客运专线铁路连续梁水平转体施工监测技术

2012年9月上第41卷第372期施工技术
CONSTRUCTION TECHNOLOGY
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客运专线铁路连续梁水平转体施工监测技术
于跟社1，谢建国2，林鹏凯
2
（1.中国交通建设股份有限公司，北京100088； 2.中交隧道工程局有限公司，北京100088）
［摘要］以哈大客运专线运粮河特大桥为例，介绍了目前我国铁路施工中，跨径最大、结构最重要的转体工程施工监测技术。

为保证施工监测的科学性，首先对钢箱叠合拱桥进行了仿真分析，施工及其监测过程通过计算设计图与实测相结合的方式推进。

在施工中完成了预压和运梁过程中结构的变位、应力（应变）和温度控制与监测，大型临时工程钢管支架的应力和位移监测。

［关键词］桥梁工程；铁路桥梁；连续梁桥；监测；施工技术［中图分类号］TU393.3；U445.465
［文献标识码］A
［文章编号］1002-8498（2012）17-0025-03
Construction Monitoring Technology for Horizontal Rotating Engineering
of Continuous Girder in Passenger Dedicated Railway Line
Yu Genshe 1，Xie Jianguo 2，Lin Pengkai 2
（1.China Communications Construction Co．，Ltd．，Beijing
100088，China ；CC Tunnel Engineering Co．，Ltd．，Beijing
100088，China ）
Abstract ：Based on Yunliang River Bridge in Harbin-Dalian passenger dedicated line ，the authors introduce construction monitoring technology for horizontal rotating engineering of continuous girder with the longest span and the most important structure．In order to ensure the science for construction monitoring ，
the authors simulate and analyze steel box stacked tied arch bridge ，the construction and monitoring process are promoted by calculation design drawing combined with measurement．The control and monitoring of structure displacement and stress （strain ）and temperature is completed in construction ，the stress and displacement monitoring of steel pipe support for large temporary engineering are completed in construction．
Key words ：bridges ；railroad bridges ；continuous bridges ；monitoring ；construction ［收稿日期］2012-06-13
［基金项目］铁道部科技计划（2008G007-E 号）［作者简介］于跟社，高级工程师，
E-mail ：yuer19213@163．com 哈大客运专线运粮河特大桥在DK913+222.25—DK913+443.95段，桥梁上部结构为（60+100+60）m 现浇预应力混凝土连续箱梁，下部结构为圆端形桥墩，钻孔桩基础。

既有哈大铁路线为Ⅰ级双线电气化铁路，哈大客运专线与既有哈大铁路两线夹角23ʎ。

为了保证既有铁路线的运营安全，减少施工过程中既有线加固防护数量，连续梁采用转体施工，即平行于既有铁路线采用支架现浇，然后平转至原设计位置，再施工合龙段。

838号墩顺时针旋转24ʎ，839号墩顺时针旋转21ʎ。

1
钢箱叠合拱桥仿真分析
钢箱叠合拱桥的结构内力需要同时分析施工各阶段的内力变化与完成施工过程后的恒载内力。

在施工阶段，结构内力与施工方法和程序密切相关。

随着支架的拆除和施工进程的发展，不仅使得钢箱叠合拱桥的结构内力产生变化，
结构形态也随之不断变化。

因此，必须对钢箱叠合拱桥每一个施工阶段的结构内力进行详尽的分析和验算，并在施工各阶段进行有效的监测、管理和控制。

哈大客运专线新开河钢箱叠合拱桥采用结构分析软件（Midas /Civil ，
ANSYS 等有限元软件）进行了结构分析，对每个施工阶段，包括运梁阶段、拼装拱肋成拱阶段和临时支架拆除吊杆开始受力阶段进行全面的数值模拟分析，
仿真模拟出各阶段梁、墩、拱的变形和应力，系统地获得了不同施工方法、不同施工阶段的结构受力行为。

施工及其监测过程通过计算设计图与实测相结合的方式推进。

在各个施工阶段，首先根据施工图计算变形和应力，并根据实际监测结果分阶段修
26施工技术第41卷
正计算模型和施工参数，再进行下一阶段的施工和监测。

这一施工监测方法保障了钢箱叠合拱桥在每个施工阶段的结构内力和变形都控制在设计安全范围，使钢箱叠合拱桥在成桥后的应力水平和挠度与设计单位计算的内力和应力沿桥跨的分布规律基本一致。

建立全桥和各个施工阶段的计算模型，如图1所示。

图1全桥和各个施工阶段的计算模型示意Fig．1
Calculation model for whole bridge and different construction stages
2施工各阶段结构监测和温度场测量2.1
施工各阶段需要控制监测的内容
施工是一个连续的进程，
各个阶段都产生安全范围内的误差。

而误差的积累很难消除，大跨度钢箱叠合拱桥同样存在这样的问题，
施工各个阶段都与理论计算存在误差，而所积累的误差很难在合龙时消除。

施工过程的控制监测，就是通过对施工各阶段的监测采取技术调控手段，阶段性弥合大跨度钢箱叠合拱桥的线形和应力偏差，
使其在每一个施工阶段都在桥梁设计要求范围之内，在现行规范标准控制范围之内，
以保证成桥后满足设计计算要求。

施工各阶段控制监测的主要内容包括：1）按设计图要求明确施工过程中控制监测目标。

2）按计算比较结果验证控制监测目标，设计可行的施工程序。

3）确定影响结构内力的影响参数和参数偏差的影响。

4）在施工各阶段对主墩、拱肋、加劲梁、横梁、纵梁、吊杆的应力和线形实施控制监测，并根据监测结果调整线形和应力偏差。

具体控制监控的主要内容包括主拱肋的内力和变形、钢拱肋和施工临时钢支架的内力和变形、结构的整体抗倾覆稳定性、合龙前的内力和标高、吊杆和桥面加劲梁安装内力和变形以及主墩水平反力、位移等。

在控制监控的同时，根据监测数据进行适时和必要的调整，以减少成桥线形和应力的偏差。

施工过程中还对拱肋和桥面加劲梁进行了预拱度设置，并进行了监控。

2.2
控制监控和监测的主要形式
控制监控和监测的主要形式包括施工位移监测、
安装预设、应力（应变）监测和温度场测量。

1）位移监测
位移测量包括沉降和横向位移
测量，
主要监测主桥墩和临时钢管支墩。

在桥墩承台顶、
桥墩顶2个截面对角设置测量点。

按施工阶段监测位移数据，每个施工阶段的数据都需进行计算分析，以确定桥墩和钢管支墩的位移。

由施工单位负责测量，监理单位负责复测，监控单位负责计算分析，
并根据分析数据进行施工调整。

在拱肋和梁部合龙前、
后均须对全桥的标高作一次全面复测。

2）预设与监测
根据设计要求进行支座预偏
量、
支架标高、拱肋和梁的安装标高（预拱度或反拱设置、温度场的影响）的计算，根据计算结果监测施工过程，分析预设偏差的应力和线形影响。

3）应力（应变）监测
应力监控截面和测点的
设置需要满足设计图纸和监控目的，经计算布置的应力监控截面具体布置如图2，
3所示。

所确定截面上、下表面粘贴8个应变片测量每次工况变化时的数据，
并进行分析。

图2应变片布置截面位置示意Fig．2
Section location of strain gauges
4）温度场测量钢结构对温度变化相对敏感，
桥梁施工期间应力和变形的变化相对复杂，对温度场测量可以更好地保证施工质量。

因而在桥梁主体施工期间，每个工况都用智能型表贴焊式钢应变传感器在完成应变测试的同时进行钢梁和钢箱的内部温度测试。

施工期间，为确定温度场变化对梁体变形的影响，还在每个月具有代表性的晴天、多云和阴雨天进行多次监测，
以计算分析温度变化对
2012No．372于跟社等：客运专线铁路连续梁水平转体施工监测技术
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图3梁部应变计测点布置示意
Fig．3Measuring point arrangement
of strain gauges on girder
梁体变形和应力变化的影响，积累温度场测量数据。

3预压和运梁过程中结构监测
为了确保施工和运梁过程中结构的安全，以及快速、及时获取结构变形和内力变化的信息，采用在梁上布设传感器、动挠度计和动应变计，在临时钢柱上布置应变片的方法。

采集数据的时间段分别是在运梁前和运梁过程中。

为了确保施工和运梁过程中结构的安全，以及快速、及时获取结构变形和内力变化的信息，采用在梁上布设传感器、动挠度计和动应变计，在临时钢柱上布置应变片的方法。

采集数据的时间段分别是在运梁前和运梁过程中。

4大型临时工程钢管支架的应力和位移监测1）大型临时工程钢管支架的应力监测对于大型临时工程钢管支架的应力监测，主要根据理论计算的最不利位置在钢管支架底部布设应变片测试应力，并在306号墩旁钢管支架的顶端也布置2个应变片以测试钢管顶部的应力。

根据实际地基的承载力情况和预压位置，布设应变片时在靠近306号墩的半跨中多布置了一些测点。

2）大型临时工程钢管支架的基础位移监测大型临时工程钢管支架的基础位移监测，用精密水准仪每天固定时间、固定地点进行监测测量，并及时把测试结果反馈给施工监测单位。

5系梁的应力测试和计算结果
系梁顶面、底面和侧面的传感器均沿着系梁轴线方向布置，系梁各截面所提取的应力值包含轴向应力与相应的弯曲应力比。

6结语
总体上在钢梁架设、砂箱预压、运梁过程3个阶段，通过计算分析和试验测试监控，确保了施工过程安全可靠。

钢管支架和钢梁的应力与变形都在规范允许范围内。

试验测试和计算数据吻合良好。

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（上接第24页）
目前采用较多的牵引系统有门架式拽拉器牵引系统、轨道小车牵引系统、架空索道牵引系统。

牵引系统的方式主要取决于主缆的架设方式。

早期悬索桥主缆架设多采用纺丝（AS法）法来实现，这种方法一般用循环牵引系统；近期大多数悬索桥采用预制索股（PWS法）法进行主缆架设，这种方式采用的牵引系统有循环牵引系统、往复式牵引系统、轨道小车牵引系统、架空索道牵引系统等。

泰州长江公路大桥3塔2跨悬索桥主缆索股数量多，牵引距离长，要求索股架设牵引系统效率高、架设质量好。

门架拽拉式牵引系统较适合本项目主缆施工需要，并确定将牵引系统分成2步来形成：根据猫道架设需要，先期完成满足猫道架设时的单线往复式牵引系统；在猫道架设完成后转换体系，最终形成主缆索股架设用的门架式双线牵引系统。

在实际施工中，曾创造1d架设主缆索股8根（单边4根）的国内外最快施工纪录，扣除天气等其他因素的影响，仅用不到100d的时间完成全桥338根索股架设，而且牵引过程中索股形状保持较好，有效地控制了索股乱丝、呼啦圈、扭转等现象的发生，得到了国内外同行的认可，对以后的大跨径悬索桥施工有很好的借鉴作用。

参考文献：
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