324832m双线高速铁路施工控制方案设计(编辑修改稿)

324832m双线高速铁路施工控制方案设计(编辑修改稿)内容摘要：

施工控制的必要性 桥梁结构理想的几何线形与合理的内力状态不仅与设计有关，而且还依赖于科学合理的施工方法。 如何通过施工浇筑过程的控制以及主梁高程调整来 获得预先设计的应力状态和几何线型，是大跨桥梁施工中非常关键的问题。 尽管在设计时已经考虑了施工中可能出现的情况，但是由于施工中出现的诸多因素事先难以精确估计，而且在实际施工过程中由于施工误差，会使实际结构与原设计不符。 所以在施工中对桥梁结构进行实时监测，并根据监测结果对施工过程中的控制参数进行相应调整是十分重要 的。 已建成的桥梁中就出现过施工控制不好，造成桥梁内力分配不合理、 主梁线形不和顺的情况，影响了桥梁的 正常 使用。 通过施工控制 ,施工工艺参数更具合理性 ,各节段立模标高的确定更加精确 ,保证了桥梁线形 和 结构内力 符合设计要求，施工控制可以掌握实际结构的真实应力状态 ,为桥梁的运营和养护提供基本 资料。 桥梁施工控制就是桥梁建设的安全系统，为确保桥梁施工安全，对施工过程进行监测控制是必不可少的。 施工控制的目标 桥梁施工控制的目 标 就是确保施工中结构的安全和确保结构形成后的外形和内力状态符合设计要求。 xx 大学本科 毕业设计 第 3 页 桥梁施工控制是确保桥梁施工宏观质量的关键，衡量一座桥梁的施工质量标准就是成桥状态的线型以及受力情况是否满足规范要求。 在施工过程中，每一阶段结构的变形目标值和内力是可以预计的，各个施工阶段的变形和 实际应力 是可以监测到的，这 样就可以较全面地跟踪施工进程和掌握发展情况。 当施工中监测的实际值与计算的设计值比较接近时，可以按照工期正常施工；当施工中监测的实际值与计算的设计值相差过大时，应立即停止施工，检查分析原因，采取必要的措施保证重新测值在要求范围内。 xx 大学本科 毕业设计 第 4 页 第二章 结构设计 工程概况及设计基本资料 概况 本 设计从提高结构使用寿命出发，从结构参数的选取、原材料的选择及施工工艺等方面考虑了结构耐久性的要求。 结构类型为无碴轨道（ 32+48+32） m 预应力混凝土双线连续梁，挂篮悬臂浇筑施工。 采用规范 （ 一）《京沪高速铁路设计暂行规定》（铁建设 [2020]157 号）。 （二）《铁路桥涵设计规范》（ ）。 （三）《铁路工程抗震设计规范》（报批稿）。 （四）《铁路混凝土结构耐久性设计暂行规定》（铁建设 [2020]157 号）。 适用范围 （一）线路情况：双线正线，直、曲线，最小曲线半径 1600m，线间距 ～。 （二）环境：一般大气条件下无防护措施的地面结构，环境类别为碳化锈蚀环境 T T2 级。 桥梁总体位置及结构主要尺寸的拟定 孔跨总体布置 连续梁由若干梁跨（通常为 3～ 8 跨）组成一联，每联两端留出伸缩缝并设置伸缩装置，整座桥梁可由一联或多联组成。 每联跨数的增加对结构受力和行车有利，但会增加桥梁设计和施工的难度，也对伸缩装置提出了更高的要求。 本设计采用 3 跨一联预应力混凝土变截面连续梁结构，全长为。 根据桥下通航净空要求，主跨跨径定为 48m。 总体布置详见图 21。 图 21 桥梁立面布置图 (单位： m) 梁高的拟定 对梁高按某一规律变化的连续梁，习惯上称其为变截面连续梁。 当桥跨增大时，xx 大学本科 毕业设计 第 5 页 在荷载作用下 ，连续梁桥的中间支点截面处将承受较大的负弯矩。 从绝对值来看，支点负弯矩远大于跨中正弯矩。 这样，采用变截面梁（支点处梁高增大，跨中处梁高减小，其间按曲线或拆线过渡）更能适应结构的内力分布规律。 另一方面，大跨连续梁常采用悬臂法施工，而变截面梁成桥时的恒载受力状态又与其悬臂施工时的内力状态基本吻合。 因此，大跨度预应力混凝土连续梁桥多采用变截面布置。 变截面梁的梁高变化规律可以是斜（直）线、圆弧线或二次抛物线。 因二次抛物线的变化规律与连续梁的弯矩变化规律基本相近，故常用。 在边跨端部的梁段，常采用直线布置。 除梁高变化 外，对箱形截面，还可将其底板、腹板和顶板做成变厚度，以适应梁内各截面的不同受力要求。 铁路桥梁宜取较大的比值，支点截面可取 1/16～ 1/12,支点截面与跨中截面高度之比在 ～。 综上因素，本设计 中支点处梁高 ，跨中 直线段及边跨 直线段梁高为 ，梁底下缘按二次抛物线变化，边支座中心线至梁端 横截面布置 预应力混凝土连续梁桥可选用的横截面形式较多，一般应依据桥梁的跨度、宽度、梁高、支承体系、施工方法等确定。 箱形截面（ box section） 具有 良好的抗弯和抗扭性能，是预应力混凝土连续梁桥的主要截面形式。 箱形截面习惯上用箱数和室数来进行划分。 一个“单箱”指的是由顶板、底板和两侧腹板组成的闭合框架；若在单箱中增设一腹板，就把单箱分割成两个“单室”。 常见的箱形截面形式有单箱单室、单箱双室和单箱多室。 除此之外，还有双箱单室、双箱双室、多箱单室、多箱多室等形式。 每一类截面形式都大致有其梁高和桥宽的适当取值范围。 一般而言，箱数和室数越多，就可适应越宽的桥面。 本设计为双线铁路桥，桥面宽为 ，适用单箱单室的箱形截面。 （ 1） 底板厚度 箱形截面的顶板和底板 是结构提供抗弯能力的主要部位。 当采用悬臂施工方法时，梁底板（特别是靠近桥墩处）将承受很大的压应力。 为适应受压要求，底板设计成变厚度。 根部厚，通常取墩顶梁高的 1/12～ 1/10；跨中薄，其尺寸受跨中布置的预应力钢筋和普通钢筋的控制，一般在 ～。 （ 2） 顶板厚度 xx 大学本科 毕业设计 第 6 页 箱梁顶板由于受车辆荷载的直接作用，其厚度的取值要考虑两个因素：一是要满足桥面板横向抗弯的要求，二是要满足纵向力筋布置的要求。 一般，当两腹板间距增大时，顶板厚度也要相应增大，一般不小于跨径的 1/30。 （ 3） 腹板厚度 箱梁腹板主要承受结构的弯 曲剪应力以及扭转剪应力引起的主拉应力。 对大跨度连续梁，腹板厚度一般在跨中较薄，在支点处较宽（以承受梁部支点处圈套的剪力）。 除满足抗剪要求外，腹板的最小厚度还应考虑钢束管道布置（包括锚固尺寸）以及混凝土浇筑的要求。 （ 4） 梗腋，锯齿块 在箱梁腹板与顶、底板结合处需要设置梗腋（或称承托，倒角）。 梗腋布置的方式不一，视具体情况确定。 梗腋的作用在于：提高截面的抗扭和抗弯刚度，减小扭转剪应力和畸变应力；使力线缓和过渡，减少次应力；提供一定空间来布置预应力钢筋；减少顶、底板的横向宽度以便适当减薄顶、底板厚度。 为方便纵 向预应力张拉锚固，还需要在顶、底板设置用于将预应力钢筋引出梁体的混凝土锯齿块。 锯齿块的设置依预应力钢筋的布置而定。 （ 5） 横隔板 考虑到箱形截面的抗弯和搞扭刚度较大，除在各支点处设置横隔板外，没必要设置中间横隔板。 目前的趋势是少设或不设中间横隔板，以减少其施工的麻烦。 为便于箱内施工和检查工作，需要在横隔板上开孔。 因此，多数情况下横隔板不是一块实心板，而是与箱梁四壁连为一体的横向框架。 横隔板的厚度一般按工程经验取值。 施工方法 本设计采用悬臂浇筑法，指梁部施工从桥中间墩处开始，按对称方式逐步接长 ，悬出梁段直至合龙的施工方法。 采用挂篮等设备，在桥位处就地浇筑混凝土，待混凝土达到一定强度后，张拉力筋，前移挂篮，继续下一梁段的施工。 采用悬臂施工法时需对梁体进行分段，每节段的长短与挂篮或吊机的承载能力有关，一般为 2～ 5m。 （ 1）悬臂施工的程序 采用悬臂方法施工预应力混凝土连续梁桥的基本程序有两步：一是形成 T 构（指墩梁临时固结组成的结构立面形状）；二是各 T 构及边跨端部梁段之间的合龙。 不过，xx 大学本科 毕业设计 第 7 页 由于跨数的不同，以及各 T 构及边跨端部梁段之间的合龙次序不同，悬臂施工的程序也不尽不同。 （ 2）采用挂篮的悬臂浇筑法 悬 臂浇筑法可采用挂篮、桁式吊等设备进行，常用者为挂篮（ formwork traveler） .简单地讲，挂篮就是一个可移动的钢支架，它为悬臂浇筑提供了架设模板、绑扎钢筋、浇筑混凝土、张拉预应力筋等作业的一个工作平台。 挂篮通常由承重梁、悬吊模板、锚固装置、行走系统、张拉平台等几部分组成。 承重梁是挂篮的主要构件，可采用型钢、实腹钢梁、桁架梁等形式。 它承受施工设备和新浇梁段混凝土的重力并将其传递到已完成的结构上去。 挂篮的形式较多，构造各异。 对挂篮的一般要求是：构造简单、使用方便、安全可靠、稳定性好、承载力大、拆移方便 等。 挂篮自身所用的材料重量与其所能承受的荷载重量之比，是衡量挂篮设计优劣的主要技术指标。 该比值越低，挂篮的使用效率越高，而施工荷载相对越小，其值一般不大于。 建模 Midas 软件简介 MIDAS/Civil 不仅是通用的结构分析三维软件，而且还可以分析像预应力箱型桥梁、悬索桥、斜拉桥等特殊的结构形式，并且可以正确模拟施工方法做施工阶段分析、水化热分析，静力弹塑性分析、支座沉降分析、大位移分析，是强有力的土木工程分析与优化设计系统。 MIDAS 可以根据建立的模型，按用户要求算出并累加所 有各施工阶段和运营阶段恒、活载内力、位移、反力及预应力等内容；并给出对应的内力图、应力图、位移图、包络图等；对预应力混凝土结构，还给出按规范的截面验算结果；系统自动计算体系转换及次内力。 软件能考虑的恒载有：自重、中 活载、公路活载、混凝土收缩、徐变、温度变化、支座位移、预加应力、二期恒载、施工临时荷载及其它外加荷载等；能输出如下结果：结构简图、各阶段恒载内力图、位移图、内力包络图、预应力损失、预应力筋用量示意图、箱形截面扭曲弯矩图及各图的相应资料，各阶段内力、预应力、活载内力、位移及截面验算结果。 系统分 为前处理、运行结构分析、后处理、 PSC 截面验算与 RC 设计。 其中前处理主要是划分单元、定义截面和材料、建立模型、约束边界、输入荷载；运行分析模xx 大学本科 毕业设计 第 8 页 块能得出相应的内力、应力、位移、反力；后处理即查看结果，可自动进行荷载组合；PSC 设计可对各指定截面进行验算、并作出判断； RC 设计主要是针对普通筋的设计。 Midas 建模操作步骤简单，其运行分析结果准确，在桥梁设计中，越来越受到设计者的青睐。 MIDAS 建模原则 在使用 MIDAS/Civil 分析结构前，必须对桥梁结构进行离散化，建立结构计算图式。 结构离散化是 结构分析重要的一环，必须遵循一下原则： （ 1）保证体系的几何不变性。 这一点在较复杂的施工体系转换中尤其应注意。 同时也应避免与结构受力不符的多余约束； （ 2）计算模型应尽量符合结构的构造特点和受力特点，对于零号块的处理、支座的处理、横隔板的模拟等应慎重考虑； （ 3）在合理模拟保证精度的前提下，尽量减少节点数目，以缩小计算规模。 因此，一般在一下位置应划分节点：① 构件的转折点和截面变化点；② 施工分界点、边界处及支座处；③ 需验算或求位移的截面处；④ 当出现位移不连续的情况时，例如相邻两位置以铰接形式相连（转 角不连续 )，可在铰接处设计两个节点，利用主从约束考虑该连接方式。 MIDAS 建模步骤 （ 1）定义材料和截面 按照材料要求与所拟截面尺寸，在 Midas 中直接定义。 （ 2）建立结构模型 将设计桥梁划分节点、建立单元后，将已经定义好的材料和截面相应地赋给单元。 （ 3）输入 PSC 截面钢筋 在 PSC 设计模块中定义截面钢筋规格及裂缝宽度系数等各项系数。 （ 4）输入荷载：恒荷载，钢束特性和形状，钢束预应力荷载 按所设计的预应力刚束输入刚束形状，并添加各种荷载。 （ 5）定义施工阶段 根据各种条件选择施工方法，定 义好施工步骤。 （ 6）输入移动荷载数据 xx 大学本科 毕业设计 第 9 页 定义车道，定义车辆，移动荷载工况。 （ 7）运行结构分析 （ 8）查看分析结果 （ 9） PSC 设计 :PSC 设计参数确定，运行设计，查看设计结果 施工阶段模拟 本设计 采用悬臂法施工， 悬臂浇注箱梁的节段划分主要受如下主要因素的控制： （ 1）墩顶梁段（ 0块） ①长度一般为 5 m～ 10 m，但以具体情况如施工技巧、施工能力而定，此设计中取 6 m. ②施工托架：在混凝土浇筑以前，搭好托架并应对托架进行试压。 （ 2）由 0块段两侧对称分段悬臂浇筑部分 ①根据情况将 0块两侧 的梁进行分块，以便挂篮施工，长度一般为 m～ 5 m，也有个别跨度大的桥梁的分段为 m、 m、 m。 此设计考虑到混凝土湿重的影响，划块的长度不超过 4 m。 ②一般一个梁段的施工周期为 6～ 10 d。 ③根据计算经验，梁段的多少直接影响结构配束计算，在不影响工期的前提下，适当增加梁段数，十分有利于纵向预应力钢束配置，以避免因梁段不足采用大吨位预应力钢束引起张拉端局部应力过大。 同时也使全桥截面受力状态均衡，边缘应力储备适当。 （ 3）边孔在支架上浇筑部分 长度一般为 2～ 3 个悬臂浇筑分段长，架设 满堂支架施工。 （ 4）合拢段 ①长度一般为 2 m～ 3 m，看到 2 m。