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【摘 要】 本文主要从施工监控的目的与内容、施工控制中影响因素分析、工程施工监控的理论和方法及工程施工误差调整策略四个方面对大跨度变截面预应力混凝土连续梁桥施工监控进行了详细的分析与介绍,以供参考。
【关键词】 监控目的;影响因素;理论和方法;调整策略
前言:
对大跨度变截面预应力混凝土连续梁桥施工进行监控检测,能够有效的对桥梁工程的施工进行详细的检测,对发现的问题能够有效的进行解决,从而保证施工的进度和工程的质量。
一、施工监控的目的与内容
桥梁施工监控的目的就是确保施工过程中结构的可靠度和安全度,保证桥梁成桥桥面线形和受力状态符合设计要求。具体做法是通过在施工过程中对桥梁结构进行实时监测,并依据监测结果对设计的施工过程进行相应的调整,使桥梁建成时最大可能地接近设计要求。
施工监控根据桥梁成桥(含桥墩)后线型的要求,监控的内容有:各梁段的变形及高程实施控制;箱梁控制截面应力监测等。对于悬臂施工的大跨度桥梁结构,所采用的施工顺序与成桥后的主梁线型与结构内力有着密切的联系,对墩顶变形与主梁合龙顺序密切相关。在施工阶段随着桥梁结构的环境温度、荷载状态及湿度不断变化,结构内力与变形也随之不断变化。所以,需要对大跨度桥梁的每一施工阶段进行详尽的分析和实测验证,并采用一定的监控方法对结构的变形、应力加以有效的控制,对施工的实践进行指导,以保证设计施工过程或经调整后的施工过程得以很好地实现。
二、施工控制中影响因素分析
1、截面特征参数分析
桥梁施工可能存在截面尺寸误差,这种误差将直接导致截面特征参数(截面面积、截面惯性矩等)的误差,控制过程中通过结构变形和内力的实时监测数据对截面特征参数进行动态修正并作误差分析。
2、材料特性参数分析
材料特性参数主要指材料的弹性模量E,对于混凝土材料来说,弹模在施工过程中会有一定的波动,在桥梁施工计算中要按照实测值进行分析。
3、温度及混凝土收缩徐变分析
温度变化对桥梁结构的内力和变形有较大影响,但桥梁结构中的温度场的影响比较复杂,一贯作法是通过定时观测(如每天早晨日出前进行观测)来尽量减小温度影响。混凝土收缩徐变与桥梁结构的形成历程有着密切的关系,在混凝土桥梁结构中,混凝土收缩、徐变对结构的内力与变形都有明显的影响。
4、荷载参数分析
荷载参数主要是指结构构件自重力(容重)、施工临时荷载和预加力。对于悬臂施工预应力混凝土连续梁,由于容重变化、涨模等原因引起的构件自重变化经常发生而又没有一定的规律。由于施工组织不合理材料堆放引起的施工临时荷载,也会有较大的误差。对于结构体系中的有效预加力,由于预应力损失的变化也常常引起不小的误差。
三、工程施工监控的理论和方法
连续梁桥是-施工-量测-识别-修正-预告-施工的循环过程,其实质就是使施工按照预定的理想状态(主要是施工标高)顺利推进。要保证控制目标的实现,最根本的就是对立模标高做出尽可能准确的预测,即主要依靠预测控制。无论施工过程如何,总是以最终桥梁成型状态作为目标状态,以此来控制各施工块件的预抛高值(立模标高)。
1、对材料参数的测试
作为结构的重要组成部分,材料参数的真实值直接影响到主梁挠度及内力。因此,施工开始及施工过程中,应针对桥梁所用混凝土及鋼绞线等主要材料进行物理和力学参数检测,以应用于施工控制分析中。具体应包括混凝土容重、弹性模量、收缩徐变特性参数及钢绞线弹性模量、延伸率、管道摩阻系数等。
2、对变形标高监测
为了正确反映桥梁结构施工中的标高(位移),把节段梁底标高作为状态向量和控制向量的监测值,梁底采用预埋一根从梁底到顶板的粗钢筋来引取,并在钢筋安置后测出钢筋顶或底的标高差作为标高和位移的测量结果。
3、对应力监测
在大跨度预应力混凝土连续梁桥上,主要测试大桥的桥墩和箱梁截面的应力,对预应力混凝土连续梁桥还必须注意墩梁临时固结构件的应力情况。一般来说,桥墩上测点布置在墩底、横系梁及墩顶截面处,主梁上测点布置在悬臂根部、L/4,L/2等关键截面上。
4、对温度场监测
温度变化是影响主梁挠度的主要因素之一。温度变化包括季节性温度和日温度变化2个部分。日温度变化复杂,尤其日照作用会引起主梁顶、底板温差,使主梁产生挠曲,同时会引起墩身偏移,从而导致主梁因刚体转动而产生悬臂端竖向位移。因此,对结构温度场的监测是一项十分重要的工作。
只有充分地了解结构因温度变化引起的位移、应力改变,才能确定在当前荷载作用下结构的真实位移、应力状态。温度项目的监测包括:主梁箱内外大气温度梁体温度、温度梯度和主墩各侧面温度。
四、工程施工误差调整策略
1、施工监控的方法
大跨度桥梁的施工均采用分阶段逐步完成的施工方法,在主梁各节段施工过程中,结构的实际状态并不总是与其理想吻合。桥梁结构的实际施工状态与理想施工状态总是存在着一定的误差,即理论预测存在误差。桥梁施工控制的主要目的是使施工实际状态最大限度地与理想设计状态相吻合。要实现实际与预测相吻合,就必须全面了解可能使施工状态偏离理论设计状态的所有因素,以便对施工过程进行有效控制。自我调整施工控制方法是目前最常用、最先进的施工控制方法。自我调整控制是在回馈控制的基础上,加上一个误差识别过程。当结构的实测状态与理论状态不相符时,分析误差产生的原因,根据该原因重新调整计算,使模型的输出结果与实测结果相一致。自我调整控制是一个预告-施工-量测-计算-参数识别-分析-修正-预告的循环过程。即在施工过程中,比较结构测量的受力状态与模型计算结果,依据两者的误差进行参数调整(识别),使模型的输出结果与实际测量的结果相一致。利用修正的计算模型参数,重新计算各施工阶段的理想状态,按回馈控制方法对结构进行控制。这样,经过几个工况的反复识别后,计算模型就基本上与实际结构相一致了,在此基础上可以对施工状态进行更好的控制。
2、施工误差的调整
引起理论预测误差的原因是多方面的,归纳起来主要有以下几个方面:结构参数误差、施工误差、施工监测误差、结构分析模型误差及温度变化不一致等。结构参数是施工控制中进行结构施工模拟分析的基本数据,它主要包括构件截面尺寸、材料弹性模量、容重、收缩徐变系数、热膨胀系数、施工荷载、预加应力等,其正确性直接影响分析的结果。实际研究表明,模型误差及设计参数误差是引起大跨度桥梁施工控制的误差主要因素之一。基于自我调整的控制方法,对大跨度预应力混凝土桥梁悬浇施工过程中的预测误差调整,采取如下策略:
(1)采用准确模型进行施工过程的模拟模拟分析,以尽量较小模型误差;
(2)比较实测值与理论预测值,若两种误差在允许范围内,则按原预测值继续下一节段的施工,否则进行第(3)步工作;
(3)进一步分析误差的原因,特别对实际的设计参数进行识别,采用较为准确的设计参数进行结构分析,据此确定下一节段的立模标高等施工参数,对今后的施工状态进行预测。
总之,对桥梁进行施工中检测,能够为桥梁的施工提供准确的数据,使桥梁在各个阶段的施工能够更加符合施工设计的要求,并且能够为后期桥梁工程的养护工作提供准确的数据保证。
参考文献:
[1]夏伟.预应力混凝土连续梁桥施工监控研究[J].郑州大学2011(4).
[2]孙之芜;叶生;杨成斌.大跨度预应力混凝土连续梁桥的施工监控[J].工程与建设.2007(6)
[3]石德斌;程浪舟;朱文清大跨度变截面预应力混凝土连续梁桥施工监控[J].2006(2)
【关键词】 监控目的;影响因素;理论和方法;调整策略
前言:
对大跨度变截面预应力混凝土连续梁桥施工进行监控检测,能够有效的对桥梁工程的施工进行详细的检测,对发现的问题能够有效的进行解决,从而保证施工的进度和工程的质量。
一、施工监控的目的与内容
桥梁施工监控的目的就是确保施工过程中结构的可靠度和安全度,保证桥梁成桥桥面线形和受力状态符合设计要求。具体做法是通过在施工过程中对桥梁结构进行实时监测,并依据监测结果对设计的施工过程进行相应的调整,使桥梁建成时最大可能地接近设计要求。
施工监控根据桥梁成桥(含桥墩)后线型的要求,监控的内容有:各梁段的变形及高程实施控制;箱梁控制截面应力监测等。对于悬臂施工的大跨度桥梁结构,所采用的施工顺序与成桥后的主梁线型与结构内力有着密切的联系,对墩顶变形与主梁合龙顺序密切相关。在施工阶段随着桥梁结构的环境温度、荷载状态及湿度不断变化,结构内力与变形也随之不断变化。所以,需要对大跨度桥梁的每一施工阶段进行详尽的分析和实测验证,并采用一定的监控方法对结构的变形、应力加以有效的控制,对施工的实践进行指导,以保证设计施工过程或经调整后的施工过程得以很好地实现。
二、施工控制中影响因素分析
1、截面特征参数分析
桥梁施工可能存在截面尺寸误差,这种误差将直接导致截面特征参数(截面面积、截面惯性矩等)的误差,控制过程中通过结构变形和内力的实时监测数据对截面特征参数进行动态修正并作误差分析。
2、材料特性参数分析
材料特性参数主要指材料的弹性模量E,对于混凝土材料来说,弹模在施工过程中会有一定的波动,在桥梁施工计算中要按照实测值进行分析。
3、温度及混凝土收缩徐变分析
温度变化对桥梁结构的内力和变形有较大影响,但桥梁结构中的温度场的影响比较复杂,一贯作法是通过定时观测(如每天早晨日出前进行观测)来尽量减小温度影响。混凝土收缩徐变与桥梁结构的形成历程有着密切的关系,在混凝土桥梁结构中,混凝土收缩、徐变对结构的内力与变形都有明显的影响。
4、荷载参数分析
荷载参数主要是指结构构件自重力(容重)、施工临时荷载和预加力。对于悬臂施工预应力混凝土连续梁,由于容重变化、涨模等原因引起的构件自重变化经常发生而又没有一定的规律。由于施工组织不合理材料堆放引起的施工临时荷载,也会有较大的误差。对于结构体系中的有效预加力,由于预应力损失的变化也常常引起不小的误差。
三、工程施工监控的理论和方法
连续梁桥是-施工-量测-识别-修正-预告-施工的循环过程,其实质就是使施工按照预定的理想状态(主要是施工标高)顺利推进。要保证控制目标的实现,最根本的就是对立模标高做出尽可能准确的预测,即主要依靠预测控制。无论施工过程如何,总是以最终桥梁成型状态作为目标状态,以此来控制各施工块件的预抛高值(立模标高)。
1、对材料参数的测试
作为结构的重要组成部分,材料参数的真实值直接影响到主梁挠度及内力。因此,施工开始及施工过程中,应针对桥梁所用混凝土及鋼绞线等主要材料进行物理和力学参数检测,以应用于施工控制分析中。具体应包括混凝土容重、弹性模量、收缩徐变特性参数及钢绞线弹性模量、延伸率、管道摩阻系数等。
2、对变形标高监测
为了正确反映桥梁结构施工中的标高(位移),把节段梁底标高作为状态向量和控制向量的监测值,梁底采用预埋一根从梁底到顶板的粗钢筋来引取,并在钢筋安置后测出钢筋顶或底的标高差作为标高和位移的测量结果。
3、对应力监测
在大跨度预应力混凝土连续梁桥上,主要测试大桥的桥墩和箱梁截面的应力,对预应力混凝土连续梁桥还必须注意墩梁临时固结构件的应力情况。一般来说,桥墩上测点布置在墩底、横系梁及墩顶截面处,主梁上测点布置在悬臂根部、L/4,L/2等关键截面上。
4、对温度场监测
温度变化是影响主梁挠度的主要因素之一。温度变化包括季节性温度和日温度变化2个部分。日温度变化复杂,尤其日照作用会引起主梁顶、底板温差,使主梁产生挠曲,同时会引起墩身偏移,从而导致主梁因刚体转动而产生悬臂端竖向位移。因此,对结构温度场的监测是一项十分重要的工作。
只有充分地了解结构因温度变化引起的位移、应力改变,才能确定在当前荷载作用下结构的真实位移、应力状态。温度项目的监测包括:主梁箱内外大气温度梁体温度、温度梯度和主墩各侧面温度。
四、工程施工误差调整策略
1、施工监控的方法
大跨度桥梁的施工均采用分阶段逐步完成的施工方法,在主梁各节段施工过程中,结构的实际状态并不总是与其理想吻合。桥梁结构的实际施工状态与理想施工状态总是存在着一定的误差,即理论预测存在误差。桥梁施工控制的主要目的是使施工实际状态最大限度地与理想设计状态相吻合。要实现实际与预测相吻合,就必须全面了解可能使施工状态偏离理论设计状态的所有因素,以便对施工过程进行有效控制。自我调整施工控制方法是目前最常用、最先进的施工控制方法。自我调整控制是在回馈控制的基础上,加上一个误差识别过程。当结构的实测状态与理论状态不相符时,分析误差产生的原因,根据该原因重新调整计算,使模型的输出结果与实测结果相一致。自我调整控制是一个预告-施工-量测-计算-参数识别-分析-修正-预告的循环过程。即在施工过程中,比较结构测量的受力状态与模型计算结果,依据两者的误差进行参数调整(识别),使模型的输出结果与实际测量的结果相一致。利用修正的计算模型参数,重新计算各施工阶段的理想状态,按回馈控制方法对结构进行控制。这样,经过几个工况的反复识别后,计算模型就基本上与实际结构相一致了,在此基础上可以对施工状态进行更好的控制。
2、施工误差的调整
引起理论预测误差的原因是多方面的,归纳起来主要有以下几个方面:结构参数误差、施工误差、施工监测误差、结构分析模型误差及温度变化不一致等。结构参数是施工控制中进行结构施工模拟分析的基本数据,它主要包括构件截面尺寸、材料弹性模量、容重、收缩徐变系数、热膨胀系数、施工荷载、预加应力等,其正确性直接影响分析的结果。实际研究表明,模型误差及设计参数误差是引起大跨度桥梁施工控制的误差主要因素之一。基于自我调整的控制方法,对大跨度预应力混凝土桥梁悬浇施工过程中的预测误差调整,采取如下策略:
(1)采用准确模型进行施工过程的模拟模拟分析,以尽量较小模型误差;
(2)比较实测值与理论预测值,若两种误差在允许范围内,则按原预测值继续下一节段的施工,否则进行第(3)步工作;
(3)进一步分析误差的原因,特别对实际的设计参数进行识别,采用较为准确的设计参数进行结构分析,据此确定下一节段的立模标高等施工参数,对今后的施工状态进行预测。
总之,对桥梁进行施工中检测,能够为桥梁的施工提供准确的数据,使桥梁在各个阶段的施工能够更加符合施工设计的要求,并且能够为后期桥梁工程的养护工作提供准确的数据保证。
参考文献:
[1]夏伟.预应力混凝土连续梁桥施工监控研究[J].郑州大学2011(4).
[2]孙之芜;叶生;杨成斌.大跨度预应力混凝土连续梁桥的施工监控[J].工程与建设.2007(6)
[3]石德斌;程浪舟;朱文清大跨度变截面预应力混凝土连续梁桥施工监控[J].2006(2)