跳鱼坎大桥转体施工监测监控

《跳鱼坎大桥转体施工监测监控》由会员分享，可在线阅读，更多相关《跳鱼坎大桥转体施工监测监控（3页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、跳鱼坎大桥转体施工监测监控司 敏1 范小春1 刘 欢2(1.武汉理工大学; 2.沪蓉西高速公路指挥部)摘 要: 对恩施跳鱼坎钢管混凝土拱桥平转施工的监测监控进行了阐述,并对监测监控的结果进行了分析,供同类桥梁施工监测监控借鉴。 关键词: 转体施工; 监测; 监控跳鱼坎大桥位于湖北省省道2级公路鸦来线恩 施州境改扩建工程中鹤峰县绕城段,为上承式钢筋 混凝土箱肋拱桥,桥梁跨径为216+ 125+ 13 m , 矢跨比1?6。主拱圈为等截面悬链线箱形拱结构,拱轴系数m= 3. 50。本桥主拱圈采用有平衡重转体施 工方法,其主要施工过程是在河沟两岸利用地形,开 挖出土牛拱胎,搭设简易支架,预制组装拱圈

2、,浇筑 磨心、 磨盖、 上盘、 背墙。然后张拉脱架转体合龙成 拱,最后在拱圈上无支架浇筑拱上建筑。 为了减轻转 体重量,本桥转出的桥体是带混凝土底板的钢管砼 空间劲性骨架,转动体系重2 670 t。 由于桥梁的转体过程技术复杂、 难度大、 精度要 求高,为全桥施工的关键步骤。 为确保大桥结构的施 工安全和施工质量,对该桥的施工转体全过程进行 监测、 监控,通过结构计算与测试分析,对施工过程 中拱肋的稳定、 线型、 变位和应力状态的控制提供依 据,对施工过程结构状态的变化进行预测并提出有 效的控制措施,为施工各阶段的指挥决策提供必要 的数据,以保证施工阶段的结构安全,优化施工工 序,提高施工质量

3、,并为转体桥梁的设计和施工积累 经验;此外,监测监控过程中产生的大量技术数据还 将作为桥梁技术档案资料的一部分,为桥梁运营期 间的技术管理和技术评估提供重要依据。1 监测系统、 监测内容1. 1 监测系统 (1)结构计算与量测系统。 获得理论设计状态和施工过程实时跟踪分析计算的修正参数,通过施工 状态行为的主要控制参数进行跟踪观测,以获取结 构实际状态。(2)误差分析系统 。对实测的结构状态参数进行温度效应的滤波并为结构参数的校正和修改提供依据 。(3)实时跟踪分析系统。 通过现场上建立的计算模型,对整个施工过程进行施工前的校核计算、 施工 过程中的仿真计算和施工预测分析。1. 2 监测内容(

4、1)转体重心计算; (2)主拱圈线形监测; (3)转 体施工过程的拉索索力监测; (4)主拱圈控制截面应 力监测。2 转体施工阶段监测、 监控2. 1 转体重心计算 由于转动体系的体积和自重都较大,不注意就会 造成严重后果。转体前必须对转动体系的重心及力矩 有准确的把握,才能控制好转体过程中四周保险墩与 下盘间隙、 转体驱动力、 转体速度并对转体过程可能出现的倾斜、 扭转采取必要的准备措施。根据设计图纸及 施工方提供的资料对设计重心进行复核见表1。表1 跳鱼坎大桥转动体系中心计算复核部位监测监控方(手算)重量?kN力矩?(kNm)M idas计算重量?kN背墙素混凝土20 845. 44- 7

5、8 732. 42 拱座素混凝土2 004. 332 864. 94 背墙后钢筋165. 92- 935. 78 背墙侧钢筋11. 52- 47. 25 背墙正面钢筋16. 36- 41. 8723 471. 83倒锥体及保险 墩混凝土427. 28- 208. 46上转盘的钢筋131. 470. 00598. 81一期底板钢筋 混凝土1 415. 9147 571. 29钢管混凝土232. 977 391. 36 腹杆327. 9410 276. 78 钢筋笼23. 996 190. 59 肋间剪刀撑13. 37450. 66 侧壁外侧钢筋网54. 871 694. 582 079. 05钢

6、绞线34. 32907. 1542. 205国外建材科技 2005年 第26卷 第2期总计25 705. 6926 191. 89 正力矩77 347. 36 负力矩- 79 965. 79 不平衡力矩- 2 618. 43- 3 143. 03 偏心距e?m- 0. 10- 0. 12通过计算结果对转体时的摩阻力、 千斤顶数量及吨位、 拱顶标高等的预测在转体时起到了重要的 参考作用,优化了转体施工方案,达到了预期效果。2. 2 主拱圈线形监测 转体施工中线形监测的主要目标是确保平转过程结构线形的稳定和平转到位的桥轴线满足设计要 求,在桥梁施工上至关重要,关系到成桥后桥梁的整 体受力是否合理,

7、能否满足使用功能要求。 主要内容包括平转过程对各结构的跟踪测控及平转到位时桥轴线的精确控制,必须严格把关,动态循环和校核,及时调整(图略)。主要测控步骤为: (1)张拉前主拱 圈控制点的空间位置; (2)张拉脱架后拱圈控制点的空间位置; (3)转体前拱圈控制点的空间位置; (4)合 龙前拱圈控制点的空间位置; (5)各施工阶段上转盘及背墙控制点的空间位置。为减少温度对测试结果的影响,测量时间都在夜间9点到早7点前完成且 选择天气较稳定的条件进行。实测时,张拉脱架后4号墩拱顶的高程较设计 低3 cm左右, 3号墩的高程较设计低6 cm左右;转体前4号墩拱顶的高程较设计低2 cm左右, 3号墩的高

8、程较设计低19 cm左右, 4号墩的供顶标高比3 号墩高约17 cm;转体合龙前4号墩的供顶标高比3号墩标高低1 cm ,同1号墩的上下游高程相差小于1 cm。 以上数据都处于施工合理误差范围内,通过与施工方测量结果对经准确的掌握了桥梁在不同状态下高程的变化,粗略推倒出桥梁在该时刻的受力状 况,通过微调即可控制施工结果,保证了桥梁的施工连续性和精度要求。如果实际施工过程中出现较大 偏差要及时停止并寻找原因,必要时重新核算,作出调整方案。2. 3 转体施工过程的拉索索力监测主拱圈、 背墙砼达到设计强度70%即可进行张 拉脱架施工。这道工序是考验转体桥设计和施工质 量的重要环节。 因为上背墙、 半

9、跨拱片在此工序前还是由各自的支架支撑,只有当张拉筋的拉力张拉到 设计吨位、 拆除拱肋及背墙的支撑架后,拱肋及背墙重量由磨心承受,转动体系才能形成。 本桥张拉设备采用钢铰线和夹片锚,钢铰线采用485j15. 24钢铰线,分3级对称于拱轴线张拉到8. 6T,张拉前全面检查各关键部位,特别是锚具是 否满足设计要求,确认安全后开始张拉。 张拉时采用应力(油缸读数换算)和伸长量双控。由于油缸读数 和伸长量双控时人为因素很多,且不能准确知道张 拉力的大小,特别是静置一段时间后的拉力值,因此 采用第3方监测校核。监测索力前采用桥梁结构专用分析软件M idas?Civil进行拱体脱架过程的计算 机模拟,计算实

10、现脱架所必要的扣索张拉力,与设计 值对比,根据现场情况提供实际操作值工施工方参 考,最终和设计院、 施工方共同确定张拉应力。索力 监测采用的是长沙金码公司JMM2268索力测试 仪,具有检测速度快,精度高和体积小等特点。时时 跟踪,动态测量出拉索索力值,向施工方反馈数据, 通过调整张拉力,防止过张拉和张拉不均匀,最终在 拉索张拉至设计值稳定后和拱肋完全脱架后两个状 态下都很好的满足了设计值。同时保证了张拉作业安全和线形质量,让拱圈合理脱架,受力均匀,减少 了转体前拱圈调整的工作量。2. 4 主拱圈控制截面应力监测 应力监测是通过有效的测控方法,测出转体各 控制截面的应力值,为转体施工的各种状态

11、提供控制数据的实测值,并与理论计算值进行比较分析,对 成桥状态进行动态预测与分析,防止施工中出现过 大的应力,确保转体施工安全。 本桥监测监控的应变传感器采用JM ZX2212型 智能弦式数码应变计(应变量程1 500,精度1),以保证其在复杂的施工环境下,具有高的长 期稳定性和可靠性。 结合大桥施工特点,采用周期性 和动态跟踪相结合测试,全部测控数据的在线和离 线均采用微机进行实时处理。 实测前根据设计图纸、 经批准的转体方案以及 现场实测的反馈数据,采用桥梁分析软件M idas?Civil基于非线性有限元理论进行理想状态的施工 仿真模拟计算,得出施工各阶段的受力状态,校核主 要设计计算数据

12、、 施工过程结构位移及内力变化规律,提出施工过程控制的关键,指导监测传感器优化 布点。见表2,应变测点均布置于3号桥墩(电站)。表2 应力监测位置桥梁 名称应力监测位置监测阶段跳鱼坎大桥(1)主拱圈底板设立拱脚和L?4处的应变测点(2)背墙背面(变截面相应的位置处)(3)拱脚截面位置上弦钢管(4)拱脚截面位置腹杆角钢脱架前后转体过程中合龙前后注:应变的监测的具体位置是通过对计算机模拟结果分析,取不利位置确定 。 根据计算机模拟结果,对拱脚处的上弦钢管和腹 杆、1?4处和拱角处底板、 背墙背部(下转第58页)15国外建材科技 2005年 第26卷 第2期响系数,对于错层住宅一般T= 0. 20.

13、 3 s,可取1=max;Geq为结构等效总重力荷代表值载;Geq=0. 85Gi;Gi为质点i的重力荷载代表值,按不等高厂房的方法取值,但墙体重量均考虑;Hi为质点i的计算高度;n为顶部附加地震作用系数,对于复 式框架住宅一般T1. 4Tg(Tg为特征周期)可不予 考虑;为楼层错层时地震力增大系数。 分析该结构在地震力作用下受力特点,错层层 数愈多,地震作用愈大;错层部分的质量与非错层部分相差越大,地震作用越大。因此建议= 1 +ncGE nGE式中,nc为错层层数;GE为错层部分总重力荷载代 表值;GE=Geq3 结 语复式错层框架结构,其抗震性能与结构合理布置,错层薄弱处构造,填充墙强度

14、等方面也有很大关 系。着重在地震作用荷载计算方面探讨一种新的计 算方法,以起到抛砖引玉的作用。参考文献1 王新玲.多层高效空间住宅结构的抗震研究J .工业建筑, 2000, (9): 4549.2 肖常安.高层建筑抗震设计中短柱问题的处理J .工业建筑, 2000, (10): 3739.3 朱伯龙.建筑结构抗震设计原理M .上海:同济大学出版社, 1999.4 梁启智.高层建筑结构分析与设计M .广州:华南理工大学出版社, 1992.收稿日期: 2005202222.作者简介:张光辉,副教授;武汉,武汉理工大学抗风抗震研究所(430070).(上接第51页)进行重点监测和监控,以防止这些部位

15、的混凝土应 力出现异常现象。测试结果见表3。表3 控制截面各点应力值?M Pa脱架后转体前转体过程中1. 5 h后3 h后1?4L底板- 4. 972 5- 9. 035- 9. 555- 9. 295 拱脚底板- 0. 097 50. 068 250. 032 50. 065 背墙背面开裂 拱脚上弦钢管- 52. 6- 154 . 8- 148. 8- 158 . 4 拱脚腹板角钢- 238 . 2- 275 . 2- 274. 2- 288 . 2注:负号为受压,正号受拉。与模拟结果一致, 1?4L和拱脚处底板转体施工 过程中应力值不大且基本无变化,受力状态良好。 背 墙最大拉应力发生在上

16、部放阶与背墙背部的交界 处,模拟应力数值为2. 4M Pa,实测时此处的混凝土 出现了水平裂缝而退出工作,应力进行重分布,由背墙背部钢筋网片承担。拱脚处的钢管混凝土截面出 现了很大的轴向压应力,已处于高应力水平状态。 斜 腹杆角钢的轴向组合应力达到了- 288. 2M Pa,角 钢处于屈服状态,明显弯曲。 该状况设计时并无专门 考虑,经与设计方协商,临时对斜腹杆角钢进行了加固处理,确保了转体施工的安全。3 结 语由于拱桥转体施工方法具有结构合理、 受力明确、 施工设备少、 工艺简便、 节约施工用材、 施工安全 (变高空作业为岸边陆地上作业)、 速度快、 造价低等优点。 已经越来越受到桥梁工程界的青睐,特别是在 山区,交通运输不便的情况下已经逐步成为施工方法的优选,有着很大的发展前景。然而,转体施工关 键技术难度大而复杂,精度要求较高,为提高和促进 转体施工方法的发展,对转体施工进行监测、 监控, 通过专业分析软件计算分析并对施工过程结构状态 的变化进行预测和控