高速铁路大跨度连续梁桥线形监控技术.docx
《高速铁路大跨度连续梁桥线形监控技术.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《高速铁路大跨度连续梁桥线形监控技术.docx(23页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、高速铁路大跨度连续梁桥线形监控技术 摘要:悬臂施工法是预应力混凝土连续梁桥的主要施工方法,对于预应力混凝土连续梁桥来说,采用悬臂施工方法虽有许多优点,但是这类桥梁的形成要经过一个复杂的过程,尤其是跨径较大时,为保证合拢前两悬臂端竖向挠度的偏差不超过容许范围,须对该类桥梁的施工过程进行线形监控。 关键词:工程施工技术;连续梁;线形控制 一、工程概况 广西沿海铁路钦州北至北海段扩能改造工程丹田双线特大桥(72+128+72)m预应力混凝土连续梁桥桥型布置如图1所示。 梁体截面类型为单箱单室直腹板变截面箱梁,桥面板宽12.2m,梁体全长273.6m,中跨中部18m梁段和边跨端部17.8m梁段为等高梁
2、段,梁高为5.5m;中支点处梁高为10m,除0号段外其余梁段梁底下缘按二次抛物线变化。 二、施工监控的原则和方法 梁部结构采用悬臂施工方法,属于典型的自架设施工方法,对于本桥来讲,由于在施工过程中的已成结构(悬臂阶段)状态是无法事后调整的或可调整的余地很小,所以,针对主梁的结构和施工特点,梁部的施工监控主要采用预测控制法。 本桥的施工监控包括两个方面的内容:变形控制和内力控制,变形控制就是严格控制每一阶段梁的竖向挠度,若有偏差并且偏差较大时,就必须立即进行误差分析并确定调整方法,为下一阶段更为精确的施工做好准备工作;内力控制则是控制主梁在施工过程中以及成桥后的应力,尤其是合拢时间的控制,使其不
3、致过大而偏于不安全或在施工过程中造成主梁的破坏。 三、施工控制体系 为有效地开展施工监控工作,在本桥的施工监控中建立如图2所示的施工监控体系。 四、施工控制基本理论 在丹田双线特大桥72+128+72m预应力混凝土连续梁桥的施工监控中,对梁体线形、应力进行重点控制。在控制过程中,采用自适应控制方法对本桥进行线型控制,采用最小二乘法对结构参数进行调整、估计。 (一)自适应施工控制系统 对于预应力混凝土桥梁,施工中每个工况的受力状态达不到设计所确定的理想目标的重要原因是有限元计算模型中的计算参数取值,主要是混凝土的弹性模量、材料的比重、徐变系数等,与施工中的实际情况有一定的差距。要得到比较准确的控
4、制调整量,必须根据施工中实测到的结构反应修正计算模型中的这些参数值,以使计算模型在与实际结构磨合一段时间后,自动适应结构的物理力学规律。在闭环反馈控制的基础上,再加上一个系统参数辩识过程,整个控制系统就成为自适应控制系统。 (二)参数识别 在本桥的施工控制中按照自适应控制思路,采用“最小二乘法”进行参数识别和误差分析,其基本方法是: 当预应力混凝土连续梁悬臂施工到某一阶段时,测得已施工梁段悬臂端m个阶段的挠度为: S=S(1),(2),S(m)T 设原定理想状态的梁体理论计算挠度为: =(1),(2),(m)T 上述两者有误差量: Y=Y(1),Y(2),Y(m)T 若记待识别的参数误差为:
5、=(1),(2),(m)T 由引起的各阶段挠度误差为: =(1),(2),(m)T 式中:-参数误差到的线性变换矩阵。 残差: Y-Y- Y+ 方差: VT=(Y-)T(Y-)=(Y-)T(Y-) YTY-YT-TY+TT 将上式配成完全平方的形式: V(-(T)-1TY)TT(-(T)-1TY)+YTY-YT(T)-1TYYTY- YT(T)-1TY 当0时,即-(T)-1TY0时,上述不等式中的等号成立,此时V达到最小,因此的最小二乘估计为: (T)-1TY 引入加权矩阵: 00 有:(T)-1TY 在连续梁桥悬臂施工的高程控制中,可以由结构性能计算出,按工程条件定义,由箱梁阶段标高观测得
6、到挠度实测值S,计算Y,最后获得参数误差估计值,根据参数误差对参数进行修正。 五、桥梁施工控制结构分析 (一)结构分析依据及计算参数的确定 影响结构线形及内力的基本参数有很多个,需测定的参数主要有: 1、混凝土弹性模量,前期结构计算按照规范取值,在施工过程中根据试验结果确定,混凝土的弹性模量的测试应采用现场取样的方法分别测定混凝土在3天、7天、28天龄期的弹模值,为主梁预拱度的修正提供数据。 2、预应力钢绞线弹性模量,按照现场取样试验结果采用。 3、恒载按设计图提供的尺寸,并根据施工现场采集的混凝土容重等参数进行必要的修正,考虑结构自重和临时荷载,并考虑梁面坡度的影响。 4、混凝土收缩、徐变系
7、数,按照规范采用,计算按规范考虑结构局部温差效应及考虑混凝土实际加载龄期的收缩、徐变的影响。 5、材料热胀系数,按规范取值。 6、施工临时荷载,现场进行统计,尽量减少材料等的堆放,本阶段不用的材料堆放在0块附近。 7、预应力孔道摩阻系数,根据现场摩阻试验确定。 (二)施工监控结构计算 1、施工监控结构计算。在施工之前,应对该桥在每一施工阶段的应力状态和线形有预先的了解,故需要对其进行结构计算,该桥的施工控制计算除了必须满足与实际施工方法相符合的基本要求外,还要考虑诸多相关的其他因素。 (1)施工方案。连续梁桥的恒载内力、挠度与施工方法和架设程序密切相关,施工控制计算前首先对施工方法和架设程序做
8、一番较为深入的研究,并对主梁架设期间的施工荷载给出一个较为精确的数值。在开始施工前,施工单位应给出挂篮的荷载值及刚度值(或变形),监控单位将根据此数据进行计算分析。 (2)计算图式。梁部结构要经过墩梁固结悬臂施工合拢解除墩梁固结合拢的过程,在施工过程中结构体系不断的发生变化,故在各个施工阶段应根据符合实际情况的结构体系和荷载状况选择正确的计算图式进行分析计算。 (3)结构分析程序。对于连续梁桥的施工控制计算,采用平面结构分析方法可以满足施工控制的需要,结构分析采用BSAS程序进行,并利用MIDAS程序对结果进行校核。 (4)预应力影响。预应力直接影响结构的受力与变形,施工控制应在设计要求的基础
9、上,充分考虑预应力的实际施加程度。 (5)混凝土收缩、徐变的影响。混凝土的收缩、徐变对结构的测试应力和施工阶段中的梁体挠度有较大影响,必须加以考虑。 (6)温度。温度对结构的影响是复杂的,在本桥的施工监控中,对季节性温差在计算中予以考虑,对日照温差则在观测和施工中采取一些措施予以消除,以减小其影响。 (7)施工进度。本桥的施工控制计算需按照实际的施工进度以及确切的合拢时间分别考虑各部分的混凝土徐变变形。 2、结构分析的目的。 (1)确定每一阶段的立模标高,以保证成桥线型满足设计要求。 (2)计算每一阶段的梁体的合理状态及内力,作为对桥梁施工过程中的每个阶段结构的应力和位移测试结果进行误差分析的
10、依据。 3、本桥施工控制分析。 (1)按照施工步骤进行计算,考虑各梁段的自重、施加的预应力、混凝土收缩徐变以及温度的变化等因素对结构的影响,对于混凝土的收缩、徐变等时差实效在各施工阶段中逐步计入。 (2)每一阶段的结构分析必需以前一阶段的计算结果为基础,前一阶段结构位移是本阶段确定结构轴线的基础,以前各施工阶段受力状态是本阶段确定结构轴线的基础,以前各施工阶段结构受力状态是本阶段时差实效的计算基础。 (3)计算出各阶段的位移之后,根据后续施工阶段对本阶段的影响,进行倒退分析即可得到各施工阶段桥梁结构的合理状态和立模标高。 (4)施工监控首先根据施工图纸进行初步的计算,在施工过程中会存在许多难以
11、预料的因素,可能导致施工进度安排等与初始计算不符,若有与施工图不同的地方应根据施工单位实际提供的施工步骤进行重新计算分析,施工单位应在开始施工前提供详细的施工步骤,包括预应力的张拉顺序、每阶段的施工持续时间、混凝土的加载龄期等。 (三)计算过程 1、根据施工图提供的施工步骤对本桥进行前期计算,为与设计结果对比,横隔板重量、结构自重系数、摩阻系数、收缩徐变系数等参数按照设计所取参数计算,在最后阶段即成桥运营阶段考虑收缩徐变3650天后的梁体累计位移,并与设计结果进行对比,以校核计算分析模型的准确性。 2、在施工过程中,按照实际的结构参数修正结构计算模型进行跟踪计算,使得结构预测位移与实际发生的位
12、移吻和。 (四)立模标高的确定 在主梁的悬臂浇筑过程中,梁段立模标高的合理确定,是关系到主梁线型是否平顺、是否符合设计的一个重要问题。如果在确定立模标高时考虑的因素比较符合实际,而且加以正确的控制,则最终桥面线型较为良好。 立模标高并不等于设计中桥梁建成后的标高,一般要设置一定的预拱度,以抵消施工中产生的各种变形(竖向挠度)。其计算公式如下: Hlmi=Hsji+f1i+f2i+f3i+f4i+f5i+fgl 式中:Hlmi为i阶段立模标高;Hsji为i阶段设计标高;f1i为由本阶段及后续施工阶段梁段自重在阶段产生的挠度总和;f2i为由张拉本阶段及后续施工阶预应力在i阶段引起的挠度;f3i为混
13、凝土收缩、徐变在i阶段引起的挠度;f4i为施工临时荷载在阶段引起的挠度;f5i取使用荷载在i阶段引起的挠度的50%;fgl为挂篮变形值。 其中挂篮变形值是根据挂篮加载试验确定的在施工过程中加以考虑,f1i、f2i、f3i、f4i、f5i在前进分析和倒退分析计算中已经加以考虑。 根据上述计算式和监控分析,可以计算出各梁段的预拱度(相对于设计标高),如 六、应力监测 (一)测试原理 因此结合本工程的实际情况,在应力监测中采用JMZX-416AT温度型智能钢筋应力计和配套的振弦检测仪作为应力观测仪器。 钢弦应力计埋入混凝土内以后,在轴向力作用下钢弦两支点间的弦长将发生伸长或缩短,其自振频率发生变化。
14、通过测试传感器的自振频率可得到钢弦的应变值,换算得到同位置处混凝土的应力值为: c=Ecg 式中:c为混凝土结构的应力;Ec为混凝土的弹性模量;g为钢弦传感器的应变。 (二)监测断面及仪器布置 主梁测试断面选择边跨L/2,中跨L/4、L/2、3L/4、支点等关键截面,共22个测试断面。主梁测试断面仪器布置情况如图3所示,钢筋应力计分别布置在顶板上层钢筋和底板下层钢筋上,每个截面布置4-6根钢筋应力计。 (三)测试内容 应力监测针对施工的每个主要施工阶段进行,在每个施工阶段都进行监测,各阶段根据施工进度进行测试,各阶段应力监测主要包括:混凝土浇筑前的应力测试;混凝土浇筑后、预应力张拉前的应力测试
15、;预应力张拉后、挂篮行走前的应力测试;挂篮行走后的应力测试;在每一阶段测试完毕后应对测试结果进行分析、比较,若存在误差分析原因;根据测试结果,给出该桥在成桥时恒载下的应力状态。 (四)应力监测技术 应力监控所采用的钢筋应力计与普通钢筋焊接,在混凝土浇筑后,混凝土将不可避免地发生收缩及在外力作用下的徐变,在悬臂阶段,每个墩的悬臂结构均为静定结构,混凝土的收缩、徐变不会引起结构的次内力,仅仅引起混凝土的应变,由于假设混凝土和钢筋是协同受力的,则钢筋应力计所测数据中含有非荷载作用下的应变成分;在合拢后,发生体系转换后,混凝土的收缩、徐变将引起结构次内力,该次内力为结构内力的一部分,将引起钢筋应力的变
16、化,此部分为荷载作用下的应变,另外,由于混凝土的收缩、徐变应变也将引起钢筋应力计的应力测试结果的变化,此部分为非荷载下的应变,须将非荷载下的应变扣除。 由于应力测试数据中含有非荷载作用下混凝土应变的成分,所测数据不能真实反映结构的受力,在由测试钢筋应力计算混凝土应力时必须予以消除或进行应力修正。另外,对应力测试数据有较大影响的因素也很多,主要有:测试初值设定、混凝土收缩、徐变、温度等。 1、钢弦计初值设定及测试时间。本桥采用悬臂施工,钢弦计根据施工控制前期计算结果埋设在各测试断面,由于混凝土在初凝后将发生很大的水化热,对测试结果影响较大,故一般钢筋应力计的初值设定设在混凝土的初凝时刻,可以降低
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 高速铁路 跨度 连续 线形 监控 技术
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,个别因单元格分列造成显示页码不一将协商解决,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【可****】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【可****】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。