大跨度桥梁的线形控制.doc

目 录
第一篇 大跨度桥梁的线形控制 2
1 桥梁线形控制的意义及目的 2
2 桥梁线形控制的工作流程 2
3 桥梁线形测试截面及测点总体布置 3
4 桥梁线形监控方法 3
5 桥梁线形监控影响因素 3
6 桥梁线形控制计算 4
7 桥梁线形监控要点 4
8 小榄水道特大桥施工监控实例介绍 4
9 沙田赣江特大桥施工监控实例介绍 8
第一篇 大跨度桥梁的线形控制
1 桥梁线形控制的意义及目的
桥梁线形控制不仅是桥梁施工技术的重要组成部分，也是确保桥梁施工宏观质量控制的关键及桥梁建设的安全保证，它在施工过程中起着安全预警、施工指导以及及时为设计提供依据。
任何体系的桥梁在每一个施工阶段的变形和内力是可以预计的，因此当施工中发现监测的实际值和预计值相差过大时，随即进行检查和分析，找出原因并排除问题后方可继续施工，避免出现事故，造成不必要的损失。
1 ）通过各桥梁施工过程中的线形监测，及时掌握桥梁施工过程中的线形状态，了解施工过程中各关键截面的挠度变化。
2） 通过各桥梁施工过程中控制截面的应力测试，及时跟踪各施工阶段关键截面的应力大小，了解桥梁结构的应力状况。
3 ）通过测定新型结构桥梁施工过程中的温度效应、混凝土的收缩徐变效应，为施工过程中的相关决策提供数据依据。
4 ）通过对桥梁施工过程中关键工况的应力及变形监测，吊杆力、斜拉索力等的监测，了解施工过程最不利工况下关键截面的受力状况、关键截面的挠度，并与理论计算结果作对比，评价施工工艺的可行性，并在必要时提供改进建议。
2 桥梁线形控制的工作流程
一般大跨度桥梁的施工控制是一个施工→量测→识别→修正→预告→施工的循环过程。该过程中需要对主梁标高和应力实行双控。
它主要包括两个部分：数据采集系统，即在桥上埋设各类传感器和设置监控系统，采集资料；资料分析仿真模拟系统，将采集到的资料进行分析处理，以确定下一个施工阶段的参数。
桥梁线形等监控系统框图

3 桥梁线形测试截面及测点总体布置
桥梁结构位移测试截面及测点布置如下：悬臂梁段的各节段，拱、塔的位移控制断面.
在结构位移测试的同时，通常进行其他如应力的测试：
1） 应力测试截面及测点布置：结构控制截面、受力复杂位置。
2 ）温度测点布置：结构混凝土内部、结构外表、箱梁内等
3 ）斜拉索力、大缆索力、吊杆索力等测试。
4 桥梁线形监控方法
1） 线形监控测试系统
线形是衡量桥梁施工质量的宏观要素，施工过程中线形控制的质量直接关系到结构的应力状态，也是桥梁施工阶段中能否准确合拢的关键因素。为实现这一目的，采用的线形测试系统如下：
（a） 精密水准仪量测系统。
（b） 全站仪量测系统。
在进行线形监控的同时，一般还同步进行应力的测试。同样应力有其监控系统。
2） 线形监控理论计算及校核计算软件
计算软件采用平面桥梁专用分析软件如：BSAS、桥梁博士、MIDAS-Civil等。
并采用另一平面分析软件，或空间有限元分析软件如ANSYS、Mark等 作计算校核。
3） 施工控制中的线形施工误差调整理论方法
Ø 结构参数识别与修正法；
Ø 卡尔曼滤波法；
Ø 灰色系统法；
Ø 最小二乘法；
Ø 约束优化反演法等
5 桥梁线形监控影响因素
1）结构参数；
2）施工工艺；
3）监测测试；
4）结构计算分析模型；
5）温度变化；
6）材料收缩；
7）施工监控设施的保护。
6 桥梁线形控制计算
1） 施工控制计算方法
Ø 正装计算法/试算法；
Ø 倒装计算法；
Ø 无应力状态法；
2） 施工控制计算过程
Ø 建立桥梁有限元模型及相应施工工序工况；
Ø 采用相应的方法进行计算分析并提取结果；
Ø 将计算结果处理为施工立模标高及各阶段高程结果。
7 桥梁线形监控要点
1）测试元件设备的选用及检验校核；
2）挠度、应力等的测试应在每天的同一时间，且应该在每天的早晨日出之前完成测试工作。
3）及时处理测试数据，并进行分析，对下一步施工做出指导。
4）严格及时控制，减小偏差的积累。
5）施工误差出现后的调整工作非常关键。
8 小榄水道特大桥施工监控实例介绍
工程简介：
广珠城际快速轨道交通工程设计旅客列车最高行车速度高达200km/h，站站停旅客列车的最高运营速度为140km/h。广珠城际快速轨道交通工程小榄水道特大桥，主跨为（100+220+100）m V构—拱组合桥 。
斜腿采用单箱双室箱形截面，横桥向宽10m，高4m。主梁采用单箱双室
截面 ，主梁支点处梁高采用7.8m，主跨跨中和边跨支座处梁高3.8m，V构内部最小梁高采用4.8m；拱肋采用N形桁架， 在靠近拱脚位置采用变高度哑铃形截面。

p 斜腿及主梁线形测试截面及测点布置
立模标高测点布置：斜腿及主梁立模标高的测点位置为底板底部两侧两个特定位置，如图中“|”。

p 应力测试截面及测点布置
小榄水道特大桥应力测试截面共计28个，其中主梁15个测试截面，V型斜腿8个测试截面，拱肋5个测试截面，具体位置及各截面测点布置见下图。此外针对197＃墩内侧斜腿节点处横向的中部布置一定数量应力测点以重点考察节点在施工过程中的应力状况。全桥应力测点总计172个。
p 温度测试截面及测点布置
温度测试截面与测点布置同应力测点。

9 沙田赣江特大桥施工监控实例介绍
沙田赣江特大桥施工监控实例介绍
1、工程简介：
改建铁路南昌枢纽新建西环线沙田赣江特大桥主要跨越赣江、赣江大堤、富山大道以及南昌县小兰经济开发区规划道路，主跨为´120连续梁。主桥(69+4´120+69) m连续梁梁体为单箱单室、变高度、变截面箱梁，梁体全长619.6m，中跨中部26m梁段和边跨端部22.8m梁段为等高梁段，梁高5.4m；中墩处梁高为10m，其余梁段梁底下缘按二次抛物线Y=5.4+4.6X2/1901(m)变化
2 计算程序及计算模型
计算程序采用桥梁博士对结构进行离散，结构包括主梁及墩柱，均采用梁单元，全桥主梁共划分188个单元。全桥结构计算模型如图5.1所示，单T构最大悬臂状态结构模型如图所示。

计算程序采用桥梁博士对结构进行离散，结构包括主梁及墩柱，均采用梁单元，全桥主梁共划分188个单元。全桥结构计算模型如图所示，单T构最大悬臂状态结构模型如图所示。

3 恒载挠度及组合挠度值
主桥考虑收缩徐变10年的恒载挠度见图7.5.1所示。可以看出中跨跨中上挠最大值为4.5cm，边跨下挠最大值为-4.8cm。

图 成桥10年时恒载挠度图
4 线形测点布置
在每一主梁节段上，均设置有高程测点。测点布置在梁段悬臂施工方向一侧的悬出端（前端），横向为三个测点，即桥轴线处、上游侧和下游侧，具体平面布置如图7所示。主梁零号块亦设置测点，其测点布置在块的中心处梁顶及两临时固结支座处的梁顶。
沙田赣江特大桥线形测量阶段主要包括：
- 主梁节段混凝土浇筑之前；
- 主梁节段混凝土浇筑之后；
- 挂篮移动就位之后；
- 边跨或主跨合龙之前和之后；
- 其他关键施工阶段

图7 主梁节段高程测点平面布置（单位：cm）
5计算主梁预拱度及立模标高控制的实现结果
主梁预拱度及立模标高控制是主梁线形控制的重要工作。只有当主梁预拱度设置合理，立模标高控制准确，才能保证桥跨合龙顺利及合龙精度满足要求，以及桥面线形的顺畅，并在竣工后一段时间后达到设计的预期线形。
表3 17#墩部分主梁节段立模标高表

6 计算成桥状态的控制实现结果
沙田赣江特大桥于2009年7月份完成底板束张拉后，全桥即基本形成。沙田赣江特大桥的现场施工监控工作随之基本完成。沙田赣江特大桥的整个悬臂施工过程得到了合理的控制，合拢精度得到保证，合拢线形顺畅，与理论计算状态吻合较好，整个过程结构应力状态处于合理安全限制范围内，从而保证了成桥状态合理的变形和受力。