浏阳河第六大桥主桥顶推施工监控实施细则.docx
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1、浏阳河第六大桥主桥顶推施工监控实施细则3目 录 第一章工程概况3第二章施工控制概述52.1施工控制的目的和意义52.2施工控制的原则和方法62.2.1 控制原则62.2.2 控制方法72.3施工控制的重点和难点72.4项目主要工作内容及工作流程82.4.1主要工作内容82.4.2项目实施工作流程8第三章施工监控内容93.1施工控制技术依据93.2箱梁顶推的工艺流程93.3箱梁顶推施工控制主要内容113.4施工监控仿真计算分析113.5 线形监测133.5.1预制平台线形监测133.5.2临时墩监测143.5.3主梁线形监测153.6应力监测163.6.1 测试方法16II3.6.2 测点布置1
2、63.7 箱梁顶推过程的反馈分析183.8顶推施工工艺监控专项方案18第四章施工控制精度和原则建议1第五章阶段施工控制验收1第六章总的要求1第七章组织27.1 施工控制工作流程27.2质量保证体系与措施37.2.1建立健全质量保证体系37.2.2监控组织保证体系37.2.3监控质量保证体系57.2.4监控技术保证体系57.2.5监控技术其他保证措施77.2.6监控工作安全保证措施7第八章建议各单位分工8II浏阳河第六大桥主桥顶推施工控制实施细则第一章 工程概况浏阳河第六大桥位于秋收路南端,横跨浏阳河,连通关口新区和唐家洲。它的建设对于浏阳市新城区南北向交通主通道具有重要作用,不仅为新城区提供了
3、经济发展的契机,而且对浏阳市新城区的整体开发建设发挥重要的促进作用。本桥主桥桥型采用简洁明快、美观节约的“类双层”预应力混凝土顶推连续箱梁。为满足防洪和通航的要求,跨河主桥桥跨布置为(39m+60m+39m)=138m,共3跨,主桥跨越河堤,跨河主桥在河道中设2个墩,在两堤的外侧各设一墩,其立面布置图与平面布置图如下图1-1、1-2所示。主桥上部结构采用上、下游双幅分离布置,截面形式采用单箱单室箱梁,外侧梁高为4m,单幅桥面宽8.5m,梁底内外侧分别悬挑出4m和1.99m,外侧悬挑4m处布置非机动车道,如下图1-3所示。在综合考虑桥下净高,桥下通航等级,设计洪水位等因素的基础上,在主桥中央(K
4、1+219)处设变坡点,向北侧3.414%的纵坡下降至与天马路交叉口顺接;向南侧2.146%的纵波下降至与翠园路交叉口顺接。主桥处变坡点设一半径为2500m凸型竖曲线,整个主桥且只让主桥在此曲线范围内,桥梁纵断面,最大纵坡为3.414%,最小凸型竖曲线为2500m,最小凹型竖曲线半径为1500m。箱梁采用分段浇筑,逐段顶推,逐段接长,由南岸向北岸交替进行顶推的施工工艺。箱梁预制平台搭设在Z1#墩和4#墩之间,全长30m,单幅箱梁预制最长为30m。顶推施工前在主4#墩与7#墩之间布置2个临时墩,临时墩布置在相邻两主墩中间,以缩短顶推跨径,增加跨中起顶支点。图1.1 浏阳河第六大桥立面图图1.2
5、浏阳河第六大桥平面图图1.3 浏阳河第六大桥主桥断面图第二章 施工控制概述2.1施工控制的目的和意义施工控制的目的就是要对成桥目标进行有效控制,修正在施工过程中各种影响成桥目标的参数误差对成桥目标的影响,确保成桥后结构受力和线形满足设计要求,同时保证施工过程的安全。本桥为类双层PC箱梁桥,主梁施工工艺为多点连续顶推。箱梁顶推施工过程中结构的各个部分是在分段施工中逐步形成的,各个施工阶段不仅结构形式、结构的坐标、边界约束条件、预应力荷载、内力和变形均随着顶推不断地变化,并且几乎每个截面都要经历正负弯矩的交替变化,施工荷载也与成桥状态的设计荷载有一定的差异,箱梁顶推的过程中还受到风力、大气温度、日
6、照温差等环境因素的影响。这些差异与影响因素必然造成结构的内力和位移随着顶推施工的进行变化而偏离设计值,因此必须进行施工控制。为此,有必要在箱梁顶推施工过程中预测和监控箱梁顶推运行的轨迹及偏位、墩顶位移、钢导梁与箱梁连接部位的局部应力、箱梁在最大悬臂阶段悬臂根部的局部应力及箱梁内力等,以满足施工过程的安全要求,确保浏阳河第六大桥在施工过程中内力和变形始终处于安全范围内,且成桥后桥面线形符合设计要求,结构受力状态接近设计期望。一方面,桥梁的施工控制是桥梁建设的质量保证,衡量一座桥梁的质量标准就是保证已成桥梁的线形以及受力状态符合设计要求。另一方面,桥梁的施工控制是桥梁建设的安全保证。因为桥梁的施工
7、都是按预定的程序进行的,对施工中的结构内力和变形都可事先预计,同时也能随时通过检测手段掌握,从而完全可以跟踪施工的进程和发展状况。此外,桥梁的监控系统还可作为桥梁营运中安全性和耐久性的综合监测系统。随着交通事业的发展,荷载等级、交通流量、行车速度等的提高,还有一些不可预测的自然破坏力也将危机桥梁的安全。若在桥梁建设时进行施工控制,并预留长期测点,将会给桥梁创造终身安全监测的条件,从而给桥梁营运阶段的养护工作提供科学的、可靠的数据。2.2施工控制的原则和方法2.2.1 控制原则施工控制的目的是要对成桥目标进行有效控制,修正在施工过程中各种影响成桥目标的参数误差对成桥目标的影响,确保成桥后结构内力
8、和线形满足设计要求。因此,浏阳河第六大桥施工控制的原则为以线形控制为主,应力控制为辅,同时兼顾预应力混凝土浇筑及预应力筋张拉的质量。1)状态线形要求线形主要是指桥面线形。成桥后(通常是长期变形稳定后,一般指成桥后收缩徐变10年长期变形达到的稳定状态)的桥面标高要满足设计要求。为了实现好线形要求,需要严格控制箱梁的顶推过程中的位移与内力、桥墩顶位移、预应力筋张拉力,同时需确保箱梁底板预制符合设计线形。2)受力要求控制预应力混凝土桥受力性能主要包括三个方面。因为采用顶推法施工,在顶推过程中与成桥后营运状态下梁的应力相差是相当大的,首先因保证混凝土的预应力达到要求,同时必须使新旧梁实际接缝的竖向及横
9、向转角为零,避免梁体产生附加内力。其次,在顶推过程中,由于箱梁的每个截面在不同工况内力的正负交替变化而产生正负交替弯矩,所以应严格并及时检测箱梁内力的变化,同时钢导梁与箱梁连接部位的局部应力、箱梁在最大悬臂阶段悬臂根部的局部应等都是检测的重点。在成桥恒载状态下,需控制好箱梁截面弯矩,使箱梁截面不仅要满足施工阶段的强度和稳定性的要求,而且成桥后在活载作用下要满足设计要求。3)调控手段对于箱梁顶推过程中线形和内力或应力的调整,主要通过观测和调控来实现。箱梁预制时,应严格控制梁底线形。顶推过程中,应同时做好主梁轴线偏位及桥墩偏位的观测、做好关键工况下关键应力测点断面应力的跟踪观测、做好主梁轴线偏位的
10、控制与纠偏。在落梁时,以做好控制支座反力为主,适当考虑梁底标高,同时观测相关墩顶处的应力变化。 2.2.2 控制方法1)根据设计图纸,复核设计方提供的线形、内力。2)在箱梁浇筑过程中,对立模标高控制,对张拉力的监测与控制。3)在顶推过程中,对箱梁相关截面应力控制,墩顶位移监测及主梁轴线的调控。4)在落梁时,监测相关墩顶处应力变化及支座反力变化,以达到设计线形的要求。2.3施工控制的重点和难点本桥施工控制的重点和难点主要体现以下几个方面:1、箱梁采用分幅多点连续顶推施工,多点同步顶推对设备的可靠性、操作精度要求高;2、在圆曲线预制平台上现场预制箱梁,线形精度控制难度大; 3、对于在竖曲线上的双向
11、纵坡采用单向多点顶推的连续箱梁桥,当顶推箱梁前端越过竖曲线顶点后,在下坡时,如何保证前端钢导梁顺利上墩顶滑道不产生偏差成为难点,如控制不好,箱梁最大悬臂长度将增大,箱梁可能会因负弯矩过大而产生裂缝;4、在顶推过程中主梁容易发生偏位,因此在顶推过程中监测梁体轴线和墩的偏移控制成为难点;5、本桥顶推为多点柔性顶推,需在永久墩上布置千斤顶,受永久墩承载不平衡水平推力限制,如何确保永久墩的安全成为难点;6、为了减少顶推的跨径,在跨中设置临时墩,临时墩与永久墩一样,受力较大,如何确保临时墩的安全成为难点;7、每轮工况顶推完后末端梁标高都要实时修正,保证后拼梁段的无应力线形,确保顶推完成后箱梁线形与设计线
12、形一致,否则将产生次内力,对结构受力不利;8、落梁过程中由于墩顶处纵、横向千斤顶数量较多,不同步现象明显,因此必须对梁桥起落过程中关键截面应力进行现场监测。2.4项目主要工作内容及工作流程2.4.1主要工作内容按照施工监控方案完成施工监控工作,主要包括以下监控内容:1、复核或校核设计参数,包括预制平台及主桥设计图纸的复核或校核;2、前期理论计算,提供与施工监控相关的控制参数;3、施工现场各状态变量的监测,包括物理状态参数和几何状态参数的测试,如结构相关截面及主要工况的应力(应变)和挠度、线形和偏位以及其它需要测试的相关参数(如环境参数、温度变化值等);4、各施工状态下的控制质量评价,施工误差导
13、致的设计参数识别和预测、控制参数的调整;5、提供中间过程及竣工后的全过程监控报告。2.4.2项目实施工作流程1、前期准备工作:(1)理论计算分析;(2)施工监控现场测试方案与技术方案制订;(3)现场驻地安排。2、现场施工监控工作:(1)工作人员进驻现场,包括相应负责人、测量和测试人员;(2)安装埋设测试元件;(3)各施工阶段线形、应力的监测与控制;(4)全桥施工完成,进行成桥状态测试。3、提供施工监控总报告。第三章 施工监控内容3.1施工控制技术依据(1) 浏阳河第六大桥设计图纸;(2) 施工单位的施工技术方案;(3) 公路桥涵设计通用规范 (JTG D60-2004);(4) 公路桥涵施工技
14、术规范(JTG/TF50-2011);(5) 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D62-2004);(6) 公路工程质量检验评定标准 (JTG F80/1-2004)。3.2箱梁顶推的工艺流程顶推法施工的施工原理是沿桥纵轴方向,在预制平台上分节段预制砼箱梁,待砼强度达到80%后张拉或结长预应力索,然后通过水平液压千斤施力,借助不锈钢板与聚四氟乙烯滑块组成的滑动装置,将梁段逐段向对岸顶进,循环上述步骤直至砼箱梁顶推到位,工艺流程图如图3.1所示:施工准备准备滑板顶推设备调试临时墩,主墩支架搭设滑道,纠偏装置导梁与箱梁联接预制箱梁节段联接张拉预应力索一轮顶推完毕循环顶推到位拆除顶推
15、设备,完成顶推循环拼接预制箱梁节段图3.1主梁顶推施工工艺流程图3.3箱梁顶推施工控制主要内容(1) 对大桥顶推施工进行详细的仿真计算,从整体上全面把握结构的受力;(2) 控制梁体的预制精度,避免结构产生附加内力;(3) 每轮顶推结束后尾梁挠度、导梁前端挠度,各跨跨中挠度监测;(4) 每轮顶推到最大悬臂长度时,导梁前端挠度,各跨跨中挠度监测;(5) 预应力索的张拉力对箱梁内力的影响;(6) 温度荷载对箱梁内力的影响;(7) 台座与墩顶滑道标高的施工误差及其不均匀沉降对箱梁内力的影响;(8) 顶推过程中不平衡支座反力对箱梁内力、偏位的影响;(9) 墩身在不平衡支座反力和沿顶推方向的摩擦力作用下墩
16、身内力与变形控制;(10) 监测梁底线形,保证成桥状态结构线形符合设计要求;(11) 落梁控制,保证落梁后结构的内力与线形满足设计的要求。3.4施工监控仿真计算分析根据浏阳河第六大桥的整体结构,采用MIDAS CIVIL 2012空间软件建立有限元模型,再按照大桥的顶推施工工序进行正装计算分析。其中的计算内容:(1)箱梁及钢导梁截面施工阶段应力计算按照设计和施工方确定的最终方案,把整个顶推过程划分为若干工况,对顶推过程进行整体计算。借助整体分析的结果,对关键部位进行局部应力计算,例如钢导梁与主梁连接处局部应力计算、箱梁在最大悬臂阶段悬臂根部的局部应力计算等。(2)箱梁及钢导梁施工阶段挠度计算按
17、照设计和施工方确定的最终方案,把整个顶推过程划分为若干工况,对顶推过程进行整体挠度计算。通过对各阶段的整体计算提取控制点的挠度。在现场通过实测值来校核理论值,如有较大差别,则立即查明原因,保证施工顺利进行。(3)温度效应计算体系温差和箱梁的局部温差等将使箱梁控制点产生变形和次内力,尤其是钢导梁和砼梁体连接部位由于传热系数的差异将使其连接部位区域的变形和应力复杂化。它的存在使得实测值难于准确分离出弹性变形值,因此,在顶推过程中要对箱梁的温度场进行实测,根据实测温度场数据进行数值模拟,计算出温度引起的次应力。(4)临时墩计算顶推施工时,主梁在临时墩上滑动,作用在临时墩上的水平力取决于桥梁上部结构的
18、重力、顶推坡度、与滑动支座的摩擦系数。每个墩顶上布置的千斤顶顶推时对虽然梁体向前滑动时给临时墩墩顶的向前的摩擦力与水平千斤顶给临时墩墩顶的反作用力相平衡。但是为了桥墩的安全,也需要计算水平力及各墩顶的水平位移值。对于滑道的验算也是一项不可忽略的工作内容,尤其是对于滑道与永久支座合二为一的临时结构。(5)轴线纠偏方案计算如果顶推时由于各种原因导致箱梁轴线偏离理论控制范围,则应启动应急调整计算方案及时处理。并且对纠偏装置受力进行分析,确保纠偏装置牢固可靠,这点在以往的施工并未引起重视。(6)顶推力计算计算时应按实际的摩擦系数、顶推的纵坡、梁段的自重、和施工条件等综合考虑计算。箱梁多点顶推须满足的条
19、件是:其中, 为第i墩墩顶顶推装置对箱梁的牵引力,方向同梁顶推方向相同;为第 i墩墩顶滑道与梁底面滑板间的摩擦力,方向同梁运动方向相反;为第 i墩墩顶滑道与梁底面滑板间的动摩擦系数;为第 i墩墩顶滑道顶面的反力;箱梁纵坡大小,上坡为正,下坡为负。式所表示的意义是当所有千斤顶的拉力之和大于或等于各滑道顶面与钢槽梁底面滑板间摩擦力之和时,箱梁和墩就会发生相对滑动。3.5 线形监测3.5.1预制平台线形监测3.5.1.1检测方法根据施工工艺的要求,需对平台的滑道标高进行监测,同时复核各测点的桩号,并与理论值进行对比。用全站仪复核各测点的桩号,以南岸前坪所立测点作为测站点,北岸河堤所立点做为后视点,测
20、量预制平台上各测点的桩号。同时用精密水准仪测量预制平台在预压前及预压后标高,以5墩墩顶做为仪器架设点,北岸河堤上的已知高程点做为后视点,测量预制平台上各测设点的标高,并与理论值进行对比,以达到控制线形的目的。3.5.1.2 测点布置箱梁预制平台布设在Z1#4#墩之间,按照主桥的线性顺接而成,总长度为31.5m,其测点沿着滑道顶推方向按照1m一个点进行布置,测线A、B、C、D有32个测点。其测点布置如下图3-2所示。图3.2 线形测点截面纵向布置图(单位:m)3.5.2临时墩监测3.5.2.1 临时墩构造 为了减少顶推的跨径,在跨中设置临时墩,其中临时墩L5#墩采用钢管桩,每一个临时墩采用12根
21、直径800mm,中间4根采用10mm壁厚,其他壁厚8mm的打入钢管桩位基础。在预制台座与5#墩之间设置过渡临时墩Z4#,避免第一梁段顶出时,由于跨度过大,造成后重前轻引起倾覆。Z4#墩采用直径D=200cm的C25钢筋混凝土桩基础配直径D=200cm的C25钢筋混凝土圆立柱。其平面及立面布置图如图3.3和3.4所示。图3.3 临时墩平面布置示意图(单位:m)图3.4 临时墩立面布置示意图(单位:m)3.5.2.2 监测方法 临时墩在顶推过程中受力复杂,承受的水平不平衡推力较大,为防止其因顺桥向偏位过大而产生破坏。因此,在顶推过程中,需对临时墩顺桥向偏位进行监测。具体方法为:根据理论计算,选取各
22、顶推阶段最不利的1个临时墩,在其一侧的三根钢管柱顶部附近的外侧位置各焊接一根10cm20cm的钢筋头,并在钢筋头的前端固定一个棱镜。现场测量临时墩的顺桥向偏位时,在浏阳河南岸及北岸分别设置测站点,顶推前先用全站仪分别测得三个棱镜所在点的坐标(X1,Y1 ),在顶推启动过程中观测棱镜所在点的坐标(X2,Y2 )的变化,其中差值Y2 -Y1即为该钢管柱纵向偏位值。(本方案约定X方向为横向,Y方向为顺桥向即顶推方向)3.5.2.3 测点布置其测点布置如下图3-5所示图3.5 临时墩观测点布置图(单位:m)3.5.3主梁线形监测在箱梁顶推过程中,包括箱梁两侧顶推不同步在内的多种因素都有可能会造成桥梁轴
23、线偏离理论位置,影响箱梁在顶推过程中滑道处的局部受力。因此,箱梁在顶推过程中的轴线必须始终处于规定范围,要对箱梁轴线偏位进行实时观测,如发现有过大偏差,要进行及时纠偏,比如通过调整墩顶横向两侧水平千斤顶的顶力大小来进行纠偏等方法。顶推前先在箱梁的中轴线处每隔一定距离选取5-10个测点,用全站仪测得各测点的坐标(X1,Y1 )。导梁上墩前,再次测得各测点的坐标(X2,Y2 ),通过两次测量横向坐标差值就能够确定箱梁的偏位情况。为消除日照温差引起梁体的不规则变化,箱梁横向偏位测量应尽量选择在温度变化小的时间段进行。3.6应力监测3.6.1 测试方法振弦式应变计由于使用频率作为输出信号,特别适用于恶
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