维普资讯 http://www.cqvip.com ２ ０ ０ ８年２月 第３４卷第６期 山 西 建 筑 ＳＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨＩＴＥ ｒＵＲＥ Ｖｏ１．３４ Ｎｏ．６ Ｆｅｂ．２００８ ・３０７・ 文章编号：１００９ ６８２５（２００８）０６．０３０７ ０２ 独塔单索面预应力混凝土斜拉桥施工控制分析 王秀艳 摘 要：以安徽省怀远县涡河四桥为背景，对其施工过程进行了详细模拟，分析了小跨径独塔单索面预应力混凝土斜拉 桥的施工特点，并提出了相应的施工控制对策及施工控制目标。 关键词：斜拉桥，施工控制，预应力，特点，钢筋混凝土 中图分类号：Ｕ４４５，４ 文献标识码 Ａ 近２０多年来，我国斜拉桥的发展取得长足进步，然而施工控 ３．４ ｍ，横桥向宽２．０ ｍ，最大塔高２４．５ ｍ，桥塔与主梁及桥墩采 制仍然是斜拉桥设计、施工中的难点。诸多斜拉桥施工控制理论 用固结连接，图１为主桥立面图，图２为主梁断面示意图。 和方法中，自适应控制思路经验证可以取得较好的施工控制效 ２本桥施工特点及控制对策分析 果。下面以安徽省怀远县境内的涡河四桥为例，分析小跨径独塔 单索面预应力混凝土斜拉桥的施工控制思路。 ２．１ 施工特点 主梁标准梁段最重节段为１３５ ｔ，最高２．１ ｍ，采用后支点挂 篮施工，挂篮及模板重６０ ｔ，每个施工循环浇筑１个４ ｍ长的节 １ 工程概况 涡河四桥位于安徽省怀远县城境内，桥梁总长５６６ ｍ。主桥 段。由于主梁标准节段重量不大，主梁跨度比较小，故混凝土一 设计采用独塔斜拉桥，跨径为５５ ｍ＋５５ ｍ，主桥箱梁为变截面预 次浇筑完成。根据设计图及施工单位提供的施工方案，采用同济 应力混凝土连续箱梁，采用单箱三室截面，梁高按照抛物线变化， 大学桥梁工程系开发的桥梁博士专业有限元程序，建立涡河四桥 荷载等级为公路工级。主塔采用矩形钢筋混凝土桥塔，纵桥向宽 的施工过程仿真计算模型，其中全桥主梁采用预应力单元，塔、柱 由于结构在加固过程中增加了体外预应力钢绞线、混凝土锚 施补强，本身在结构出现病害以后结构的受力状况很难通过理论 固块、转向块、粘贴钢板，使桥梁的自身重量大大增加，加固后原 计算得到实际受力情况，结构的强度和刚度也很难得到估算，在 有的边跨支座已经不能满足使用要求，需要对其进行更换，拆除 桥梁加固的过程中可能会因为措施不当加剧结构本身的病害，必 原支座的过程中需要对梁体进行顶升，在梁体顶升的不同高度情 须根据施工监控、监测的结构及时对施工情况进行调整，因此桥 况下，梁体端部的受力发生巨大变化，需要对拆除原支座过程中 梁加固工程的施工监控对加固的成败起关键的作用。通过对该 箱梁端部的竖向位移及竖向压力进行监控。 工程的方案实施，总结出如下注意事项： １）最大程度减少加固过程中的箱梁内部重量； ３．５桥梁整体线形监控 在体外预应力钢绞线的张拉过程中，梁体的线形随着张拉力 ２）充分保护好箱梁内部及墩柱埋设的应变、应力、裂缝宽度 的增加发生变化，利用两种方案进行梁体线形监控。方案一：桥 等的测试装置；３）提前做好充足、详细的理论计算，提出各种工况下可能出 面防撞墙上设置线形观测点，在加固过程中对桥梁的线形进行长 给施工过程中出现异常状况提供分析判断的理论 期的监控，测量、计算加固过程当中梁体线形的变化情况；方案 现的结构状况， 二：静力水准测量，静力水准仪悬挂安装在箱梁的中部，可以实现 依据；计算机自动采集数据，采集数据的精度高，同时可以及时反应张 ４）建立高效的监测到施工信息反馈系统； ５）做好关键截面的应力、应变测试长期监测措施。 参考文献： 拉过程中梁体线形的变化。 ３．６体外预应力锚固块局部应力监控 －７文治，杨金生，等．大跨度混凝土连续刚构桥的加固 体外预应力锚固块是体外索张拉受力点，并且由于是新增混 ［１］殷增民，－［Ｊ］．天津建设科技，２００４（４）：６０．６１． 凝土锚固块，此处的受力最为复杂，根据有限元实体模型的分析 在沿新旧混凝土的连接面处应力较大，预埋应变监控装置（钢弦 『２］赵丽丽，陈思甜，王静．大跨径连续刚构施工中的变形控制 研究［Ｊ］．现代交通技术，２００６（２），８８—８９． 计），对张拉过程中锚固块内部混凝土与钢筋的受力进行监测。 ４桥梁加固过程中施工监控实施流程及注意事项 由于桥梁加固工程的施工是对已有较为严重病害的桥梁实 ［３］苏 明，李汉江．小议预应力混凝土连续刚构桥在工程中的应 用［Ｊ］．山西建筑，２００６，３２（２２）：１０７—１０８． Ｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎ ｏｎ ａ ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｓｔｅｅｌ ｂｒｉｄｇｅ ｒｅｉｎｆｏｒｃｉｎｇ ｐｒｏｊ ｅｃｔ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｎｇ ａｎｄ ｓｕｐｅｒｖｉｓｉｎｇ ｐｌａｎ ＬＩ Ｚｈｅｎｇ－ｗｅｉ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｔ ａｎａｌｙｚｅｓ ｄｉｓｅａｓｅｓ ａｎｄ ｒｅｉｎｆｏｒｃｉｎｇ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ａ ｐｒｅｓｔｒｅｓｓ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｓｔｅｅｌ ｂｒｉｄｇｅ，ａｎｄ ｂｒｉｎｇｓ ｆｏｒｗａｒｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｋｅｙ ｃｒａｆｔ ａｎｄ ｐｒｏｄｕｃｉｎｇ ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ ｓｈｏｕｌｄ ｂｅ ｎｏｔｉｃｅｄ ｄｕｒｉｎｇ ｓｕｐｅｒｖｉｓｉｎｇ ｐｌａｎ ｏｆ ｒｅｉｎｆｏｒｃｉｎｇ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ． Ｉｔ ａｌｓｏ ｍａｄｅ ｒｅｌａｔｉｖｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔＯ ｅｎｓｕｒｅ ｔｈｅ ｏｎｓｃｔｒｕｃｔｉｎｇ ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｓｔｅｅｌ ｂｒｉｄｇｅ ｒｅｉｎｆｏｒｃｉｎｇ ｐｒｏｊｅｔ，ａｎｄ ｏｆｆｅｒ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｆｏｒ ｏｔｈｅｒ ｆａｍｉｌｉａｒ ｐｒｏｊｅｃｔｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｓｔｅｅｌ ｂｒｉｄｇｅ，ｒｅｉｎｆｏｒｃｉｎｇ ｐｒｏｊｃｏｔ，ｓｕｐｅｒｖｉｓｉｎｇ ｐｌｎ ａ收稿日期：２００７。１０。２２ 作者简介：王秀艳（１９８１ ），女，同济大学桥梁工程专业硕士研究生，上海２０００９２ 维普资讯 http://www.cqvip.com ・ ３０８ ・ ． ． 第３２ ０ ４卷 ６０ ８年２月 山 西 建 筑采用钢筋混凝土单元，斜拉索采用索单元。全桥计算模型如图３ 进行现场预 试验，以消除构件之间的空隙，同时为挂篮的模拟 ２）在浇筑主梁的过程中，进行混凝土徐变系数测 所示，施工控制模拟计算工况见表１。计算结果显示，施工过程中 计算提供参考；浇筑混凝土前后观测主梁最前端标高变化，为混凝土超 应力满足规范要求，同时由于主桥跨径小，主梁刚度相对较大，各 试试验，梁段设计抛高较小，各梁段设计抛高值见表２。 放量的估算提供部分依据；３）挂修移动前后观测主梁最前端标高 变化，为混凝土弹性模量的估算提供部分数据；４）张拉斜拉索前 后测量主梁最前端变形，结合其他数据估算索力误差。 表２主梁各梁段设计抛高值 梁段号 ０ ｉｎ 设计抛高 ０．００４ ０．００３ 设计抛高 ０ ００４ （Ｊ ００３ 梁段号 ０ １ 图１主桥立面图 １ ２ ３ （）（）０１ ０ ００２ ２ ３ ０．００１ 一Ｏ．ｏｏ３ ４ ５ ６ ７ —０．００６ ０ ００９ ０ ０１０ —０ ０１０ ０ ０１０ —０．０１（Ｊ 一Ｏ ０１１ ０ ０１２ —０ ０１３ ４ ５ ６ ７ ８ ９ １０ ｌ１ １２ 一０ ００６ 一０．００９ ０．０１０ 一０．０１０ ０．０１０ 一０ ０１０ 一０．０１１ ０．０１３ 一０．０１４ 图２主梁横断面（单位：ｃｍ） ８ ９ １０ １１ １２ 施工过程中的观测变量为标高、索力、塔顶水平位移、主梁及 塔身的局部温度场和应力场。误差修正的方式有索力和立模标 图３全桥计算模型 表１ 涡河四桥施工控制模拟计算工况 工况 说明 高。此外，为了尽量消除１］照的影响，挂篮定位最好选择在０点 至日出前完成，也可采用相对标高控制来消除日照影响。为了提 高参数估计的精度，需要对临时荷载的重量和摆放位置进行确切 塔、墩及０号，１号块施工 １ ２ ３ 墩，塔，０号，１号块施工完毕 张拉纵向预应力筋 安装后支点挂篮 浇筑２号节段混凝土 张拉纵向预应力筋，转移锚阎 移动挂篮 模拟，尽量减少杂物堆放。同时，为了掌握温差对合拢的影响，在 合拢前需要对塔梁的变形进行２４ ｈ连续观测，以获得温差对主梁 标高的影响，为合拢块标高预报提供依据。 ２号节段施工 ４ ） ６ 一 ３控制目标 全桥控制的最终目标由设计单位通过索力优化的方法确定。 施工控制的目标是使成桥后的线形与设计线形所有各点的误差 ３号节段施工 ７ ８ 浇筑３号节段混凝土 张拉纵向预应力筋，转移锚圄 ９ ４号～１１号节段施工 ４２ １号斜拉索最终张拉 按３号节段施工步骤循环 移动挂篮 均控制在±２ ｃＩＴｌ范围之内，且斜拉索索力与设计值的误差控制在 ５％范围之内。 １２号节段施工 ４３ 浇筑１２号节段混凝土 ４结语 根据自适应控制理论及以往工程实践可知，斜拉桥施工控制 只要能够及时准确地估讣参数的实际值，达到理想的控制目标是 完伞可以做到的。 参考文献： ［１］石雪飞，郑信光，张凯生．悬臂浇筑混凝土斜拉桥施工控制 ［Ｊ］．桥梁建设，２００１（５）：７８—７９． ４４ ４５ ４６ 张拉纵向预应力筋，转移锚固 托架浇筑边跨现浇段 加压萤 合拢 ４７ ４８ ４９ 去除压重，合拢段参加工作，张拉预应力筋 桥面铺装、后期装饰施工 通车后３年 ２．２施工控制对策 根据以上特点所制定的施工控制对策如下： 通过该桥的平面杆系施工过程仿真计算模型获取理论数据； ［２］陈德伟，郑信光，项海帆，混凝土斜拉桥的施工控制［Ｊ］．土木 工程学报，１９９３，２６（１）：８９—９０， 对桥梁在施工过程的各个参数进行现场测量以获得实测数据；对 ［３］顾瑞海，王粘．浅谈斜拉桥主塔的施工［Ｊ］．山西建筑，２００５， 理论数据和实测数据进行比较分析，进而进行参数识别工作，不 ３１（９）：１４５—１４６． 断修正设计参数，使索力、标高的计算值与实测值之差不断缩小， ［４］石雪飞．瓯江二桥施工控制的组织实施［Ａ］．中国公路学会桥 从而使计算程序把握住目前的施＿ｌ二过程，进而预估将来的施工状 梁与结构工程学会．１９９８年全国学术大会论文集［Ｃ］．北京：人 况，达到施工控制的目的。 施工前期的参数识别工作最为关键，包括几个方面：１）对挂篮 民交通出版社．１９９８． ［５］林元培．斜拉桥［Ｍ］．北京：人民交通出版社，２００４． Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｎ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ ｐｒｅｓｔｒｅｓｓｅｄ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｃａｂｌｅ－ｓｔａｙｅｄ ｂｒｉｄｇｅ ｗｉｔｈ ｏｎｅ ｐｙｌｏｎ ａｎｄ ｓｉｎｇｌｅ ｃａｂｌｅ ｐｌａｎｅ ＷＡＮＧ Ｘｉｕ－ｙａｎ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔａｋｉｎｇ Ｔｈｅ ｆｏｕｒｔｈ Ｗｏｈｅ Ｂｒｉｄｇｅ ｉｎ Ｈｕａｎｙｕａｎ ｃｏｕｎｔｙ ｏｆ Ａｎｈｕｉ ａｓ ｅｘａｍｐｌｅ ｔｈｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｔｈｉｓ ｂｒｉｄｇｅ ｉｓ ｓｉｍｕｌａｔｅｄ ｉｎ ｄｅ． ｔａｉｌ．Ｔｈｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｆｅａｔｕｒｎｓ ｏｆ ｔｈｉｓ ｐｒｅｓｔｒｅ￣ｓｓｅｄ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｃａｂｌｅ—ｓｔａｙｅｄ ｂｒｉｄｇｅ ｗｉｔｈ ｓｍａｌｌ ｓｐａｎ，ｏｎｅ ｐｙｌｏｎ ａｎｄ ｓｉｎｇｌｅ ｃａｂｌｅ ｐｌａｎｅ ａｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ， ａｔ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｔｉｍｅ ｃｏｒｒｅ￣ｓｐｏｎｄｉｎｇ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｃｏｎｔｒｏｌ ｍｅａｓｕｒｅｓ ａｎｄ ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｂｊｅｃｔｉｖｅｓ ａｒｅ ｐｒｏｔｘｘｓｅｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｃａｂｌｅ－ｓｔａｙｅｄ ｂｒｉｄｇｅ，ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｃｏｎｔｒｏｌ，ｐｒｅｓｔｒｅｓｓ，ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ，ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ ｃｏｎｃｒｅｔｅ