大跨度预应力混凝土刚构线形控制.pdf

第5 期 2 0 o 6 年5 月 广东土 木与建 筑 GUA NGDONG ARC HnE CTU RE C I L EN GI N EE RI NG 5 MA Y 2 0 0 6 大跨度预应力混凝土刚构线形控制 张 彦 ( 广州快速交通建设有 限公 司 广 州 5 1 0 0 3 0 ) 摘要 ： 通过广 州南沙港快速路海 心 岗特大桥 2 5 0 m预 应力混凝 土刚构线形控 制成功 实例 说 明线形控制 的几 个关键因素， 供工程同行参考。 关键词 ： 大跨度 ；预应 力混凝土 刚构 ；线形控制；数据 处理 预应力混凝土连续刚构桥是一种多次超静定结 构 。 其理想的几何线形 和合理的内力状态不仅 与设 计有关 ， 还依赖于科学合理 的施工方法和施工过程 中对挠度 、 应力的准确控制 。现就南沙港快速路海 心岗特大桥 2 5 0 m预应力混凝土刚构线形控制 工程 实例 。 说明线形控制 的重要性 。 1 预应力混凝土刚构线形的影响因素 施工过程中影响预应力混凝土刚构线形的因素 很多 ， 主要有以下方面 ， 包括 ： 挂篮变形 ； 施 - r l i 时荷 载 ； 日照影响 ； 混凝土外型尺寸偏差 ； 预应力张拉 ； 混 凝土弹性模量和容重 ； 混凝土徐变影响等。 当上述 因素与设计的假设不符 。 而施工中又无 法及时识别时 。 必然导致 目标线形 的偏离 ， 造成线形 扭曲或强行合拢的后果 ， 因此为保证桥梁施工安全 及实际线形与 目标线形吻合 良好 ， 必须在施工过程 中进行线形控制 。 2 海心岗特大桥线形控制实例 海心岗特大桥的线形控制重点是高程线形控制 。 即要求在每一节段施工前准确提供各梁节段的立模 标高 。从而使主桥合拢后的成桥线形尽可能与设计 线形吻合。 2 1 箱梁理论线形计算 预应力混凝土刚构理论线形有 3种 。 即设计线 形、 目标线形和预拱度线形 ， 其 中设计线形 由大桥设 计方提供； 目标线形是在设计线形的基础上 计人活 载和长期徐变的作用 ， 一般活载效应应按设计规范， 长期徐变作用则根据计算和国内已建的同等跨径桥 梁设置经验确定 。该工程长期徐变效应和活载部分 3 6 预留部分预拱度总和最后确定 为中跨跨 中 1 5 c m， 边 跨不设预拱度 。 预拱度线形计算要在施工过程 中根据施工方案 进一步细化 。 其核心问题是计算模型的确定 ， 正确选 择预应力混凝土刚构悬臂浇筑计算模型是准确计算 预拱度线形的基础。目前常用 的计算模型是将模拟 的挂篮 自重和模拟的第 i 节段 自重 同时作用 在 i - 1 节段上 ， 这样对结构受力不成问题 ， 但对挠度分析则 存在 问题 因此时 I 节段 的 I 节点没有挠度值 ， 正确 的计算模型能计算 出现浇段前端的挠度 ， 同时计算 采用的材料容重 、 弹模 、 结构上下缘温差及收缩徐变 参数都应取实际施工数值 。 2 ， 2 立模标高的确定 预应力混凝 土刚构各节段的理论立模标高 一 般按下式确定 ： l 立 模 ： = 设 计 + 璜 拱 度 + 曩 积 位 移 ( 1 ) 由于温度、 收缩徐变和非线性等因素的影响， 实 际情况不可能与理论计算值相一致 。 因此对理论立 模标高应不断进行修正。 立 模 = H i 设 计 + 顼 拱 度 + 曩 积 位 移 + A Hi 调 整 + Hi 挂 篮 ( 2 ) 式 中： 曩 、 设 计 分别为第 节点的实际立模标高 和设计提供 的设计高程 ， ； Hi 预 拱 度 为第 i 节点的预拱 度。 本工程中跨跨中为活载挠度+ 长期徐变( 1 5 c m) 。 在确定跨 中数值后 。 按二次抛物线分 布计算其余各 点 ； - # 为第 i 节点从施工阶段 n到成桥的累积 挠度； 为根据挠度观测结果和悬臂下挠 ( 上挠) 趋势而确定的挠度调整值 ， 由于实际弹模 、 自重和理 论数值的差异以及温度的影响，造成实测值与理论 值不一致 ， 要在 以后 阶段中予以调整； 为挂篮 的 弹性压缩变形值 。按实测值并根据后续节段的长度 和重量变化进行修正 ， 本工程取 3 5 c m。式中右项前 两项为 目标 曲线 ； 后三项为预拱度曲线( 理论曲线) 。 维普资讯 http:/ 2 O o 6 年5 月 第5 期 张彦： 大跨 度预应 力混 凝土剐 构线形 控制M A Y 2 0 0 6 N o 5 2 - 3 监测 方法 关于节段挠度测点布置及测量次数 目前 国内 桥梁工程界尚无统一的模式 ， 经研究分析， 本工程由 于上 、 下游两幅同时施工 ， 故测量工作量大且 数据 多 ， 不宜进行多次测量 ， 且从控制角度看 3次测量已 能反映节段主要施工工序的挠度变化情况。因此其 挠度观测分为 3个 阶段 即： 挂篮移动后 、 张拉预应 力前和张拉预应力后 前两个阶段测量值 的差反映 节段 自重产生 的挠度效应 ； 后两个阶段测量数据的 差反映阶段张拉预应力产生 的挠度效应 ： 而张拉预 应力后与挂篮移动后的测量值 的差反映挂篮移动产 生的挠度效应 通过各阶段单项实测值与理论值的 比较 就可发现问题并找出其原因。 随着节段的增加， 测点也不断增多 ， 如每阶段均 测量现浇段和 已浇段的测点 则势必增大工作量而 影响施工进度 。本工程的做法是前两阶段只测现浇 段 后一阶段则测现浇段和已浇段 已浇段检测的目 的是评估每施工一个节段后实测线形和理论线形是 否吻合。实践表明 ， 这样测量的数据分析效率是很 高的， 当悬臂长度较大时 ， 已浇段的测量还可跳跃进 行 以减少测量次数。 至于观测时间 应选择一天中温度最低和最稳 定的时段进行观测 ， 由于混凝土温度与大气气 温存 在滞后效应 故适 当推迟测量时间对结果不会造成 较大影响。 2 4 数据处理 对测量数据一般有两种处理方法： 自适应控 制法； 回归分析和灰色预测控制系统。本工程对 实测数据主要采用 自适应分析 ， 在个别区段采用回 归分析和灰色预测控制系统辅助预测。 所谓自适应分析 就是将施工过程箱梁标高实 测值与预测值进行比较 ， 对影响标高主要参数进行 识别 ， 找出产生偏差的原 因， 从而对参数进行修正 ， 实测值与预测值就能很好地拟合。 在 3个阶段的测量数据 中， 预应力张拉前后阶 段数值效应较大 ， 挂篮移动阶段数值相对较小 ， 因此 实测值与理论值的对比分析主要看预应力张拉前后 这两个阶段。 2 5 线形控制结果 本工程合拢阶段的测量结果见表 1 ，可见合拢 高差控制得较好 ， 线形控制达到了预期效果 。 表 1 桥体合拢阶段的测量结果 3线形控制中几个关键因素 3 1 预抛高值的设置 长期徐变作用使跨 中挠度增大 ， 是大跨度连续 刚构桥设计与施工中值得注意的问题 ， 如计算不准 确使跨中预抛高值设置不当 则桥梁运行数年后跨 中线形会 出现明显下垂 因此对跨 中预抛高值的设 置应给予充分重视 。常规做法是各跨跨中预抛高值 由设计方给出 然后按二次抛物线过渡并叠加到设 计线形上而形成 目标线形 。由于长期徐变较难准确 计算 ， 故实际中往往参照已建成的同跨径桥梁取值。 3 2 温度影响的计算 温度对箱梁挠度 的影 响也不可忽视 ， 由于温度 变化会使悬臂箱梁产生较大 的挠度变形 ， 且悬臂越 大则影响越大 并直接影响挂篮立模标高的准确性。 为减小温度的影响 ， 建议节段混凝土浇注选择每天 温度最低 的时段进行 ， 并根据每节段施工时的预测 气温计算温度对挠度的影响， 以此修正立模标高。 3 - 3 数据的处理 数据处理是线形控制的重要环节 ， 如不能及时 准确地进行分析 ， 则势必影响施工进度， 在线形监控 过程 中必须编制专用程序进行数据处理 ， 测量数据 录入后即可与理论值对 比， 从而计算出预拱度 、 立模 标高等 以指导施工。 4结语 在大跨度预应力混凝土刚构桥施工过程 中， 难 免出现实际施工线形 与设计线形不吻合的情况 ， 关 键是要将误差控制在规范允许范围内。 实践证明， 通 过先进的测试手段和计算机技术，对大桥施工中的 线形进行实时监测和跟踪分析 ， 并予以调整优化 ， 可 有效控制施工线形 ， 确保其与设计线形基本一致。 3 7 维普资讯 http:/