橋梁施工(gōng)監控與計算分析
更新時間:2021-04-10 17:51
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隨著橋梁工程技術的發展以及橋梁的大量建設,人們逐(zhú)漸意識到在橋梁施工過程中(zhōng)進行監(jiān)控的重要性。本文以實例分析(xī),對橋梁施工監控及仿真(zhēn)進行了探討。
關鍵詞:橋梁施工;監控;分析
中圖分類號:K928.78 文(wén)獻標識碼:A 文章編號:
一、施工監控監測
1.施工控製中的內力監測
1.1混(hún)凝土結構應力測試頻率及預警機製
在箱(xiāng)梁節段施工(gōng)過程中,隨施工(gōng)加載程序通過監控計算分析,對已完成梁段出現最大應力的施工加載(zǎi)工況進行應力測試。橋(qiáo)墩應力則應每懸臂施工一對梁段,全部測點測(cè)試應力一次。每次應力測試完成後,應對應力幅度進行評價,隨施工控製報表作出應力狀態安全與否的(de)判斷,對應力異常提出預警報告。
1.2應力控製關鍵
由於(yú)施工過程中箱梁(liáng)應力影響因素較多,受力複雜,存在差異,對於箱梁控製截麵應力的對稱性和穩(wěn)定性進行監測,在體(tǐ)係轉換前後,要嚴密監控。在主梁合攏後施加二期恒載時,在主梁變形與受力(lì)進行雙控時,由於超靜定結構已(yǐ)形成,應以(yǐ)主梁受力控製為主。對於橋墩,在施工過程中(zhōng)及成橋狀態後均承擔相(xiàng)當部分梁體的重量,在(zài)不平衡荷載、大氣溫差(chà)及日照影(yǐng)響下產生不同程度的(de)變化,是其監測的重點。
1.3應力監測結果
在施工階段,箱梁截麵上(shàng)下緣應力基本上處(chù)於全截麵受壓狀態,各工況下(xià)理論設計(jì)值和實測值變化趨勢基本吻合,都在規範(fàn)和(hé)設(shè)計允許範圍之內。在連續梁(liáng)部分體係轉(zhuǎn)換前後(hòu),應力實測值與理論值存在一定差異,隨著時間的推移趨於一致。橋墩在個別(bié)工(gōng)況不平衡荷載作用下,根部應力變化不大。
2施工控製中的變形監測
針對預應力箱梁線形控製的特點,在該橋施工(gōng)監控中應用絕對標高法進行測量控製。
2.1高程控製網和變形測點布置
變形控(kòng)製(zhì)以二等水準高程控製測量標準為(wéi)控製網,箱梁(liáng)懸澆以三等水準高程(chéng)精度控製聯測(cè)。箱梁0號塊在觀測點附近(jìn)固定的地方設(shè)置臨時基準(zhǔn)點,在較遠的山體上設置永久性水準點,定期閉合測量。箱梁變形測點對(duì)稱布置,可同時觀察箱梁是否(fǒu)發生扭轉變形。
2.2測試頻率和精度要求(qiú)
在施工(gōng)過程中對(duì)每一梁段截麵需要進行立模、混凝土澆築前、混凝土(tǔ)澆築後、預應力張拉前、預應力(lì)張拉後各個工況的變形觀測,以便觀察各(gè)點的(de)撓度及箱梁(liáng)曲線的變化曆程,保證箱梁懸臂段的合攏精度和橋麵線形。為了保證箱梁變形監(jiān)測精度(dù),應選有經驗的專職測量工程(chéng)師進行測量並(bìng)選用高精度水準儀。某橋選(xuǎn)用DL101C型精密水(shuǐ)準儀(yí),最小讀數0.0lmm,其偶然誤差不大於0.4 mm/km,有效保證(zhèng)測(cè)量精度。
3參數識別和誤差調整
3.1參數識別
對於剛構連續組(zǔ)合體(tǐ)係(xì)橋梁(liáng)結構的設計參數主要有:結構幾(jǐ)何形態參數、截麵特征(zhēng)參數、與時間相關的參數、荷載參數(shù)、材料(liào)特性參數等。在施工中需要(yào)對其(qí)進行識別,根據結構參數對橋梁結構施工行為影響程度確定(dìng)主次,主要通過現場測試的手段來確定設計參數和采用結構計(jì)算分析來確定主要參數。在確定主要參數後,運用多種理論和方法來分析,識(shí)別這些參數(shù)的設計誤差,最後得到其正確的估計值,通過修正(zhèng)參數(shù)誤差,使橋梁結構的實際狀態和理想狀態相一致。
3.2誤差分析和調整
在某大橋的監(jiān)控過(guò)程中,誤差調整從兩方麵考慮:第(dì)一要進行設計參數誤差調整,通過前幾(jǐ)個塊件的施工,確定實際設計(jì)參數值,根據實際設計參數(shù)值來計算結構的理想狀態。第二是進行施工誤差的調整,對以後每個塊件的施工誤差進行調整。在(zài)實體工程的誤差分析中,應用灰色係統理論法(fǎ)、最小二(èr)乘法和卡爾曼濾波法3種誤差分析方法同步進行。對采集到的數據進行分析處(chù)理,用處理後的參數重新進行結(jié)構計算分析(xī),利用分析結果(guǒ)進行施(shī)工控製。
4施(shī)工控製的實現和(hé)結果
4.1最優控製目標的確定
大跨徑剛構(gòu)連續(xù)粱(liáng)橋的(de)施工控製是施工→量測→識別→修正→預告→施工的循環過程(chéng)。把南河特大橋線形和施(shī)工期結構變化狀態,作為線性離散、確定(dìng)動態係統最優控製對象,求出最優控製變(biàn)量值,不斷對各階段(duàn)進行(háng)調整控製(zhì),最終達(dá)到隨機最優控製目(mù)標。
4.2變形控製結果
該橋(qiáo)合攏後,線形平滑舒暢,合攏精(jīng)度較高。從該橋測試結果看,各施工(gōng)階段變形測試值基本在理論計算值範圍之內,各斷麵懸臂合攏高差(chà)在1.2cm之內,掛籃定位標高和預報高差在12mm之內。預(yù)應力鋼絞線張拉後或掛籃移動後,梁端測點標高和計算控製標高(gāo)之差在4~16mm之內。各“T”相對高差均在2O mm之內,均小於規範和設計要求。說明變形控製測試方法可行,誤差分析較(jiào)精確,能夠有(yǒu)效控製箱梁懸臂施工。
二、橋梁施工監(jiān)控的仿真分析
1.仿真分析的計算模型
在對該大橋各施工階段進行控製時,首先通(tōng)過計(jì)算確定橋梁結構施工過程中每一階段受力和變形的理想狀態,以此為依據來控製施工過程中的每個階段的(de)結構行(háng)為。在進行仿真計算時,將其主橋簡化成平麵結構,按施工節段將全橋離散為336個梁(liáng)單(dān)元,339個節點,兩邊跨端(duān)部簡(jiǎn)化為活動鉸支座,主墩底部簡化成固定支(zhī)座,體係轉換後,0號和(hé)6號墩頂為活動鉸支座。
2.仿真分析(xī)的結構設計參數和施工荷(hé)載模擬
為了使(shǐ)仿真分析結果更接近實際,本橋對於主要的(de)可以(yǐ)測定的參數取用實(shí)測(cè)值,難以測定的依照設計規範,根據以往工程實際經驗進行修訂。在預(yù)應力混凝土連續梁橋的懸臂(bì)施工中,掛(guà)籃和模板機具設(shè)備對結構的內力和變形影響很大,所以(yǐ)在仿真分析中,必須考慮施工荷載的影(yǐng)響,模擬掛籃的安裝、拆除以及前進等工況。
3.施(shī)工控製中的結構分析
對於懸臂施工(gōng)的剛構連續梁橋,其後一塊件是通過預應力(lì)鋼筋混凝土與(yǔ)前一塊件相接而(ér)成,每一施工階段是密切相關的,隨著施工階段(duàn)的推進,結構形式、邊界約束、荷載形式(shì)等在不斷地變化。分析各施工階段及(jí)成橋結構的變(biàn)形和受(shòu)力(lì)特性是不可缺少的。橋梁結構隻有根據實際施工方(fāng)案的設計逐步進行計算(suàn),才能得出成橋(qiáo)後受力狀態。由於施工建橋材料的特性、施工誤差等是(shì)隨機的,施工條件不可能是(shì)完全的(de)理想狀態,為解決這一問題,南河特大橋的施工(gōng)控製中,從前進分析、倒退分析、實時跟(gēn)蹤分析(xī)三(sān)方麵入手,相互結合,實現成橋結構滿足設計要求(qiú)。
4.箱梁懸臂施工的變形計算和立模標高(gāo)確定
變(biàn)形計算是施工監控的重點和難點,該橋的變形采用橋(qiáo)梁博士和MIADS橋梁分析係統平行計算,自動考慮了混凝土的收縮徐(xú)變、預力、溫度的影響(xiǎng)等。隻有準確地計算變形(xíng),並合理地(dì)確定立模標高,最終才能使橋梁線形較好。大橋施工階段箱梁懸澆段各(gè)節段立模標高(gāo)的確定采用(yòng)以下(xià)公式:
Hi=H0+fi+f1m+fm+Fx
式中:Hi――掛籃底模立模標高;H0――該點設計標高;Fx――本(běn)施(shī)工(gōng)段及以後澆築的各段(duàn)對該(gāi)點撓度影響值;f1m――本施工段頂板縱向預應力束張(zhāng)拉後對該點的影響值;fm――掛籃彈性變形對該施工段的影響值;fi――由徐變、收縮、溫(wēn)度、結構(gòu)體係轉換、二期恒(héng)載、活(huó)載(zǎi)等影響(xiǎng)產(chǎn)生(shēng)的撓度計算值。
5.仿真計算主要(yào)結(jié)果
通過分析計(jì)算結果可知,箱梁在整個施工過程中,各(gè)階段截麵壓應力都符(fú)合規定要求,並且(qiě)軸力、彎矩滿足要求。各施工階段撓度曲線順(shùn)暢,撓度變化也很正常(cháng)。
三、結束語
橋(qiáo)梁施工控製作為橋梁施(shī)工技術的重要組成部分,其實施難度相對(duì)較大,但是它對於橋梁施工宏觀質量控製(zhì),保證橋梁建設安全有著非常重要的意義。如何把握現(xiàn)場施工外界影響因素的隨機性,如何更準確地控製橋梁變形及橋梁遠程監測係統的發展(zhǎn)等都需要在今後的實踐(jiàn)中進一步研究。
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