下承式平行系杆拱桥施工监控方案及结构分析_secret

下承式系杆拱桥

施工监控方案及结构分析

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目录

一、工程概况    2

二、施工监测阶段划分及各阶段施工简况    2

三、施工过程控制的内容    5

四、施工控制测点布置方案及设备统计    6

五、施工控制方法    9

六、计算成果    10

一、工程概况

红庙公路桥位于梁山县馆驿镇西红庙村西南，柳长河输水线路桩号7+952处。本工程线路全长735.2m，其中桥梁长520.32m，宽9.5m，引道长214.88m，宽9.5m。桥梁上部结构为27*16m先张法预应力混凝土空心板+85m下承式系杆拱桥；主桥下部构造为圆头矩形混凝土墩，其余为柱式桥墩，桥台为柱式台；基础均为柱基础。

二、施工监测阶段划分及各阶段施工简况

2.1、施工线形监控意义

桥梁施工控制不仅是桥梁施工技术的重要组成部分，也是确保桥梁施工宏观质量的关键及桥梁建设的安全保证，它在施工过程中起着安全预警、施工指导以及及时为设计提供依据。任何体系的桥梁在每一个施工阶段的内力和变形是可以预计的，因此当施工中发现测试的实际值和预计值相差过大时，随即进行检查和分析，找出原因并排除问题后方可继续施工，避免出现事故，造成不必要的损失。

通过本次施工控制，主要达到以下目的：

2.1.1通过对施工方案的有限元计算，确保施工方案的可行性，并保证桥梁施工各阶段的主体结构、附属结构的强度和稳定系数满足相关规范的要求，确保整个施工过程的安全顺利。

2.1.2 通过现浇系梁的预应力张拉效果测试，掌握系梁施工质量和应力状态，为下一阶段拱肋的节段安装提供必要的支撑条件。

2.1.3 拱肋安装、接头混凝土灌注过程的拱肋应力、线形测试与分析，掌握拱肋成型的状态。

2.1.4 通过吊杆张拉的方案优化计算，确定拟定的张拉顺序中各吊杆张拉力的大小，确保吊杆张拉力满足设计要求并力争避免繁琐的吊杆内力调整施工。通过吊杆张拉过程中拱肋和系梁的应力状态测试，了解吊杆张拉的施工质量。

2.1.5 通过二期恒载施工过程拱肋、系梁、吊杆等应力（或内力）的测试，了解成桥质量，为桥梁验收提供技术资料。

2.2、监控划分阶段

根据指导性施工组织设计施工顺序，结合本桥结构力学特性及施工方法，施工控制的主要阶段及各阶段的施工简要内容如下：

图1 施工控制阶段1—系梁预应力张拉完成

主要监控内容

在系梁第一批纵向预应力和横向预应力张拉完之后，在已定好的测试断面测试系梁应力（测试断面见后节）。

图2 施工控制阶段2—拱肋合拢前观测

主要监控内容

在拱肋吊装的时候测试系梁在拱肋吊装时候的应力变化、线形变化，对拱肋吊装时候的线形控制，以及对拱肋支撑立柱的变形监控。

图3 施工控制阶段3—拱肋合拢阶段

主要监控内容

测试拱肋在系杆张拉前线形和应力，调节拱肋线形直到拱肋线形在设计误差范围之内后，进行焊接和横撑的焊接安装。测试系梁在拱肋支撑立柱的作用下，应力及线形变化情况。

图4 施工控制阶段4—吊杆张拉

主要监控内容

在系杆张拉时测试拱肋、系梁、吊杆的应力变化情况，防止在调索的过程中吊杆局部拉应力过大引起梁体顶面混凝土开裂。监控在张拉吊杆时系梁线形、应力变化情况，防止系梁顶面出现拉应力。

图5施工控制阶段5—支架拆除阶段

主要监控内容

在支架拆除时测试系梁线形变化及应力情况，测试吊杆和拱肋的应力是否跟设计值相符合。观测拱肋线形是否在设计误差范围之内。

主要监控人员

3.1、施工过程控制的主要内容

 1）施工方案检算；

 2）系梁施工及第一批预应力张拉阶段；

 3）拱肋节段拼装阶段；

4）拱肋节段合拢阶段；

 5）拱肋支架拆除即拱肋成型阶段；

 6）吊杆安装及张拉阶段；

 7）主梁第二批预应力张拉及吊杆力调整阶段；

8）支架拆除阶段；

 9）二期恒载施工及成桥阶段。

3.2、各阶段的监测项目

3.2.1 施工方案检算

通过对施工方案的计算，确保方案的可行性与准确性；进一步完善方案，以保证系梁施工、拱肋拼装及混凝土灌注、吊杆张拉等各个工序的施工方法的可操作性。

3.2.2 系梁的混凝土灌注及第一批预应力张拉

梁体预应力体系各项瞬时损失的测试、混凝土弹性模量

桥面线形的测试

主梁关键截面混凝土应力

3.2.3 拱肋节段的拼装及混凝土的灌注

拱肋线形的测试

拱肋关键截面的应力测试

3.2.4 拱肋支架拆除及吊杆张拉阶段

拱肋关键截面的应力测试

拱肋的线形测试

系梁关键截面混凝土应力

吊杆力测试

3.2.5 桥面附属设施的安装、系梁第二批预应力张拉及吊杆力调整

拱肋关键截面的应力测试

拱肋的线形测试

系梁关键截面混凝土应力

吊杆力测试

3.2.6 系梁支架拆除及成桥阶段

拱肋关键截面的应力测试

拱肋的线形测试

系梁关键截面混凝土应力

吊杆力测试

四、施工控制测点布置方案及设备统计

根据本桥结构特点，结合施工方案及施工中的重点控制内容，应力、线形、吊杆力测试截面及测点布置方案如下：

应力及吊杆力测试截面及测点布置见图6。

图6 应力测试截面及测点布置方式

应力及索力测试截面位置描述、测点统计及测试内容见下表。

表1 应力及索力测试截面位置描述、测点统计及测试内容

图7 变形测试截面及测点布置方式

线形测试截面位置描述、测点统计及测试内容见下表。

表2 线形测试截面位置描述、测点统计及测试内容

表3 主要设备统计表

5.1 施工方案及施工过程中的理论计算，确保各个施工阶段均是在结构安全、稳定的前提下开展。

5.2 工艺试验

1) 通过随梁养护混凝土试件的强度和弹性模量的测试，检验梁体混凝土的强度、弹性模量随时间发展的规律，为理论计算提供必要的计算参数。

1) 通过梁体管道摩阻、喇叭口摩阻、锚口摩阻、夹片回缩、弹性压缩等预应力瞬时损失的测试，检验预应力损失及张拉工艺，对设计和施工提出建议。

5.3 主梁预施应力效果

通过梁体预应力效果测试，保证建立的预应力满足设计要求。

5.4 拱肋关键截面的应力及线形测试

通过拱肋拼装及混凝土灌注过程中的关键截面应力测试，了解拱肋拼装质量及混凝土灌注质量，确保拱肋成型的应力及线形状态满足设计要求。

5.5 吊杆内力测试

利用索力测试仪，对吊杆内力进行各阶段、逐根测试，确保吊杆的张拉质量。

5.6 桥面线形测试

利用高精度水平仪、静力水准测试仪和桥面线形永久测点，测试桥面的线形变化。

5.7 各施工阶段系梁主要截面的应力测试

拱肋拼装、混凝土灌注、吊杆力张拉、支架拆除、二期恒载上桥等施工过程中系梁的应力测试，确保各阶段系梁关键截面的应力满足强度安全。

六、主要计算成果

计算采用工程有限元软件midas civil，考虑了材料和结构的的非线性。系梁、吊杆、拱肋、横撑分别采用梁单元、索单元、拱单元、与桁架单元进行模拟。计算施工阶段应完全按照设计施工阶段进行模拟。

因没有工程有限元软件midas civil，暂时无法进行该模型的实际模拟计算。

通过实际模计算结果可以表明本方案采用的支架稳定性，刚度均满足施工安全和施工精度的要求。