桥梁施工监控

桥梁施工监控与施工技术课程论文——斜拉梁施工监控学院：土木与交通学院专业：桥梁与隧道工程姓名：陈湖学号：200820105132桥梁施工监控与施工技术课程论文1摘要斜拉桥在我国应用范围非常广泛，现代大跨径斜拉桥的建造不推动了桥梁设计理论、结构分析以及施工技术的发展，同时也使大跨径斜拉桥的施工控制问题成为工程技术人员一个重要的研究课题。斜拉桥施工控制就是控制成桥状态时结构的内力和线形，以使斜拉桥的成桥态充分满足设计期望，并保证施工过程中结构安全。本文介绍施工监控的基本概念并就施工监控中的四个环节若干问题进行比较深入的探讨。其中主要有索力的测量与仿真分析的方法。在最后提出建立斜拉桥长期安全与质量监控的概念。【关键词】：斜拉桥；施工控制；索力测量；仿真分析；长期桥梁施工监控与施工技术课程论文2ABSTRACTTherearealargenumberofprestressedconcretecable-stayedbridgesinpresentChinawhichhavebeencompletedorarebeingconstructed,thebuildingofthemodernlarge-spancable-stayedbridgemakesprogressinthedesigntheoryofthebridges,structuralanalysisandtheconstructiontechnology,meanwhile,itmakestheconstructioncontrolofthelarge-spancablestayedbridgebecomeanimportantresearchtopic.Theconstructionsupervisionismakingthecable-stayedbridgeachievetheexpectationjustafterconstructionthroughcontrollingtheinnerforceandthelineformsofthestructureinconstructingandconstructedstateandguaranteesthesecurityofconstructingstructures.Thispaperintroducethebasicconceptionofconstructioncontrolandin-depthdiscusssomeproblemsofit’sfourtache.Itispowerofcableandthemethodofconstructionsimulationanalysis.Andthelastintroducetheconceptionoflong-termsecurityandqualitycontrol.KEYWORDS:cable-stayedbridge;constructioncontrol;constructionsimulationanalysis;long-term桥梁施工监控与施工技术课程论文3斜拉桥施工控制的目的和意义大跨径斜拉桥是高次超静定结构，它对成桥线形有较严的要求，每个节点坐标的变化都会影响结构内力的分配。桥梁线形一旦偏离设计值，势必导致内力偏离设计值。另外，主梁、索塔和拉索之间刚度相差十分悬殊，受拉索垂度、温度变化、风力和日照影响、施工临时荷载、混凝土收缩徐变等复杂因素干扰等等，使内力与变形的关系十分复杂。理想的几何线型与合理的内力状态不仅与设计有关，而且还依赖科学的施工方法，在施工理论计算中，虽然可以采用多种计算方法，算出各施工阶段或步骤的索力和相应的梁体变形，但是按理论计算所给出的索力、线形进行施工时，结构的实际变形却未必能达到预期的结果。这主要是由于设计时所采用的计算参数诸如材料的弹性模量、构件重量、混凝土的收缩徐变系数、施工中温度变化以及施工临时荷载条件等与实际工程中所表现出来的不完全一致所引起的。斜拉桥在施工中表现出来的这种理论与实际的偏差具有累积性，如不加以及时的有效的控制和调整，随着主梁悬臂施工长度的增加，主梁标高最终会显著偏离设计目标，可能危及施工过程中结构安全，造成合龙困难，并影响成桥后的内力和线形。因此，通过对施工过程的控制对桥梁结构进行监测，并根据监测结果对设计进行调整，使桥梁建成后最大可能地接近设计状态。施工控制的目的就是桥梁建成时达到设计所希望的几何形状和合理的内力状态，以保证桥梁在施工过程中结构安全和成桥后满足设计的要求。斜拉桥施工控制的一般原则斜拉桥施工控制的原则是：在施工阶段保证结构的安全，严格控制施工各阶段桥梁构件的局部和整体稳定，成桥后桥梁的线形和截面内力达到设计的要求。大多数斜拉桥的施工控制目标都是主梁标高和斜拉索索力同时满足精度要求（即所谓的“双控”），但预应力混凝土斜拉桥的施工控制由于存在主梁重量偏差、施工荷载、温度变化、材料特性以及混凝土收缩徐变效应等因素的影响，往往却很难同时达到以上两项目标。所以，一般来说斜拉桥施工时，在主梁悬臂施工阶段，确保主梁线形平顺、标高正确是第一位的，施工中以标高控制为主;期恒载施工时，为了保证结构的整体内力和变形处于理想状态，斜拉索张拉时，以索力控制为主。“标高控制为主”是一种现实的选择，因为索力在设计中留有很大的富余，调索力是比较容易的，同时在施工中控制标高有利与全桥的合拢。但需要注意的是，所谓“标高控制为主”并不是只控制主梁的标高，而不顾及拉索的索力偏差。例如，当主梁刚度较小时，斜拉索索力的微小变化将引起悬臂端挠度的较大的变化，斜拉索张拉时，应以测量高程进行控制;而当主梁刚度较大时(或主梁与桥墩连接后，结构刚度增加时)，斜拉索的索力即使有较大的变化，但悬臂端的挠度变化仍然较小，施工过程中，应以拉索张拉吨位来进行控制，然后根据标高的实测情况，对索力做适当的调整即可。这样，标高、线形的控制主要是通过混凝土浇筑前的放样标高来调整，或是通过预制件接缝转角的调整来实现的。总的来说就是在索力和线性之中找到一个平衡点，不可在任何一方走的太远。桥梁施工监控与施工技术课程论文4斜拉桥施工控制的内容桥梁施工控制的主要任务就是对桥梁施工过程实施控制，确保在施工过程中桥梁结构的内力和变形始终处于容许的安全范围内，确保成桥线形状态和成桥结构内力状态符合设计要求，因此基于以上任务，桥梁施工控制的主要内容有如下几个方面：①线形：在斜拉桥主梁的施工架设过程中，总会要产生挠曲变形，并且主梁的挠曲变形收到很多不确定因素的影响，极易使桥梁结构在施工过程中的实际状态偏离预期状态，严重的将使桥梁难以顺利合龙，所以必须对桥梁施工实施控制，使其结构在施工中的实际状态与预期状态之间的误差在设计容许范围之内。施工控制的结果用误差容许值来评判。桥梁施工控制中的几何（线形）控制总目标就是达到设计的几何状态要求。最终结果的误差容许值与桥梁的规模、跨径大小、技术难度等有关，目前还没有统一规定标准，需根据具体桥梁的施工控制需要具体确定。同时，为保证几何控制总目标的实现，每道工序的几何控制误差允许范围也需事先研究、确定。所以，应当对斜拉桥的主梁的线形和主塔的变位进行量测和控制。②应力：斜拉桥在施工过程中以及在成桥状态后的截面应力情况应符合设计要求。一般情况下通过主梁和索塔应力监测来了解实际截面应力状态，若实际截面应力状态与理论截面应力状态之间的误差超过允许范围就要分析原因进行调控，使之处在允许范围内。应力控制的好坏优劣，直接影响到桥梁结构的自身安全。所以必须对结构应力进行严格监控。③稳定：桥梁结构的稳定性是关系其安全与经济的主要问题之一，它与强度问题有着同等重要的意义。对于许多高墩和采用高强材料、薄壁结构的桥梁来说，稳定问题显得尤为重要。④安全：桥梁的安全控制是施工控制的重要内容之一。保证桥梁在施工中的安全，这是实施以上几何变形控制、应力控制和稳定性控制的前提条件，但同时施工安全控制又是桥梁施工几何变形控制、应力控制和稳定控制的综合体现，只要桥梁几何变形、应力和稳定得到了控制，安全也就得到了控制。这一点在我们国家很容易被忽视了，特别是技术人员经常认为安全是施工队伍的事，不在施工控制范围之内。这或许也是为什么中国建桥事故频发的一个原因吧。斜拉桥施工控制方法桥梁施工控制是以现在工程控制论为理论基础，为满足现代化的桥梁建设而发展起来的，因此，可以说桥梁结构的施工控制是现代工程控制论与桥梁工程相结合的必然产物，随着桥梁跨径的不断增大以及桥梁新材料、新技术、新工艺在工程中的推广和应用，桥梁结构工程控制所设涉及的范围越来越广。随着桥梁结构形式、桥梁建设规模、施工方法等不同，其施工控制的方法也不相同。一般来说，桥梁施工控制有开环控制法、闭环控制法（反馈控制法）、自适应控制法等等。但无论那一个方法，基本过程大致相同，有如下几个步鄹：施工测量，仿真分析，参数识别，施工调控。本文下面就施工测量和仿真分析中的若干问题进行较深入的探讨。桥梁施工监控与施工技术课程论文5施工测量施工测量主要包括梁的线形测量，应力测量，温度测量。本文主要就应力册量中的索力测量和温度测量进行详细论述，其他则主要介绍概念。梁的线形测量主梁的线形测量是指用测量仪器对主梁各块段控制点的标高测量。线形测量控制点设置适当,还可以测出主梁块段的扭曲程度。主梁的线形测量以线形通测和局部块段标高测量相结合。在每次完成一个梁段的斜拉索张拉工作后应对已成梁段的标高进行一次通测。在主跨合龙前后阶段等关键施工阶段均应根据施工过程监控组的要求进行通测。每阶段每一工况均进行标高测试。应力测量(1)梁截面的应力测量:在斜拉桥上部结构的控制截面布置应力测点,以观察在施工过程中这些截面的应力变化及应力分布情况,根据当前施工阶段向前计算至竣工,预告今后施工可能出现的状态并预告下一阶段当前已安装构件或即将安装的构件是否出现不满足强度要求的状态,以确定是否在本施工阶段对可调变量实施调整。由于电阻应变传感器在混凝土振捣时极易被损坏,即使不损坏,其绝缘度也无法保证,另外,在混凝土表面贴片也不能保证可靠,容易发生漂移,不能保证长期监测时读数的可信性。所以,在主梁各断面应力监测用钢弦应变计,钢弦应变计为一密封式自保证体系,与外界物质并不直接相关,测试是,通过测其频率即可得到混凝土的应变,从而得到应力。在应力测量中,测量得到的应力要经过处理分析后才能应用,因为在实际测得的应变，然后再由应变利用物理关系算出应力，而测量的应变中包含混凝土收缩、徐变、温度变化引起的应变计变形。所以测量得到的数值一般偏大。关于在应力测量中如何剔除收缩、徐变、温度变化的影响，可参考韩大建、徐郁峰等在《桥梁建设》2003年第1期发表的论文《大跨度混凝土斜拉桥主梁应力监测中徐变应变的分离》一文，本文不再详细论述。(2)索力测量:斜拉索的张拉力可以直接影响到主梁的内力和线形,部分斜拉桥中索力状态是能反映全桥内力状态的指标。借助专门设备测定施工阶段和成桥阶段的索力是施工过程监控系统主要工作之一。对索力的测试以索力的通测和张拉索索力的单根测量相结合。在斜拉索张拉后对其进行索力测量主要是希望能及时发现并纠正由于施工中油表读数误差或斜拉索锚固引起的索力误差,以评价索力和梁内力状态,研究误差消除的对策。目前工程中使用于斜拉桥拉索索力的测量方法有:油表读数法、传感器读数法、振动频率法、波动法以及磁通量法。这些方法各有特点，其中振动频率法使用最为广泛。同时，光纤光栅传感技术也已开始应用于索力的长期实时监测。①油表读数法：拉索张拉的时候，可以根据油表的读数推算千斤顶的张拉力，并且认为千斤顶的张拉力就等于拉索的索力。因此在使用前要对千斤顶进行标定，得出油表读数的压力值与千斤顶张拉力之间的关系。油表读数法只适用于施工阶段索力张拉过程的测量，而对成桥以后的索力变化的测量却不适用，且其精确性也较差。②传感器读数法：传感器读数法在千斤顶的牵引杆与活塞之间串联一个压力传感器。张拉力读数不再通过油表来控制，而是通过压力传感器及与之匹配的二次仪表来确定的，2与油表读数测量一样，也要对压力传感器进行