鱼洞长江大桥主桥施工监控分析

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  【摘 要】在分析了鱼洞长江大桥的施工监控的特点之后,提出了具有针对性的监控方法和监控内容,然后介绍了本桥的线形控制和应力监测的内容和方法;对比大桥的实测数据与理论数据表明大桥线型满足控制精度要求。
  【关键词】施工监控;线形控制;应力监测;数据对比
  The analysis of construction supervision for Yudong Yangtze river bridge
  Cui Feng-hua1,Liao Jiang2, Leng Bing-lin3
  (1. The Tiefa Suiyu expressway group Co., LTD. of China Chongqing 401121;
  2. Chongqing Jiaotong University Chongqing 400074;
  3.95080 Troops, Shantou Guangdong 515823)
  【Abstract】By the analysis on construction supervision characteristics of the yudong Yangtze river bridge, it gives out a directional control method and monitoring content.Then it introduces the content of linear control and method of stress monitoring to the bridge.Finally, it shows that the linear of bridge meets precision requirements by comparing with the measured data and the theoretical data of the bridge.
  【Key words】Construction supervision;Linear control;Stress monitor;Data contrast
  
  1. 工程概况
  鱼洞长江大桥正桥起点桩号为k23+384.12,终点桩号为k24+925.72,桥梁全长1541.6m。桥跨布置为12×40m(连续箱梁引桥)+145.32m+2×260m(连续刚构)+145.32m(主桥)+6×40m(连续箱梁引桥),在桥台及6、12、16、22号桥墩和上游幅桥20号墩接南桥立交匝道处设置伸缩缝。全桥共分四联,即0号桥台至6号墩为第一联,6号墩至12号墩为第二联,12号墩至16号墩为第三联,16号墩至22号墩为第四联。全桥共设一个桥台,即0号桥台,采用重力式U型桥台。22号墩为交界墩。
  平面线形:12号桥墩以北位于R=600m的圆曲线和缓和曲线上,19号桥墩以南位于R=1500m的圆曲线上。桥面纵坡:2号桥墩以北为-2.5%,3号桥墩至20号墩之间为-1.8%,21号桥墩以南为0.5%,两个变坡点的半径分别为70000m和5500m。桥面横坡:近期为1.5%的单向横坡,远期为1.5%的双向横坡。主桥主梁为单箱双室断面,分上下游双幅桥(现实施的是上游幅)。桥面总宽41.6m,单幅宽20.3m,箱宽12.9m,最大悬臂4.8m根部梁高15.1m,跨中梁高4.6m,箱梁高均以外腹板外侧边缘为准,箱梁高度从合龙段中心到悬臂端根部按1.8次抛物线变化。边跨现浇段底板厚从合龙段到支承端按直线变化。
  主桥上部结构主梁:23-30节段为C60混凝土(纤维0.8Kg/m3),其余为C55混凝土(纤维0.8Kg/m3)。采用三向预应力,纵向均采用钢铰线φs15.24,横向采用钢铰线φs15.24和JL32精扎螺纹钢,竖向采用JL32精扎螺纹钢。
  2. 监控方法和监控内容
  2.1 本桥施工控制特点。
  重庆鱼洞长江大桥正桥工程由于其结构和活载的特殊性,分期施工带来的恒载不对称性构成了本桥的自身的特点:
  2.1.1 本桥主跨跨径达260m,且偶数跨的钢筋混凝土连续刚构桥,这在国内,乃至全世界也是少有的,本身建设难度大,体系转换多,结构受力复杂。
  2.1.2 本桥主跨跨径达260m,合龙(刚成桥)时的线形与服务一定年限(一般为混凝土收缩徐变终止的年限)后的线形差异明显,实现最终设计目标的难度大,对线形控制的要求高。
  2.1.3 主桥箱梁在挂篮逐块对称现浇施工阶段,由于箱梁截面的不对称性,恒载也在横向存在不对称,随着节段的延长,这种恒载引起的扭矩会逐渐增大,在梁的横截面上产生扭曲变形和剪应力也将逐渐增大。监测与控制这种扭曲变形和剪应力成为本桥监控的一个重点和难点问题。
  2.1.4 结构内力、几何状态监测工作量大,“真实值”识别难度大。
  2.1.5 通长预应力束长度达260m,其有效预应力有待研究和考察。
  2.2 施工控制理论与技术。
  根据本桥的上述特点,提出了具有针对性的监控方法,具体办法包括:
  提出并编制完整的施工监控实施方案。[1]
  对主梁结构的施工过程进行预分析,包括扭转变量的计算和分析。[2]
  进行材料、成品及预应力管道摩阻测试等试验。
  2.2.1 箱梁高程控制与挠度观测。
  2.2.1.1 竖向线形(标高)控制 。
  目前,施工标高控制的方法很多,有事后控制法、预测控制法、自适应控制法等。本桥采用预测控制法进行施工控制,其基本结构下图所示。
  2.2.1.2 立模标高。
  在建立了正确的模型和材料性能指标之后,依据设计参数和控制参数,结合桥梁结构的结构状态、施工工况、施工荷载、二期恒载、活载等,输入前进分析系统中。从前进分析系统中可获得结构按施工阶段每阶段的内力和挠度及最终成桥状态的内力和挠度。接着,假设成桥时为理想状态,对桥梁结构进行倒拆分析,利用前进分析所得的数据,可获得使桥梁结构最终成为理想状态的各阶段的预抛高值,得出各施工阶段的立模标高以及混凝土浇筑前、混凝土浇筑后、钢筋张拉前、钢筋张拉后的预计标高。
  立模标高为:
  挂蓝变形值根据挂蓝加载试验,综合各项测试结果,最后绘制出挂蓝荷载-挠度曲线,进行内插而得。这就要求施工单位在做挂蓝变形时,必须分级加载。根据国内同类桥梁的施工控制看,挂蓝变形值是否准确,直接影响到大桥的线型和合龙精度。
  但是,实际的施工状态与理想的施工状态是有差别的,这就是说,如果按照计算的预抛高值施工,最终成桥状态不一定是理想的状态,这时,具有反馈控制的实时跟踪分析系统就是实现桥梁结构施工控制的关键。通过参数调整(如温度影响调整),预告出各阶段的实际状态值,结合实际观测值,得出调整方案,最终完成整个控制过程。
  2.2.1.3 关于预拱度值计算。
  预拱度值是施工控制中必须考虑的一个重要参数。根据相关的规定,必须计算长期挠度值作为预拱度值。
  预拱度值主要包括由混凝土收缩、徐变及长期使用荷载产生的挠度。
  预拱度值由施工控制专用程序计算,并与设计单位提供的预拱度进行校核,考虑到目前许多连续刚构桥建成几年后普遍出现下挠、变形过大的问题,中跨跨中预拱度应比理论计算值增大实施。
  2.2.1.4 挠度观测。
  (1)主梁挠度(标高)观测点的布设。
  主梁的标高(位移或扭曲)观测点设置:
  A纵向:在0号块中心位置和墩顶横隔板中央所对应桥面共3个截面的桥面位移(标高)观测断面,从1号节段至29号节段的每一节段的前端(距前边缘50cm)布置主梁位移(标高)观测断面。
  B横向:各观测断面各设置5个位移(高程)观测点,分别布置在桥轴线、箱梁腹板的外侧、两悬臂板外侧(距边缘20cm)。观测点用短钢筋预埋。
  每3个月对水准点(基点)进行1次复核。
  (2) 挠度(标高)观测。
  挠度(标高)观测定时在当天早晨8点以前完成。对悬臂施工节段每个可观测点在每个阶段施工前(挂篮就位前后)、钢筋安装前后、节段混凝土浇注前后、预应力张拉前后用水准仪进行一次标高观测,同时记录下大气温度。
  偏差=实测-理论;、表中理论标高含设计预拱度:两边跨跨中13.2cm,两中跨跨中27.5cm
  在悬臂挂篮施工的主桥,选定9节段、18节段、24、28节段进行24小时连续观测(每隔2.0小时观测一次),确定温度对标高的影响。另外、如有需要、可增加观测次数。
  2.2.2 桥墩及箱梁主要截面施工应力观测、分析、处理。
  2.2.2.1 应力监测点的布设。
  主桥纵向断面:各薄壁墩底部(每片薄臂墩2个应力点),主梁的各T的0号块(悬臂段根部,)、悬臂段的1/4处(8号节段)、 1/2处(18号节段)、合龙段。
  主桥断面横向:悬臂段根部截面上缘3点、下缘2点,合龙段截面只在下缘布置2个点,其余断面中各布设5个应力监测点(截面上缘2点、下缘3点)。
  每个应力测试点布设2个钢弦式应力传感器。布置在上缘的传感器距箱梁顶面5-8cm,布置在下缘的传感器距箱梁底面5-8cm,
   图4 应力观测点断面布置图
  图5 理论标高与实测标高比较
  2.2.2.2 应力观测。
  应力观测与标高观测同步进行。即定时在当天早晨8点以前完成,对悬臂施工节段每个可观测点在每个阶段施工前(挂篮就位前后)、钢筋安装前后、节段混凝土浇注前后、预应力张拉前后,同时记录下大气温度。
  2.2.2.3 监测应力的分析处理。
  由于受温度、湿度、混凝土收缩徐变、测试元器件易在施工中受损等因素的影响,结构应力、尤其是长期应力测试是施工控制中测试难度最大的一个项目。根据长期在施工控制及工程测试中积累的经验,对于需长期监测的断面(或测点)和一些重要的控制部位宜采用稳定性较好的钢弦应力计进行测量。
  钢弦应力计具有温度系数小、稳定性好、抗干挠能力强的特点,适合砼应力的长期测量。采用砼钢弦应力计和测读仪器组成应力测试系统。
  采用频率读数仪测出钢弦应力计的频率,根据该钢弦应力计应变与频率关系标定曲线,确定得到钢弦应力计所在点的测读应变(应力),再扣除非受力应变(应力),进而确定监测点的真实应力,将这个应力与理论值进行比较分析。
  2.3 结构计算。
  根据设计文件和施工组织设计,分阶段计算桥梁产生的变形和截面应力。整个计算采用(同济大学)非线性桥梁施工控制计算程序来完成,并用桥梁博士系统程序校核。
  对不对称荷载在不对称截面上产生的扭曲(变形和内力)影响采用大型结构分析程序(NASTRAN或ANSYS)进行空间实体单元仿真分析。
  2.3.1 计算模型的简化。
  在对鱼洞长江大桥主桥的各施工阶段实施线形控制时,拟将其简化为平面杆系结构。为便于分析和控制,将各个节段离散为梁单元,两个主墩底部为固定支座,两边跨梁端视为活动铰支座。由于主桥合拢前后结构体系将发生转变,即由对称的单“T”静定结构转变为对称的超静定结构。将每个节段的施工分为3个工序进行模拟计算:移动挂篮、钢筋帮扎混凝土浇注、预应力张拉。
  2.3.2 信息输入。
  模型根据桥梁节段的浇筑顺序,依次输入计算程序中,数据包括几何拓扑结构、支撑条件、材料和几何特性、预应力信息、施工阶段等全部信息。
  将每个节段(梁段)划分为移动挂蓝(支架)、浇筑混凝土与张拉预应力筋等3个施工过程,便于分离出各个施工过程中截面应力、变形等控制数据,也便于与理论计算作比较,和参数的识别和调整。
  2.3.3 利用刚臂单元和零杆单元,简化数据输入。
  为更好地模拟实际结构的受力,采用了刚臂梁单元,模拟薄壁墩与主梁的连接、薄壁墩与承台的连接。同时,将未浇筑混凝土的杆件用零刚度代替(零杆单元),一旦混凝土浇筑并达到一定强度,即恢复其真实刚度,参与受力,简化了数据输入,这是目前平面杆系中常采用的一种有效方法。
  2.3.4 计算参数的输入与调整计算。
  本施工控制计算程序采用了变截面刚度矩阵,较好地模拟结构的实际情况。对计算参数,采用规范取值和适时调整的方法。如预应力截面积、预应力弹性模量、节段截面面积、混凝土容重、弹性模量,混凝土龄期等重要参数。对预应力筋,通常其参数是不变的,今后也不再调整,相反,混凝土的参数需根据现场测试后调整。
  3. 监控结果
  3.1 主桥成桥标高测量结果。
  桥面铺装施工完成后,实测桥面标高如下表1。从表中数据曲线可以看出,主桥成桥桥面标高与理论标高偏差在允许范围之内。其线型如图5
   3.2 主桥成桥应力监测结果。
  主桥成桥状态应力监测数据如下表。测量值与计算值相近,且应力值小于混凝土的设计强度,说明当前状态下是安全的。
  由于篇幅所限,下表2和表3列出了13#墩0#块及18#块在桥面铺装完成后的轴向应力。
  4. 结语
  该桥由于设计荷载的布载特点而造成了结构横向不对称的特点,再加上跨径大的特点,因此自然加大了施工监控的难度。从最终的线性控制和应力监测情况来看,该桥的施工监控计算分析是正确的,为大桥的顺利建成提供了足够的技术支撑和安全保障。同时为类似桥梁的施工监控工作提供了重要的经验。
  
  参考文献
  [1] 曾德荣.鱼洞长江大桥正桥近期工程施工监控方案[J].重庆交通学院学报,2007.26(3):36-44.
  [2] 邓雪涛,曾德荣等.不对称变截面箱梁桥在悬臂施工阶段扭转控制分析[J].重庆交通学院学报,2007.26(3):45-49.
  [3] 曾德荣,曹哓川.桥梁分段悬臂挂篮施工支模标高控制计算[J].重庆交通学院学报,2001. 20(3): 32-35.
  [4] 顾安邦,张永水. 桥梁施工监测与控制[M]. 北京:机械工业出版社,2005.
  [5] 向木生. 连续刚构桥施工监控分析[J]. 武汉理工大学学报, 2002, 24 (6) : 44 - 47.
  [6] 汪剑,方志. 大跨预应力混凝土连续梁桥施工控制研究[J]. 湖南大学学报, 2003, 30 (3) : 130 - 133.
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