁桥和连续钢构桥中。第四讲控制方法----要点与作业一、试述桥梁施工控制的主要方法（三种以上常用的）；答：从控制思路上分：开环控制（确定性控制）；闭环控制（反馈控制，随机性控制）；仁自适应控制。国内常用施工控制方法：卡尔曼滤波法、最小二乘法、灰色预测控制法、无应力控制法，几何控制法、自适应控制法、最优控制法。二试述影响桥梁施工过程变形和内力的主要因素；答：施工过程中参数有误差，如：梁段自重施工临时荷载结构刚度张拉索力混凝土收缩、徐变温度等导致实际的施工过程内力和主梁标高偏离理论轨迹，达不到成桥目标严重时导致施工不安全因素。三、 试述用最小二乘法作参数误差识别的原理与算法；答：四、 试述斜拉桥张拉索力的常用测试方法；答：迄今为止，可供现场测定索力的方法主要有4种：（1）压力测定法（2）压力传感器测定法（3）磁通法（4）频率法其中压力表测定法和压力传感器测定法一般仅适用于正在张拉的斜拉索的索力测定，很难用于对已张拉斜拉索的索力进行测试。磁通量法是测定斜拉桥索力的非破坏性方法，可以用于已张拉斜拉索的索力测试，但我国目前无论在技术上，还是经验上都很不完善。因此，当需要对已施工完毕的斜拉索进行索力复测时，频率法几乎是唯一的选择。五、 试述桥梁施工过程中应变和位移的常用测试方法。答：目前应变测量普遍采用的方法是贴应变。使用应变片时，贴片、焊线、封片等工作常常在几米乃至几十米的高空进行，工作难度大，质量难保证，效率比较彳氐，而且测量值受环境温度和环境湿度影响大，时常有些测点的测值飘移，测量数据可信度低：另外还有光纤应变测量方法，但仪器价格昂贵，测试成本很高；钢弦式应变测量方法，反复使用时传感器易损，仅广泛用于长期检测中。目前位移（挠度）测量主要采用的方法有百分表测量法、悬锤法、水准仪直接测量法、和光电法等。百分表测量法和悬锤法要求在测量现场有静止的基准点，所以一般只适用于干河床情形；精密水准法、全站仪观测法、GPS观测法、专用挠度仪观测法等的最大缺点是受天气影响大，测量分辨率毫米级，现场检测效率低，一般仅使用于特大桥（如吊桥和斜拉桥等），而对于中小桥梁的挠度观测误差相对比较大。第五讲梁桥控制----要点与作业一、 试述大跨度PC梁桥悬臂施工的施工控制特点答：（1）截面的刚度大，主梁线形可调性差，必须事先计算准确，计算参数选取重要；（2）常用悬臂现浇施工法，挂篮变形误差影响梁段相对标高；（3）预应力平衡自重，梁段自重和预应力损失误差影响大；（4）合龙很关键，压重、锁定、合龙束张拉等工序严格控制；（5）开裂是混凝土箱梁的通病，预防开裂难度大；（6）主梁后期易出现较大下挠，预拱度设置有必要。二、 试述悬臂现浇施工PC梁桥挂篮立模标高的确定答：H立模二H成桥-f+△H成桥一括成桥预拱度f一累计挠度（从立模工况后开始累积）△一挂篮局部变形成桥预拱度一指活载挠度+不可预见下挠活载挠度一建议总的设计活载全桥均布不可预见下挠一适当加大后期徐变为宜三、 试述悬臂拼装施工梁桥的节段定位标高的确定答：悬臂拼装，定位标高H1确定主梁无应力状态下的制作成形H2H2=H成桥-fH1=H成桥-f+fif一一次形成无重悬臂结构累计位移fi一当前结构（吊装工况）累计位移四、 在梁桥施工中，温度对结构变形有何影响，我们在施工控制中如何处理。答：温度对结构变形的影响：温度对桥梁结构影响明显可分为两个方面，一是结构随温度变化发生变形，即热胀冷缩；在不同的环境温度下施工，对混凝土梁体产生的受热膨胀和受冷收缩时是不相同的，随着温度的变化且不断变化。由日照等原因引起结构温差温差对结构影响大，也很复杂。在悬臂施工到一定阶段时，桥梁跨径越大、悬臂越长，受温度的影响梁体的变形也就越大，白天在日照温度的影响下使箱梁顶底面发生温度差，顶面直接受日光照射升温较快温度高，混凝土产生膨胀，相对而言底面温度低，混凝土发生膨胀较顶面小且速度变化慢，夜间外界温度降低，箱梁表面的温度受外界温度影响散热快，温度下降迅速，而梁体内部箱室内空气流通慢散热慢，温度较梁体表面高，从而产生箱梁内外的温度差，外部收缩快而内部相对较慢，受温度影响混凝土梁体产生较大的变形，且梁段随温度的变化不同变形也不同，梁体处于不断变形之中，致使在施工修建工程中成桥状态往往偏离设计值。温度效应的处理方法：固定时间立模法如果是在同一时间段下立模，即使温度产生变形对施工阶段的影响也微乎其微。相对标高立模法第六讲拱桥控制----要点与作业一、 试述拱桥的施工控制特点答：（1）结构形式与施工方法多，施工控制各具特点。（2）通常分两个阶段：主拱圈形成；拱上结构形成。（3）主拱圈形成阶段，拱轴线控制和稳定安全是关键。（4）拱上结构形成阶段，施工顺序重要，被动控制。二、 试述各种施工方法（外置式拱架、内置式拱架、预制吊装法、斜拉扣挂法、转体法）施工拱桥的施工控制要点；答：（1）外置式拱架施工拱桥的施工控制目标、内容与关键：1、 拱架受力安全2、 拱架刚度满足拱圈形成质量3、 拱架预拱度设置满足拱圈成拱线形4、均匀落架，安全控制5、拱圈在拱上结构施工期受力安全控制夕卜置式拱架施工拱桥的施工控制方法与关键：开环控制，准确预测拱架变形以及主拱变形。（2） 内置式拱架施工拱桥的施工控制目标、内容与关键：1、 骨架无应力构型控制2、 自架设过程中骨架变形控制3、 骨架预拱度设置满足拱圈成拱线形4、拱圈在拱上结构施工期受力安全控制内置式拱架施工拱桥的施工控制方法与关键：开环控制，准确预测骨架变形以及主拱变形。（3） 预制吊装施工拱桥的施工控制目标、内容与关键：1、 拱段无应力构型控制2、 吊装过程中的稳定性控制3、 接头连接时机与结构状态控制是关键4、预拱度设置满足拱圈成拱线形（4） 斜拉扣挂法施工拱桥的施工控制目标、内容与关键：1、 拱段无应力构型（拼装）控制2、 拱段拼装定位或挂篮立模标高控制是关键3、 斜拉扣索力的控制与松扣时机4、 预拱度设置满足拱圈成拱线形（5） 转体法施工拱桥的施工控制目标、内容与关键：1、 拱段分两半成型，无应力构型控制很重要2、 离架和转动过程的安全控制是关键3、 合龙时机以及是否调整（线形与内力）4、 预拱度设置满足拱圈成拱线形第七、八讲斜拉桥和悬索桥控制要点与作业一、试述前支点挂篮（与后支点挂篮相比）的受力特点和在斜拉桥施工中的作用。答：前支点挂篮的受力原理:将后支点挂篮的悬臂状态转为前支点挂篮的简支状态，从而减少挂篮的挠度和弯矩，提高挂篮的承载能力，更适应较长节段混凝土梁段悬臂施工，多用于钢筋混凝土斜拉桥施工中。力学特点:靠牵索拉力的竖向分力来平衡主桁竖向荷载，牵索拉力产生的水平分量由锚固系统的斜拉杆来平衡。后端荷载主要靠锚固系统的竖吊杆承受。后支点挂篮的受力原理:是悬臂结构状态，挂篮尾部采用预应力筋或精轧螺纹钢锚固在已浇筑的梁段顶板，端部悬挑，其长度长于待浇筑梁段，通过锚固装置及支点将挂篮所承受的重量传递到已浇梁段，多用于连续梁桥和连续钢构桥中。二、 试述在斜拉桥和悬索桥的施工中，温度对结构变形控制的影响特点。答:斜拉桥的施工中，温度对结构变形控制的影响特点：在桥梁施工控制中，温度的影响是不可忽视的。尤其是对大跨度桥梁，温度变化直接影响到结构的变形和内力。对于斜拉桥，温度变化将导致斜拉索相应伸长或缩短，从而影响主梁标高和结构内力。一般而言，温度影响分为两类，一类是季节温差，一类是昼夜温差。季节温差将是整个结构产生均匀的伸长或缩短，对主梁的标高影响不大，故在施工控制中不考虑季节温差对主梁线形的影响。昼夜温差对主梁标高的影响较大，而且结构跨度越大，影响越明显。为了减小昼夜温差对结构的影响，施工控制中一般是采用选择合适的温度测量和最终调整立模标高，并避免在高温下浇筑混凝土。三、 试述悬臂法施工的斜拉桥和连续梁桥在施工控制上的主要区别。答：四、 试述大跨度悬索桥施工的施工控制特点。答：（1）体系刚度小，主缆线形是控制主体，基准索定位是关键;（2）几何非线性特别突出，加劲梁参与受力后的计算模拟难度