桥梁施工监控与长期健康监测.ppt-[兼容模式]

郑州大学土木工程学院桥梁施工监控与长期健康监测郑州大学李杰博士副教授2014.11.06v施工监控是根据实际的施工工序以及有关参数，结合施工过程中现场测得的各阶段主梁内力(应力)与变形数据，随时分析各施工阶段主梁内力和变形与设计理论计算值的差异，采用预警体系对施工状态进行安全度评价和灾害预警，以确保全桥建成后的内力状态和外形曲线满足规范和设计理论要求桥梁施工监控与健康监测v健康监测是获取桥梁结构的工作环境信息，实时了解包括环境温度、风荷载和车辆荷载的变化，获取桥梁结构的响应特征信息，实时掌握桥梁结构的工作状况和健康状况，对工程结构实施损伤检测和识别，通过数据定期更新，来估计结构是否有能力继续实现设计功能，以实现对桥梁结构的科学管理、养护、维修及运营决策，为确保运营安全提供依据桥梁施工监控与健康监测桥梁施工监控与健康监测数据库青馬大橋的鋼筋結構壽命可再長達700年，換言之，至少到2714年，青馬大橋的鋼筋結構才會“玩完”。第一部分桥梁施工监控桥梁建设与施工技术v建设一座桥梁通常要经过规划、工程可行性研究、勘测设计和施工等阶段v施工是具体体现桥梁设计思想和意图的一个过程v施工技术无论是在设计阶段还是在施工阶段都起着非常重要的作用。桥梁设计者的设计意图能否真正得以实现往往取决于施工技术桥梁建设与施工技术施工技术的发展为实现桥梁设计意图提供了灵活多样的手段，为增大桥梁跨越能力、新型桥梁结构体系的开发、新型材料的应用、成桥状态（受力与线形）的改善、工程质量的提高、建设工期的缩短和工程造价的降低等提供了充分的条件和技术保障。桥梁施工回顾19世纪中期以前，桥梁一般采用有支架施工。对桥梁的主梁来说，有支架施工是最简单、最可靠的施工方法。但随着科学技术的发展，桥梁跨度不断增大，尤其对跨越大江、大河和深谷的桥梁，若仍然采用有支架的施工方法，将变得非常困难，甚至是不可能的。v挂篮悬浇工法,德国Finsterwalder,Worms莱茵河桥,1953v斜拉桥施工控制的“倒退分析法”,德国Leonhardt,TheodorHeuss桥,Düsseldorf,1956v移动托架拼装法,德国Wittfoht,Krahnenberg桥1956v顶推法,德国Leonhardt,奥地利,阿格尔桥,1959v移动模架现浇法,德国勒沃库森(Leverkuseu)桥,1959v挂篮悬浇工法,德国Finsterwalder,Worms莱茵河桥,1953v斜拉桥施工控制的“倒退分析法”,德国Leonhardt,TheodorHeuss桥,Düsseldorf,1956v移动托架拼装法,德国Wittfoht,Krahnenberg桥1956v顶推法,德国Leonhardt,奥地利,阿格尔桥,1959v移动模架现浇法,德国勒沃库森(Leverkuseu)桥,1959Worms莱茵河桥TheodorHeuss桥移动托架拼装法v预制节段架桥机拼装法,法国Müller,Oleron高架桥,1964v前置式轻型挂篮悬浇法,美国邓文中,DamesPoint桥,1988v悬索桥主缆PPWS法,日本,南备赞桥,1988v整体化大型浮吊安装,丹麦瑞典联合建造厄勒松海峡大桥,2000v连续斜拉桥顶推施工,法国Virlogeux,Millau桥,2004v预制节段架桥机拼装法,法国Müller,Oleron高架桥,1964v前置式轻型挂篮悬浇法,美国邓文中,DamesPoint桥,1988v悬索桥主缆PPWS法,日本,南备赞桥,1988v整体化大型浮吊安装,丹麦瑞典联合建造厄勒松海峡大桥,2000v连续斜拉桥顶推施工,法国Virlogeux,Millau桥,2004Oleron高架桥DamesPoint桥南备赞悬索桥厄勒松桥Millau桥桥梁施工技术与施工控制桥梁施工技术包含施工设计计算、施工方法、手段与工艺、施工控制等。以往，在桥梁施工技术中并未突出施工控制的内容，甚至没有提到“施工控制”。原因是由于过去所建桥梁一般跨径不大，规模较小，影响因素少等，因为施工控制不力而产生的不良后果也就不明显，从而使人们忽视了它的重要性。桥梁施工技术与施工控制事实上，任何桥梁施工，特别是大跨径桥梁的施工，都是一个系统工程。在该系统中，设计图纸是目标，而自开工到竣工整个为实现设计目标而必须经历的过程中，将受到许许多多确定和不确定因素（误差）的影响，包括设计计算、桥用材料性能、施工精度、荷载，大气温度等诸多方面在理想状态与实际状态之间存在的差异，施工中如何从各种受误差影响而失真的参数中找出相对真实之值，对施工状态进行实时识别（监测），调整（纠偏）、预测对设计目标的实现是至关重要的。桥梁施工技术与施工控制v桥梁施工控制是桥梁施工技术的重要组成部分v桥梁施工控制是确保桥梁施工宏观质量的关键v桥梁施工控制又是桥梁建设的安全保证桥梁施工控制任务与工作内容桥梁施工控制的任务就是对桥梁施工过程实施控制，确保桥梁在施工过程中结构的内力和变形始终处于结构容许的安全范围内，确保桥梁施工过程安全和成桥状态（包括成桥线形与成桥结构内力状态）符合设计要求。桥梁施工控制任务与工作内容施工控制工作内容因桥型及施工方法而异，总体上包括：变形（位移）控制应力（内力）控制稳定控制安全控制桥梁主要施工方法与控制内容简支梁（板）桥支架现浇要特别注意支架的强度、刚度和稳定性（包括局部和整体稳定）要满足要求，支架地基可靠，浇注顺序合理，预应力张拉控制有效等技术问题。预制安装关键是控制好预制精度、预应力体系的建立、预拱度的设置，避免梁体在预制时由于张拉不当引起的开裂，对架桥机等安装设备的强度，刚度和稳定予以监控。桥梁主要施工方法与控制内容桥梁主要施工方法与控制内容预应力混凝土变截面连续梁桥支架现浇施工中支架的安全、变形等是必须引起重视的问题。悬臂施工（悬臂拼装与悬臂浇筑）属于自架设方式施工，已成结构的状态（包括受力，变形）具有不可调整性，施工成败的关键在于临时锚固的可靠性，施工过程中的应力监测、变形预测与标高调整以及体系转换的实施。某高速公路跨河设计为两幅三跨预应力混凝土连续箱梁桥，跨径布置为45+70+45m。单箱单室箱形截面，按照施工图设计文件，大桥采用落地支架现浇施工，完成下部结构施工后，首先浇注主梁中跨70m及边跨距主墩19m（双悬臂梁）共计108m，在19m悬臂端位置设置接缝和预应力连接器，完成第一次混凝土浇注养护后进行第一次张拉，随后进行两侧边跨26m的混凝土浇注及预应力张拉，然后张拉剩余预应力束进行桥面二期施工，最后落架成桥。桥梁主要施工方法与控制内容桥梁主要施工方法与控制内容预应力混凝土连续刚构桥连续刚构桥墩为柔性，主梁相对较纤细，悬臂施工过程中桥墩、主梁的受力安全及稳定性都需特别注意。连续刚构桥悬臂施工节段多、工期较长，其纵面高程受多种因素影响，容易出现较大的悬臂标高误差，甚至出现两相对悬臂端标高相对误差太大，使合龙困难的情况。混凝土连续刚构桥易开裂、下挠，混凝土施工工艺与预应力体系建立需特别注意。桥梁主要施工方法与控制内容桥梁主要施工方法与控制内容钢梁桥钢梁桥架设方法很多，主要有整孔吊装法，支架拼装法、缆索吊拼装法、转体法、顶推法、拖拉法和悬臂拼装法。拖拉法与悬臂拼装法使用较多。首先要控制好钢梁的稳定性；其次是悬拼过程中各杆件应力及局部稳定虽在设计中已有考虑，但由于各种误差影响，施工中很有可能出现杆件应力过高的情况，故需用予监控；三是悬拼时梁的挠度同样需要监测、调控，使其挠度在控制范围内，保证合龙顺利和梁体线形符合要求；四是悬拼过程中的梁体振动也应注意；五是做好合龙控制。桥梁主要施工方法与控制内容桥梁主要施工方法与控制内容加拿大魁北克大桥二度坍塌,死亡人数95人。桥梁主要施工方法与控制内容石拱桥采用拱架施工石拱中拱架的安全是必须引起重视的。据统计，拱桥的垮塌事故大多发生在施工中，所以，对石拱桥，特别是大跨径石拱桥施工过程中拱架的受力，变形及稳定必须进行监控。另外，大跨径拱桥施工中拱圈一般系分环、分段逐渐形成的，施工中必须对拱圈应力，特别是先期形成的拱环应力进行全程监控。桥梁主要施工方法与控制内容2007年8月13号下午17时左右，湖南省凤凰县至大兴机场公路上正在建设的沱江大桥突然发生坍塌，当场造成22人死亡,另有多人失踪。石头结构的沱江大桥已基本建成但尚未通车，当时有101人正在沱江大桥上拆卸支架，就在大部分支架被拆卸完毕时，桥体和桥墩瞬间全部垮掉。（最后死亡64人）桥梁主要施工方法与控制内容普通混凝土拱桥拱架以及分环分层分段浇注中先期形成的拱环（段）的受力、变形是在不断变化的，为保证施工过程中拱架与拱圈的安全和拱轴线型对称，必须对施工中拱架与拱圈受力、变形、稳定进行监控。桥梁主要施工方法与控制内容桥梁主要施工方法与控制内容普通钢管混凝土拱桥采用缆索吊装法架设钢管拱，然后再灌注管内混凝土，相当于在较柔的钢管拱架上施加非常大的荷载，该荷载可以是一次性的，也可以是分步进行的，不论是哪种方式，施工中钢管（或已先期形成的部分管内混凝土）的受力、变形以及稳定系数都是在不断变化的，必须加以监测、调控、以保证施工安全。桥梁主要施工方法与控制内容桥梁主要施工方法与控制内容桥梁主要施工方法与控制内容整体型上承式拱桥施工包括桁架拱桥、刚架桥。对普通中小跨径桁架拱桥可采用支架安装、无支架吊装、转体和悬臂安装等，对于大跨径桁式组合拱桥，通常采用悬臂安装施工。在无支架吊装中，要特别注意桁架拱片在施工过程中的稳定性，在悬臂施工中则要作好施工过程中各杆件的受力情况观测和节段安装标高控制。桥梁主要施工方法与控制内容桥梁主要施工方法与控制内容斜拉桥结构较复杂，超静定次数高，塔柱空间位置、斜拉索位置、锚头相对尺寸等务必要精确，否则将引起结构内力的变化；同时，为确保桥梁施工过程中结构安全和成桥线形平顺，施工中必须进行跟踪监控，监控对象主要是主梁标高、斜拉索索力和塔柱变位，考虑混凝土收缩、徐变，温度变化等引起的标高变化；严格控制合龙时间和进行必要的技术处理，保证合龙段工程质量和成桥状态内力符合要求。桥梁主要施工方法与控制内容10月29日下午，郴州市宜章县境内，在建的厦蓉高速(厦门至成都)赤石特大桥6号桥墩左幅塔顶突发大火，事故导致6号桥墩左幅9根斜拉索断裂，断索侧桥面下降约2.15米、未断索侧桥面下降约0.95米。赤石特大桥是世界第一大跨径高墩多塔混凝土斜拉桥，主塔最高达286米，平均高度约270米，桥面距地面最高达183米，最大跨径380米，主桥全长1470米。计划2014年底建成通车。桥梁主要施工方法与控制内容悬索桥重点在于：主索无应力长度确定；索鞍预偏量确定；基准索股线形（空间位置）确定等。桥梁主要施工方法与控制内容影响桥梁施工控制的因素结构参数1.结构构件截面尺寸。2.结构材料弹性模量。3.材料容重。4.材料热膨胀系数。5.施工荷载。6.预加应力或索力等。施工工艺施工监测结构分析计算模型温度变化材料收缩、徐变施工管理桥梁施工控制方法随着桥梁结构形式、施工特点及具体控制内容的不同，其施工控制方法也不相同。总的来讲，桥梁施工控制可分为事后控制法、预测控制法、自适应控制法、最大宽容度法等。以梁桥悬臂施工为例连续梁桥连续刚构桥-郑卢高速洛宁至卢氏段半坡1号大桥预应力混凝土连续梁桥（刚构桥）具有整体性能好、结构刚度大、变形小、抗震性能好，主梁变形挠曲线平缓、桥面伸缩缝少、行车舒适等优点，是大跨径桥梁最常用的桥型。v预应力混凝土连续梁桥常用施工方法：立支架就地现浇；悬臂浇筑；预制拼装；顶推；使用滑模逐跨现浇施工等悬臂浇筑是最常用施工方法挂篮悬臂施工主要工作内容：在墩顶浇筑起步梁段(0#块)，在起步梁段上拼装悬浇挂篮并依次分段悬浇梁段；边跨及中跨合龙杭州湾大桥非通航孔挂篮悬浇施工一、移动式悬臂施工挂篮简介(一)挂篮构造挂篮是一个能沿梁顶滑动或滚动的承重构架，其锚固悬挂在已施工梁段上，在挂篮上可进行现浇梁段的模板、钢筋、预应力管道的安设，混凝土浇筑和预应力张拉、灌浆等作业。完成一个阶段的循环后，挂篮前移并固定，进行下一阶段悬浇施工，如此循环直至完成悬臂结构1.挂篮分类