石湖路桥施工监控方案

石湖路桥施工监控方案内容摘要：

了极限，此时的外荷载就为极限荷载。 在第二类稳定问题中，当荷载达到临界值 crP 时，荷载 — 位移曲线的斜率为零；超过极值点后，曲线斜率小于零，因此结构失稳的判别式为第 j 级荷载增量作用结束时，   0jK  （ ） 结构承受的总荷载和总位移为      0 1jj i iP P P  ；      0 1jj i iU U U   （ ） 17 式中： 0P — 结构的初始荷载列阵； 0U — 结构的初始位移列阵。 如果在第 j 次增  iP 量作用结束后，结构的总刚度矩阵使上式满足，那么前 j 次荷载增量过程的迭加即为结构的临界荷载，则相应的总变形 jU 即为相应的失稳模态。 结构承受多个集中荷载或分布荷载作用时，设各个荷载的大小存在固定比例同步增长，可用该参数的临界值确定各荷载的临界值。 针对上部施工阶段最不利状态，考虑自重、风荷载及挂篮走位等状态具体思路同上，做以上两类结构稳定性分 析。 基础沉降监测 对 预应力混凝土连续梁桥主 桥主墩承台进行沉降观测，定量确定其在施工过程中随加载所产生的 均匀和不均匀 沉降过程。 利用于观测结果可以采取有效的施工措施， 如确定合拢前是否采用预顶力措施或是否可采用更合理的合拢次序等，便于 主梁合拢，使成桥结构受力更趋合理。 ：主墩承台上下游各设 1～ 2 个测点，测点位置选在承台便于观测的可靠位置处。 永久点位：桥墩沉降观测点，同时应注意岸上基准点的设置和保护。 ：用精密水准仪测量测点标高。 桥面铺装过程中施工监控 桥面铺装相当于在 桥面上的均布荷载，通过实测桥面铺装厚度计算得出均布荷载集度，对理论计算的荷载进行修正重新进行结构分析。 （ 1） 支架 和托架 在混凝土浇筑前需要在现场做静载试验 ， 以确保支架 和托架 在混凝土浇筑过程中的安全并消除结构的非弹性变形 ， 掌握弹性变形数据 ， 为后期施工提供重要的实测依据。 （ 2） 支架地基是否稳定、支架弹性变形观测数据是否合理、支架塑性变形是否消除等这些因素均会影响梁体线形控制 ,， 决定着桥面系施工的难易程度。 因此应当对临时支架进行变形监测，支架变形监测包括支架预压监测、混凝土浇筑过程监测、箱梁静置期监测。 监测内 容包括高程、位移。 18 （ 3）预压期间监测重点是监测构件的弹性变形和非弹性变形、地基沉降情况、支架变形等，并根据情况调整支架措施； （ 4）混凝土浇筑过程监测重点是监测构件的弹性变形和非弹性变形是否与设置的预拱度一致，支架的稳定等； （ 5）箱梁静置期监测重点是监测支架构件的稳 定。 19 第四章 仿真分析与施工控制 桥梁施工监控仿真分析 为了达到施工控制的目的，必须对该标段桥主桥施工过程中每个阶段的受力状态和变形情况进行预测和监控。 因此，必须通过合理的计算方法和理论分析来确定桥梁结构施工过程中每个阶段在受力和变 形方面的理想状态，以便控制施工过程中每个阶段的结构行为，使其最终的成桥线形和受力状态满足设计要求。 从这个意义讲，施工控制中的结构计算方法不仅能对整个施工过程进行描述，反映整个施工过程中结构的受力行为，而且还能确定结构各个阶段的理想状态，为施工提供中间目标状态。 因此 必须依靠事先提供可靠的计算参数 ， 采用大型有限元分析 软件 Midas Civil，利用正装及倒拆的计算方法精确计算出各种施工状态线形 ； 再通过严格的制造和施工质量的控制，使架设的线形与设计相符，才能达到控制线形的目的。 仿真分析准备 要确保 这 桥主 桥的最终线形 与 内力与设计一致，不能单靠施工阶段的跟踪调整来实现设计的主梁线形， 而且 必须依靠事先提供可靠的计算参数、采用精确的计算方法计算出各种施工状态线形，再通过严格的制造和施工质量的控制，使架设的线形与设计相符，才能达到控制线形的目的。 所以在上部结构开始安装之前监控工作主要是注意收集各种资料，初步建立计算机施工控制仿真分析系统数据库；与设计人员交流，完全领会设计意图；确定设计目标状态；确定安全施工的指标；与监督、监理等单位联系，获取各项目的检验评定标准及控制标准。 资料收集 由于设计是 偏于安全的，采用规范设计参数计算的结构内力及位移均与实测有差异。 这些偏差将直接影响到 这桥主桥 成桥后结构线形及内力是否符合设计要求。 因此，要对部分主要设计参数提前进行测定，以便在施工前对部分结构设计参数进行一次修正，从而进一步修正原设计结构线形，为保证 这桥主桥 成桥后满足设计要求奠定基础。 20 影响结构线形及内力的基本参数有两大类：主要技术参数与次要技术参数。 需测定或了解的参数如下： （ 1）混凝土和钢材等材料的弹性模量及热膨胀系数； （ 2）箱梁尺寸和实际面积； （ 3）主梁节段的实际重量； （ 4）混凝土的收缩徐变； （ 5）预应力有效值； （ 6）施工荷载（包括施工挂篮）； （ 7）结构刚度； （ 8）温度变化； （ 9）主桥实际工期与进度安排。 计算机施工控制仿真分析系统资料库的建立 在以上所列数据获取后，采用桥梁 结构 有限元分析软件 Midas Civil 复核 这桥主桥 设计计算所确定的理论成桥状态和施工状态，同时结合通用有限元软件ANSYS 对这桥的主桥进行 局部应力分析。 通过对 桥主桥 各施工工况进行空间模拟分析， 得 出各施工控制工况下主梁线形 、主拱线形 及 关键 位置的应力状态。 结合施工过程中测得的各阶段数据，考虑温度的影响 ，随时分析 桥主桥 各施工阶段主梁 和主拱的 内力 及 变形、实际索力与设计索力预测值的差异并找出原因，提出修正方案，避免误差的积累，以确保 这桥的主桥 成桥后 的 内力状态和线形与设计保持一致。 因此，在 分别 建立了 桥 监控数据库的基本资料后，要通过收集施工过程中的实际参数和已发生变化的参数来修正 各主桥 数据库资料。 监控目标状态的确定 在基于设计数据的 桥主桥 施工控制仿真分析系统建立后，可以计算出主梁的成桥理论线形，将其作为目 标监控线形，后续的控制、预测、反馈等都围绕此目标线形进行。 监控的初始阶段，应按照设计的参数和修改后的设计参数，确定 各 21 主桥 主梁 及主拱 的最终目标线形。 仿真分析方法 （ 1）正装分析法 正装分析法是按照 这桥主桥 结构实际施工加载顺序来进行结构受力和变形分析，它能较好地模拟桥梁结构的实际施工历程，能得到 这桥主桥 结构在各个施工阶段的位移和受力状态，这不仅可用来指导 这桥主桥 设计和施工，而且对 这桥主桥 施工控制提供了依据。 同时，在计算中，能较好地考虑一些与 这桥主桥 结构形成历程有关的影响因素，如结构的非线形问题和混 凝土收缩、徐变问题。 正装分析法的目的在于确定 这桥主桥 成桥结构受力状态。 这种计算的特点是：随着施工阶段的推进，结构形式、边界约束、荷载在不断改变，前期结构发生徐变和几何位置的改变，因而前一阶段结构状态将是本次施工状态结构分析的基础。 正装 分析不仅可以为 这桥主桥 成桥结构的受力提供较为精确的结果，为结构强度、刚度验算提供依据，而且还可以为施工阶段理想状态形成一个描述结构状态的数据文件，作为完成桥梁结构施工设计、控制的基础。 计算过程中，将以前各施工阶段结构受力状态作为本阶段计算的基础，前一阶段结构位移作为本阶段 确定结构轴线的基础。 在一个施工阶段中，新拼装的杆件用激活两个接点的新单元进行模拟。 计算时对 这桥主桥 施工阶段循环进行，循环结束时的分析结果为成桥若干年后结构的受力状态。 （ 2）倒拆分析法 倒拆分析法是按照 这桥主桥 结构实际施工加载顺序的逆过程来进行结构行为分析。 倒拆计算的目的就是要获得 这桥主桥 结构在各施工阶段的理想安装位置（主要指标高）、理想的受力状态。 实际施工中 这桥主桥 结构线形的控制与强度控制同样重要，线形误差将造成桥梁结构的 合拢 困难，影响 这桥主桥 建成后的美观和运营质量。 为了使竣工的的结构保持设计线形，在施 工过程中用设置预拱度 和预抛高 的方法来实现。 而对分阶段施工的 桁架拱桥这一 复杂结构，一般要给出各个施工阶段结构物控制点的标高（预抛高），以便最终使结构物满足设计要求，这个问题用正装法难以解决，而倒拆分析法能够解决这一问题。 22 倒拆分析法的基本思想是：假设 t=t0 时刻结构内力分布满足正装计算 t0 时刻的结果，线形满足设计要求。 在此初始状态下，按照正装分析的逆过程，对结构进行倒拆，分析每次卸除一个施工段对剩余结构的影响，在一个阶段内力分析得出的结构位移、内力状态便是该阶段施工的理想状态。 正装计算分析不仅可以为成桥结构 的受力提供较为精确的结果，为结构刚度、强度验算提供依据，而且可以为施工阶段理想状态的确定，为完成巧了结构施工控制奠定基础。 但是，对于分段施工的这桥主桥这种复杂的结构，要给出各个施工阶段结构控制点的标高，以便最终使结构满足设计要求，这个问题只用正装分析法难以解决。 故需要结合两种分析方法进行综合分析，使结构在成桥时满足设计要求。 石湖路预应力混凝土连续梁桥主桥仿真分析内容 预应力混凝土连续梁桥施工过程中每个阶段的变形计算和受力分析，是桥梁施工控制中最基本的内容。 预应力混凝土连续梁桥主桥施工控制的目的 就是确保施工过程中结构的安全，保证桥梁成桥线形及受力状态和变形基本符合设计要求。 为了达到施工控制的目的，我们必须对预应力混凝土连续梁桥主桥施工过程中每个阶段的受力状态和变形状态进行监控和预测。 因此，必须通过合理的计算方法和理论分析来确定预应力混凝土连续梁桥主桥结构施工过程中每个阶段在受力和变形方面的理想状态。 以便控制施工过程中每个阶段的结构行为。 使其最终的成桥线形和受力状态满足设计要求。 根据预应力混凝土连续梁桥主桥设计资料及有关规范的理想参数，采用桥梁结构分析软件 Midas Civil 进行正装、倒拆相结合计算分析。 正装计算法是按照桥梁结构实际施工加载顺序来进行结构变形和受力分析，能较好的模拟桥梁结构的实际施工历程，能得到桥梁结构在各个施工阶段的位移和受力状态，对设计和施工控制提供了保证。 倒拆计算法是按照桥梁结构实际施工加载顺序的逆过程来进行结构分析，即从设计的最终成桥状态开始，逐步倒拆来得到施工各阶段中间的理想状态和初始状态。 对预应力混凝土连续梁桥主桥成桥阶段及各施工阶段的设计应力及设计线形（主梁预拱度）等进行计算并与设计计算资料进行相互校核比较。 23 梁桥主桥施工阶段全过程分析 对预应力混凝土连续梁桥主桥施工各阶段运用桥梁结构分析软件 Midas Civil 进行跟踪计算。 由于理论设计参数与实际参数存在差异以及施工荷载、应力、线形等不可能与理论计算完全一致，必须根据实测应力、线形、及温度等修改计算控制参数，进行反复计算，拟合桥梁控制参数值，使计算值与实测值之间的差别达到最小，再根据前面阶段所拟合的参数值及实测应力、线形及温度等计算下一阶段的合理施工量及线形的调整量。 稳定性分析在施工过程中是极其重要的，关系着预 应力混凝土连续梁桥主桥的建设质量与安全。 务必在施工过程中进行稳定性分析，拟采用桥梁结构分析软件 Midas Civil和空间有限元软件 ANSYS进行预应力混凝土连续梁桥主桥全桥施工过程稳定性分析验算，主要包括一下内容： （ 1）支架和托架的稳定性分析 （ 2）箱梁浇筑过程中的稳定性分析 （ 3）结构局部稳定性分析 施工控制主要内容 桥梁在施工过程中及成桥后结构分析 结构分析是结构施工控制的主要工作内容之一，该项工作根据施工过程与成桥运营情况来完成各施工状态及成桥后的内力与位移计算，进而确定出结构 各施工阶段的内力与位移理论值。 计算可考虑施工的进程、时间、相应状态临时荷载、环境温度、截面的变化、结构变化、混凝土的收缩与徐变、预加应力等因素。 可确定出桥梁的预拱度，预测下一施工状态及施工成桥状态的内力与位移。 结构施工过程的结构行为分析可运用 倒拆 分析与 正装 分析两种方法，结构分析采用非线性有限元法。 该项分析包括如下几项内容： （ 1）对 桥主桥 结构设计主要计算数据进行复核； （ 2）复核 这桥主桥 结构初始状态的预拱度； （ 3）确定各施工理想状态的内力与位移 ； （ 4）通过比较确定出 这桥主桥 最大内力与位移的相应状态； 24 （ 5）给出有关施工的建议。 施工控制误差分析 施工控制的目的是尽可能消除理论计算与施工实际情况间的差异。 这种差异表现为：计算参数与实际情况的差异、计算假定与实际情况的差异、施工误差、测量误差等。 消除这些差异从两个方面来进行。 （ 1）调整计算参数、修正理想状态 由于结构实测与理论值存在着一定的偏差，通过对应力或位移偏差分析，结构参数敏感性分析，结构参数识别，进一步分析找出偏差原因，确定出设计参数真实值。 为施工成桥符合设计要求服务，也为同类桥的设计与施工积累经验。 （ 2）反馈控制分析 根据 这桥主桥 理 想状态、现场实测状态和误差，进行分析、预测出下阶段施工控制数据的最佳取值是克服误差的有力手段。 可采用最小误差估计方法进行分析与预测。 主跨结构设计参数识别 一部分结构设计参数可通过施工前的测定来加以修正，但是还有一些参数是难以确定。