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        高速公路上跨高速鐵路橋梁安全監(jiān)控方案解析

        2018-05-28 08:38:38
        中國公路 2018年9期
        關鍵詞:轉(zhuǎn)體線形主梁

        某工程高速公路橋梁施工安全監(jiān)控方案

        大跨連續(xù)剛構(gòu)橋施工過程較為復雜,利用對橋梁施工全過程的跟蹤監(jiān)控,對控制參數(shù)進行實時調(diào)整,以確保施工中結(jié)構(gòu)受力安全可靠、成橋狀態(tài)結(jié)構(gòu)線形平順、受力合理符合設計及相關規(guī)范要求,使施工過程處于控制之中,結(jié)構(gòu)最大限度地接近理想狀態(tài)。本文以廣東地區(qū)某高速公路為例,介紹橋梁施工的安全監(jiān)控方案的編制方法,對施工安全監(jiān)控方案的工作計劃、目標內(nèi)容進行闡述,詳細說明項目的監(jiān)控方法及監(jiān)控流程。

        某特大橋主橋轉(zhuǎn)體連續(xù)梁位于廣東省英德市英紅鎮(zhèn),轉(zhuǎn)體半徑為75m,單幅轉(zhuǎn)體重量為13000t,于鐵路里程K2139+803.989處上跨京廣高速鐵路(對應公路里程為K217+757.682),橋面寬度31.7m,采用墩梁固結(jié)的形式,主橋上部為(90+90)m 全預應力混凝土變截面連續(xù)箱梁,實現(xiàn)了分幅預應力鋼筋混凝土T構(gòu)同步轉(zhuǎn)體,該轉(zhuǎn)體橋在廣東省乃至全國都是首例雙幅高速公路同步轉(zhuǎn)體跨越雙幅高速鐵路的轉(zhuǎn)體橋。

        某特大橋上部結(jié)構(gòu)采用懸灌澆筑的方法施工,在進行施工的過程之中,橋梁結(jié)構(gòu)及荷載狀態(tài)始終處于不斷變化的狀態(tài)中,同時結(jié)構(gòu)內(nèi)力及變形也會伴隨著出現(xiàn)變化。在這種情況下,就必須要對施工的每一個階段都開展詳盡的分析及實測驗證,同時還需要通過合適的方法有效控制結(jié)構(gòu)變形和應力,以此來確保設計的施工過程或者是通過適當調(diào)整后的施工過程可以準確實現(xiàn)。

        為保證橋梁的施工質(zhì)量,達到橋梁監(jiān)控的目的,在施工時,橋梁監(jiān)控的主要內(nèi)容包括以下方面:根據(jù)施工方案,合理選擇計算參數(shù),施工全過程的仿真分析,并與設計單位核對,對各階段的施工監(jiān)控參數(shù)進行預測;用反饋信息修正計算,為調(diào)整施工過程出現(xiàn)的偏差提供依據(jù);主墩垂直度監(jiān)測、基礎沉降監(jiān)測及既有橋梁墩頂位移監(jiān)測;主梁線形監(jiān)控;主梁控制截面應力監(jiān)測;某特大橋主橋轉(zhuǎn)體過程中梁端標高、水平位移等進行實時監(jiān)測,并對實測數(shù)據(jù)進行計算分析,當監(jiān)測數(shù)據(jù)異常時,及時預警。

        圖1 某特大橋跨型布置大樣圖

        施工監(jiān)控方法

        施工階段的仿真分析計算

        根據(jù)設計資料結(jié)合施工方案建立力學分析模型進行模擬計算分析,科學預測、指導施工行為,通過對成型結(jié)構(gòu)的實時監(jiān)測,對比理論計算分析結(jié)果,判斷成型結(jié)構(gòu)的工作狀態(tài),預測下一施工階段的理想狀態(tài),對結(jié)構(gòu)的發(fā)展軌跡進行控制。

        擬采用有限元分析計算軟件Midas Civil 2015進行。Midas Civil對橋梁施工階段的模型計算分析及模型優(yōu)化分析,以滿足本項目需要。

        監(jiān)控計算的主要內(nèi)容

        進行設計復核,確定監(jiān)控目標狀態(tài)參數(shù):成橋主梁線形、關鍵截面應力等;上部結(jié)構(gòu)理想施工全過程的仿真分析,計算各施工階段結(jié)構(gòu)變形、應力等,確定各施工階段主梁標高;進行設計參數(shù)或誤差敏感性分析,確定主要施工誤差因素。

        設計復核、確定監(jiān)控目標參數(shù)

        設計復核。結(jié)構(gòu)設計是橋梁質(zhì)量的根本,也是監(jiān)控方實施施工監(jiān)控的基礎,要求對設計施工圖進行驗算,分析橋梁結(jié)構(gòu)設計是否合理且滿足規(guī)范要求。

        橋梁設計主要參數(shù)均依據(jù)相關規(guī)范取用,在實際橋梁施工過程中,很多參數(shù)如施工荷載的施加、臨時荷載的大小及分布、偶然荷載的出現(xiàn)、混凝土彈性模量、實際環(huán)境(溫度、濕度、風荷載等)、實際施工進度等由于各種原因都與設計存在差異,為確認結(jié)構(gòu)設計滿足施工要求,監(jiān)控工作開展初期在施工現(xiàn)場進行相關試驗或?qū)嵉財?shù)據(jù)采集,結(jié)合施工方的施工組織方案,對結(jié)構(gòu)設計進行復算,確保結(jié)構(gòu)設計滿足施工要求,各項指標滿足規(guī)范要求,同時可以驗證施工方案的可行性,并可以根據(jù)施工監(jiān)控經(jīng)驗,對施工和設計提出合理的修改建議。

        確定監(jiān)控目標參數(shù)。模擬計算分析的另一個任務是確定合理的結(jié)構(gòu)施工監(jiān)控目標參數(shù),主要包括成橋主梁目標線形狀態(tài)、支座反力、結(jié)構(gòu)受力分布情況等,作為施工監(jiān)控倒拆分析的目標參數(shù)。

        穩(wěn)定分析。穩(wěn)定分析的內(nèi)容應包括:橋墩自體穩(wěn)定性分析,可考慮按僅有自重荷載及自重與風荷載共同作用下的穩(wěn)定性;最大懸臂狀態(tài)穩(wěn)定性分析。

        確定主梁合龍、體系轉(zhuǎn)換等方案。主梁的合龍、結(jié)構(gòu)體系轉(zhuǎn)換施工步驟是本橋施工的關鍵環(huán)節(jié),對結(jié)構(gòu)的最終成型質(zhì)量有非常重要的影響,也是施工監(jiān)控重點關注的施工環(huán)節(jié),監(jiān)控方將在實際橋梁監(jiān)控過程中根據(jù)橋梁的實際情況,結(jié)合橋梁實時的應力、線型(標高)、溫度監(jiān)測數(shù)據(jù),通過分析計算,為施工方主梁合龍段施工、體系轉(zhuǎn)換等提供專項方案,保障橋梁施工目標的順利實現(xiàn)。

        施工監(jiān)測試驗測量項目

        托架、掛籃荷載試驗。托架、掛籃作為本橋施工過程中主要的輔助設施,其在施工過程中的可靠性、變形對結(jié)構(gòu)施工安全、質(zhì)量有非常重要的影響,在上部結(jié)構(gòu)節(jié)段施工前必須對托架、掛籃進行荷載試驗,本項試驗的主要目的是檢驗托架、掛籃的承載能力,驗證托架、掛籃施工的可靠性,并通過試驗消除托架、掛籃的非彈性變形、實測各部位的彈性變形,為箱梁立模高程提供依據(jù)。試驗由施工方進行,監(jiān)控方根據(jù)施工監(jiān)控經(jīng)驗做技術指導。

        混凝土彈性模量試驗。在澆筑主墩及梁段施工現(xiàn)場各制作三個15cm、15cm、30cm的同標號混凝土試件(與實際狀況同條件養(yǎng)護),按照規(guī)范《公路工程水泥及水泥混凝土試驗規(guī)程》(JTG E30-2005)要求進行現(xiàn)場彈模試驗。并根據(jù)不同齡期的實測混凝土彈性模量繪制出混凝土齡期為3天、7天、14天、28天、90天混凝土的彈性模量Eh的變化曲線。

        主墩施工監(jiān)控監(jiān)測。主墩基礎沉降監(jiān)測:本項目主橋為連續(xù)剛構(gòu)體系,基礎的沉降變形對結(jié)構(gòu)施工期間的穩(wěn)定性影響很大,通過對橋墩承臺進行沉降觀測,確定其在施工過程中隨加載所產(chǎn)生的沉降及不均勻沉降過程,并通過觀測結(jié)果可以分析不均勻沉降對結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的影響,確保施工過程的安全。

        墩頂位移監(jiān)測:在各主墩承臺的4個角點位置各布設一個永久性觀測點,每個墩頂各設4個永久沉降觀測點,測點位置選在墩邊角便于觀測的可靠位置處。測點須用短鋼筋預埋設置并用紅漆標明編號。

        主梁監(jiān)控。主梁線形監(jiān)控:施工線形控制的目標一是保證主梁高精度合龍,二是使成橋線形平順、美觀,符合設計要求。另外成橋的線形與結(jié)構(gòu)內(nèi)力也有密切的關系,通過施工線形監(jiān)控,使結(jié)構(gòu)成橋線形順暢,結(jié)構(gòu)受力合理。

        主梁應力監(jiān)測方案:測點設置,各橋主梁應力監(jiān)測擬在測試斷面布設內(nèi)埋式鋼弦應變計,采用自動數(shù)據(jù)采集設備進行實時監(jiān)控量測。英紅特大橋單幅主梁設置6個監(jiān)測截面,全橋共設置12個主梁應力監(jiān)測截面,單截面設置應力測點4個,英紅特大橋主梁共設置應力測點48個,配套自動數(shù)據(jù)采集設備6套。

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