论文部分内容阅读
1.四川交通职业技术学院；2.四川省交通运输厅公路勘察规划设计研究院；
3.中交国通公路工程技术有限公司
摘要：本文介绍了某高速公路一山区长大桥（120+230+120）m的施工线形控制、应力控制，通过观测的数据和分析研究，为以后高速公路同类桥梁施工监控提供了依据。
关键词：连续刚构桥；线形控制；监控；高程；挠度；应力
1 工程概况
某高速公路一山区长大桥，主桥的桥跨组合为（120+230+120）m预应力混凝土三跨连续刚构，分幅设计，左右幅主桥采用单箱单室截面。主墩为空心薄壁墩，基础为承台+群桩。箱梁顶板宽11.75米，底板宽7.55米，外翼缘悬臂长2.10米，箱梁顶板设置成2.0%横坡，箱梁根部梁高14.8米，跨中梁高4.5米，箱梁高度以2次抛物线变化。
主桥上部左右幅各采用4套挂篮对称悬臂浇筑施工。主梁零号块长度为15米，悬臂施工标准节段长度分为10×3.0米+7×3.5米+13×4米。全桥共设3个合龙段，中跨合龙段长度为2米，两岸边跨合龙段长度均为2米。
2 建立有限元模型
本次监控使用桥梁博士结构分析软件，建立了符合现场实际的有限元仿真模型，对桥梁各施工阶段以及关键部位应力状态进行了实时预报分析。通过对该长大桥的桥梁博士有限元模型进行施工阶段进行分析得到其各个施工阶段的应力及位移值将主梁最大悬臂状态端的内力状态、运营状态承载能力以及理论预拱度等结果。图1所示为利用《桥梁博士3.03》对该山区长大桥主桥建立的有限元模型。
图1 长大桥块件布置图
3 施工监测方法
该山区长大桥主桥采用的是挂蓝悬臂浇筑施工方法。对于该类施工方法，桥梁监控的原则是变形控制，同时综合考虑内力和稳定性。在施工中采用如下的控制策略：施工过程中主梁标高和线形的控制通过设置合理的预拱度来实现，而桥梁的内力和稳定通过应力测试、挠度测量、桥墩水平位移测量来监视，确保成桥线形和设计线形基本一致，保证全桥控制截面应力在安全范围内。
4 线形控制
在刚构桥悬臂施工的过程中，线性控制尤为重要，它是保证桥梁顺利合龙的关键。
主梁挠度监测采用水准仪或其它可行仪器，测量精度以内；箱梁顶面标高监测采用水准仪或其它可行仪器，测量精度以内；墩顶水平位移和橋墩沉降观测采用水准仪或其它可行仪器，测量精度在以内。
各梁段施工过程中需要设置固定测量点，以便于控制梁体标高的变化，及时对立模标高进行调整。固定测量点布置如图2所示。
图2 梁体标高控制点布置图
在监控过程中对混凝土浇筑完成后及预应力筋张拉后的高程进行了测量，并根据现场的实际情况对各个影响参数修正后预计出下一块的放样高程。（以6号墩左幅1号块为例）
图3.1 6号墩左幅1号块左侧砼浇筑及张拉后高程误差分析（单位：m）
图3.2 6号墩左幅1号块右侧砼浇筑及张拉后高程误差分析（单位：m）
本桥测点较多，数据也较多，上面只给出了6号墩左幅1号块的数据，测点高程小于规范要求，根据实测数据图表可知，上部结构的混凝土浇筑情况良好。通过对浇筑后以及预应力束张拉后各节段标高以及控制断面的应力数据的监测，可以得出，梁体高程与控制截面应力均符合设计和规范要求。
5 应力控制
桥梁结构截面的应力监测（包括混凝土应力、钢筋应力等）是施工监测的主要内容之一。同时是施工过程中的安全预警系统。应力监测一般通过设置在梁段和墩身的控制断面上的应变计进行量测，测点一般布置在桥墩底、墩顶截面及主梁悬臂根部、L/4、L/2等关键截面上，在该长大桥上，根据对多种应力测试仪器的性能比较，该桥采用埋入式智能型振弦式应变传感器，配合多点自动读数仪进行，测点精度控制在 0.2MPa 以内。
图4.1 主梁应力测试断面示意图
图4.2 主梁应力测点布置示意图
3.中交国通公路工程技术有限公司
摘要：本文介绍了某高速公路一山区长大桥（120+230+120）m的施工线形控制、应力控制，通过观测的数据和分析研究，为以后高速公路同类桥梁施工监控提供了依据。
关键词：连续刚构桥；线形控制；监控；高程；挠度；应力
1 工程概况
某高速公路一山区长大桥，主桥的桥跨组合为（120+230+120）m预应力混凝土三跨连续刚构，分幅设计，左右幅主桥采用单箱单室截面。主墩为空心薄壁墩，基础为承台+群桩。箱梁顶板宽11.75米，底板宽7.55米，外翼缘悬臂长2.10米，箱梁顶板设置成2.0%横坡，箱梁根部梁高14.8米，跨中梁高4.5米，箱梁高度以2次抛物线变化。
主桥上部左右幅各采用4套挂篮对称悬臂浇筑施工。主梁零号块长度为15米，悬臂施工标准节段长度分为10×3.0米+7×3.5米+13×4米。全桥共设3个合龙段，中跨合龙段长度为2米，两岸边跨合龙段长度均为2米。
2 建立有限元模型
本次监控使用桥梁博士结构分析软件，建立了符合现场实际的有限元仿真模型，对桥梁各施工阶段以及关键部位应力状态进行了实时预报分析。通过对该长大桥的桥梁博士有限元模型进行施工阶段进行分析得到其各个施工阶段的应力及位移值将主梁最大悬臂状态端的内力状态、运营状态承载能力以及理论预拱度等结果。图1所示为利用《桥梁博士3.03》对该山区长大桥主桥建立的有限元模型。
图1 长大桥块件布置图
3 施工监测方法
该山区长大桥主桥采用的是挂蓝悬臂浇筑施工方法。对于该类施工方法，桥梁监控的原则是变形控制，同时综合考虑内力和稳定性。在施工中采用如下的控制策略：施工过程中主梁标高和线形的控制通过设置合理的预拱度来实现，而桥梁的内力和稳定通过应力测试、挠度测量、桥墩水平位移测量来监视，确保成桥线形和设计线形基本一致，保证全桥控制截面应力在安全范围内。
4 线形控制
在刚构桥悬臂施工的过程中，线性控制尤为重要，它是保证桥梁顺利合龙的关键。
主梁挠度监测采用水准仪或其它可行仪器，测量精度以内；箱梁顶面标高监测采用水准仪或其它可行仪器，测量精度以内；墩顶水平位移和橋墩沉降观测采用水准仪或其它可行仪器，测量精度在以内。
各梁段施工过程中需要设置固定测量点，以便于控制梁体标高的变化，及时对立模标高进行调整。固定测量点布置如图2所示。
图2 梁体标高控制点布置图
在监控过程中对混凝土浇筑完成后及预应力筋张拉后的高程进行了测量，并根据现场的实际情况对各个影响参数修正后预计出下一块的放样高程。（以6号墩左幅1号块为例）
图3.1 6号墩左幅1号块左侧砼浇筑及张拉后高程误差分析（单位：m）
图3.2 6号墩左幅1号块右侧砼浇筑及张拉后高程误差分析（单位：m）
本桥测点较多，数据也较多，上面只给出了6号墩左幅1号块的数据，测点高程小于规范要求，根据实测数据图表可知，上部结构的混凝土浇筑情况良好。通过对浇筑后以及预应力束张拉后各节段标高以及控制断面的应力数据的监测，可以得出，梁体高程与控制截面应力均符合设计和规范要求。
5 应力控制
桥梁结构截面的应力监测（包括混凝土应力、钢筋应力等）是施工监测的主要内容之一。同时是施工过程中的安全预警系统。应力监测一般通过设置在梁段和墩身的控制断面上的应变计进行量测，测点一般布置在桥墩底、墩顶截面及主梁悬臂根部、L/4、L/2等关键截面上，在该长大桥上，根据对多种应力测试仪器的性能比较，该桥采用埋入式智能型振弦式应变传感器，配合多点自动读数仪进行，测点精度控制在 0.2MPa 以内。
图4.1 主梁应力测试断面示意图
图4.2 主梁应力测点布置示意图