大跨度桥梁施工控制

合集下载
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
对混凝土连续刚构桥而言,挠度监测是控制 成桥线形的主要依据。测定主梁挠度的变化 情况,主要观测混凝土浇筑及预应力张拉对 各梁段控制点标高的影响。
由于混凝土桥梁挠度受温度影响较大,所以 挠度的观测必须选择在温度相对变化平稳的 阶段进行。一般夏天应该在日出之前,其它 季节则根据天气和温度确定。
6、施工控制有关的基础资料试验与收集
有所增加。而且悬臂桁梁施工中的应力与营运中 的应力一致,给悬臂施工即无支架施工提供了依 据。
与此同时,悬索桥成为19世纪及20世纪中期惟 一采用的大跨度桥型。以美国于1883年完工 的跨径486米的纽约勃罗克林桥最有名。悬索 桥的修建,使无支架施工方法(缆索吊机施 工方法)得以广泛采用。将缆索吊机作为吊 装工具,又成功地应用于梁桥、拱桥的无支 架施工中。
1) 梁段自重误差
梁段自重误差,即超方现象是浇筑混凝土过程中难 以克服的误差,产生的原因有两方面。一方面是浇 筑混凝土时,由现场施工负责人估计顶、底板混凝 土厚度而产生的误差,另一方面是由模板变形和混 凝土容重变化而产生的误差。混凝土超方对连续梁 桥施工阶段的内力和线型影响较大,特别是两侧出 现不平衡超方时,影响就更大。当结构悬臂伸长时, 危害急剧增加。
2、桥梁施工控制的发展趋势
桥梁施工控制在国外起步较早,目前,国外发达国 家已将桥梁施工控制纳入施工管理工作。控制方法 已从人工测量、分析与预报发展到自动监测、分析 与预报的计算机自动控制,已形成了较为完善的桥 梁施工控制系统。国外发达国家除了重视桥梁在施 工过程中的控制外,也十分重视桥梁服役状态的控 制工作,在桥梁中埋设测点进行长期观测、预报和 分析,以随时了解服役桥梁的健康状态,避免突发 事件的发生。
对于连续梁桥,在悬臂浇筑节段前还要将主梁与桥 墩临时固结,待跨中合拢施加预应力后,再去掉墩 顶临时固结。由此可见,预应力混凝土连续梁桥和 连续刚构桥的施工过程不但要经历悬臂浇筑节段形 成主梁的过程,还要经历体系转换的过程,即由对 称的单“T”静定结构转变为超静定结构。通过理论 计算,可以得到各施工阶段的理想标高和内力值, 但实际施工中受各种因素的干扰,可能导致合拢困 难,使成桥线形与内力状态偏离设计要求,给桥梁 施工安全、外形、可靠性、行车条件和经济性等方 面带来不同程度的影响,因此,要求在施工过程中, 实施有效的施工控制。
悬浇阶段的预应力束是连续梁桥承受负弯矩 的主要构件,如果预应力不足,会引起主梁 混凝土开裂,严重的会引起结构的破坏。消 除预应力误差的方法,一方面加强张拉力的 控制,严格标定千斤顶和油表,消除张拉误 差;另一方面疏通管道,减少管道摩阻力。
3) 结构刚度误差
引起结构刚度误差的因素,一方面是混凝土 弹性模量的改变,另一方面截面尺寸的变化, 都对刚度有所影响。对于对称悬臂施工的连 续梁桥来说,如果整体刚度提高,虽然浇筑 混凝土过程中主梁变形量会减少,但是,张 拉预应力束过程中变形量也会减少。所以, 结构刚度误差对施工控制质量的危害不大。
所以要使结构合龙后与设计线形一致,那么 每一节段就需要预抬一定的值。
预抬值的计算采用位移计算法。主要是用虚 位移原理。
虚位移方程
使体系上真实的平衡力系,在体系 可能的任意微小的刚体虚位移上, 所作的外力总虚功等于零的方程。
结构位移计算的一般公式
FNdF QdM d
L
L
L
n
(FNdFQdM d)
1)测试方法 混凝土温度元件选用智能型温度应变计。在 桥梁主要构件的标准截面内预埋温度元件, 以测量其内部的温度场分布。
2)测点布置 桥梁主要构件的标准截面内布置多个测点。
3)测试时间 在施工期间选择有代表性的天气进行24小时 连续观测,例如:每个季节选择一个晴天、 多云天和阴雨天。
5、挠度的监测
这里主要讨论预应力混凝土连续梁桥和连续刚 构桥。这两种桥型具有跨越能力大、受力合 理、行车平顺、施工方便和养护费用少等优 点,它已成为大跨度桥梁中的主要桥型。
1、连续梁桥和连续刚构桥的自架设体系施工 过程
这种桥一般采用的施工方法是:在其各主 墩上用挂蓝分段对称悬臂浇筑,在落地支架 上浇筑边跨现浇段,在吊架上现浇跨中合拢 段,全桥按对称悬臂浇筑→边跨合拢→中跨 合拢的顺序进行施工。
大跨度桥梁施工控制
长沙理工大学 陈星烨
第一章大跨度桥梁施工控制的发展
第一节 桥梁施工方法回顾 19世纪中期以前,各种桥梁均采用支架施工方法。整
个施工过程主梁处于无应力状态。 随着桥梁跨度的增大,特别是跨越大江、大河和深沟
的需要,支架施工变得非常困难,甚至不可能。 由此出现了悬臂桁梁,在悬臂桁梁之间加上铰使跨度
1)、混凝土龄期为3、7、14、28、90天的 弹性模量试验以及按规定要求的强度实验。 如施工现场改变水泥品种批号或砂石集料及 配合比时须按照规范要求做一套试验。
2)、气象资料:晴雨、气温、风向、风速等 资料应每星期收集。
3)、实际工期与未来进度安排。
4)、挂篮支点反力及其他施工荷载在桥上布 置的位置与数值应随时收集。
20世纪70年代,随着预应力混凝土工艺的更加 成熟,德国工程师率先采用挂蓝悬臂浇筑混 凝土,修建预应力混凝土连续梁桥,使该方 法成为预应力连续梁桥、连续刚构、斜拉桥 等无支架施工的基础。
挂蓝悬臂浇筑混凝土的无支架施工方法促进了 大跨度桥梁的建设,这种无支架施工方法也 为施工带来了许多问题。
第二节大跨度桥梁施工控制的重要性
在典型控制截面处埋设了应变计。对每一施 工梁段的每一工况:移挂篮、浇注混凝土、 预应力张拉,我们都进行了全部应变计的观 测。把观测值与理论值比较,反馈调整混凝 土的收缩徐变系数;掌握主梁的内部应力情 况,确保施工期主梁的安全。
由于大桥采用挂篮悬臂施工,因此在关键截 面处必须加强应力监测。在大桥的上部结构 的控制截面布置应力测点布置在关心截面的 上下缘。应变计按预定的方向固定在主筋上, 测试导线引至混凝土梁体外侧。应力应变关 系按虎克定律转换。
衡量一座桥的质量标准就是要保证已成桥的 线形以及受力状态符合设计要求。这也是施 工控制的目标。
1、桥梁施工控制是确保桥梁施工质量的关键:
对于预应力钢筋混凝土桥梁,由于混凝土材 料的非均匀性和材质的不稳定性,以及温度、 湿度、时间等的影响,使采用自架设体系施 工方法的节段,在施工过程中,节段的内力 和位移随时都可能偏离设计值。为了保证施 工质量,必须对建桥的整个过程进行严格的 施工控制。
6) 温度影响 温度影响是施工控制中较难掌握的因素,这主要是
因为温度始终变化无常,而且在同一时刻,结构各 部分也存在温差。所以,在结构计算中一般不把温 度影响作为单独工况,而是将温度影响单独列出, 作为修正。温度测量也比较困难,一般情况下,只 能测气温,而气温和结构温度是有很大差别的。 温度影响产生桥梁挠度变化有两种情况:均匀温差、 箱梁内外侧的相对温差。 温度变化虽然随时存在,但其对施工控制的危害主 要表现在挂篮定位时,选择夜间或者早晨进行挂篮 定位比较合适。温度影响变化无常,每座桥都有各 自特点,所以施工控制前必须加强观测,及时掌握 规律,尽可能排除温度影响。如果能掌握温度引起 挠度的变化规律,可以将挂篮定位安排在任意的时 间进行,对于加快施工进度是有好处的。
以上数据由相关单位提供。
7、参数误差分析和识别
误差分析是施工监控的难点,也是施工监控 三大系统中相对最不成熟的部分,主要原因 是测试数据较少而影响因素较多的矛盾引起 的。例如,引起主梁标高较低的因素较多, 诸如混凝土超方、挂篮变形较大、预应力张 拉力不够、临时荷载引起、日照影响等等, 在诸多的因素中,仅仅通过标高测量或者应 变测量是很难判断出原因的。所以,为了得 到更准确的分析,必须增加测点,增加测试 工况,增加测试内容。下面将连续梁桥可能 碰到的误差、误差的严重程度以及解决方法 分析如下:
主梁标高、控制截面应力应变。 施工控制数据理论值:立模标高。
2 T型刚构连续梁桥施工过程受力分析 以下图为例说明:这是一个静定结构。
其内力(轴力、剪力、弯矩)可以采用静 力平衡方程直接求解得到
q
L
弯矩如图A所示,剪力如图B所示
qL2/2

qL
qL

A
B
在此内力作用下,悬臂端会发生挠度,随着 施工的进展,悬臂增长,弯矩增加,挠度也 会随着加大。
d
s
如果弯矩满足如下条件:
➢ 结构上各杆均为等截面直杆; ➢ 至少有一个直线弯矩图形; ➢ 各杆EI分别或分段为常数;
就可以使用图乘法
图乘法的计算公式: △=∑ωy/EI
3、应力、应变监测
对混凝土连续刚构桥而言的应力、应变监 测比较复杂,因为混凝土箱梁的应变包括徐 变、收缩、温度变化等产生的非力学应变和 力学应变两部分。在应力、应变监测中必须 排除非力学部分,只有这样处理才能得到混 凝土由工作应力引起的应变,根据以往的经 验,我们选用振弦式应变计和钢筋计,观测 值较为稳定,并且耐久性较好,适合应力场 的长期观测。
1L
L
L
( F N d F Q d M d ) F R c i i
L
L
L
在荷载单独作用下,结构的位移计算公式
F N F Nd P s EA
k 0F G Q F Qd A P s
M M Pds EI
➢ 梁和刚架,主要考虑弯曲变 形的影响,位移公式为:
ห้องสมุดไป่ตู้
MMP EI
4)混凝土收缩徐变
混凝土的收缩徐变目前尚无完善精准的理论来描 述。这方面主要是根据经验和规范来确定,存在一 定的误差。
5 )施工荷载影响
桥面临时荷载的影响类似于混凝土超方,既存在对 称荷载,也存在单侧荷载。桥面临时荷载可分为两 类,第一类相对固定,如卷扬机、压浆机、吊索机、 施工简易房等;第二类比较随机,如桥面上堆放的 钢筋、型钢、锚具等。由于桥面荷载随机性较大, 只能通过实地观察,估计桥面荷载的重量以及位置, 在计算数据中考虑。如果能准确估计第一类荷载的 重量,并且随时记录第二类荷载堆放的时间和重量, 是能够在计算中消除此类误差的。
4、温度场监测
对悬臂施工的混凝土桥梁而言,温度是影响 结构挠度的主要因素之一,日照温差和季节 温差的变化都将使结构产生变形,尤其是日 照温差的影响更加复杂。尽管采用对称悬浇 施工,但日照墩身后,两侧因温度差将使大 桥施工中的墩两侧箱梁悬臂的变形不一致。 其中左、右半幅还有差别,更应加强温度的 监测。
2、桥梁施工控制是桥梁建设的安全保证:
由于桥梁设计的落著点是在桥梁的整体,难 以详细到施工过程中各构件的受力状态,而 且有些施工方法是由施工单位自行选定的。 这样就需要对施工过程每一阶段进行预先分 析与跟踪,及时发现结构的实际内力、位移 与预计内力、位移之间的差别,及时调整。
第三节自架设体系桥梁的施工控制
智能控制即施工过程控制和服役过程控制是桥梁工 程控制的发展趋势。
第二章 大跨度桥梁施工控制的内容和 方法
第一节 大跨度桥梁施工控制内容 1、理论计算
按照施工和设计所确定的施工工序,以及设计所提 供的图纸和其他设计参数,对施工过程进行一次正 装计算,得到各施工状态以及成桥状态下的结构内 力(或应力应变)和变形等控制数据。与设计相互 校对确认无误后作为刚构-连续组合梁桥施工控制 的理论轨迹。具体数据有:
在施工过程中,通过改进施工方法减少误差的产生 是很有必要的,也是可行的。对悬臂施工的连续梁 桥来说,由于两悬臂端对称荷载对结构的影响比单 侧荷载要小的多,所以,施工中出现两侧不平衡荷 载时,可以考虑在轻的一侧增加重量,只要保持平 衡,影响不会太大。
2) 预应力束张拉力误差
预应力束张拉误差一方面由张拉千斤顶的油 压表读数误差引起,另一方面由各种预应力 损失引起。预应力损失包括:①管道摩阻力, ②锚具损失,③温度损失,④钢丝松弛,⑤ 徐变损失。
这里讨论的桥梁施工控制主要是针对自架设体系的 施工方法进行的。
所谓自架设体系施工方法是将桥梁的上部结构分节 段进行施工,后期节段靠已浇节段来支撑,逐步完 成全桥的施工。也就是无支架而靠自身结构进行施 工的方法。
自架设体系施工方法的采用,使桥梁结构在施工过 程中始终处于较为复杂的内力与位移的变化状态, 为了保证桥梁施工质量和桥梁施工安全,使桥梁施 工控制必不可少。
相关文档
最新文档