桥梁转体监控方案(共30页).docx
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1、精选优质文档-倾情为你奉上附件2:利川至万州高速公路跨沪蓉铁路立交桥 T构梁转体施工监测方案衡阳市恒德工程质量检测有限公司2015年6月1日专心-专注-专业利川至万州高速公路跨沪蓉铁路立交桥 T构梁转体施工监测技术方案编制:复核:审核:批准:衡阳市恒德工程质量检测有限公司2015年6月1日目 录1、 工程概况1.1 项目概况利万高速利川西枢纽互通A匝道和B匝道并行,在公路里程AK1+186.894处与沪渝高速交叉,在公路里程AK1+270.26处与沪蓉铁路交叉,顺设计线方向沪渝高速公路边至铁路下行线距离为72m。桥位处公路路线为直线,与铁路的交角为73度。A匝道跨铁路立交桥的起点为AK1+21
2、8.894,终点为AK1+328.894,桥长110m; B匝道跨铁路立交桥的起点为BK0+248.315,终点为BK0+358.315,桥长110m.两个匝道均为33+43+33m连续箱梁。A、B匝道跨铁路主跨采用42+30mT型刚构,连续梁T构部分为预应力混凝土变高度箱梁,箱梁采用单箱双室直腹板箱型截面,根部高4.5m,端部高2.5m,梁底线形按二次抛物线变化。箱梁顶板宽15.1m,底板宽10m,两侧悬臂板长各2.55m,悬臂板端部厚0.2m,根部厚0.6m;箱梁体顶、底板倾斜形成桥面横坡。采用支架现浇后转体施工。T构梁段划分图1.2 设计相关技术标准1、公路等级:高速公路2、车道数:双向
3、四车道3、路基宽度:24.5m4、设计速度:80km/h5、汽车荷载等级:公路-I级6、铁路界限:双层集装箱运输桥隧建筑限界(电力牵引区段):8.2m7、地震作用:桥位区地震动峰值加速度为0.05g(相当于地震烈度为6度),桥梁提高一级设防。8、设计基准期:100年。1.3桥址自然条件1.3.1工程地质构造 互通区位于小清垭背斜南侧,岩层产状21010至16025,未见明显的断裂痕迹,地质构造相对简单。新构造运动以间歇式抬升、差异剥蚀为显著特征,水平向运动微弱,断裂构造发震活动较弱,近代无强震记录,属地壳相对稳定区块。1.3.2水文地质条件互通区地表水系较发育,有一小型河流-旗杆河从互通区流过
4、,水量呈季节性变化,总体流量不大,其余冲沟多为季节性流水,主要接受大气降水和地下水的补给;地下水主要为第四系孔隙水和基岩裂隙水,主要接受大气降水的下渗补给,地下水水量较丰富。根据区域水温资料及工点试验资料,互通区地表水、地下水对混凝土有微腐蚀性,对钢结构具微腐蚀性。1.3.3.地震区划根据国家质量技术监督局2001年2月发布的中国地震动参数区划图(GB-18306-2001),勘查区地震动反应普特征周期为0.35s,地震动峰值为0.05g,相应地震基本烈度为VI度。根据公路桥梁抗震设计细则(JTGTB02-01-2008),该互通区桥梁抗震设防类别均为B类,可只采取抗震结构措施。1.3.4.不
5、良地质及特殊性岩土互通区未见明显不良地质现象,主要地质工程问题是因沪渝高速和宜万铁路的修建,局部存在近期人工填土,对地基稳定性及基础施工有一定的影响。2、施工监控方案编制依据1)本工程相关的勘察、设计图纸或文件及相关会议的精神2)公路桥涵设计通用规范JTG D60-20043)公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范JTG D62-20044)公路桥涵地基与基础设计规范JTG D63-20075)公路污工桥涵设计规范JTG D61-20056)公路路基设计规范JTG D30-20047)公路桥涵施工技术规范JTG/T F50-20118)公路桥梁抗震设计细则JTG/T B02-01-20089
6、)工程测量规范(GB50026-93)10)国家一、二等水准测量规范(GB/T 12897-2006)3、施工监控的目的桥梁在分段施工过程中,由于桥梁的结构形式、所受荷载、边界支撑条件以及环境温度等的不断变化,结构内力和变形状态也在发生不断的变化。要使成桥后的桥梁线形和内力状态均达到设计要求,就需要对桥梁的整个施工过程进行有效的控制。尽管在桥梁的设计阶段就可以确定桥梁施工过程中的结构状态参数,但在实际施工过程中,这种设计的理想状态却难以准确实现,这是因为设计时所采用设计参数(包括对环境条件的考虑等)与实际施工过程中所表现出来的并不完全一致,从而使结构的实际状态不能完全达到设计理想状态。这就是设
7、计与实际施工的不一致性,这种不一致性是客观存在的,也就是存在着影响施工状态偏离设计理想状态的各种因素,这些因素在悬臂施工的连续梁桥中具体表现为:(1)梁段自重误差对结构的影响;(2)预应力张拉实际效果的影响;(3)梁、墩的刚度误差对结构的影响,截面剪力滞效应对结构的影响;(4)混凝土收缩徐变对结构的影响;(5)施工荷载变动对结构的影响;(6)温度的影响;7)转体过程的影响。这些因素在设计阶段很难准确把握,如果不在施工过程中进行有效的控制,就会造成施工过程中主梁的变形、应力变化值与设计值存在差异,这种差异具有累计效应并且事后无法再进行调整。因此,在施工过程中,有必要对结构的内力和变形状态进行实时
8、监测,当结构的实测状态与理论计算结果不相符时,应及时分析出现误差的原因。如果是由计算参数取值引起的误差,要根据施工过程中结构的实测值对主要设计参数进行重新估计、修正,然后将被修正的设计参数反馈到控制计算中去,重新给出施工过程结构控制参数的理论期望值,以消除理论值与实测值不一致的主要部分,使模型的输出结果与实际测量的结果相一致,从而可以对施工状态进行更好的控制,使设计的施工过程得以准确的实现。4、施工监控的原理桥梁的施工控制是一个施工量测判断修正预告施工的循环过程,为了能够控制桥梁的外型尺寸和内力,首先必须安排一些基本的和必要的量测项目,其内容包括主梁各施工工况的标高、主梁部分控制断面的应力、结
9、构温度场、气温以及对混凝土材料的一些常规试验。在每一工况返回结构的量测数据之后,要对这些数据进行综合分析和判断,以了解已存在的误差,并同时进行误差原因分析。在这一基础上,将产生误差的原因予以尽量消除,给出下一个工况的施工控制指令,在现场施工形成良性循环。5、施工监控的内容对桥梁施工过程实施监控的目的是确保在施工过程中桥梁结构的绝对安全,并使桥梁建成后结构的线形和内力在很小的误差范围内达到设计值。为了达到此监控目的,本项目的施工控制方法是:通过有限元方法进行结构分析,仿真模拟施工过程,计算出施工过程中各个受控变量(主要是各段主梁的施工标高、主梁应力等)的理论值,并在实际施工过程中对这些受控变量进
10、行有效地控制以保证主梁的应力状态和线形达到设计要求。监控工作将紧跟施工过程,确保预定的施工过程得以准确实现,使主梁线形及结构整体内力和变形在整个施工过程中始终处于较为理想的状态,以保证大桥安全、顺利建成。具体的施工监控工作内容为:1)编写施工监控实施细则。2)按照设计的施工步骤对桥梁施工的全过程进行动态仿真模拟计算,并对设计单位提供的施工流程及其控制参数进行复核。3)按预先拟定的施工步骤,用监控程序计算主梁在各施工阶段的内力以及主梁空间坐标等控制参数的理论计算值,以备对比分析。4)给出梁段施工时的立模标高。5)在桥墩和主梁的控制部位安装测试元件(如应力、温度测试元件等)和布置测点以便随时监测墩
11、和梁的应力变化情况、梁的位移情况及结构的温度变化规律。6)在每一阶段的施工过程中及时进行主梁应力、主梁坐标测试及主墩沉降监测。根据实测资料,计算分析桥梁在当前施工阶段所处的实际应力及变形状态。如实测值与计算值偏差不容忽视时,及时分析原因,必要时对结构的设计参数进行新的估计,并将修正过的设计参数反馈到控制计算中,重新给出施工中控制变量的理论期望值,以消除理论值和实测值不一致中的主要部分。当实测值与设计控制值相差较大时,及时通知有关单位,并提出调整主梁标高的建议,以指导施工。7)提交施工监控最终成果报告。6、施工监测控制目标通过对桥梁施工中的结构标高,关键截面温度、应力进行跟踪测量,对施工支架等进
12、行复核计算,掌握施工中结构受力情况,对事故起到预警作用,以保证施工过程中的安全。本监控最终目标是使成桥后的线形与设计线形在各测点的误差均控制在规范规定和设计要求的范围之内。根据这一目标,按交通部公路工程质量检验评定标准(JTJ 07198)和公路桥涵施工技术规范(JTGD602004)要求,在施工中制定如下的误差控制水平:全桥建成后在15C基准温度下:1) 施工监测总目标是成桥后梁底曲线与设计值误差控制在3.0cm以内;2) 最大悬臂时合拢段两端高差控制在2.0cm以内;3) 主梁竖向线形误差:控制在2.0cm以内,且线形匀顺;4) 桥面中线偏位:1.0 cm;5) 桥面宽偏差:1.0 cm;
13、6) 桥头高程衔接误差:2.0cm。根据以上总目标,每个施工循环阶段分目标为:1) 模板定位标高与预报标高之差控制在1.0cm以内;2) 预应力索张拉完后,如梁端测点标高与控制小组预报标高之差超过2.0cm,需经施工监控单位研究分析误差原因,以确定下一步的调整措施;如有其它异常情况发生影响到标高和应力控制,其调整方案也应经施工监控单位分析研究,提出控制意见。7、施工过程的结构分析桥梁的施工过程是桥梁的结构形式、体系及受力状态不断变化的过程,结构所受的荷载如结构自重、预应力等是在施工过程中逐步施加的,施工荷载的作用位置也在不断变化,每一施工阶段都伴随着各种荷载(对混凝土结构包括收缩、徐变)的作用
14、、约束条件的改变及施工临时荷载的增减等。另外,结构的成桥内力状态和线形与施工方案(或施工过程)有密切地联系。因此,施工控制中的结构计算应该是在既定的施工方案下,用计算机仿真模拟施工过程,计算出每个施工阶段结构的内力及变形以指导实际的施工过程。如果施工方案有所调整,则施工控制计算的参数也应做出相应的调整。施工过程仿真分析方法采用“正装分析法”,即按照桥梁结构的实际施工顺序来分析结构的变形和内力,得到桥梁结构在各个施工阶段的位移和内力。这是一种以保证施工的合理与安全为目的的施工过程仿真分析方法。施工控制仿真计算采用有限元理论,由于主桥上部结构为箱形梁结构,其总体效应仍表现为梁的力学特征,特别是在施
15、工阶段,梁的受力主要以自重、预应力、挂篮以及施工临时荷载为主,相对主梁截面中线而言偏心荷载很小甚至没有,故在实际计算中采用普通梁单元进行模拟。单元划分对计算精度和计算效率均有一定的影响。采用MIDAS/Civil软件进行施工模拟分析,按设计要求输入材料的力学性能参数、截面尺寸及考虑混凝土收缩徐变的时间依存性参数等;建立模型的边界条件,用弹性支承模拟现浇支架;按照设计的施工梁段建立结构组,并根据制定的施工流程划分施工阶段,在每一阶段中施加相应的荷载。即按照实际的施工顺序,模拟结构的形成、荷载的施加、边界条件的变化及结构体系的转变等对结构内力和变形的影响。在计算中准确模拟临时支撑,混凝土浇注、预应
16、力张拉及支架的设置与拆除等工况。计算结果将输出每一个施工阶段中结构的位移、内力及应力等。8、线形监控的实施方案8.1承台沉降观测测量1)测点布置为了观测承台沉降,在下转盘上布置4个测点,在上转盘上布置4个测点,位置见图8-1。图8-1 承台沉降观测测点位置2)测量工况在承台施工完成后测得初始值,以后分别在桥墩完成后、0#梁段完成后、1#梁段完成后、2#梁段完成后3#梁段完成后各测量一次,支架拆除实施转体前测量一次,用高精度水准仪进行沉降变形观测。8.2 线形高程监测 8.2.1箱梁转体前支架现浇线形监控测量1)测点布置箱梁转体前支架现浇线形监控测量的主要任务是测量梁段混凝土浇筑前各梁段的梁底控
17、制标高,也就是底模的控制标高。标高控制点在施工图所注明截面编号位置处,为了精确控制梁底标高,在各截面编号之间适当增加了控制截面,同时在每个控制截面横向设2个点。测点布置如8-2图所示:图8-2标高制测点布置横断面示意图2)测量工况根据施工程序,将箱梁施工线形监控的测量时机分为3个工况,即混凝土浇注前、混凝土浇注后及预应力钢束张拉后。每个梁段混凝土浇注前,需严格按照监控方提供的理论立模标高进行各控制点的底模标高定位,误差控制在5mm之内。混凝土浇筑后以及预应力钢束张拉后也要分别测量支架拆除后,实施转体前,测量所有梁段控制点的标高。主梁标高的具体测量由施工方配合实施,并将测量结果报监控单位进行数据
18、分析。理论立模标高由监控单位提供,实际立模时,考虑加上支架的弹性变形值。支架的变形控制是梁体线形控制的主要关键,必须通过预压消除支架及基础的非弹性变形值,得到准确的支架弹性变形值。8.2.2 箱梁转体过程中的线形监控测量主要监控箱梁悬臂端部4个(每个悬臂端2个)控制点的标高在转体过程中的变化情况。测点在3#梁段前端梁顶处。在转体过程中,每个顶程结束后及时测量标高,保证转体到位后的标高和转体前相同,误差不超过5mm。转体过程中结构的安全性是实施转体的关键。要有可靠的转体设备和安全保障措施。8.3结构内力监测1.测点布置概述主梁内力监测是连续刚构桥应力监测的重点之一,测点一般布置在悬臂根部、跨中等
19、应力关键控制截面,以保证能及时反映受监测的梁体在各施工阶段的实际应力分布情况。本方案在梁体部分的靠近墩的梁根部截面(负弯矩最大)和跨中截面(正弯矩最大)分别布置监测断面。本工程为三跨式变截面连续梁,分纵向和横向分别布置应力测点。梁体测点布置示意图可见图4-2和图4-3。三跨式变截面连续梁纵向共有靠近墩的梁根部监测断面4组、1/4截面处4组、跨中监测断面3组,其中每个连续梁靠近墩的梁根部截面、1/4截面处、跨中截面分别布设8个测点,共合计88个应力测点;横向共有靠近墩的梁根部监测断面4组、跨中监测断面3组, 各截面分别布设2个测点,共合计14个应力测点;总合计为102个应力测试点。图8-3 梁体
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