石武客运专线跨京珠公路特大桥预应力混凝土连续梁桥施工监控技术.pdf
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1、石武客运专线跨京珠公路特大桥预应力 混凝土连续梁桥施工监控技术 闰林 栋 ( 京广铁路客运专线河 南有 限责任公司 ,郑州4 5 0 0 0 3 ) 桥 梁 摘要 : 施 工监控是确保连续 梁桥成桥 线形及 内力达到设 计要 求的一 项重要技 术 , 以石武 客运 专线跨 京珠 高速 公 路 ( 8 0 6 + 1 2 8 + 8 0 6 ) m特 大跨 径连续梁桥为工程背景 , 重点 阐述 其线形控 制及应 力监 测的技 术要求 、 流程及措 施 , 包括有限元建模 、 立模 高程及预拱度 的设置 、 测点布 置等 。实桥 监控 结果表 明 : 各节段 测量值 与预期 计算值相 符 , 线形
2、误差均满足 客 运专线铁 路桥涵 工程施 工质 量验收暂行标准 ( 铁 建设 2 0 0 5 1 6 0号) 要 求 , 合龙精 度及成桥 线 形较好 ; 各施 工阶段测点应力 实测值与理论值偏 差较 小 , 且应 力值 随施 工进度的 变化规 律基本 一致 , 说 明全桥施 工 满足设计要 求, 结构处于 良好 工作状 态。 关键词 : 高速铁路 ;连续梁桥 ;悬臂施 工;线形控制 ;应 力监 测 中图分类号 : U 4 4 8 2 1 5 文献标识码 : B 文章编号 : 1 0 0 4 2 9 5 4 ( 2 0 1 1 ) 0 9 0 0 5 5 0 4 Co ns t r u c t
3、 i o n M o ni t o r i n g f o r t he Co n t i n uo us Be a m S up e r - l a r g e B r i d g e Ov e r - c r o s s i n g B e i j i n g Z h u h a i E x p r e s s wa y o n S h i j i a z h u a n g - Wu h a n P a s s e n g e r De d i c a t e d L i n e Ya n Li n d o n g ( He n a n C o r p o r a t i o n,Be
4、i j i n g - Gu a n g z h o u P a s s e n g e r De d i c a t e d R a i L w a y,Z h e n g z h o u 4 5 0 0 0 3) Ab s t r a c t :Co ns t r u c t i o n mo n i t o r i ng i s n e c e s s a r y t o e n s u r e t h a t t h e c o n f i g u r a t i o n a n d i n t e r n a l f o r c e s o f t h e c o nt i n u
5、o u s b e a m b r i d g e c a n me e t t h e d e s i g n d e ma n d s Th i s a r t i c l e c o ns i d e r s t h e s u p e r l o n g s p a n c o n t i n u o u s b e a m b r i d g e( 8 0 6+1 2 8+8 0 6)m o n S h i j i a z h u a n gWu h a n p a s s e n g e r d e d i c a t e d r a i l wa y o v e r c r o
6、s s i n g B e i j i n g Z h u h a i e x p r e s s wa y ,d e s c r i b e s i n d e t a i l t h e t e c h n i c a l r e q u i r e me n t s , p r o c e d u r e s a n d me a s u r e s o f t h e c o n fig u r a t i o n c o n t r o l a nd mo n i t o r i n g,i n c l u d i n g t h e f i n i t e e l e me n t
7、 mo d e l i n g,i n i t i a l mo u l d h e i g h t a n d p r e c a mb e r s e t i n g, l a y o ut o f me a s u r i n g p o i n t s e t c Re s u l t s o f mo n i t o r i n g i n di c a t e d t h a t t h e me a s u r e d v a l u e s we r e v e r y c l o s e t o t h e e s t i ma t e d v a l u e s i n e
8、 a c h s e c t i o n; t h e l i ne a r e r r o r s me t t h e r e q u i r e me n t s o f T e m p o r a r y S t a n d a r d s f o r C o n s t r u c t i o n Q u a l i t y A c c e p t a n c e o f R a i l w a y B r i d g e E n g i n e e r i n g o f Pa s s e n g e r De di c a t e d L i n e s ”;t h e a c
9、c u r a c y o f c l o s u r e a nd b r i d g e c o n f i g u r a t i o n we r e f a i r l y g o o d;t h e d e v i a t i o n s o f t h e me a s u r e d v a l u e s f r o m t h e a c t u a l v a l ue s we r e p r e t t y s ma l l i n a l l c o ns t r u c t i o n s t a g e s;t h e v a r i a t i o ns o
10、f mo n i t o r i ng v a l u e s we r e ba s i c a l l y a g r e e a b l e wi t h t h e c o n s t r u c t i o n pr o g r e s s Al l t h e s e s h o w t h a t t h e c o n s t r u c t i o n o f t h e b r i d g e we l l a g r e e s wi t h t h e d e s i g n a n d t h e s t r uc t u r e s a r e i n g o o
11、d c o n d i t i o n Ke y wo r d s: Hi g h s p e e d r a i l wa y; Co n t i nu o us b e a m b r i d g e; Ca n t i l e v e r c o n s t ru c t i o n; Co n f i g u r a t i o n c o n t r o l :S t r e s s mo n i t o r i ng 施 工监 控是 施 工技 术 的重 要 组 成 部 分 , 并 始 终 贯 穿 于桥 梁施 工 中 。桥 梁施 工监 测 与控 制 即是对 施工 中 的重要环节过程进
12、行监测 与控制 , 以保证施工过程 中 结构处于安全 状态 。根据结 构 的实 际状态 , 对利 用各种测试及 监测手段获取 的数据进行跟踪修 正计 收稿 日期 : 2 0 1 1 0 41 1 ; 修 回 日期 : 2 0 1 1一 O 7一O 1 作者简介 : 闫林栋 ( 1 9 7 4 一 ), 男 , 工程师 。 铁道标 准设计R A I L W AY S T A ND A R D DE S I G N 2 0 1 j ( 9) 算 , 给出后续各施工阶段 的高程及 内力反馈数据 , 用以 指 导 和 控 制施 工 , 保 证 桥 梁线 形 和 内力 符 合设 计 要 求 。 悬臂施
13、工 方 法 在 我 国预 应 力 连 续 梁 桥 中应 用 广 泛 , 在 施工 期 间不影 响 桥下通 航 或行 车 , 而 且充 分利 用 了预 应力 混凝 土承 受 负 弯矩 能 力 强 的特 点 , 提 高 了梁 桥跨越能力 。但是悬臂施工属于典型的 自架设施 工方法 , 连续箱梁桥在施工过程中的已成结构是无法 55 桥 梁 闫林栋一石武客运专线跨京珠公路特大桥预应力混凝土连续梁桥施工监控技术 事后调 整 的 。而 且施 工 过 程 中存 在着 温 度 效 应 、 测 量 误差等不利因素 。这些 因素都可能引起施工误差 , 而 这些误 差将 不 同程 度地 对 成 桥 目标 的 实现
14、产 生 干 扰 。 并可能导致桥梁合龙困难 、 成桥线形及 内力与设计要 求不符等问题。因此 , 为确保桥梁施工安全 , 成桥线形 与 内力 状态 必须 符合 要 求 , 施 工 中应 实施 有效 的施 工 监 控 。 1 工程 概况 石武客运专线大寺台跨京珠高速公路连续梁桥位 于京广 客运 专 线 河 南 段 境 内 , 设 计 时 速 3 5 0 k m, 跨 径 分布 为 ( 8 0 6 + 1 2 8 + 8 0 6 )m, 如 图 1所 示 。采 用 混 凝 土箱形 截 面 , 中支点 截面 梁 高 为 9 6 r n , 跨 中及边 跨 直 线段 梁高 为 5 6 m; 梁 部混
15、凝 土 为 C 5 0 ; 采 用 三 向预 应 力体 系 。本桥 采用 菱形 挂 篮 悬 臂 浇 筑法 施 工 , 全 桥 分 2个 T构对称悬浇 , 每个 T构包括 0 2 0号共 2 1个梁 段 , 2个边跨各有 l 6 4 5 m 的现浇段 , 边 、 中跨合龙段 均 为 2 m。 石 家庄 28 9 2o o 塑 丽 1 7 4 6 号 7 4 7 号 图 1 连续梁立面布置 ( 单位 : mm) 2仿真 计算 大跨径 预应 力 连续梁 桥 的施工 采用 分 阶段悬 臂施 工方法, 结构的最终形成必将经历一系列的施工过程 , 对施工过程中每个阶段进行详细的变形计算和受力分 析 , 是
16、 桥 梁施工 控 制 最 重要 的 内容 之 一 。为 了达 到施 工控制的目的, 必须首先通过仿真计算来确定桥梁结 构施 工过 程 中每个 阶段受 力 和 变 形 的 理想 状 态 , 以此 为依据来监测施工过程中每个阶段 的结构行为。 石武客运专线跨京珠高速公路连续梁桥 的仿真计 算是利用桥梁博士 3 0软件进行的。计算中考虑 了二 期 恒载 、 活载 效应 、 混凝 土 收缩徐 变 、 施工 临时荷 载 、 结 构体 系转 换 和 温 度 变 化 等 。全 桥 上 部 结 构 共 划 分 成 1 1 6个单 元 , 主桥 仿真 计算模 型 如 图 2所示 。 图 2 全桥计算模型 3 线
17、 形控 制 3 1 立模 高程 与预 拱度 在箱梁悬臂浇筑过程中, 节段立模高程 的确定 , 是 关系到线形是否平顺 、 是否符合设计要求 的一个重要 问题。如果合理确定立模高程时考虑 的因素比较符合 实 际 , 而且加 以正确 控制 , 则 最 终成 桥 线 形 良好 ; 如 果 考 虑 因素和 实 际不符 合 , 则 最 终 桥 面 线形 将 会 和 设 计 有 较 大偏差 。 箱 梁 悬臂 浇 筑段 的各 节 段立 模 高程 可参考 下 式 计算 H。 =H +预拱度 ( 1 ) 预 拱 度= 一 ( + + ) ( 2 ) 式 中 H 节点 i ( 待 浇 筑 段 箱 梁 底 板 前端
18、 点 ) 立 模高程; 日 节点 i 的设计高程 ; 厂 d 节点 i 在施 工 过 程 中 由恒 载 引起 的 该 点向下的 累计 挠度值 , 包括 箱梁 结构 自重 、 预应 力及 收缩 徐变 引起 的挠 度 ; 节点 i 由静活载引起 的向下的挠度值 ; 。 挂篮弹性变形值 , 由挂篮预压及高程实 测确 定 。 在建立 了正 确 的模 型 和 性 能 指标 后 , 将 有 关 参 数 及桥梁施工工况 、 施工荷载 、 二期恒载 、 活载等, 输入施 工控 制 计 算 分 析 程 序 进 行 理 论 计 算 , 可 以分 别 求 出 厂 d 和 , 再通 过 挂篮 预压 和对 每 一 施
19、工 阶段 的 高程 实测来确定挂篮弹性变形值 , 经过计算得到石武 客 运 专 线 大 寺 台跨 京 珠 高 速 公 路 ( 8 0 6 +1 2 8 + 8 0 6 )I I l 连续 梁桥各 施 工 阶段 的 预拱 度 , 如 图 3所 示 。 该 图仅 显示全桥 的一半 ( 左 T构) , 横坐标 表示桥 梁纵 向位 置, 其 中 8 0 6 m的位置代表左侧主墩支点。 6 0 4 0 20 挞 0 5 6 铁道 标准 设计R A I L W AY S T A ND A RD DE S I G N 2 0 1 j ( 9) 闫林栋一 石武客运专线跨京珠公路特 大桥 预应力混凝土连续梁桥施
20、工监控技术 及混凝土的收缩徐变等影响因素。然后及时修正模型 中 的 有 关 参 数 , 并 通 过 计 算 预 告 出 下 一 阶 段 的 立 模 高程 。 绑扎钢筋 、浇 筑混凝土 、张 拉预应力钢束 测点 高程 、混凝 土截 面尺寸、温 度 、弹性模 量 挂篮变形误差 、混 凝土尺寸误差 、预 应力张拉力误差 、 弹性模量误差 、徐 变影响 图 4施 工 监 控 流 程 3 3 测 点 布置及 测 量要 求 测量环节 中, 为了减小测点高程的误差 , 每个施工 节段 断 面上 布置 6个 测 点 , 梁底 和梁 面 分 别 布 置 3个 测点 , 测 点 布置 如 图 5所 示 。 图 5
21、测点 布 置 测 点高程 在 每个 施 工 段 的混 凝 土 浇 筑 前 、 混凝 土 浇筑 后 和预应 力 束张 拉后 分别 测量 。为尽 可能地 减少 温度 对挠 度 的影 响 , 测量 尽 量 安 排 在 每 个 测 试 工况 结 束后 的第 2 d早晨 日出之前 进 行 。 由于梁 体 混 凝 土 温 度较 气 温有滞 后 效应 , 日照不会 立 即使 主梁 产生 挠 曲。 且 早 晨 阳光不 强 , 因此 观测 时 间可 以适 当推 迟或 延长 , 但必 须 在 日出 0 5 h内完成 测量 。 控制 点标 志 用螺 纹钢 制作 。钢 筋露 出顶 面混 凝 土 2 3 c m, 底
22、端 应 与模板 接触 。测 点 离节段 前 端 1 5 c m。 梁面 上 3个测 点 既是 控 制 箱 梁 中线 平 面 位 置 的测 点 , 又是 箱 梁高程 控 制点 和挠 度变 形观 测点 。埋 设 的钢筋 测点必须与箱梁顶板中上 、 下层钢筋焊接牢固 , 其底端 要 抵 紧顶 板 的底模 板上 。在混凝 土 施工 过程 中严 禁踩 踏 、 碰 撞 。在 箱梁 整个 悬 浇施工 过 程期 间 , 应 对所 有基 准点 和测 点加 以保 护 , 不得 损坏 和 覆盖 。 3 4线 形监 控成 果分 析 线形 监控 的最 终 目标 是要求 成 桥线形 与设 计 线形 吻合 , 但要达到此
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