斜高墩大跨徑連續梁的線形控制方法
【專利摘要】本發明公開了一種斜高墩大跨徑連續梁的線形控制方法，包括以下步驟：a、收集橋墩、主梁的彈性模量及截面尺寸參數，以及荷載數據；b、對橋梁的施工過程進行仿真計算和/或受力分析，獲取施工過程和成橋狀態的理論監控數據，之后在施工現場測試獲取施工過程和成橋狀態的現場測試數據，對比理論監控數據和現場測試數據，進行反饋分析、調整，通過在先仿真模擬測得的理論監控數據與實際測試數據相比較，及時發現施工過程中是否出現較大偏差，實現提示預警或應急處理，確保橋梁施工過程和成橋后永久結構的安全，特別是高斜墩施工過程、主梁最大雙懸臂狀態等過程高斜墩的穩定性、以及保證了成橋后橋面線形順暢。
【專利說明】斜高墩大跨徑連續梁的線形控制方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種線形控制方法，尤其適用于斜高墩大跨徑連續梁的線形控制方法。
【背景技術】
[0002]對于大跨徑連續梁來說，橋梁最終結構的形成要經歷一個漫長而復雜的過程，而且施工期間橋梁結構體系也將隨著施工階段的不同而不斷變化。施工過程中，因設計參數誤差(如材料特性、徐變系數等)、施工誤差(如梁段重量、安裝誤差等)、測量誤差及結構分析模型誤差等種種原因，將導致施工過程中橋梁的實際狀態(線形、內力)與理想目標存在一定的偏差，這種偏離如不及時加以識別和調整，累積到一定程度后將對施工過程中結構的可靠度和安全帶來嚴重影響，并導致成橋后的結構狀態偏離設計要求，而且一旦出現線形誤差時，該誤差將永遠存在，而通過重新調整后續梁段的立模標高能消除的已施工梁段的殘余誤差十分有限，有時甚至無法完全消除。
[0003]大跨度橋梁的線形控制是施工一量測一識別一修正一預告一施工的循環過程，SP首先采集設計數據，如掛籃預壓的彈性和非彈性變形量、砼彈性模量和合龍順序等，然后根據結構分析計算，確定箱梁理論立模高程，橋梁導線、高程控制網建立，實施測量放線及節段施工，然后監測已完成梁段的高程和平面位置，將已完成的實際高程和預計高程進行比較，在對偏差的結果綜合分析的基礎上，對待澆筑梁段的立模高程和平面位置加以調整，調整完成后進行下一節段施工的循環過程，有的線形監控方法存在以下不足之處:測量的結果受多種因素影響較大，最終結果誤差較大。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在于:針對上述不足之處，提供一種測量精確、快速、可靠的斜高墩大跨徑連續梁的線形控制方法。
[0005]為了實現上述發明目的，本發明提供了以下技術方案:
一種斜高墩大跨徑連續梁的線形控制方法，包括以下步驟:
a、收集橋墩、主梁的彈性模量及截面尺寸參數，以及荷載數據；
b、對橋梁的施工過程進行仿真計算和/或受力分析，獲取施工過程和成橋狀態的理論監控數據，之后在施工現場測試獲取施工過程和成橋狀態的現場測試數據，對比理論監控數據和現場測試數據，進行反饋分析、調整。
[0006]優選的，在步驟a中，首先根據圖紙和現場實際條件確定斜高墩大跨徑連續梁施工方案，同時根據斜高墩大跨徑連續梁施工階段與其他橋型在力學特點、施工特點等方面的不同，明確監控重點(除了一般橋型關注的重點立模標高外還要重點關注主梁懸臂施工重量的對稱性、有效預應力值、斜高墩的垂直度等)。
[0007]在步驟a中，首先根據設計圖紙和其他設計文件收集橋墩、主梁的截面尺寸以及設計荷載數據，其次根據試驗室進行試驗獲得砼彈性模量數據，最后根據橋型的施工方案確定臨時荷載，如主橋釆用何種形式掛籃以及掛籃的數量、重量，掛籃預壓的形式及荷載
坐寸O
[0008]優選的，在步驟b中，在施工現場測試獲取施工過程和成橋狀態的現場測試數據的方式為:在控制截面和關鍵部位預埋觀測點和觀測元件；
優選的，在步驟b之后，根據計算結果一方面檢查設計是否在整體上滿足規范要求，另一方面也檢驗斜高墩主橋施工方案是否可行。同時獲取施工過程和成橋狀態的理論監控數據；理論監控數據包括各橋墩的理論拋高值、各施工梁段的主梁立模標高、各施工梁段的狀態變量值(掛籃前移、砼澆筑完成以及預應カ張拉前后的懸臂前端部分梁段主梁測點標高預測值，截面的應カ值)、典型狀態下全橋的標高、橋墩偏位以及控制截面的應カ值、主梁最大雙懸臂狀態和成橋狀態等典型狀態斜高墩的穩定安全系指標。
[0009]采用上述方法，通過在先仿真模擬測得的理論監控數據與實際測試數據相比較，及時發現施工過程中是否出現較大偏差，實現提示預警或應急處理，確保橋梁施工過程和成橋后永久結構的安全，特別是高斜墩施工過程、主梁最大雙懸臂狀態等過程高斜墩的穩定性、以及保證了成橋后橋面線形順暢。
[0010]根據監控方案、監控重點及仿真計算結果，在控制截面和關鍵部位預埋觀測點和觀測元件，如關鍵截面采用預埋振弦式應變計，現場測試數據包括主梁撓度監測、橋墩變位監測、基礎沉降監測、橋墩控制截面和主梁控制截面應變監測、主梁和橋墩典型截面溫度場監測，通過施工過程中實際量測值和理論值得對比，并綜合參數分析和誤差識別，進行反饋分析，對技術參數進行修正從而根據實際情況進行實時調整，進而確定施工立模標高。通過這樣的方式，能夠有效判斷對稱箱梁節段的砼澆筑是否超方或是否存在明顯不對稱現象(即對稱節段砼澆筑不平衡)，保證施工質量和成橋品質。
[0011]優選的，在步驟b中，所述理論監控數據包括主梁理論撓度數據，所述現場測試數據包括實測撓度數據，通過對該節段實測撓度數據和理論撓度數據比較，預測下一梁段的實測撓度數據和理論撓度數據的差值，進而確定施工下一梁段的立模標高。通過這樣的方式，能夠有效判斷對稱箱梁節段的砼澆筑是否超方或是否存在明顯不對稱現象(即對稱節段砼澆筑不平衡)，保證施工質量和成橋品質。
[0012]優選的，所述步驟b中，所述實測撓度數據的獲取方式如下:首先，在施工前對主梁建立導線和標高控制網，再用水準儀測量主梁前端ニ個梁段上、下游測點的標高，并將每個懸臂澆筑梁段的前端頂面作為主梁標高控制測點；在主梁的斷面處設置兩個測點，所述測點與箱梁最前沿的距離為20cm，在砼達到預設強度之前，該測點臨時布置在掛籃模板相應位置處，在梁頂測點處預埋用于標識測點位置的標志，在梁段砼澆筑后，測定該標志與掛籃上測點間的高差，所述高差即實測撓度數據。采用這樣的方式，測量誤差較小，且計算撓度值方便準確。
[0013]優選的，在步驟b中，所述理論監控數據包括理論橋墩變位數據，所述現場測試數據包括實測橋墩變位數據；通過對該節段實測橋墩變位數據和理論橋墩變位數據比較，預測下ー梁段的實測橋墩變位數據和理論橋墩變位數據的差值，進而確定下ー節段施工的澆筑量。采用這樣的方式，能夠結合主梁撓度的檢測狀況，對懸澆主梁對稱節段砼的澆筑方量是否存在超方、少方或是比較大不均衡以及橋墩穩定性等情況進行分析判斷。
[0014]優選的，所述步驟b中，所述實測橋墩變位數據的獲取方式如下:在橋墩施工吋，在橋墩的墩頂位置、上下游各預埋ー個棱鏡，此時棱鏡的坐標作為初坐標；在橋墩施工完成后，再次測量預埋的棱鏡的坐標，并將測量結果與初坐標相比較。采用這樣的方式，具有操作簡便，測試精度高的有益效果。
[0015]本步驟中，在每ー主梁節段施工過程中，若發現主梁撓度有異常，則均應測試橋墩偏位，若主梁撓度正常，每3至4個梁段監測一次(懸澆開始的幾個梁段可適當加密)，合龍前后及二期荷載施加前后等重大狀態也均需做測試。
[0016]優選的，在步驟b還包括基礎沉降監測，所述基礎沉降檢測的方法為:在橋墩的控制截面埋設應變計，在橋墩施工過程中，每施工橋墩30m?40m高的距離進行應變監測。最優選的，在每隔四至五個施工階段后，進行一次基礎沉降檢測，并在合龍前后以及二期恒載施加前后各進行一次基礎沉降檢測。
[0017]優選的，所述步驟b還包括主梁和橋墩典型截面溫度場監測，所述主梁和橋墩典型截面溫度場監測的方法為:選擇靠近墩梁固結處的斷面作為主梁溫度場監測斷面，在其中一個橋墩的控制截面作為橋墩溫度場監控斷面，在主梁溫度場監測斷面、橋墩溫度場監控斷面上預埋直徑為4mm的熱敏電阻，在施工期間進行24小時連續觀測。
[0018]優選的，上述熱敏電阻用讀數精度為4位半的DT數字型阻值表測出，并選擇有代表性的天氣進行24小時連續觀測。
[0019]優選的，所述步驟b還包括主梁控制截面應變監測，所述主梁控制截面應變監測的方法為:在主梁的若干個斷面埋設振弦式應變計，當每個梁段混凝土澆筑完畢、及預應カ張拉完畢時各進行一次監測。采用上述方式，對主梁和橋墩典型截面進行溫度場監測，可以檢驗結構計算中關于箱梁溫度場的基本假定，也能為箱梁實測溫度場積累數據，在監測主梁控制截面的溫度場時，測量和研究典型天氣條件下日照溫差對結構線性影響，從而在施エ中利用這些數據，指導在主梁節段立模時消除日照溫差的影響，達到加快施工進度的目的。
[0020]由于采用了上述技術方案，本發明的有益效果是:根據監控方案、監控重點及仿真計算結果，在控制截面和關鍵部位預埋觀測點和觀測元件，如關鍵截面采用預埋振弦式應變計，現場測試數據包括主梁撓度監測、橋墩變位監測、基礎沉降監測、橋墩控制截面和主梁控制截面應變監測、主梁和橋墩典型截面溫度場監測，通過施工過程中實際量測值和理論值得對比，并綜合參數分析和誤差識別，進行反饋分析，對技術參數進行修正從而根據實際情況進行實時調整，進而確定施工立模標高。
[0021]通過在先仿真模擬測得的理論監控數據與實際測試數據相比較，及時發現施工過程中是否出現較大偏差，實現提示預警或應急處理，確保橋梁施工過程和成橋后永久結構的安全，特別是高斜墩施工過程、主梁最大雙懸臂狀態等過程高斜墩的穩定性、以及保證了成橋后橋面線形順暢。
【具體實施方式】
[0022]下面結合試驗例及【具體實施方式】對本發明作進ー步的詳細描述。但不應將此理解為本發明上述主題的范圍僅限于以下的實施例，凡基于本
【發明內容】
所實現的技術均屬于本發明的范圍。
[0023]本實施例中的斜高墩大跨徑連續梁為4x4+80+145+80m的預應カ混凝土連續T梁和大跨徑預應カ混凝土連續梁橋，并將主墩做成與水流一致(與路線方向成約65度)的斜高墩以滿足行洪要求；本橋各T構箱梁，除O號、邊跨現澆段分別采用托架和吊架現澆外，其余I?18號塊分別以5號、6號主墩做T構，采用8只菱形掛籃對稱懸臂逐段澆筑，懸臂長度達66.5米，18號塊作為中跨合龍段，采用吊架模板施工，其施工順序:主墩墩帽一O號塊(托架現澆)一I號?17號梁段(單幅4x17塊，全橋136塊掛籃懸澆)一邊跨現澆段(貝雷片吊架現澆)一邊跨合龍一解除主墩處的臨時錨固和支墊一18號塊中跨合龍(吊架模板、體外鎖定、置換壓重、澆筑合龍段混凝土)一體系轉換(張拉合龍鋼束)一橋面系二期恒載施工。
[0024]本實施例斜高墩大跨徑連續梁的線形控制方法，是施工一量測一識別一修正一預告一施工的循環過程，即首先采集設計數據，如掛籃預壓的彈性和非彈性變形量、砼彈性模量和合龍順序等，然后根據結構分析計算，確定箱梁理論立模高程，橋梁導線、高程控制網建立，實施測量放線及節段施工，然后監測已完成梁段的高程和平面位置，將已完成的實際高程和預計高程進行比較，在對偏差的結果綜合分析的基礎上，對待澆筑梁段的立模高程和平面位置加以調整，調整完成后進行下ー節段施工的循環過程，具體包括以下步驟:
a、收集橋墩、主梁的彈性模量及截面尺寸參數，以及荷載數據；
b、對橋梁的施工過程進行仿真計算和/或受カ分析，獲取施工過程和成橋狀態的理論監控數據，之后在施工現場測試獲取施工過程和成橋狀態的現場測試數據，對比理論監控數據和現場測試數據，進行反饋分析、調整。
[0025]橋梁設計目標線形和內力是在設計結構尺寸和設計材料等參數下的線形和內力，由于實際的結構尺寸及材料等參數往往存在誤差，所以必須預測這些參數對成橋線形和內力的影響，并預先采取一定的措施，保證后續施工能夠控制這些誤差的影響。在施工前期進行必要的參數分析，為實際施工時施工控制誤差識別、反饋分析和適時調整做準備，采用上述方法，通過在先仿真模擬測得的理論監控數據與實際測試數據相比較，及時發現施工過程中是否出現較大偏差，實現提示預警或應急處理，確保橋梁施工過程和成橋后永久結構的安全，特別是高斜墩施工過程、主梁最大雙懸臂狀態等過程高斜墩的穩定性、以及保證了成橋后橋面線形順暢。
[0026]在步驟b中，包括主梁撓度監測，具體的，理論監控數據包括主梁理論撓度數據，現場測試數據包括實測撓度數據，通過對該節段實測撓度數據和理論撓度數據比較，預測下一梁段的實測撓度數據和理論撓度數據的差值，進而確定施工下一梁段的立模標高，通過這樣的方式，能夠有效判斷對稱箱梁節段的砼澆筑是否超方或是否存在明顯不對稱現象(即對稱節段砼澆筑不平衡)，保證施工質量和成橋品質。
[0027]步驟b中，實測撓度數據的獲取方式如下:首先，在施工前對主梁建立導線和標高控制網，再用水準儀測量主梁前端ニ個梁段上、下游測點的標高，具體包括典型エ況(如主梁合龍前、澆筑完1/2主梁長等)測量已澆梁段的標高，以便計算測點的撓度值；并將每個懸臂澆筑梁段的前端頂面作為主梁標高控制測點；在主梁的斷面處設置兩個測點，測點與箱梁最前沿的距離為20cm，在砼達到預設強度之前，該測點臨時布置在掛籃模板相應位置處，在梁頂測點處預埋用于標識測點位置的標志，在梁段砼澆筑后，測定該標志與掛籃上測點間的高差，高差即實測撓度數據。采用這樣的方式，測量誤差較小，且計算撓度值方便準確。
[0028]在步驟b中，理論監控數據包括理論橋墩變位數據，現場測試數據包括實測橋墩變位數據；通過對該節段實測橋墩變位數據和理論橋墩變位數據比較，預測下一梁段的實測橋墩變位數據和理論橋墩變位數據的差值，進而確定下ー節段施工的澆筑量。采用這樣的方式，能夠結合主梁撓度的檢測狀況，對懸澆主梁對稱節段砼的澆筑方量是否存在超方、少方或是比較大不均衡以及橋墩穩定性等情況進行分析判斷，上述實測撓度數據和理論撓度數據比較，在每ー主梁節段施工過程中，立模完成時要對立模標高進行檢查，混凝土澆筑后及預應カ張拉完成時均應測試主梁撓度，在合龍前后以及二期恒載施加前后等重要施工エ況均需做測試。
[0029]步驟b中，實測橋墩變位數據的獲取方式如下:在橋墩施工時，在橋墩的墩頂位置、上下游各預埋ー個棱鏡，此時棱鏡的坐標作為初坐標；在橋墩施工完成后，再次測量預埋的棱鏡的坐標，并將測量結果與初坐標相比較。采用這樣的方式，具有操作簡便，測試精度高的有益效果。
[0030]步驟b還包括基礎沉降監測，通過橋墩變位(主要指橋墩典型截面位置處ー墩頂處的縱橋向水平變位和鉛直位移)的實測值與理論值進行對比，在結合主梁撓度的監測情況，可以對懸澆主梁對稱節段砼的澆筑方量是否存在超方、少方或是比較大不均衡以及橋墩穩定性等情況進行判斷與分析，具體的，基礎沉降檢測的方法為:在橋墩的控制截面埋設應變計，在橋墩施工過程中，每施工橋墩30m?40m高的距離進行應變監測，最優選的，在每隔四至五個施工階段后，進行一次基礎沉降檢測，并在合龍前后以及二期恒載施加前后各進行一次基礎沉降檢測。
[0031]步驟b還包括主梁和橋墩典型截面溫度場監測，對主梁和橋墩典型截面進行溫度場監測，可以檢驗結構計算中關于箱梁溫度場的基本假定，也能為箱梁實測溫度場積累數據，在監測主梁控制截面的溫度場時，測量和研究典型天氣條件下日照溫差對結構線性影響，從而在施工中利用這些數據，指導在主梁節段立模時消除日照溫差的影響，達到加快施エ進度的目的，具體的，主梁和橋墩典型截面溫度場監測的方法為:選擇靠近墩梁固結處的斷面作為主梁溫度場監測斷面，在其中一個橋墩的控制截面作為橋墩溫度場監控斷面，在主梁溫度場監測斷面、橋墩溫度場監控斷面上預埋直徑為4mm的熱敏電阻，在施工期間進行24小時連續觀測。
[0032]步驟b還包括主梁控制截面應變監測，在主梁的控制截面埋設應變計，對主梁控制截面進行應變監測，掌握主梁控制截面的應カ情況，出現異常，及時預警，主梁控制截面應變監測的方法為:在主梁的若干個斷面埋設振弦式應變計，當每個梁段混凝土澆筑完畢、及預應カ張拉完畢時各進行一次監測。采用上述方式，對主梁和橋墩典型截面進行溫度場監測，可以檢驗結構計算中關于箱梁溫度場的基本假定，也能為箱梁實測溫度場積累數據，在監測主梁控制截面的溫度場時，測量和研究典型天氣條件下日照溫差對結構線性影響，從而在施工中利用這些數據，指導在主梁節段立模時消除日照溫差的影響，達到加快施工進度的目的。
[0033]本發明并不局限于前述的【具體實施方式】。本發明擴展到任何在本說明書中披露的新特征或任何新的組合，以及披露的任一新的方法或過程的步驟或任何新的組合。
【權利要求】
1.一種斜高墩大跨徑連續梁的線形控制方法，其特征在于，包括以下步驟: a、收集橋墩、主梁的彈性模量及截面尺寸參數，以及荷載數據； b、對橋梁的施工過程進行仿真計算和/或受力分析，獲取施工過程和成橋狀態的理論監控數據，之后在施工現場測試獲取施工過程和成橋狀態的現場測試數據，對比理論監控數據和現場測試數據，進行反饋分析、調整。
2.根據權利要求1所述的斜高墩大跨徑連續梁的線形控制方法，其特征在于:在步驟b中，所述理論監控數據包括主梁理論撓度數據，所述現場測試數據包括實測撓度數據，通過對該節段實測撓度數據和理論撓度數據比較，預測下一梁段的實測撓度數據和理論撓度數據的差值，進而確定施工立模標高。
3.根據權利要求2所述的斜高墩大跨徑連續梁的線形控制方法，其特征在于:所述步驟b中，所述實測撓度數據的獲取方式如下:首先，在施工前對主梁建立導線和標高控制網，施工過程中，在每個梁段前端、距離箱梁最前沿20c的箱梁腹板對應的頂面預埋鋼筋作為觀測點，并做好標志，梁段砼施工前測點臨時布置在掛籃模板相應位置，待砼澆筑完成后將臨時測點的高程轉移至預埋的標志點上，以后的測量就全部轉移至梁頂測點上，掛籃上的臨時測點就是確定立模標高的測點，在每一主梁節段施工過程中，進行立模標高測量和檢查，砼澆筑后及預應力張拉完成后均進行測量，在合龍前后及二期荷載施加前后均需做測試，砼澆筑前后、預應力張拉前后及荷載施加前后測點的高差即實測撓度數據。
4.根據權利要求3所述的斜高墩大跨徑連續梁的線形控制方法，其特征在于:在步驟b中，所述理論監控數據包括理論橋墩變位數據，所述現場測試數據包括實測橋墩變位數據；通過對該節段實測橋墩變位數據和理論橋墩變位數據比較，預測下一梁段的實測橋墩變位數據和理論橋墩變位數據的差值，進而確定下一節段施工的澆筑量。
5.根據權利要求4所述的斜高墩大跨徑連續梁的線形控制方法，其特征在于:所述步驟b中，所述實測橋墩變位數據的獲取方式如下:在橋墩施工時，在橋墩的墩頂位置、上下游各預埋一個棱鏡，此時棱鏡的坐標作為初坐標；在橋墩施工完成后，再次測量預埋的棱鏡的坐標，并將測量結果與初坐標相比較。
6.根據權利要求1所述的斜高墩大跨徑連續梁的線形控制方法，其特征在于:在步驟b還包括基礎沉降監測，所述基礎沉降檢測的方法為:在橋墩的控制截面埋設應變計，在橋墩施工過程中，每施工橋墩30m?40m高的距離進行應變監測。
7.根據權利要求6所述的斜高墩大跨徑連續梁的線形控制方法，其特征在于:所述步驟b還包括主梁和橋墩典型截面溫度場監測，所述主梁和橋墩典型截面溫度場監測的方法為:選擇靠近墩梁固結處的斷面作為主梁溫度場監測斷面，在其中一個橋墩的控制截面作為橋墩溫度場監控斷面，在主梁溫度場監測斷面、橋墩溫度場監控斷面上預埋直徑為4mm的熱敏電阻，在施工期間進行24小時連續觀測。
8.根據權利要求1所述的斜高墩大跨徑連續梁的線形控制方法，其特征在于:所述步驟b還包括主梁控制截面應變監測，所述主梁控制截面應變監測的方法為:在主梁的若干個斷面埋設振弦式應變計，當每個梁段混凝土澆筑完畢、及預應力張拉完畢時各進行一次監測。
【文檔編號】E01D21/00GK103603262SQ201310658917
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年12月9日 優先權日:2013年12月9日
【發明者】楊永偉, 陳幼林, 劉延龍, 董創文, 張俊福, 高誼東, 張教才, 楊俊東 申請人:中鐵二十三局集團有限公司