跨京廣鐵路特大橋連續(xù)梁懸臂灌筑施工線性監(jiān)控技術(shù)

1、蒙華鐵路連續(xù)梁懸臂灌筑施工線性監(jiān)控技術(shù)蒙華鐵路跨京廣鐵路特大橋梁體為大跨度預(yù)應(yīng)力單箱單室、變高度、變截面直腹板形式，該橋施工工序和施工階段較多，為確保梁體線形和施工過(guò)程中結(jié)構(gòu)的安全，通過(guò)多方案的比較，采用懸臂灌筑施工。各階段施工過(guò)程中相互影響，且這種相互影響又有差異，這就導(dǎo)致各階段混凝土澆筑過(guò)程的內(nèi)力和位移產(chǎn)生變化而偏離設(shè)計(jì)值的現(xiàn)象，通過(guò)施工線性監(jiān)控、及時(shí)發(fā)現(xiàn)、及時(shí)調(diào)整，解決合攏前懸臂端豎向撓度的偏差、主梁軸線的橫向位移不超過(guò)容許范圍、保證合攏后的橋面線形良好。隨著鐵路建設(shè)的跨越式飛速發(fā)展，各種大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁在橋梁建設(shè)中也是屢見(jiàn)不鮮，得到廣泛應(yīng)用。施工采用的方法多為對(duì)稱懸臂施工，其各

2、階段施工過(guò)程復(fù)雜、受到許多不確定和確定因素的影響，結(jié)構(gòu)受力在各施工階段伴隨著結(jié)構(gòu)體系、約束條件和荷載作用的變化而不斷變化，導(dǎo)致橋梁連續(xù)梁結(jié)構(gòu)的實(shí)際狀態(tài)偏離設(shè)計(jì)值和理論計(jì)算值。因此，在大跨度懸臂連續(xù)梁施工過(guò)程中必須實(shí)施嚴(yán)格的全過(guò)程施工控制，對(duì)橋梁的實(shí)際反應(yīng)（線形、高程、應(yīng)力等）進(jìn)行線性監(jiān)控，控制橋梁線形和結(jié)構(gòu)內(nèi)力等在規(guī)范和設(shè)計(jì)允許范圍內(nèi)，確保橋梁懸臂施工順利合攏。MHTJ-26標(biāo)標(biāo)段位于于蒙西至至華中地地區(qū)鐵路路煤運(yùn)通通道的中中段，位位于湖南南省岳陽(yáng)陽(yáng)市，由由北至南南依次經(jīng)經(jīng)過(guò)岳陽(yáng)陽(yáng)市建新新農(nóng)場(chǎng)、君君山區(qū)、岳岳陽(yáng)樓區(qū)區(qū)和云溪溪區(qū)?？缇V鐵路路特大橋橋梁體截截面均為為單箱單單室，變變高度，變變截面

3、箱箱梁，底底板，腹腹板，頂頂板局部部向內(nèi)側(cè)側(cè)加厚，均均按直線線線性變變化，箱箱梁頂面面寬度111.002112.002m，線線間距44m，箱箱梁頂寬寬11.02mm線間距距5m，箱箱梁頂寬寬12.02mm,線間間距大于于4m，相相應(yīng)增加加翼緣懸懸臂板長(zhǎng)長(zhǎng)度。曲曲線上梁梁按曲梁梁曲做布布置，梁梁體沿左左線中心心線布置置，相應(yīng)應(yīng)的梁體體輪廓尺尺寸均為為沿左線線中心線線的展開(kāi)開(kāi)尺寸，位位于曲線線段上時(shí)時(shí)，梁體體輪廓，普普通鋼筋筋，預(yù)應(yīng)應(yīng)力鋼束束及管道道等均以以左線中中心線為為基準(zhǔn)線線沿徑向向依據(jù)曲曲率進(jìn)行行相應(yīng)的的調(diào)整，支支座亦按按徑向布布置。本本橋采用用掛籃懸懸臂施工工方式，懸懸臂施工工法是預(yù)預(yù)應(yīng)

4、力混混凝土連連續(xù)梁橋橋的主要要施工方方法，對(duì)對(duì)于預(yù)應(yīng)應(yīng)力混凝凝土連續(xù)續(xù)梁橋來(lái)來(lái)說(shuō)，采采用懸臂臂施工方方法雖有有許多優(yōu)優(yōu)點(diǎn)，但但是這類類橋梁的的形成要要經(jīng)過(guò)一一個(gè)復(fù)雜雜的過(guò)程程，當(dāng)跨跨數(shù)增多多，跨徑徑較大時(shí)時(shí)，為保保證合攏攏前兩懸懸臂端豎豎向撓度度的偏差差不超過(guò)過(guò)容許范范圍，須須對(duì)該類類橋梁的的施工過(guò)過(guò)程進(jìn)行行控制。圖1 跨跨京廣鐵鐵路特大大橋（440+772+440）mm上部結(jié)結(jié)構(gòu)圖（ccm）3.大跨度度連續(xù)梁梁懸臂灌灌筑施工工線性監(jiān)監(jiān)控應(yīng)用用隨著交通運(yùn)運(yùn)輸業(yè)的的快速發(fā)發(fā)展，使使得一些些大跨度度橋梁的的建設(shè)不不斷涌現(xiàn)現(xiàn)。從而而使得掛掛籃懸臂臂澆筑法法在大跨跨度預(yù)應(yīng)應(yīng)力混凝凝土連續(xù)續(xù)梁施工工中被

5、廣廣泛應(yīng)用用。由于于大跨徑徑預(yù)應(yīng)力力混凝土土連續(xù)梁梁施工過(guò)過(guò)程中受受掛籃自自重、風(fēng)風(fēng)力、施施工荷載載、變形形等因素素的影響響，使得得橋梁線線形的控控制難度度增大。為為確保兩兩懸臂端端梁體合合攏前軸軸線及高高程誤差差及合攏攏后梁體體各項(xiàng)指指標(biāo)控制制符合規(guī)規(guī)范、設(shè)設(shè)計(jì)要求求，必須須明確規(guī)規(guī)定橋梁梁主梁的的撓度等等施工控控制參數(shù)數(shù)，并在在施工過(guò)過(guò)程中加加強(qiáng)管理理和控制制，及時(shí)時(shí)調(diào)整線線形控制制參數(shù)，以以確保橋橋梁施工工過(guò)程中中結(jié)構(gòu)可可靠性和和安全性性，并保保證在成成橋后主主梁線形形偏差在在設(shè)計(jì)允允許范圍圍內(nèi)。3.1施工工監(jiān)控的的必要性性橋梁的幾何何線形和和結(jié)構(gòu)內(nèi)內(nèi)力狀態(tài)態(tài)不僅與與橋梁設(shè)設(shè)計(jì)有關(guān)關(guān)，而

6、且且還對(duì)科科學(xué)合理理的施工工方法有有所依賴賴。橋梁梁施工關(guān)關(guān)鍵問(wèn)題題和困難難在于施施工過(guò)程程如何控控制，施施工前預(yù)預(yù)先取得得設(shè)計(jì)應(yīng)應(yīng)力狀態(tài)態(tài)和幾何何線形。同同時(shí)，橋橋梁實(shí)行行長(zhǎng)期監(jiān)監(jiān)測(cè)原始始依據(jù)在在于施工工控制取取得的數(shù)數(shù)據(jù)，這這也是橋橋梁今后后運(yùn)營(yíng)監(jiān)監(jiān)測(cè)的起起點(diǎn)。懸臂澆筑的的預(yù)應(yīng)力力混凝土土連續(xù)梁梁施工中中也許遇遇到的情情況設(shè)計(jì)計(jì)時(shí)盡管管已經(jīng)考考慮了，但但是諸多多因素施施工中出出現(xiàn)，事事先是無(wú)無(wú)法精確確預(yù)測(cè)，在在設(shè)計(jì)時(shí)時(shí)也是很很難精確確把握，如如混凝土土徐變收收縮、材材料彈性性模量、施施工荷載載、有效效預(yù)應(yīng)力力大小、掛掛籃重量量取值和和溫度對(duì)對(duì)結(jié)構(gòu)的的非線性性影響等等因素，為為了使橋橋梁建造

7、造成型后后達(dá)到設(shè)設(shè)計(jì)意圖圖，施工工過(guò)程必必須嚴(yán)格格進(jìn)行監(jiān)監(jiān)測(cè)，并并對(duì)監(jiān)測(cè)測(cè)的結(jié)果果進(jìn)行分分析比較較，從而而對(duì)設(shè)計(jì)計(jì)的施工工過(guò)程進(jìn)進(jìn)行相應(yīng)應(yīng)調(diào)整，最最終橋梁梁結(jié)構(gòu)狀狀態(tài)達(dá)到到施工和和設(shè)計(jì)相相符。3.2施工工監(jiān)控基基本理論論在跨京廣鐵鐵路特大大橋（440+772+440）mm的施工工監(jiān)控中中，對(duì)梁梁體線形形進(jìn)行重重點(diǎn)控制制。在控控制過(guò)程程中，結(jié)結(jié)構(gòu)參數(shù)數(shù)采用最最小二乘乘法進(jìn)行行調(diào)整、估計(jì)。(1)懸臂臂施工階階段控制制特點(diǎn)懸臂施工階階段連續(xù)續(xù)梁橋是是靜定結(jié)結(jié)構(gòu)，成成橋后內(nèi)內(nèi)力偏離離設(shè)計(jì)值值一般合合攏過(guò)程程中如不不施加額額外的壓壓力一般般不會(huì)偏偏離太多，因因此施工工嚴(yán)格控制制連續(xù)梁梁主梁線線形。若若出

8、現(xiàn)誤誤差的施工梁梁段，除對(duì)預(yù)備預(yù)預(yù)應(yīng)力束束張拉調(diào)調(diào)整外，基基本沒(méi)有有其他的的手段進(jìn)進(jìn)行調(diào)整整，這種種調(diào)整手段段對(duì)梁體體受力也也不利，允允許調(diào)整整量也是是有限的的。因此此，線形形誤差一一旦出現(xiàn)現(xiàn)，將永遠(yuǎn)遠(yuǎn)存在，已已施工梁梁段的殘殘余誤差差通過(guò)立立模標(biāo)高高調(diào)整來(lái)來(lái)解決未未施工梁梁段，對(duì)對(duì)于較大大的殘余誤誤差，則則需經(jīng)過(guò)過(guò)多個(gè)梁段段的調(diào)整才才能完成成。綜上分析，施施工連續(xù)續(xù)梁懸臂臂澆筑標(biāo)標(biāo)高控制制的特點(diǎn)點(diǎn)，在于于已完梁梁段的誤誤差無(wú)法法調(diào)整，而而正裝模模擬計(jì)算算的立模標(biāo)標(biāo)高影響響未完梁梁段，與與已完梁梁段誤差差基本無(wú)無(wú)關(guān)。因因此，自自適應(yīng)施施工控制制原理（見(jiàn)見(jiàn)圖2）的下半半環(huán)，連連續(xù)梁施施工控制制量

9、反饋饋計(jì)算一一般不起起作用。同同時(shí)，上上半環(huán)實(shí)實(shí)際施工工過(guò)程與與計(jì)算模模型計(jì)算算出的預(yù)預(yù)報(bào)標(biāo)高高是否吻吻合，對(duì)對(duì)計(jì)算模模型及參參數(shù)估計(jì)計(jì)的修正正顯得更更為重要要。圖2 自自適應(yīng)施施工控制制基本原原理(2)自適適應(yīng)施工工控制系系統(tǒng)預(yù)應(yīng)力混凝凝土連續(xù)續(xù)梁在有限元元計(jì)算模模型中的的計(jì)算參參數(shù)取值值，是影影響結(jié)構(gòu)構(gòu)受力的的重要因因素。計(jì)計(jì)算模型型中的參參數(shù)取值是根據(jù)施施工實(shí)測(cè)測(cè)到的結(jié)結(jié)構(gòu)反應(yīng)應(yīng)進(jìn)行修正正，自動(dòng)動(dòng)適應(yīng)結(jié)結(jié)構(gòu)的物物理力學(xué)學(xué)規(guī)律必必須使實(shí)實(shí)際結(jié)構(gòu)構(gòu)與計(jì)算算模型磨磨合一段段時(shí)間后后，自適適應(yīng)控制制系統(tǒng)在在閉環(huán)反反饋控制制的基礎(chǔ)上上，再對(duì)對(duì)一個(gè)系系統(tǒng)參數(shù)數(shù)進(jìn)行辯識(shí)識(shí)，這就就使控制制調(diào)整量量更為精

10、精確。橋梁采用懸懸臂澆筑筑施工，主主梁墩頂頂附近的的變形小小、線剛剛度大，因因此，全全橋線形形控制初初期，采采用自適適應(yīng)控制制思路對(duì)對(duì)參數(shù)不不準(zhǔn)確帶帶來(lái)的誤誤差影響響較小。施施工經(jīng)過(guò)過(guò)多節(jié)段段后，跨跨中變形形較大的的節(jié)段通通過(guò)不斷斷的修正正計(jì)算參參數(shù)，從從而為全全橋施工工控制創(chuàng)創(chuàng)造良好好條件。4.橋梁施施工控制制結(jié)構(gòu)分分析4.1施工工控制方方法每個(gè)階段的的變形計(jì)計(jì)算和受受力分析析是連續(xù)梁梁結(jié)構(gòu)懸懸臂施工工最基本本的內(nèi)容容，施工工過(guò)程復(fù)復(fù)雜和結(jié)構(gòu)體體系過(guò)程程轉(zhuǎn)化。施施工監(jiān)控控的目的的就是確確保施工工過(guò)程中中結(jié)構(gòu)的的安全，保保證橋梁梁成橋線線形和受受力狀態(tài)態(tài)基本符符合設(shè)計(jì)計(jì)要求。為為了達(dá)到到施工控

11、控制的目目的，必必需對(duì)橋橋梁施工工過(guò)程中中每個(gè)階階段的受受力狀態(tài)態(tài)和變形形情況進(jìn)進(jìn)行預(yù)測(cè)測(cè)和監(jiān)控控。因此此，必需需采用合合理的理理論分析析和計(jì)算算方法來(lái)來(lái)確定橋橋梁結(jié)構(gòu)構(gòu)施工過(guò)過(guò)程中每每個(gè)階段段的結(jié)構(gòu)構(gòu)行為。針針對(duì)該橋橋的實(shí)際際情況，采采用正裝裝分析法法和倒退退分析方方法進(jìn)行行施工控控制結(jié)構(gòu)構(gòu)分析。正裝分析法法是按照照橋梁結(jié)結(jié)構(gòu)實(shí)際際施工加加載順序序來(lái)進(jìn)行行結(jié)構(gòu)變變形和受受力分析析，它能能較好的的模擬橋橋梁結(jié)構(gòu)構(gòu)的實(shí)際際施工歷歷程，能能得到橋橋梁結(jié)構(gòu)構(gòu)各個(gè)施施工階段段的位移移和受力力狀態(tài)，這這不僅可可用來(lái)指指導(dǎo)橋梁梁施工，還還能為橋橋梁施工工控制提提供依據(jù)據(jù)，同時(shí)時(shí)在正裝裝計(jì)算中中能較好好的考慮慮一些與與橋梁結(jié)結(jié)構(gòu)形成成歷程有有關(guān)的因因素，如如混凝土土的收縮縮、徐變變問(wèn)題。正正裝分析析不僅可可以為成成橋結(jié)構(gòu)構(gòu)的受力力提供較較為精確確的結(jié)果果，還為為結(jié)構(gòu)剛剛度、剛剛度驗(yàn)算算提供依依據(jù)，而而且可以以為施工工階段理理想狀態(tài)態(tài)的確定定、完成成橋梁結(jié)結(jié)構(gòu)的施施工控制制奠定基基礎(chǔ)。倒退分析方方法假定定在成橋橋時(shí)刻時(shí)時(shí)刻結(jié)構(gòu)構(gòu)內(nèi)力分分布滿足足前進(jìn)分分析時(shí)刻刻的結(jié)果果，軸線線滿足設(shè)設(shè)計(jì)線形形要求，按按照前進(jìn)進(jìn)分析的的逆過(guò)程程對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)進(jìn)行倒倒拆，分分析每次次拆除一一個(gè)施工工階段對(duì)對(duì)剩余結(jié)結(jié)構(gòu)的影影響，在在每一個(gè)個(gè)階段分