洛南高速公路上跨焦枝鐵路大橋工程施工監(jiān)控實(shí)施細(xì)則

1、洛南高速公路上跨焦枝鐵路南水北調(diào)總干渠大橋施工監(jiān)控細(xì)則ZZZZZZZ土木工程學(xué)院2008年3月23日洛南高速公路上跨焦枝鐵路南水北調(diào)總干渠大橋施工監(jiān)控目錄1、蒲山大橋工程概況022、蒲山大橋總體施工方案及步驟033、蒲山大橋施工監(jiān)控的目的和意義034、蒲山大橋施工監(jiān)控依據(jù)055、蒲山大橋施工監(jiān)控原則及施工控制方法066、蒲山大橋施工監(jiān)控的任務(wù)077、蒲山大橋主橋施工監(jiān)控的主要內(nèi)容088、蒲山大橋施工監(jiān)控工作的具體安排和精度要求129、蒲山大橋施工監(jiān)控流程4010、蒲山大橋施工監(jiān)控提交的成果4011、蒲山大橋施工監(jiān)控中各方責(zé)任4112、蒲山大橋施工監(jiān)控的組織安排及管理制度4213、主要儀器設(shè)備4

2、43洛南高速公路上跨焦枝鐵路南水北調(diào)總干渠大橋施工監(jiān)控近年來(lái)，在橋梁工程施工中由于不重視橋梁施工監(jiān)控，出現(xiàn)多起橋梁事故，造成了較大的經(jīng)濟(jì)損失，給工程界帶來(lái)了沉痛教訓(xùn)，目前大跨徑拱橋施工狀態(tài)的監(jiān)控已引起工程界的高度重視。中、下承式的鋼管混凝土拱橋外部看是一個(gè)靜定結(jié)構(gòu)，而內(nèi)部是一個(gè)高次超靜定的空間結(jié)構(gòu)體系。盡管在設(shè)計(jì)時(shí)已經(jīng)考慮了施工中可能出現(xiàn)的情況，但是由于施工中有可能出現(xiàn)的諸多因素，事先難以精確估計(jì)，而且在施工過(guò)程中由于各種施工誤差，可能造成實(shí)際橋梁結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和線型與設(shè)計(jì)不符，特別需要對(duì)橋梁施工各個(gè)階段進(jìn)行全過(guò)程監(jiān)控。橋梁施工監(jiān)控已成為橋梁施工過(guò)程中嚴(yán)格管理、科學(xué)決策和保證施工質(zhì)量和安全的不可缺

3、少的重要環(huán)節(jié)1、蒲山大橋工程概況洛南高速公路上跨焦枝鐵路南水北調(diào)總干渠大橋位于洛陽(yáng)至南陽(yáng)高速公路聯(lián)絡(luò)線與南水北調(diào)工程、焦枝鐵路交叉處。在橋位處，南水北調(diào)總干渠下穿焦枝鐵路，與高速公路夾角為22.53度，高速公路上跨焦枝鐵路，高速公路與鐵路夾角為71.95度。是太原至澳門(mén)高速公路的重要組成部分。洛南高速公路上跨焦枝鐵路南水北調(diào)總干渠大橋全長(zhǎng)465.00m,主橋?yàn)閱慰缦鲁惺戒摴芑炷凉皹?，跨度?25ml采用雙向六車道高速公路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)；設(shè)計(jì)車輛荷公：公路一I級(jí)X1.3;設(shè)計(jì)車速：120km/h;主橋橫斷面布置：標(biāo)準(zhǔn)橋梁橫斷面寬38.8m,3.0（邊拱肋、系桿）+0.55m（護(hù)欄）+12.75m（行

4、車道）+0.55m（護(hù)欄）+5.1m（中拱肋、系桿）+0.55m（護(hù)欄）+12.75m（行車道）+0.55m（護(hù)欄）+3.0m（邊拱肋、系桿）。拱肋采用鋼管混凝土空間桁架式結(jié)構(gòu)，三片拱肋間設(shè)置14道風(fēng)撐，風(fēng)撐間矩24ml每幅橋7道（二道K形風(fēng)撐、4道一字形風(fēng)撐和一道米字形風(fēng)撐）。拱肋為變高度矩形截面，由拱頂?shù)?.15m變化到拱腳處的6.15m,計(jì)算矢跨比為1:5,各肋中心至系桿中心的高度為43.8m,拱軸線采用二次拋物線線型。主弦鋼管內(nèi)灌注微膨脹或無(wú)收縮C55混凝土，上平聯(lián)為綴板，下平肋及腹桿為鋼管結(jié)構(gòu)。系桿采用預(yù)應(yīng)力混凝土箱形結(jié)構(gòu)，邊系桿為單箱單室箱形斷面，中系桿為單箱雙室箱形斷面，均為部分

5、預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)?？v系桿在拱腳16.5m范圍內(nèi)采用鋼筋混凝土實(shí)體截面。系桿梁通過(guò)吊桿懸吊在鋼管混凝土拱肋上。吊桿采用7121平行鋼絲束吊桿，雙層PE護(hù)套，吊桿縱橋向布置間距8ml邊拱肋為單排吊桿，中拱肋為雙排吊桿，吊桿橫橋向布置間距為1.8m。橋面系橫梁采用現(xiàn)場(chǎng)預(yù)制拼裝施工，預(yù)留濕接頭與剛性系桿固接。端橫梁為預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土箱形截面，兩側(cè)設(shè)置牛腿，以支承引橋箱形梁和主跨橋空心板面板。中橫梁采用預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土變截面T形梁。橋面板全部采用預(yù)制鋼筋混凝土空心板，端部與橫梁二次現(xiàn)澆固接，上鋪80mml鋼筋混凝土現(xiàn)澆層。2、蒲山大橋總體施工方案及步驟2.1 主橋施工方案主橋結(jié)構(gòu)采用“支架法拼裝梁拱”的

6、總體方案進(jìn)行施工。具上部結(jié)構(gòu)施工是本橋的施工重點(diǎn)所在，同時(shí)也是施工的難點(diǎn)。端橫梁及系桿拱腳段采用碗扣支架現(xiàn)澆施工；系桿及中橫梁采用混凝土挖孔樁+鋼管樁支架法安裝施工，即系桿、中橫梁分節(jié)段預(yù)制，經(jīng)運(yùn)輸平車運(yùn)至待架位置后由龍門(mén)吊機(jī)吊裝至支架上；系桿與中橫梁接頭處的濕接縫在支架上現(xiàn)澆施工。主橋拱肋采用工廠初加工，現(xiàn)場(chǎng)預(yù)拼再加工，預(yù)拼后用運(yùn)輸平車運(yùn)至待架位置，用大噸履帶吊吊至系桿頂搭設(shè)的拱肋支架上（系桿施工完畢，在其頂面搭設(shè)拼拱支架）的方法施工。主橋鋼管拱肋在工廠按便于運(yùn)輸?shù)墓?jié)段加工完畢后，運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)，在拱肋預(yù)拼場(chǎng)再加工成吊裝段并預(yù)拼合格后，由運(yùn)輸平車運(yùn)至待架位置，經(jīng)由MAX-ER2000型履帶起重

7、機(jī)吊至拼拱支架上。拱肋接頭處先用螺栓臨時(shí)連接，拱肋合攏后經(jīng)過(guò)調(diào)整拱肋標(biāo)高和中線達(dá)到設(shè)計(jì)要求后再焊接成整體。拱肋拼裝時(shí)，兩端分節(jié)段對(duì)稱進(jìn)行逐節(jié)拼裝，直至跨中節(jié)段合攏。拱肋安裝中及時(shí)拼裝拱肋間風(fēng)撐，保持拱肋穩(wěn)2.2 主橋主要項(xiàng)目施工步驟主橋主要項(xiàng)目施工步驟如下：依次施工樁基、承臺(tái)、墩身、墩帽（橋臺(tái)施工的同時(shí)，修建鐵路防護(hù)，分節(jié)段預(yù)制系桿、中橫梁及橋面板、搭設(shè)系桿支架、工廠加工拱肋）一安裝支座一端橫梁、拱腳施工（同時(shí)進(jìn)行系桿、中橫梁吊裝）一濕接縫澆筑，系桿、橫梁張拉一在系桿上進(jìn)行拱肋支架搭設(shè)（同時(shí)完成拱肋現(xiàn)場(chǎng)預(yù)拼裝）一進(jìn)行拱肋分節(jié)安裝一拱肋焊接合攏一拆除支座固定鋼架一灌注拱肋混凝土一拆除拱肋支架一系

8、桿預(yù)應(yīng)力第二次張拉一安裝吊桿并調(diào)整其索力一系桿預(yù)應(yīng)力第三次張拉一拆除系桿支架一第二次調(diào)整吊桿索力一第桿預(yù)應(yīng)力第四次張拉一安裝空心板一橋面系施工一第三次調(diào)整吊桿索力一安裝其它附屬設(shè)施。洛南高速公路上跨焦枝鐵路南水北調(diào)總干渠大橋施工監(jiān)控3、蒲山大橋施工監(jiān)控的目的和意義3.1 施工監(jiān)測(cè)與控制施工監(jiān)控包括施工監(jiān)測(cè)和控制，其目的就是在全橋上部結(jié)構(gòu)施工過(guò)程中，通過(guò)監(jiān)測(cè)主拱、系桿和吊桿的應(yīng)力及變形，來(lái)達(dá)到及時(shí)了解結(jié)構(gòu)實(shí)際行為的目的；通過(guò)施工過(guò)程中對(duì)溫度、應(yīng)力、線形、混凝土材料的彈性模量等的監(jiān)測(cè)，對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)體系計(jì)算所采用的參數(shù)進(jìn)行識(shí)別、計(jì)算和修正，糾正實(shí)際線形和內(nèi)力與設(shè)計(jì)目標(biāo)值的偏差，確保結(jié)構(gòu)的安全、穩(wěn)定與結(jié)

9、構(gòu)受力合理，為大橋安全、順利建成提供技術(shù)保障。施工控制的目的是為了在全橋施工完成后，主拱結(jié)構(gòu)的線形、系桿及橋面系的線形達(dá)到設(shè)計(jì)理想的線形，并使主拱和系桿的內(nèi)力分布與設(shè)計(jì)理想的內(nèi)力狀態(tài)一致。3.2 施工監(jiān)控的原因洛南高速公路上跨焦枝鐵路南水北調(diào)總干渠大橋?yàn)橄鲁惺絾慰鐒傂韵禇U拱結(jié)構(gòu)，上部結(jié)構(gòu)施工順序?yàn)椋捍钤O(shè)系桿現(xiàn)澆支架一鋼管拱肋在預(yù)拼場(chǎng)進(jìn)行組拼和焊接一進(jìn)行系桿的分節(jié)吊裝一端橫梁、拱腳段支架和中橫梁支架安裝一現(xiàn)澆端橫梁和拱腳段系桿一龍門(mén)吊機(jī)吊裝中橫梁，澆注濕接頭并張拉一系桿和中橫梁形成平面框架結(jié)構(gòu)，第一次張拉系桿預(yù)應(yīng)力束一拼裝拱肋安裝支架，吊裝拱肋、風(fēng)撐，焊接拱肋、橫撐接頭、拱肋合攏一系桿預(yù)應(yīng)力第二

10、次張拉一泵送灌注鋼管內(nèi)混凝土，形成鋼管混凝土拱肋一系桿預(yù)應(yīng)力束按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行再次張拉，安裝拱肋吊桿并張拉一拆除系桿支架，調(diào)整系桿及吊桿內(nèi)拉力一橋面板安裝。鋼管拱肋采用拱腳預(yù)埋（兩段）和支架分段吊裝拼裝成拱的方法施工，并要求在拱腳預(yù)埋段混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后進(jìn)行拱肋吊裝作業(yè)。施工順序?yàn)椋褐Ъ苁┕ひ还袄哌叾伟惭b一拱肋中段拼裝一鋼管內(nèi)澆注混凝土。由于本橋跨徑大，技術(shù)含量高，施工難度大。施工過(guò)程中溫度、施工荷載變化等因素，使橋梁在施工過(guò)程中各節(jié)段的應(yīng)力、位移變化頻繁，加上結(jié)構(gòu)材料的實(shí)際物理力學(xué)參數(shù)的影響，結(jié)構(gòu)的應(yīng)力應(yīng)變不可能與設(shè)計(jì)計(jì)算值保持一致，而拱肋線形一旦形成，很難調(diào)整。因此必須在施工過(guò)程中建立

11、計(jì)算機(jī)隨時(shí)跟蹤系統(tǒng)，對(duì)大橋進(jìn)行全過(guò)程的施工控制，保證其成橋內(nèi)力和線形，是大橋成功建設(shè)的一個(gè)關(guān)鍵。因此，對(duì)橋梁施工過(guò)程的位移、應(yīng)力和溫度進(jìn)行有效的監(jiān)測(cè)并采取行之有效的調(diào)控措施是保證其順利和成功修建的必要條件之一。3.3 監(jiān)控目的及意義跟蹤掌握施工進(jìn)程和發(fā)展情況，收集大橋建成全過(guò)程的技術(shù)數(shù)據(jù)，為大橋的安全4洛南高速公路上跨焦枝鐵路南水北調(diào)總干渠大橋施工監(jiān)控投入使用和大橋營(yíng)運(yùn)階段的養(yǎng)護(hù)工作以及以后同類橋型的設(shè)計(jì)與施工提供科學(xué)、可靠的技術(shù)資料，給大橋的安全使用提供可靠保證?？偟膩?lái)說(shuō)，施工監(jiān)控的目的為：(1)確保橋梁線形和內(nèi)力符合設(shè)計(jì)要求，保證工程內(nèi)在質(zhì)量?jī)?yōu)良；(2)預(yù)知并及時(shí)發(fā)現(xiàn)施工中的失誤，以予糾正

12、，避免發(fā)生重大責(zé)任和技術(shù)事故，確保橋梁建造安全。(3)提供成橋的力學(xué)參數(shù)報(bào)告，為橋梁今后的養(yǎng)護(hù)提供數(shù)據(jù)資料?；谝陨蠘蛄菏┕けO(jiān)控的目的，結(jié)合洛南高速公路上跨焦枝鐵路南水北調(diào)總干渠大橋的結(jié)構(gòu)和施工特點(diǎn)，具體施工監(jiān)控目的如下：(1)判斷施工過(guò)程中拱肋的應(yīng)力和變位是否符合設(shè)計(jì)要求，或是否處在安全范圍內(nèi)；(2)為拱肋合攏提供可靠的數(shù)據(jù)，指導(dǎo)拱肋合攏施工工藝；(3)判斷鋼管灌注混凝土過(guò)程中拱肋的應(yīng)力及拱肋變形、高差是否符合設(shè)計(jì)要求，或處在安全范圍內(nèi)；(4)識(shí)別結(jié)構(gòu)的實(shí)際狀態(tài)和參數(shù)，掌握環(huán)境作用對(duì)結(jié)構(gòu)的影響規(guī)律，結(jié)合理論計(jì)算，指導(dǎo)橋面系的吊裝和吊桿的張拉；(5)施工監(jiān)測(cè)結(jié)果也可以作為橋梁施工質(zhì)量和技術(shù)水平

13、評(píng)定的依據(jù)。其任務(wù)就是要根據(jù)橋梁施工全過(guò)程中實(shí)際發(fā)生的各種影響橋梁內(nèi)力與變形的參數(shù)，結(jié)合施工過(guò)程中測(cè)得的各階段吊桿張力、系桿內(nèi)力、主拱圈內(nèi)力與變形數(shù)據(jù)，隨時(shí)分析各施工階段中主梁內(nèi)力和變形與設(shè)計(jì)預(yù)期值的差異并找出原因，提出修正對(duì)策，以確保在全橋建成以后橋梁的內(nèi)力和外形曲線與設(shè)計(jì)值相符合。3.4施工監(jiān)控主要工作措施(1)獨(dú)立對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，了解結(jié)構(gòu)力學(xué)特性，合理選定測(cè)位和布置測(cè)點(diǎn)；(2)選用先進(jìn)的性能優(yōu)越的儀表，購(gòu)置質(zhì)量上成的元件(測(cè)力計(jì)、應(yīng)變片等)，保證測(cè)得數(shù)據(jù)無(wú)差錯(cuò)、異常，誤差?。?3)布設(shè)有相互校驗(yàn)的測(cè)點(diǎn)網(wǎng)，預(yù)防某些元件失效；(4)及時(shí)分析對(duì)照數(shù)據(jù)的規(guī)律性，向設(shè)計(jì)和監(jiān)理人員通報(bào)，及時(shí)察覺(jué)問(wèn)題

14、，進(jìn)行修改和糾正。4、蒲山大橋施工監(jiān)控依據(jù)(1)公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范(JTGD60-2004);(2)公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范(JTGD62-2004);(3)公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范(JTJ041-2000);(4)公路斜拉橋設(shè)計(jì)規(guī)范(試行)(JTJ027-96);(5)公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)(TJT071-98);(6)城市橋梁設(shè)計(jì)準(zhǔn)則(CJJ11-93;(7)洛南高速公路上跨焦枝鐵路南水北調(diào)總干渠大橋設(shè)計(jì)圖紙等設(shè)計(jì)文件;(8)施工方案及施工組織設(shè)計(jì)；(9)其它工程資料。5、蒲山大橋施工監(jiān)控原則及施工控制方法5.1 監(jiān)控原則施工監(jiān)控的內(nèi)容是校核設(shè)計(jì)和施工過(guò)程中的關(guān)鍵數(shù)據(jù)，對(duì)成

15、橋目標(biāo)進(jìn)行有效的控制。對(duì)施工各狀態(tài)控制數(shù)據(jù)實(shí)測(cè)值與理論值進(jìn)行比較分析，進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)識(shí)別和調(diào)整，修正在施工過(guò)程中各種影響成橋目標(biāo)的參數(shù)誤差對(duì)成橋目標(biāo)的影響，對(duì)成橋狀態(tài)進(jìn)行預(yù)測(cè)與反饋控制分析，通過(guò)對(duì)結(jié)構(gòu)線形及內(nèi)力(應(yīng)力)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，以分析、預(yù)測(cè)和防止施工中出現(xiàn)過(guò)大位移和應(yīng)力對(duì)橋梁產(chǎn)生安全隱患，確保施工朝預(yù)定目標(biāo)順利進(jìn)行。5.2 施工控制方法施工控制采用自適應(yīng)的控制方法，全面考慮影響橋梁結(jié)構(gòu)狀態(tài)的各種因素和設(shè)計(jì)目標(biāo)，在施工過(guò)程中，用參數(shù)識(shí)別系統(tǒng)不斷地對(duì)結(jié)構(gòu)計(jì)算模型中所用的計(jì)算參數(shù)(如混凝土彈模、容重等)進(jìn)行識(shí)別修正，使結(jié)構(gòu)計(jì)算模型和實(shí)際結(jié)構(gòu)磨合一段時(shí)間后自動(dòng)適應(yīng)結(jié)構(gòu)的物理力學(xué)規(guī)律，減小理論值與實(shí)測(cè)

16、值的偏差。洛南高速公路上跨焦枝鐵路南水北調(diào)總干渠大橋主要采用支架法安裝施工，橋面系和拱肋形成后，受后續(xù)工序(如吊桿張力)和材料后續(xù)變形(如混凝土收縮徐變)影響很大，而且鋼管拱肋合攏成形候，橋梁施工控制的可調(diào)因素很少，因此我們采用預(yù)先控制和反饋控制相結(jié)合的方法進(jìn)行控制，重點(diǎn)在施工前控制。施工前通過(guò)試驗(yàn)室試驗(yàn)材料性能和結(jié)構(gòu)有限元分析，盡可能較精確的預(yù)測(cè)結(jié)構(gòu)在各個(gè)施工階段的變形和內(nèi)力，通過(guò)提供合理的橋面系和拱肋的立模標(biāo)高對(duì)橋面系和拱肋的線形進(jìn)行控制。在吊桿的張拉階段，通過(guò)施工過(guò)程中理論數(shù)據(jù)和實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的偏差，對(duì)數(shù)據(jù)分析和處理(結(jié)構(gòu)分析和參數(shù)識(shí)別)，調(diào)整后續(xù)施工工序、進(jìn)行反饋控制，最終達(dá)到控制橋梁內(nèi)力和

17、線形的目的。具體為：(1)施工控制結(jié)構(gòu)分析施工模擬計(jì)算是施工控制工作的基礎(chǔ)，在施工監(jiān)控工作開(kāi)始前根據(jù)該橋的設(shè)計(jì)參數(shù)和施工方案，按照施工過(guò)程進(jìn)行施工模擬計(jì)算，以驗(yàn)算和校核設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)。在施工過(guò)程中，根據(jù)具體的施工階段和相應(yīng)的材料、荷載和結(jié)構(gòu)參數(shù)跟蹤計(jì)算。(2)參數(shù)識(shí)別設(shè)計(jì)參數(shù)是指能以其結(jié)構(gòu)狀態(tài)(變形和內(nèi)力)變化的要素，對(duì)于橋梁結(jié)構(gòu)主要有結(jié)構(gòu)幾何參數(shù)、材料參數(shù)、溫度參數(shù)和荷載參數(shù)。這幾種參數(shù)都具有離散性和不確定性，特別是混凝土的材料特性離散性和不確定性更大，使施工控制參數(shù)與實(shí)際參數(shù)不同，在施工監(jiān)控中不能假定這些參數(shù)，需要根據(jù)實(shí)際測(cè)量和修正的參數(shù)值進(jìn)行計(jì)算，才能保證施工控制的精度。施工過(guò)程中，通過(guò)對(duì)應(yīng)力

18、和位移偏差分析、結(jié)構(gòu)參數(shù)的敏感性分析和結(jié)構(gòu)參數(shù)識(shí)別，進(jìn)一步分析找出偏差的原因，確定參數(shù)的真實(shí)值。(3)施工調(diào)整在各施工階段，若結(jié)構(gòu)內(nèi)力和結(jié)構(gòu)變形與設(shè)計(jì)目標(biāo)出現(xiàn)較大偏差，應(yīng)及時(shí)調(diào)整，避免累計(jì)造成不可調(diào)偏差；在成橋后，較小的內(nèi)力偏差可通過(guò)吊桿張拉力和張拉順序調(diào)整。6、蒲山大橋施工監(jiān)控的任務(wù)洛南高速公路上跨焦枝鐵路南水北調(diào)總干渠大橋采用支架(橋面系支架和拱架)施工，支架一旦形成，在施工過(guò)程中就基本不容人為改變。故在支架形成前要對(duì)支架的預(yù)拱度做出預(yù)測(cè)。拱架形成后，對(duì)上部結(jié)構(gòu)的各施工階段連續(xù)監(jiān)測(cè)和控制。根據(jù)施工步驟、特點(diǎn)及其施工階段結(jié)構(gòu)受力特征，其控制目標(biāo)與任務(wù)隨施工階段的不同而異，其施工監(jiān)控的主要任務(wù)

19、如下：(1)橋面系施工時(shí)通過(guò)預(yù)拱度控制縱向線形，使成橋線形符合設(shè)計(jì)要求；進(jìn)行拱肋架設(shè)調(diào)整控制，即通過(guò)施工監(jiān)控，確保拱肋線形的架設(shè)精度，使拱軸線符合設(shè)計(jì)要求；(2)施工階段拱肋和系桿內(nèi)力的監(jiān)測(cè)，確保拱肋在各施工階段中安全，不失穩(wěn)；(3)吊桿內(nèi)力、張拉力監(jiān)控。通過(guò)吊桿張拉力調(diào)整，使拱肋與系桿受力實(shí)際值與設(shè)計(jì)值的偏差在較小范圍內(nèi)，使之符合設(shè)計(jì)要求；(4)同時(shí)保證吊桿的受力合理和均勻；(5)最終使成橋內(nèi)力分布合理，線形美觀達(dá)到設(shè)計(jì)要求。7、蒲山大橋主橋監(jiān)控的主要內(nèi)容洛南高速公路上跨焦枝鐵路南水北調(diào)總干渠大橋主橋?yàn)閱慰鐒傂韵禇U拱結(jié)構(gòu)，系桿梁和橫梁形成平面梁格體系。結(jié)構(gòu)新穎，受力形式復(fù)雜，為本次監(jiān)控工作的

20、重點(diǎn)之一，主要監(jiān)控內(nèi)容如下：(1)主橋的設(shè)計(jì)復(fù)核和施工過(guò)程仿真分析；(2)鐵路防護(hù)設(shè)施的檢算；(3)檢驗(yàn)橋梁支架設(shè)計(jì)的合理性，進(jìn)行支架變形及內(nèi)力驗(yàn)算、監(jiān)控；(4)成拱后拱體脫架過(guò)程的監(jiān)控；(5)拱肋二期混凝土施工過(guò)程的計(jì)算機(jī)仿真計(jì)算與應(yīng)力監(jiān)測(cè)(6)線形測(cè)量(由施工單位實(shí)施)及監(jiān)控；(7)應(yīng)力監(jiān)控；(8)吊桿索力和系桿張拉力監(jiān)控；(9)變形、位移監(jiān)控；(10)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定監(jiān)控；(11)溫度監(jiān)控；7. 1施工過(guò)程仿真分析設(shè)計(jì)復(fù)核和施工過(guò)程仿真分析是施工監(jiān)控的基礎(chǔ)，我們已對(duì)成橋狀態(tài)和施工各階段的受力情況進(jìn)行了詳細(xì)的分析計(jì)算。8. 2應(yīng)力測(cè)試1)主拱肋主拱圈測(cè)點(diǎn)布置如圖1所示，取拱腳、1/8、1/4、31

21、/8、拱頂、31/4等處7個(gè)截面，各截面應(yīng)力測(cè)點(diǎn)布置示意圖如圖2所示，共布置應(yīng)力計(jì)168個(gè)，其中混凝土應(yīng)變計(jì)84個(gè)，鋼管應(yīng)變計(jì)84個(gè)。其中每片拱的拱底及拱頂截面為后期監(jiān)控截面。2)剛性系桿剛性系桿縱梁采用預(yù)應(yīng)力混凝土系桿，預(yù)應(yīng)力束錨固于拱腳上。邊系桿為單箱單室箱梁，箱梁高3.6m,寬3.0m,壁厚均為30cm厚。中系桿為單箱雙室箱梁，箱梁高3.6m,寬5.1m,壁厚均為30cm厚。剛性系桿測(cè)點(diǎn)布置如圖3所示，在支座、跨中共3個(gè)截面布置測(cè)點(diǎn)，如圖4所示，布置鋼弦式混凝土應(yīng)變計(jì)36個(gè)。其中每跨跨中截面為后期監(jiān)控截面，每跨支座截面各取1個(gè)為后期監(jiān)控截面。44圖1拱肋控制截面圖2 測(cè)點(diǎn)布置圖3剛性系桿

22、梁控制截面圖4剛性系桿梁應(yīng)力測(cè)點(diǎn)布置3）橫梁選擇跨中橫梁和端橫梁各1根作為監(jiān)測(cè)對(duì)象，取跨中截面作為控制截面，截面的應(yīng)力測(cè)點(diǎn)布置如圖5所示，共布置鋼弦式混凝土應(yīng)變計(jì)8個(gè)。圖5橫梁應(yīng)力測(cè)點(diǎn)布置圖4）吊桿吊桿的受力是該橋耐久性和安全性的關(guān)鍵，在施工過(guò)程中盡可能精確的測(cè)量吊桿的內(nèi)力。對(duì)吊索采用張拉油壓表進(jìn)行測(cè)量，同時(shí)采用頻率法測(cè)量索力。頻率法是利用附著在吊桿上的高靈敏傳感器（索力計(jì)）拾取吊桿的振動(dòng)信號(hào)，得到吊桿的自振頻率，根據(jù)吊桿自振頻率與索力的關(guān)系確定索力。5）測(cè)量?jī)x器及方法考慮適合長(zhǎng)期觀測(cè)并保證足夠的精度，擬采用埋入鋼弦式應(yīng)力計(jì)（鋼筋計(jì)及混凝土計(jì)）、索力儀、壓力傳感器、拾振器和配套的頻率接收儀作為

23、應(yīng)力觀測(cè)儀器進(jìn)行應(yīng)力測(cè)試。7. 3位移及變形測(cè)試1）拱肋、系桿拱肋和系桿的測(cè)點(diǎn)選取如圖6所示，選取拱和系桿的八分點(diǎn)截面以及拱肋合攏前兩個(gè)半拱的端部截面布設(shè)測(cè)點(diǎn)；拱肋的變形監(jiān)測(cè)利用全站儀的交匯程序測(cè)量這些點(diǎn)的空間坐標(biāo)，從而監(jiān)測(cè)其變形變位；系桿及橋面系的變位利用精密水準(zhǔn)儀和鈿鋼尺測(cè)量。二二一最備金¥禮；EL工蓬=5/ELe/EL7/SL掛浴工:二c1力（砧-&<-.s-二:尸：）“K-骷:-*St費(fèi)=嚏鄴工商耳l急置要量看圖6拱肋、剛性系桿變形測(cè)試截面圖2）主橋橋墩每個(gè)橋臺(tái)沉降及位移測(cè)點(diǎn)布置2個(gè)測(cè)點(diǎn)，分別布置在主橋橋墩的蓋梁兩側(cè)，測(cè)點(diǎn)根據(jù)所建立的平面和高程控制網(wǎng)布置，保證網(wǎng)

24、內(nèi)通視。3）測(cè)試儀器及方法利用預(yù)先布設(shè)好的測(cè)點(diǎn)，用精密水準(zhǔn)儀、全站儀、棱鏡（或反射片）、鈿鋼尺等進(jìn)行測(cè)量。7. 4溫度測(cè)試選取兩拱腳截面，采用熱敏電阻應(yīng)變片測(cè)試拱肋截面的溫度變化規(guī)律，采用接觸溫度計(jì)、溫度傳感器和相應(yīng)的溫度記錄儀。8. 5支架測(cè)試支架測(cè)試內(nèi)容為支架頂面的線形（標(biāo)高）和支架的應(yīng)力及變形。在支架預(yù)壓過(guò)程中測(cè)量支架的彈性變形和非彈性變形；消除支架的非彈性變形，在橋面系（系桿、縱梁和橫梁）和拱肋的立模標(biāo)高中計(jì)入支架的彈性變形。在澆注拱肋內(nèi)混凝土過(guò)程中，隨時(shí)監(jiān)測(cè)支架的變形和應(yīng)力，以保證施工過(guò)程中支架的安全和結(jié)構(gòu)（拱肋和系桿）的線形。包括系桿控制點(diǎn)變位測(cè)試、主梁線形測(cè)量、拱圈線形測(cè)量、拱腳

25、轉(zhuǎn)角測(cè)試以及墩頂水平位移測(cè)試；測(cè)點(diǎn)位置為拱腳（或梁端）、1/8、1/4、31/8、1/2、51/8、31/4、71/8等。7.6鐵路防護(hù)設(shè)施的檢算本橋與焦枝鐵路夾角為72。，上跨焦枝鐵路，施工時(shí)跨既有線的防護(hù)設(shè)施對(duì)保證施工過(guò)程中行車及施工人員安全十分重要。因此在安裝前對(duì)防護(hù)設(shè)施進(jìn)行檢驗(yàn)計(jì)算。8、蒲山大橋施工監(jiān)控工作的具體安排和精度要求9. 1施工圖仿真計(jì)算按照設(shè)計(jì)圖紙和相應(yīng)的施工組織進(jìn)行計(jì)算，首先進(jìn)行了設(shè)計(jì)復(fù)核和施工狀態(tài)計(jì)算，并對(duì)施工過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)分析計(jì)算。按照施工和設(shè)計(jì)所確定的施工工序，以及設(shè)計(jì)所提供的基本參數(shù)，對(duì)施工過(guò)程進(jìn)行模擬計(jì)算，得到各施工狀態(tài)及成橋狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)受力和變形等控制數(shù)據(jù)。主要

26、有：（1）各施工狀態(tài)下以及成橋狀態(tài)下的狀態(tài)變量的理論數(shù)據(jù)：拱肋、系桿標(biāo)高、吊索索力、系桿以及拱肋各控制截面應(yīng)力應(yīng)變。（2）施工控制數(shù)據(jù)理論值：拱肋和橋面系的立模標(biāo)高、吊索的張拉力和調(diào)控?cái)?shù)據(jù)。8.1.1設(shè)計(jì)復(fù)核為了分析洛南高速公路蒲山大橋在施工階段及成橋狀態(tài)下的力學(xué)性能，采用大型有限元軟件Midas/civi1進(jìn)行建模。系桿梁、橫梁、拱肋和橫撐等構(gòu)件均采用空間梁?jiǎn)卧M(jìn)行模擬；吊桿采用只承受拉力的空間桁架單元模擬；橋面板用板殼單元模擬，在系桿梁底部設(shè)置了只受壓的桿單元來(lái)模擬支架，按照剛度等效的原則模擬實(shí)際系桿梁底部支承，當(dāng)支承與系桿梁之間的距離A=0時(shí)，支承參與結(jié)才受力，當(dāng)A>0時(shí)，支承不參

27、與結(jié)構(gòu)的受力，這樣建立的計(jì)算模型與實(shí)際結(jié)構(gòu)受力有很好的相似性，計(jì)算結(jié)果也和橋梁實(shí)際受力情況相符，橋梁空間有限元計(jì)算模型如圖7所示。在進(jìn)行施工階段分析時(shí)，根據(jù)施工階段的不同，橋梁的節(jié)點(diǎn)、單元、邊界條件也隨之發(fā)生變化。對(duì)蒲山特大橋進(jìn)行設(shè)計(jì)復(fù)核分析，主要考慮以下3種荷載工況：工況1:恒載（按照承載能力極限狀態(tài)驗(yàn)算）工況2:恒載+車道荷載（半橋）工況3:恒載+車道荷載（全橋）圖7靜力分析有限元計(jì)算模型橋梁的恒載根據(jù)輸入的橋梁材料特性值和截面特性值，由程序自動(dòng)加載。橋梁所承受的車道荷載根據(jù)公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范（JTGD60-2004）中公路一I級(jí)車道荷載確定，加載方式如圖8所示,qk=10.5kN/m,

28、Pk=360kN;橫向折減系數(shù)取0.55。主梁上的預(yù)應(yīng)力輸入，由Midas/Civil程序?qū)嵤┩瓿?，并自?dòng)計(jì)算其損失?；炷恋男熳?、收縮通過(guò)設(shè)定控制參數(shù)，由程序自動(dòng)計(jì)算。吊桿初拉力的施加，通過(guò)Midas/Civil程序自帶的桁架單元初拉力功能實(shí)現(xiàn)。JWTTJLJJJUUJJLUxLU-LULLLJJ_ULI圖8車道荷載根據(jù)以上3種計(jì)算工況，計(jì)算了橋梁的靜態(tài)力學(xué)性能，給出拱肋及系桿梁的跨中、1/4跨、1/8跨、靠近支座位置處的截面內(nèi)力、位移以及吊桿的內(nèi)力，工況1作用下的內(nèi)力和位移圖如圖9圖21。分析3種工況計(jì)算結(jié)果，可以得出以下結(jié)論：1 .工況1結(jié)論：（1）系梁受力分析：系梁受力關(guān)于該橋兩個(gè)對(duì)稱

29、軸（橫橋向、順橋向，下同）近似對(duì)稱。雖然系梁承擔(dān)著拱肋傳來(lái)的巨大拉力，但在施加了預(yù)應(yīng)力后，系梁全部受壓，邊系梁邊緣最大壓應(yīng)力計(jì)算值為-10.8MPa（負(fù)號(hào)表示受壓，下同）,最小壓應(yīng)力為-1.0MPa,中系梁邊緣最大壓應(yīng)力值為-10.0MPa,最小壓應(yīng)力為-4.5MPa,均比設(shè)計(jì)值大一些（圖9、圖10）,且小于C55混凝土的抗壓強(qiáng)度，滿足規(guī)范要求；由于系梁預(yù)應(yīng)力的損失，系梁軸壓力從橋兩端向跨中逐漸減小。系梁剪力分布大致均勻，兩端大跨中小，在吊桿作用處，系梁剪力有突變。系梁兩端由于端橫梁的約束作用，系梁兩端為負(fù)彎矩，跨中為正彎矩，彎矩圖與兩端固定支承梁相似。(2)拱肋受力分析：拱肋受力近似關(guān)于該橋

30、的兩個(gè)對(duì)稱軸對(duì)稱(圖11、圖14),拱肋以受壓為主，壓力較均勻，邊拱肋的邊緣最大壓應(yīng)力達(dá)到-99.2MPa,最小壓應(yīng)力達(dá)到-66.0MPa,中拱肋的邊緣最大壓應(yīng)力達(dá)到-112.0MPa,最小壓應(yīng)力達(dá)到-71.5MPa,僅在支座處中拱肋下弦鋼管混凝土的下緣壓應(yīng)力稍大于設(shè)計(jì)值外，其余均小于設(shè)計(jì)值，符合規(guī)范要求。在邊拱肋處上弦鋼管混凝土的上部邊緣壓應(yīng)力除在3/8、5/8跨處小于下弦鋼管混凝土的上部邊緣壓應(yīng)力外，其余均大于下弦鋼管混凝土的邊緣壓應(yīng)力，這與吊桿的錨固位置在上部有關(guān)，中拱肋由于在橋跨橫向同一排處有兩根吊桿，結(jié)構(gòu)受力較復(fù)雜，但應(yīng)力變化比較均勻，符合設(shè)計(jì)要求。(3)吊桿受力分析：邊吊桿和中吊桿

31、張力關(guān)于兩個(gè)對(duì)稱軸近似對(duì)稱，各吊桿所受的張力大致分布均勻，從總體上講，跨中吊桿張力小，兩側(cè)吊桿張力大；邊吊桿的安全系數(shù)在4.486.04之間，中吊桿的安全系數(shù)在3.225.90之間，滿足規(guī)范一般大于2.5的要求。(4)整體變形分析：全橋以豎向位移為主(圖21),拱頂在橋梁自重作用下也有橫向和縱向位移。邊系梁的位移整體向下，中系梁由于有兩根吊桿，受力較大，在1/43/4橋跨處，有向上的位移；邊系梁的豎向向下位移在8分點(diǎn)處達(dá)到最大，最大值為-20.5mm,中系梁在跨中處的豎向向上位移達(dá)到最大，最大值為37.4mm,拱肋由于吊桿力的作用，均向下位移，且最大值為-44.4mm,均小于設(shè)計(jì)值的豎直向下位

32、移(圖15至圖21),滿足設(shè)計(jì)要求。由于該橋的結(jié)構(gòu)對(duì)稱，橫向位移很小，最大值為5.3mm,由于在橋的一側(cè)設(shè)置為滑動(dòng)支座，所以會(huì)有縱向的水平位移，大致從滑動(dòng)支座處至固定支座處依次減小。2 .工況2結(jié)論：(1)系梁受力分析：系梁軸力和彎矩關(guān)于跨中大致對(duì)稱，剪力關(guān)于跨中大致反對(duì)稱。由于該計(jì)算工況活載為半橋偏載，中系梁兩側(cè)的構(gòu)件受力相似但加載側(cè)內(nèi)力數(shù)值相對(duì)大些，說(shuō)明橋面系剛度較大，橋梁的整體受力性能較好。在加載側(cè)系梁壓應(yīng)力減小，邊系梁邊緣處的最小壓應(yīng)力在支座處為-0.4MPa,最大壓應(yīng)力在1/8跨處為-10.8MPa,中系梁邊緣處的最小壓應(yīng)力在支座處為-0.6MPa,最大壓應(yīng)力在7/8跨處為-9.9M

33、Pa,系梁均受壓，滿足要求；系梁軸力從兩端向中間減小，加載側(cè)和不加載側(cè)軸力相差很小，邊系梁剪力在加載側(cè)比不加載側(cè)稍大，中系梁剪力和彎矩均比邊系梁大，在吊桿作用處，剪力發(fā)生突變，與工況1類似。(2)拱肋受力分析：拱肋彎矩、軸力、剪力關(guān)于跨中近似對(duì)稱，加載側(cè)受力稍大，中拱肋比邊拱肋受力大。邊拱肋和中拱肋均以受壓為主，邊拱肋邊緣的最大壓應(yīng)力為-99.2MPa,最小壓應(yīng)力為-66.0MPa,中拱肋邊緣的最大壓應(yīng)力為-112.0MPa,最小壓應(yīng)力為-71.5MPa,中拱肋的壓應(yīng)力比邊拱肋的壓應(yīng)力大。在吊桿處拱肋彎矩和剪力都有突變，整座橋的拱肋均受壓，符合設(shè)計(jì)的要求。(3)吊桿受力分析：吊桿受力關(guān)于跨中近

34、似對(duì)稱，中吊桿張力大，邊吊桿張力??；在偏載作用下，加載側(cè)的吊桿張力比非加載側(cè)大，中吊桿張力差別較小，邊吊桿張力差別稍大。加載側(cè)的邊吊桿安全系數(shù)在4.496.05之間，中吊桿安全系數(shù)在3.225.90之間，滿足規(guī)范一般大于2.5的要求。(4)整體變形分析：全橋以豎向變形為主，加載側(cè)豎向變形大，非加載側(cè)豎向變形小，邊拱肋的最大向下豎向位移達(dá)到-65.6mm,中拱肋的最大豎向位移為-68mm,邊系梁最大向下豎向位移為-49.8mm,中系梁的最大向下豎向位移為-21.2mm。由于在橋梁一側(cè)設(shè)置有滑動(dòng)支座，導(dǎo)致拱肋和系梁都有少量的縱向變形，在滑動(dòng)支座處拱肋的最大縱向位移為42.1mm(正號(hào)表示沿X軸正向

35、，下同)，系梁的最大縱向位移為36.7mm。3 .工況3結(jié)論：(1)系梁受力分析：系梁軸力和彎矩關(guān)于跨中大致對(duì)稱，剪力關(guān)于跨中大致反對(duì)稱。系梁以受壓為主，邊系梁邊緣的最大壓應(yīng)力為-10.8MPa,最小壓應(yīng)力為-0.4MPa,中系梁邊緣的最大壓應(yīng)力為-9.9MPa,最小壓應(yīng)力為-0.5MPa；系梁軸力從兩端向跨中逐漸減小。由于中系梁受力較大，中系梁的彎矩和剪力比邊系梁大，且在吊桿作用處有突變。在滿跨汽車荷載作用下，整個(gè)系梁都處于受壓狀態(tài)，體現(xiàn)良好的受力性能。(2)拱肋受力分析：拱肋彎矩、軸力、剪力關(guān)于跨中近似對(duì)稱，邊拱肋和中拱肋主要以受壓為主，邊拱肋邊緣的最大壓應(yīng)力-99.2MPa,最小壓應(yīng)力為

36、-66.0MPa,中拱肋邊緣的最大壓應(yīng)力為-112MPa,最小壓應(yīng)力為-74.1MPa,中拱肋的壓應(yīng)力比邊拱肋的壓應(yīng)力大。在吊桿處拱肋彎矩和剪力都有突變，整座橋的拱肋均受壓，符合拱肋受力的設(shè)計(jì)要求。(3)吊桿受力分析：吊桿受力關(guān)于跨中近似對(duì)稱，中吊桿張力大，邊吊桿張力??；在移動(dòng)荷載作用下，邊吊桿安全系數(shù)在4.496.09之間，中吊桿安全系數(shù)在3.225.90之間，滿足規(guī)范一般大于2.5的要求。(4)整體變形分析：全橋仍以豎向變形為主，邊拱肋的最大向下豎向位移達(dá)到-69.8mm,中拱肋的最大豎向位移為-77.7mm,邊系梁最大向下豎向位移為-52.3mm,中系梁的最大向下豎向位移為-28.2mm

37、,由于在橋梁一側(cè)設(shè)置有滑動(dòng)支座，導(dǎo)致拱肋和系梁都有少量的縱向變形，在滑動(dòng)支座處拱肋的縱向位移最大為39.9mm(正號(hào)表示沿X軸正向，下同)，系梁的最大縱向位移為36.5mm。1 9-7邊意觸帆處珊圖T-設(shè)計(jì)應(yīng)力-上設(shè)計(jì)應(yīng)力-下計(jì)算應(yīng)力-上 T計(jì)算應(yīng)力-下錮12-8中嚓則獺州8圖T-設(shè)計(jì)應(yīng)力-上 設(shè)計(jì)應(yīng)力一下 f-計(jì)算應(yīng)力-上 T計(jì)算應(yīng)力-下4 .設(shè)計(jì)結(jié)果驗(yàn)算復(fù)核結(jié)論：從以上3種工況的計(jì)算結(jié)果可以看出知，全橋各主要構(gòu)件總體處于受壓狀態(tài)，橋梁設(shè)計(jì)以最大壓應(yīng)力小于材料容許應(yīng)力為控制目標(biāo)，系桿梁最大壓應(yīng)力值為-10.8Mpa,拱肋最大壓應(yīng)力值為-112.0MPa,均小于其各材料的設(shè)計(jì)抗壓強(qiáng)度；中吊桿最

38、大索力為3375kN,其安全系數(shù)為3.22,邊吊桿最大索力為2423KN,其安全系數(shù)為4.48,滿足規(guī)范關(guān)于最小安全系數(shù)不得小于2.5的規(guī)定，具有較大安全儲(chǔ)備；系桿梁線形控制較好，最大豎向位移-52.3mm,拱肋最大豎向位移為-77.7mm,最大橫向位移為-5.5mm,根據(jù)公路橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定，鋼筋混凝土橋梁在荷載作用下上部結(jié)構(gòu)最大豎向撓度允許值：拱不超過(guò)1/800的跨度，即274mm,梁不超過(guò)1/600的跨度，即365mm,該橋梁在汽車荷載作用下位移滿足設(shè)計(jì)規(guī)范正常使用極限狀態(tài)下的變形要求。東支座 1/81/43/8 跨中 5/83/47/8 西支座應(yīng)力(MPa)* 設(shè)計(jì)應(yīng)力-上 設(shè)計(jì)應(yīng)力-

39、下計(jì)算應(yīng)力-上T-計(jì)算應(yīng)力-下位置0-20-40 -140應(yīng)力（MPa）物219遍瓢臚陷舞|梅油外糧圖東支座1/81/43/8跨中5/83/47/8西支座T-設(shè)計(jì)應(yīng)力-上設(shè)計(jì)應(yīng)力-下計(jì)算應(yīng)力-上T計(jì)算應(yīng)力-下東支座1/81/43/8跨中5/83/47/8西支座01-20-40,-60-80-100-120-140-160.設(shè)計(jì)應(yīng)力-上-設(shè)計(jì)應(yīng)力-下T一計(jì)算應(yīng)力-上計(jì)算應(yīng)力-下應(yīng)力（MPa）警廛白借情圖T設(shè)計(jì)應(yīng)力-上設(shè)計(jì)應(yīng)力-下T一計(jì)算應(yīng)力-上1計(jì)算應(yīng)力-下圖2412中拱撇腦弦輻錮唐函幽M圖計(jì)算值-一設(shè)計(jì)值一計(jì)算值設(shè)計(jì)值第16.1型她貶蟀圖儲(chǔ)崢圖圖172-i5拱陽(yáng)璃物I病臀同移圖T-計(jì)算值-一設(shè)

40、計(jì)值M2-1阱拱腆朋幫舞»物版圖東支座1/81/43/8跨中5/83/47/8西支座-120位移（mm）圖19圖坡僦彳磁引梁位移圖T-計(jì)算值設(shè)計(jì)值位置東支座1/81/43/8跨中6015/83/47/8西支座位移（mm）附留2-1即那索蜥留圖一計(jì)算值設(shè)計(jì)值圖21工況1恒載作用下拱橋變形圖8. 1.2施工過(guò)程仿真分析大跨徑鋼管混凝土拱橋的施工都是分階段逐步完成的，結(jié)構(gòu)的最終成型必然會(huì)經(jīng)歷一個(gè)長(zhǎng)期、復(fù)雜的施工過(guò)程以及結(jié)構(gòu)體系的轉(zhuǎn)換過(guò)程，這一過(guò)程也是結(jié)構(gòu)形式及受力狀態(tài)不斷變化的過(guò)程。對(duì)橋梁施工中每個(gè)階段進(jìn)行變形計(jì)算和受力分析，是橋梁結(jié)構(gòu)施工監(jiān)控中最基本的內(nèi)容；同時(shí)，橋梁結(jié)構(gòu)的最不利狀態(tài)并不

41、一定發(fā)生在成橋運(yùn)營(yíng)階段，往往出現(xiàn)在施工階段的過(guò)程中。結(jié)構(gòu)的某些荷載如重力、施工荷載、預(yù)應(yīng)力及吊桿索力等都是在橋梁施工過(guò)程中逐級(jí)施加和不斷變化的，每一施工階段都可能伴隨著混凝土收縮和徐變的發(fā)生、邊界約束條件的改變、預(yù)應(yīng)力的張拉、吊桿索力的張拉和調(diào)整。另外，后期結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能也與前期結(jié)構(gòu)的施工情況密切相關(guān)，施工方案的調(diào)整和改變，將直接影響結(jié)構(gòu)成橋的受力狀態(tài)和結(jié)構(gòu)線形。因此必須在既定的施工方案下，分析各施工階段及成橋結(jié)構(gòu)的受力及變形特征，為施工提供中間目標(biāo)狀態(tài)。為此，對(duì)蒲山大橋施工的每一階段進(jìn)行了跟蹤模擬計(jì)算。根據(jù)蒲山大橋的施工工藝流程，初步制定了蒲山特大橋主要施工控制模擬計(jì)算的施工階段，見(jiàn)表1。采

42、用大型有限元軟件Midas/civil進(jìn)行蒲山大橋施工過(guò)程的仿真分析，蒲山大橋有限元模型如圖22所示，在施工階段的仿真計(jì)算中，各階段新安裝的構(gòu)件和荷載可以用Midas/civil軟件里的激活單元和荷載功能，拆除的構(gòu)件以及需要去除的荷載可以采用Midas/civil軟件里的鈍化單元和荷載功能。計(jì)算結(jié)果可以反映出蒲山大橋在各施工階段的受力和變形情況，將對(duì)指導(dǎo)蒲山大橋的安全施工提供依據(jù)。表1有限元計(jì)算中主要施工階段劃分階段號(hào)施工狀態(tài)搭設(shè)系梁和橫梁支架，架設(shè)系梁、橫梁，現(xiàn)澆系梁、橫梁以及拱腳現(xiàn)澆段,11 張拉第1批鋼束，搭設(shè)拱肋支架，吊裝各段拱肋和風(fēng)撐2 灌注邊拱肋上弦鋼管混凝土3 灌注中拱肋上弦鋼管

43、混凝土4 灌注邊拱肋下弦鋼管混凝土5 灌注中拱肋下弦鋼管混凝土6 張拉第2批鋼束，拆除拱肋支架7 安裝吊桿，按照設(shè)計(jì)圖紙吊桿張拉順序第1次調(diào)整吊桿索力8 張拉系梁第3批鋼束9 拆除系梁和橫梁支架，安裝橋面板10 第2次張拉吊桿，調(diào)整吊桿索力11 張拉系梁第4批鋼束12 橋面系施工13 第3次張拉吊桿，調(diào)整吊桿索力14 安裝其它附屬設(shè)施圖22蒲山大橋有支架有限元計(jì)算模型1)各施工階段應(yīng)力分析控制各施工階段截面的應(yīng)力是橋梁施工控制的主要內(nèi)容之一，在橋面系及拱肋的施工過(guò)程中，結(jié)構(gòu)各截面應(yīng)力必須控制在規(guī)范允許范圍內(nèi)。應(yīng)力計(jì)算結(jié)果如圖23至圖28所示。翻2324施施及除役透舞梁1/2髓2M咖應(yīng)力(MPa

44、)圉225崛響轆吊梁梁1/紳建挪陋加懶-26勉娜劭/41觥闔澗盤(pán)榔懶®版則力圖123456789101112130 .-7-10 .施工階段娥27邊拱助/43圈刷好蟒般居±«力圖解28中搠f確融亞幽轆詡i斯地翊s圖12345678910111213應(yīng)力（MPa）施工階段一鋼管上緣-鋼管下緣混凝土上緣混凝土下緣他2229刑惻1144破翻由嫌桶掘1也因雷圖從圖23至圖28中可以看出，在橋梁各施工階段，邊系梁和中系梁均以受壓為主,最大壓應(yīng)力均在規(guī)范規(guī)定的范圍內(nèi)，滿足規(guī)范要求，系梁的壓應(yīng)力在第3次張拉吊桿以調(diào)整吊桿索力時(shí)達(dá)到最大，最大值為-10.2MPa。邊拱肋和中拱肋在

45、整個(gè)施工階段以受壓為主，符合規(guī)范的要求，隨著施工階段的進(jìn)行，邊拱肋和中拱肋的壓應(yīng)力不斷增加，在第3次張拉吊桿以調(diào)整吊桿索力時(shí)達(dá)到最大，鋼管邊緣最大壓應(yīng)力值為-87.6MPa,鋼管中混凝土的最大壓應(yīng)力值為-10.2MPa,鋼管和混凝土邊緣所受到的壓應(yīng)力均滿足規(guī)范規(guī)定的要求，同時(shí)拱肋上下緣的應(yīng)力差別很小，拱肋受力狀態(tài)合理。2）各施工階段位移分析在施工過(guò)程中，結(jié)構(gòu)自重、吊桿索力、預(yù)應(yīng)力、溫度、混凝土收縮、徐變等因素引起的橋梁位移是隨施工歷程而變化的，且多種影響因素的結(jié)果又耦合在一起，可能出現(xiàn)橋梁線形與設(shè)計(jì)線形不一致的情況，對(duì)各個(gè)階段施工進(jìn)行結(jié)構(gòu)變形計(jì)算是非常必要的。由于系桿梁施工前期有下部支架支撐，

46、豎向位移量很小，當(dāng)系桿梁下部支架拆除后，豎向位移迅速增加，當(dāng)?shù)?次張拉吊桿調(diào)整吊桿索力時(shí)，由于吊桿索力和系梁（邊系梁和中系梁）的預(yù)應(yīng)力都引起系梁產(chǎn)生不同程度的反拱，在1/4截面，邊系梁最大位移是3.65mm（豎向位移中“+”號(hào)表示向上位移，“-”號(hào)表示向下位移），中系梁最大位移是28.84mm；在1/2截面，邊系梁最大位移是16.38mm,中系梁最大位移是45.69mm,由于中系梁有雙吊桿的作用，其反拱度比邊系梁有所增加，如圖29、圖30所示。在橋梁施工過(guò)程中，由于吊桿及系桿梁預(yù)應(yīng)力筋的作用，使得拱肋的位移變化復(fù)雜。從圖29至圖34可以看出，隨著施工的進(jìn)程，結(jié)構(gòu)變位趨勢(shì)大體相同，系桿梁預(yù)應(yīng)力的

47、存在可以有效地抑制拱肋的豎向和橫向變形，拱肋下部支架拆除后，隨著吊桿索力和系梁預(yù)應(yīng)力的張拉，拱肋的位移也相對(duì)有所增減，到第3次張拉吊桿調(diào)整吊桿索力時(shí)，在1/4截面，邊拱肋上弦鋼管位移為-27.85mm,下弦鋼管位移為-28.28mm,中拱肋上弦鋼管位移為-35.38mm,下弦鋼管位移為-35.86mm,上下弦拱肋鋼管變形相差不到1mm,上下弦鋼管依然保持平行；在1/2截面，邊拱肋、中拱肋的上下弦鋼管相對(duì)變形相差不到1mm,上下弦鋼管相對(duì)保持平行，符合設(shè)計(jì)要求。在施工階段8,由于張拉系梁的第3批預(yù)應(yīng)力束，使系梁出現(xiàn)一定的反拱度，具有向上的位移，如圖30所示，同時(shí)張拉的系梁預(yù)應(yīng)力抵消了拱肋拱腳處產(chǎn)

48、生的向外水平推力，并使拱肋拱腳有向內(nèi)縮的趨勢(shì)，使拱肋的向下位移變小，產(chǎn)生了向上的位移，如圖31至圖34所示。所以，在階段8出現(xiàn)了向上的位移，線條不連續(xù)，有一個(gè)突然向上的變化。在施工階段9,由于拆除了系梁、橫梁支撐以及安裝了橋面板，增加了橋梁自重，減少了支撐，使系梁和拱肋的向下位移變大，如圖29至圖34所示睜2290嬤5豳賴鰥劇St倏榜圖位移(mm)2392兩眼嫩謝蜘熏胸錮麓l!闕蒯薪幽睜2343嫄咻融跚的啊哪!譬怫響1灘F施工階段T 1/4截面1/2截面圜2334aOTfOWm硼僵0窗偷夠穆圖8.1.3蒲山大橋結(jié)構(gòu)穩(wěn)定分析1）成橋結(jié)構(gòu)穩(wěn)定分析根據(jù)蒲山大橋的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，考慮最大荷載工況：恒載+車道

49、荷載（全橋）進(jìn)行橋梁在成橋狀態(tài)下的整體穩(wěn)定性分析。利用第前面所建立的蒲山大橋空間有限元計(jì)算模型，采用大型有限元程序Midas/Civil中的線性屈曲分析功能計(jì)算蒲山大橋的穩(wěn)定性,蒲山大橋前6階穩(wěn)定安全系數(shù)和失穩(wěn)模態(tài)圖計(jì)算結(jié)果分別如表2表2蒲山大橋成橋穩(wěn)定安全系數(shù)特征值（穩(wěn)定失穩(wěn)特征階數(shù)安全系數(shù)）112.37拱肋以第1階橫向彎曲側(cè)傾屈曲為主，伴隨橋面稍微扭轉(zhuǎn)，面外單波拱肋以第2階橫向彎扭屈曲為主，伴隨橋面反對(duì)稱扭轉(zhuǎn)，面外反對(duì)稱雙波217.10318.64拱肋以第3階橫向彎扭屈曲為主，伴隨橋面反對(duì)稱扭轉(zhuǎn)，面外反對(duì)稱4波420.10拱肋以第4階橫向彎扭屈曲為主，橋面無(wú)扭轉(zhuǎn)，面外對(duì)稱雙波522.13拱

50、肋以第5階橫向彎曲側(cè)傾屈曲為主，伴隨橋面稍微反對(duì)稱扭轉(zhuǎn)623.92拱肋以第6階局部屈曲為主，橋面不動(dòng)分析蒲山大橋在成橋狀態(tài)下的前6階穩(wěn)定安全系數(shù)和屈曲模態(tài)圖，可以得出以下結(jié)論：該橋第1階穩(wěn)定安全系數(shù)為12.37,大于橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)拱橋穩(wěn)定性要求（第一類穩(wěn)定系數(shù)大于4）,符合橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范要求。說(shuō)明拱肋之間的一字橫撐和K撐把各根拱肋相互連接成整體，使拱肋具有較大的剛度；同時(shí)由于橫梁、系梁以及橋面板共同構(gòu)成一個(gè)整體橋面系，提供了橋面較大的橫向剛度。兩種措施使該橋具有很好的空間穩(wěn)定性。施工階段穩(wěn)定性分析2）施工階段穩(wěn)定性分析在蒲山大橋施工順序基礎(chǔ)上，對(duì)蒲山大橋的主要施工順序進(jìn)行合理劃分，蒲山大橋主要施

51、工階段的劃分如表3所示。根據(jù)劃分的橋梁主要施工順序，對(duì)蒲山大橋進(jìn)行施工階段穩(wěn)定性計(jì)算與分析，以確保橋梁施工期間的安全性，蒲山大橋各施工階段第1階失穩(wěn)模態(tài)的穩(wěn)定安全系數(shù)如表4所示，各施工階段穩(wěn)定安全系數(shù)如圖35所示，從計(jì)算結(jié)果可以看出，蒲山大橋各施工階段的第1階失穩(wěn)模態(tài)基本相同。由于橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范沒(méi)有對(duì)拱橋施工期間的穩(wěn)定安全系數(shù)的數(shù)值進(jìn)行明確規(guī)定，根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)對(duì)拱橋穩(wěn)定安全系數(shù)的研究成果，橋梁穩(wěn)定安全系數(shù)的取值不宜小于4,從蒲山大橋各個(gè)施工階段的穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果可知，在蒲山大橋各個(gè)施工階段，與橋梁第1階失穩(wěn)模態(tài)對(duì)應(yīng)的穩(wěn)定安全系數(shù)均滿足要求，橋梁施工穩(wěn)定性處于安全狀態(tài)。表3蒲山大橋主要施工階段劃分階段

52、號(hào)施工狀態(tài)1 搭設(shè)系梁和橫梁支架，架設(shè)系梁、橫梁，現(xiàn)澆系梁、橫梁以及拱腳現(xiàn)澆段混凝土，張拉第1批鋼束，搭設(shè)拱肋支架，吊裝各段拱肋和風(fēng)撐2 灌注邊拱肋上弦鋼管混凝土3 灌注中拱肋上弦鋼管混凝土4 灌注邊拱肋下弦鋼管混凝土5 灌注中拱肋下弦鋼管混凝土6 張拉第2批鋼束，拆除拱肋支架7 安裝吊桿，按照設(shè)計(jì)圖紙吊桿張拉順序進(jìn)行第1次張拉吊桿，調(diào)整吊桿索力8 張拉系梁第3批鋼束9 拆除系梁和橫梁支架，安裝橋面板10 第2次張拉吊桿，調(diào)整吊桿索力11 張拉系梁第4批鋼束12 橋面系施工13 第3次張拉吊桿，調(diào)整吊桿索力14 安裝其它附屬設(shè)施8.2蒲山大橋施工監(jiān)控的理論計(jì)算8.2.1 橋梁線形控制1）橋面系

53、標(biāo)高線形控制通過(guò)蒲山大橋施工過(guò)程有限元模擬計(jì)算可知，吊桿張拉力的調(diào)整對(duì)橋面系線形影響顯著，在吊桿張拉過(guò)程中橋面系的標(biāo)高仍有一定余地的調(diào)整量以保證成橋后線形與設(shè)計(jì)線形吻合。根據(jù)計(jì)算結(jié)果以及類似橋型的工程經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)還要結(jié)合下部支架的預(yù)壓觀測(cè)記錄，考慮支架及地基的彈性和非彈性變形、后續(xù)施工對(duì)橋面標(biāo)高的影響，系桿梁安裝標(biāo)高的計(jì)算公式為：系桿梁安裝標(biāo)高=設(shè)計(jì)標(biāo)高+設(shè)計(jì)預(yù)拱度+支架變形（1）設(shè)計(jì)預(yù)拱度應(yīng)考慮系桿梁混凝土收縮徐變、張拉吊桿引起的系桿梁向上的位移、系桿梁預(yù)應(yīng)力束的張拉等因素的影響，支架的變形通過(guò)預(yù)壓來(lái)觀測(cè)其變形的大小。表4蒲山大橋各主要施工階段穩(wěn)定安全系數(shù)施工階段穩(wěn)定安全系數(shù)失穩(wěn)特征12345

54、678935.65拱肋以第 拱肋以第 拱肋以第 拱肋以第 拱肋以第 拱肋以第 拱肋以第 拱肋以第 拱肋以第1階橫向彎曲側(cè)傾屈曲為主，面外屈曲 面外屈曲 面外屈曲 面外屈曲 面外屈曲 面外屈曲 面外屈曲 面外屈曲 面外屈曲31.031階橫1可彎曲側(cè)傾屈曲為主，27.931階橫1可彎曲側(cè)傾屈曲為主，23.601階橫1可彎曲側(cè)傾屈曲為主，20.761階橫1可彎曲側(cè)傾屈曲為主，24.761階橫1可彎曲側(cè)傾屈曲為主，18.891階橫1可彎曲側(cè)傾屈曲為主，16.961階橫1可彎曲側(cè)傾屈曲為主，13.161階橫1可彎曲側(cè)傾屈曲為主，1013.15拱肋以第1階橫向彎曲側(cè)傾屈曲為主，面外屈曲1113.16拱肋以第1階橫向彎曲側(cè)傾屈曲為主，面外屈曲1213.06拱肋以第1階橫向彎曲側(cè)傾屈曲為主，面外屈曲1313.05拱肋以