内遂高速公路沱江特大桥主桥施工监控研究(2)

时间:2014-03-24 09:11 来源:发表吧作者:李济点击: 次

　　前进分析的目的在于确定成桥结构的受力状态。随着施工阶段的推进，结构形式、边界约束、荷载形式在不断改变，前期结构发生徐变和几何位置的改变，前一阶段的状态是本次施工状态分析的基础。倒退分析的目的在于控制桥梁结构的线形。假定t=时刻内力分布满足前进分析时刻的结果，线形满足设计轴线。在初始状态下，按照前进分析的逆过程，对结构进行倒拆，分析每次拆除一个施工段对剩余结构的影响。在一个施工段内分析得到的位移和内力便是理想的施工状态。

　　应用现代控制理论中的自适应控制方法，即对施工过程中的标高和内力的实测值与计算值进行比较，对桥梁结构的主要基本参数进行识别，找出产生实测值与计算值产生偏差的原因，从而对参数进行修正，参数识别重点在于对影响结构变形和内力的主要设计参数的识别上，而一般参数只要及时对产生的偏差进行修正。

　　内遂高速沱江特大桥主桥施工控制采用“桥梁博士”软件和MIDAS/CIVIL软件进行实时计算。在对沱江特大桥实施控制时，将其简化为平面结构进行有限元分析，各节段离散为梁单元，2个主墩墩底为固定支座，两边跨墩部为活动铰支座。

　　理论仿真计算施工工况按实际施工阶段考虑，共98个施工阶段。施工阶段划分见图2。通过平面有限元计算出各工况下各个截面单元的力学特性、节点位移和应力，为沱江特大桥施工控制中各个施工梁段的立模标高提供理论数据。

　　3.应力监测控制

　　应力应变监测是预应力混凝土连续梁桥施工监测的一个重要内容。不仅是要在施工过程中对结构各重要控制截面进行实时的监测，以起到危险预警作用，而且要提供结构在当前工况下实际的应力状态，为计算模型中结构参数识别提供依据。为了掌握沱江特大桥在悬浇施工阶段各主要控制断面的应力变化规律，弄清理论计算值和实测值之间的关系，在主墩和主梁（半幅）上共设置17个应力监测断面，如图3所示。在各应变监测断面按要求布置了混凝土应变计进行各施工阶段应变测试，在箱梁主控截面上布置6个测点，非主控截面上布置4个测点，在主墩截面上布置4个测点。

　　采用钢弦计对传感器进行测设，得出了本桥随施工过程实测的应力变化历程。给出主梁半跨悬臂根部和L/4跨控制截面测点的应力变化过程，以反映应力随时间（工况）的变化趋势，其应力变化图中施工工况是指各工况的时间。

　　由图4～图7中可以看出，实测应力变化趋势基本体现了理论计算的变化趋势，且吻合的较好，说明本桥的应力测试结果正常。桥梁结构的实际状况与理论状况总是存在着一定的误差，究其原因，主要由设计参数误差、施工误差、测量误差、结构分析模型误差等综合因素干扰所致。混凝土的应变可分为受力应变和非受力应变两种，在实测的应变中它们是混杂在一起的。在时刻τ承受单轴向、不变应力为σ（τ）的混凝土构件，在时刻t测量总应变ε（t）可分解为：

　　ε（t）=εi（τ）+εc（t）+εs（t）+εT（t）+εm

　　式中：εi（τ）——加载时初应变；εc（t）——时刻t>τ时的徐变应变；εs（t）——收缩应变；εT（t）——温度应变；εm——测量系统应变误差。

　　本桥施工过程的应力动态跟踪测试确保了主桥在施工过程的安全。应力监测结果遵循理论计算轨迹，说明施工过程中主梁截面应力正常，符合设计要求。整个施工控制过程理论计算准确，应变测试结果正常，为主桥的安全、顺利合龙提供了丰富的理论、实测数据和可靠的技术保障。

　　4.主桥线形控制

　　线形观测是为了反映各节段施工完成前后或某一特定时段内主梁的实际线形情况，它是控制成桥线形最主要的依据之一。分段施工的预应力混凝土连续刚构桥，由于各“T”的施工是相对独立的，因此当两个“T”合龙时，两合龙端头的高度差就必须控制在容许的范围内。另一方面，成桥后的桥面线形应是平顺的，而不能有明显的折线或波浪起伏。通过对各个施工工况梁段标高的测量，分析各个工况标高的实际变化值，与计算值进行比较，预测下一个梁段的立模标高。测量基准点为标高观测的固定水准点设置在岸边永久不动的位置上，整个施工过程的所有标高测量的基准均由此引出；测量基点设置在0号块上的中心位置，每个0号块布置2个基点，并用红色油漆作出明显的标记，编号为0和0'号，而后各节段的标高均由0号引出，0'基点作为复核点。基点每浇注3个节段校验一次；标高测量点布置如图8所示。

　　在施工过程中，对每一截面进行立模、混凝土浇筑前、混凝土浇筑后、张拉预应力钢束前、张拉预应力钢束后的标高观测，观察各点的挠度及箱梁曲线的变化历程，以保证箱梁悬臂端的合龙精度及桥面线形。

　　考虑施工条件下各种因素计算实际工况下各施工段的施工控制高程，某施工段立模前提供该施工段立模标高。该立模标高为施工段底板下缘最前端中线上立模标高。

　　立模标高=设计标高+计算所得的预拱度+挂篮变形

　　施工修正值为挂篮施工自重变形和模板变形的影响值，通过挂篮试验、施工实测获得。施工单位根据施工立模标高和桥面横坡值，确定立模的其他控制点标高[3]。

　　计算中的各相关参数需考虑混凝土实测弹性模量、成桥实际几何尺寸等的现场信息反馈来确定相关参数，使计算状态尽可能与实际相符。许多预应力混凝土大跨度连续刚构桥中跨跨中位置出现不同程度的下挠现象，出现下挠的原因是多方面的，主要包括运营期间混凝土徐变、预应力损失、长期温度交替变化等，由于各影响因素受混凝土材料、外界环境等随机条件不同而不同，所以无法准确确定跨中下挠量与各影响因素的关系。只能根据现有的计算条件对运营阶段桥梁标高变化情况进行大致分析，确定桥梁预拱度，在施工阶段对桥梁进行预抬高[4]。

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