石武客专许漯特大桥跨规划新兴路(40+64+40)M 连续梁监控报告

石家庄至武汉客运专线郑州至武汉段许漯特大桥跨规划新兴路（40+64+40）m连续梁桥施工监控报告中南大学土木工程检测中心二○一○年六月石家庄至武汉客运专线郑州至武汉段许漯特大桥跨规划新兴路（40+64+40）m连续梁桥施工监控报告编制：审核：审批：中南大学土木工程检测中心二○一○年六月目录1桥梁概况...............................................12施工监控的主要依据............................................33施工监控的目的和原则...................................33.1施工监控的目的...................................33.2施工监控的基本原则...............................54施工监控的难点、关键点及其基本方法.....................54.1施工监控的难点、关键点....................................54.2施工监控的基本方法........................................65施工过程模拟与分析.....................................85.1监控计算..................................................95.2计算模型的建立...........................................105.3计算分析结果.............................................146施工监控的内容与成果分析..............................176.1线形（高程）监控、.......................................176.2箱梁控制截面应力监控.....................................267监控结论..............................................29附件1项目组成人员一览表...............................41致谢.................................................42石武客专—许漯特大桥—跨规划新兴路（40+64+40）m连续梁桥施工监控报告1石家庄至武汉客运专线郑州至武汉段许漯特大桥跨规划新兴路（40+64+40）m连续梁桥施工监控报告1、桥梁概况石家庄至武汉客运专线河南段许漯特大桥跨规划新兴路连续梁采用铁道部经济规划研究院设计的通用图，即《时速350公里客运专线铁路无砟轨道(40+64+40m)现浇预应力混凝土连续梁》，图号：通桥（2008）2368A-Ⅲ，（中心里程：DK797+668.770），其总体布置如图1所示。梁体为单箱单室、变高度、变截面箱梁。箱梁顶板宽12.0m箱梁底板宽6.7m。顶板厚度除梁端附近外均为40cm底板厚度由40至80cm按直线线性变化，腹板厚度由48至80cm、按折线变化，全梁在端支点，中跨中及中支点处共设5个横隔板。桥面宽度，防护墙内测净空宽8.8m,桥上人行道钢栏杆内侧净空宽11.9m、桥梁宽12.0m、桥梁建筑总宽12.28m。梁体全长145.5m，中支点处梁高6.05m，跨中10m直线段及边跨13.75m直线段梁高为3.05m，梁底下缘按二次抛物线变化，边支座中心至梁端0.75m。箱梁截面如图2所示：边跨中跨边跨90号墩91号墩92号墩93号墩图1总体布置图（单位：mm）石武客专—许漯特大桥—跨规划新兴路（40+64+40）m连续梁桥施工监控报告2图2中支点及跨中截面（单位：cm）箱梁梁体按全预应力设计，设纵向、横向、竖向预应力。纵向和横向预应力筋采用标准强度pk1860MPaf、弹性模量5p1.9510MPaE、公称直径15.20mm高强度低松驰钢绞线；竖向预应力筋采用标准强度pk830MPaf、25规格的精轧螺纹钢筋。箱梁梁体混凝土采用C50混凝土。连续箱梁采用挂篮悬臂浇注法施工，主梁沿纵向共分为35个梁段，0#梁段长9.0m，其余1#～7#梁段分段长为1×3.0m+1×3.25m+1×3.5m+3×4.25m+1×4.0m，中、边跨合拢段均为2.0m，边跨现浇段长7.75m。除0#梁段采用墩侧预埋托架浇筑完成外，其余梁段采用挂篮悬浇，4#梁段为悬浇最重段，重为1437.75KN。90#、93#墩边跨现浇段采用搭设钢管支架浇筑。全桥合拢顺序为：92#、93#墩边跨合拢→90#、91#墩边跨合拢→91#、92#墩中跨合拢。全桥共三个合拢段。连续梁桥为超静定结构，具有结构连续、结构刚度大的特点。本桥采用变高度变截面连续箱梁，在外载和自重作用下，支点截面将出现较大的负弯矩，其绝对值大于跨中截面弯矩，采用变截面符合梁的内力分布规律，同时，本桥采用挂篮悬臂灌注法施工，变截面梁与施工的内力状态相吻合。受中建股份石武客专SWZQ-五标项目部的委托，中南大学土木工程检测中心对石武客专-郑州段-许漯特大桥-跨规划新兴路（40+64+40）m连续梁桥进行施工监控，其施工单位为中建股份SWZQ—五标项目部一分部（中建八局），设计单位为中铁工程设计咨询集团有限公司，监理单位为武汉大桥建筑工程监理有限公司。2010年1月进场开展工作，2010年5月中旬全桥合拢，前后历时近5个月。石武客专—许漯特大桥—跨规划新兴路（40+64+40）m连续梁桥施工监控报告32施工监控的主要依据1)新建时速300～350公里客运专线铁路设计暂行规定（铁建设[2007]47号）2)铁路桥涵设计基本规范(TB10002.1-2005)3)铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范(TB10002.3-2005)4)铁路桥涵混凝土和砌体结构设计规范(TB10002.4-2005)5)铁路桥涵施工规范（TB10203-2002)6)铁路混凝土与砌体工程施工规范（TB10210-2001）7)客运专线铁路桥涵工程施工技术指南（TZ213-2005）8)铁路桥梁涵工程施工质量验收标准（TB10415-2003)9)铁路混凝土与砌体工程施工质量验收标准（TB10424-2003）10)客运专线铁路桥涵工程施工质量验收暂行标准（铁建设[2005]160号）11)铁路混凝土工程施工质量验收补充标准（铁建设[2005]160号）12)时速350公里客运专线铁路无碴轨道40+64+40m现浇预应力混凝土连续梁（图号：通桥（2008）2368A-Ⅲ）设计图纸。13)石家庄至武汉客运专线—郑州段—许漯特大桥—跨规划新兴路（40＋64＋40）m连续梁施工组织设计及挂篮相关资料3施工监控的目的和原则3.1施工监控的目的连续梁桥作为超静定桥跨结构，其成桥的梁部线形和内力与施工方法有着密切的关系，也就是说不同的施工方法和工序会导致不同的结构线形和内力。石武客专-许漯特大桥-跨规划新兴路（40＋64＋40）m连续梁桥采用悬臂挂篮施工，一方面，在施工过程中存在结构体系转换，即T构双悬臂梁连续箱梁，受力状态复杂。另一方面，由于各种因素（如材料的弹性模量、混凝土收缩徐变系数、结构自重、施工荷载、温度影响等）的影响，以及测量等方面产生的误差，结构的理论设计值难以做到与实际测量值完全一致，两者之间会存在偏差，尤其值得石武客专—许漯特大桥—跨规划新兴路（40+64+40）m连续梁桥施工监控报告4注意的是，某些偏差（如主梁的标高误差、轴线误差等）具有累积的特性。若对这些偏差不加以及时有效的调整，随着施工的进行，梁悬臂长度的增加，主梁标高会显著偏离设计值，其几何位置会显著偏离设计值，最终可能导致合拢困难、成桥线形与内力状态偏离设计要求，给桥梁施工安全、外形、可靠性、行车条件及经济性等方面带来不同程度的影响。此时，对施工全过程进行实时监控就显得非常必要。根据以往我们在同类桥梁施工控制上的经验，估计在悬臂浇筑连续箱梁施工过程中影响桥梁结构内力和线形的因素主要有以下几方面：桥梁施工的临时荷载，包括挂篮、机具、人员重力等；挂篮几何变形和弹性变形的影响；日照影响；混凝土浇注方量的控制；混凝土容重；混凝土弹性模量；混凝土收缩及徐变的影响；混凝土浇筑阶段温度的影响；箱梁温度场分布的影响；箱梁合拢段温度的影响；混凝土参与受力龄期的影响；预应力损失产生的影响；其他若干因素。当上述因素与估计不符，而又不能及时识别引起控制目标偏离的真正原因时，必然导致施工中采用错误的纠偏措施，引起误差累积。所以施工监测和控制是大跨度桥梁施工过程中不可缺少的工序。许漯特大桥-跨规划新兴路（40＋64＋40）m连续梁桥（图号：通桥（2008）2368A-Ⅲ）施工监控的目的是，通过对已完成的工程状态和施工过程的监测，收集控制参数，分析施工中产生的误差，通过理论计算和实测结果的比较分析、误差调整，预测后续施工过程的结构形状，提出后续施工过程应采取的技术措施，调整必要的施工工艺和技术方案，使成桥后结构的内力和线形处于有效的控制之石武客专—许漯特大桥—跨规划新兴路（40+64+40）m连续梁桥施工监控报告5中，并最大限度地符合设计的理想状态，确保结构的施工质量，保证施工过程与运行状态的安全性。许漯特大桥-跨规划新兴路（40＋64＋40）m连续梁桥（图号：通桥（2008）2368A-Ⅲ）施工监控的目标是：把大跨度桥梁施工控制的理论和方法应用于本桥的实际施工过程，对大桥施工期间的线形、应力等内容进行有效的控制和合理的调整。根据施工全过程中实际发生的各项影响桥梁应力、变形的参数，结合施工过程中测得的各阶段应力与变形数据，及时分析各施工阶段中实测值与设计预测值的差异并找出原因，提出修正对策，以协助施工单位安全、优质、高效地进行施工，并确保在全桥建成以后桥梁的内力状态、线形与设计尽量相符。3.2施工监控的基本原则根据预应力混凝土连续箱梁桥主要承受弯、剪的特点，本桥施工控制的主要原则是变形和应力的综合考虑，其中以变形控制为主，严格控制各个控制截面的挠度和轴线横桥向偏移，同时监控应力（变）发展情况。上述策略的制定主要考虑到虽然挠度和内力都能反映结构的当前状态，但应力反映的是箱梁截面上某一点的受力情况，而挠度是某一截面上所有点受力情况的综合反映，是结构的整体表现，挠度控制属于宏观控制，应力控制相对来说属于微观控制。此外，挠度测量除了受外界温度的影响（该影响是可以进行修正的）外，受外界的其他因素干扰小，能够达到控制精度；而应力测量则受外界因素影响较大。为此，在施工控制过程中根据现场实际施工状况建立准确模拟施工过程的结构分析计算模型，加强结构参数识别；考虑外界环境因素（温度、湿度等）、施工附加荷载、收缩徐变等对实测应力、变形的影响；选择温度误差小、性能稳定、抗干扰能力强，适合于长期观测的应力和变形测量系统。4、施工监控的难点、关键点及其基本方法4.1施工监控的难点、关键点悬臂挂篮浇筑法作为大跨度预应力混凝土连续梁桥广泛采用的施工方法，在施工过程中，由于受混凝土浇筑、挂篮移动、施工荷载、预应力张拉、混凝土收缩及徐变、温度、湿度等诸多因素的影响，往往会出现悬浇梁段的合拢误差较大和成桥线形与设计目标不相吻合等施工中必须认真解决的关键技术问题。其主要石武客专—许漯特大桥—跨规划新兴路（40+64+40）m连续梁桥施工监控报告6的施工监控难点和关键点包括：a.结构跨度大本桥作为一座客运专线桥梁，主跨64m，属于大跨度连续梁结构，施工中各种参数（如材料的弹性模量、混凝土收缩徐变系数、结构自重、施工荷载）的偏差，以及测量等方面产生的误差，尤其是某些具有累积的特性的偏差（如主梁的标高误差、轴线误差等），都对施工监控的准确分析、预测有很大的影响。b.温度荷载的影响温度变化对桥梁结构的受力与变形影响很大，这