懸澆連續(xù)梁線型控制

1、一、連續(xù)梁懸澆線型控制目的、原理、因素、程序1、線型控制目的連續(xù)梁懸澆線型控制即在預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)懸臂法施工階段，對橋跨結(jié)構(gòu)所發(fā)生的幾何變形運(yùn)用控制軟件，逐段跟蹤控制和調(diào)整，使其達(dá)到設(shè)計的理想狀態(tài)。2、線型控制原理線型控制的基本原理是：根據(jù)計算提供梁體各截面的最終撓度變化值（即豎向變形），設(shè)置施工預(yù)拱度，據(jù)此調(diào)整每節(jié)梁段模板安裝時的前緣標(biāo)高。3、線型控制主要因素懸臂梁施工線型控制的關(guān)鍵是要分析每一施工階段、每一施工步驟的結(jié)構(gòu)撓度變化狀態(tài)，確定逐步完成的撓度曲線。影響撓度的因素根據(jù)施工過程主要有以下幾種：梁段砼自重；節(jié)段砼澆注時的溫度；砼參與受力的齡期；砼彈性模量；砼徐變、收縮系數(shù)；施工量測

2、時橋上溫度；掛籃及施工臨時機(jī)具、人員、壓重等重力；預(yù)應(yīng)力（管道摩阻）等。4、線型控制程序線型控制程序如下：（1）倒退分析根據(jù)設(shè)計的成橋狀態(tài)，按照與施工次序相反的方向進(jìn)行倒拆分析，以初步計算出各梁段的立模標(biāo)高。（2）前進(jìn)分析根據(jù)實(shí)際施工情況和工期（如移動掛籃、澆注砼、張拉預(yù)應(yīng)力、體系轉(zhuǎn)換等）劃分時段，采用有限元步進(jìn)法結(jié)合隨時間調(diào)整的有效模量法對預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁從開始施工到成橋這一整個施工過程進(jìn)行跟蹤分析，在分析過程中考慮施工荷載、現(xiàn)澆梁段自重、預(yù)應(yīng)力張拉、預(yù)應(yīng)力損失、體系轉(zhuǎn)換、基礎(chǔ)沉降、收縮徐變和溫度等的影響。（3）誤差分析和參數(shù)識別對實(shí)際量測的標(biāo)高和前進(jìn)分析計算的結(jié)果進(jìn)行分析和比較，分析實(shí)測和計算

3、結(jié)果之間誤差的原因，并進(jìn)行參數(shù)識別和調(diào)整。(4)在現(xiàn)場應(yīng)用計算機(jī)程序進(jìn)行跟蹤控制，實(shí)際上是對每一節(jié)段的施工過程進(jìn)行“預(yù)報施工量測分析比較調(diào)整再預(yù)報”的過程，其中：預(yù)報：將施工中實(shí)際的結(jié)構(gòu)狀態(tài)信息如量測的標(biāo)高、溫度、濕度的變化，實(shí)際施工的周期以及設(shè)計參數(shù)的實(shí)測值和調(diào)整值輸入計算機(jī)，對下一梁段的立模標(biāo)高進(jìn)行預(yù)報并對結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度進(jìn)行全面檢算。施工：根據(jù)預(yù)報結(jié)果進(jìn)行施工中的標(biāo)高預(yù)調(diào)。量測：即施工過程中對各道工序施工后的實(shí)際測量，對每一施工工況（如掛籃移動前后、砼澆注前后、預(yù)應(yīng)力張拉前后等）進(jìn)行跟蹤觀測，在必要時進(jìn)行全橋聯(lián)測。為了分析溫度對梁體變形的影響，在進(jìn)行標(biāo)高觀測的同時，測試箱梁頂、底板和腹板內(nèi)外側(cè)

4、的溫度。在實(shí)際調(diào)整掛籃時，為避免溫差對梁體變形的影響，盡量選在早晨9點(diǎn)鐘以前進(jìn)行。分析和比較：對實(shí)測和預(yù)報的結(jié)果進(jìn)行分析和比較，分析引起實(shí)測和預(yù)報結(jié)果誤差的原因，以決定是否要采取有效措施來調(diào)整和矯正已偏離目標(biāo)的結(jié)構(gòu)狀態(tài)。調(diào)整：在分析和比較的基礎(chǔ)上決定是否需要對標(biāo)高進(jìn)行調(diào)整，如決定要進(jìn)行調(diào)整，要進(jìn)行參數(shù)識別，分析實(shí)際參數(shù)和計算參數(shù)之間的誤差，并進(jìn)行調(diào)整。通過上述對每一個節(jié)段施工反復(fù)循環(huán)的跟蹤控制和調(diào)整，使結(jié)構(gòu)施工實(shí)際與預(yù)定的目標(biāo)始終控制在容許誤差范圍內(nèi)，最終保證設(shè)計要求的合攏精度和成橋后的設(shè)計標(biāo)高?，F(xiàn)場測定砼容重、彈性模量、節(jié)段自重、尺寸、施工荷載及溫度狀況等前進(jìn)分析倒退分析最優(yōu)狀態(tài)估計最優(yōu)控制

5、隨機(jī)干擾現(xiàn)場計算機(jī)·工作站·EWS控制量測系統(tǒng)·撓度·應(yīng)力最優(yōu)調(diào)整方案調(diào)整操作控制預(yù)告下階段預(yù)拋高值下階段施工二、連續(xù)梁懸澆線型控制現(xiàn)場量測內(nèi)容及方法1、連續(xù)梁懸澆施工橋梁軸線控制方法（1）連續(xù)梁懸澆施工橋梁軸線控制樁點(diǎn)布設(shè)：墩身施工完成后，利用復(fù)測合格的（特）大橋控制網(wǎng)采用座標(biāo)法，測設(shè)墩頂縱軸及橫軸線，并將軸線控制點(diǎn)引至橋墩身上（每墩至少兩點(diǎn)）作為連續(xù)梁施工軸線控制依據(jù)。連續(xù)梁0#段施工完成后將控制點(diǎn)引至梁頂（見下圖示）；每完成兩節(jié)段施工要對軸線樁進(jìn)行復(fù)核。梁頂橋軸線控制樁采用螺釘測量標(biāo)芯（KZ-C型），埋設(shè)方法：梁體混凝土澆注時在梁頂面預(yù)留深25cm

6、的5cm孔，再用GPS精準(zhǔn)定位橋梁縱軸線埋設(shè)，并采用橋梁支座灌漿用自流平砂漿固定。橋梁軸線控制樁標(biāo)芯露出梁頂混凝土面控制在5mm內(nèi)。（2）橋中軸線測量方法：箱梁懸灌軸線施工測量利用梁頂和前后方墩上的軸線控制點(diǎn)，采用全站儀測量控制掛籃中心和模板中心。2、連續(xù)梁懸澆施工高程測量方法（1）臨時水準(zhǔn)點(diǎn)布設(shè)：為控制頂板的設(shè)計標(biāo)高，在每個0#塊頂板面布置11個高程觀測點(diǎn)，并準(zhǔn)確測定其標(biāo)高，同時作為各懸澆節(jié)段的高程觀測基準(zhǔn)點(diǎn)。如下圖示。每個懸澆節(jié)段的梁面上各布設(shè)2個水準(zhǔn)觀測點(diǎn)，對稱布置在翼緣板與腹板的交接點(diǎn)上，離節(jié)段前端10cm處，如下圖示。連續(xù)梁頂預(yù)埋的臨時水準(zhǔn)觀測樁點(diǎn)采用16鋼筋制作，通長鋼筋樁下部直接

7、支承在砼墊塊上，測點(diǎn)頂部磨成圓端并控制露出混凝土面5mm，在梁段混凝土澆注前預(yù)埋。（2）連續(xù)梁高程觀測要求箱梁懸澆節(jié)段高程觀測梁頂布設(shè)的臨時水準(zhǔn)點(diǎn)采用精密水準(zhǔn)儀測量。為盡量減小溫度（氣溫）的影響，高程（撓度）觀測安排在早晨68點(diǎn)進(jìn)行。觀測主要內(nèi)容為：立模、混凝土澆注前后、預(yù)應(yīng)力張拉前后，以及拆除掛籃后、邊（中）跨合攏、最終成橋前的各項(xiàng)高程值，作為線型控制的有效依據(jù)。3、鋼絞線管道摩阻損失測試（1）管道摩阻測點(diǎn)布設(shè)：本連續(xù)梁擬在1號節(jié)段進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉過程測試，選取箱梁底板上的兩根預(yù)應(yīng)力束，在0號塊端、L/4、1/2和懸臂端4個截面上布置測點(diǎn)，共布置應(yīng)變測點(diǎn)16個，即每根鋼絞線在1個截面布置2個測

8、點(diǎn)。如下圖示。在預(yù)定的測點(diǎn)位置將波紋管開孔，然后在鋼絞線上布片，每測點(diǎn)位置視操作空間的大小布置12個應(yīng)變片。（宜選23種典型長度的鋼絞線作為測試對象，每種鋼絞線沿長度方向設(shè)45個測點(diǎn)）（2）管道摩阻測試方法 采用電阻應(yīng)變片和電阻應(yīng)變儀進(jìn)行測量。4、箱梁內(nèi)應(yīng)力測量（如需要時）需要對結(jié)構(gòu)進(jìn)行安全評估時，應(yīng)測量箱梁實(shí)際施工狀態(tài)時的內(nèi)應(yīng)力。（1）箱梁內(nèi)應(yīng)力測點(diǎn)布設(shè)：本連續(xù)梁擬選1號主墩上的“T”作為箱梁應(yīng)力觀測對象?？偣膊贾?個應(yīng)力測點(diǎn)：在“T”2個根部截面各布置8個測點(diǎn)，除腹板上兩個測點(diǎn)與水平成45°方向布置外，其余6個測點(diǎn)均為順橋向布置；其它4個截面各布置6個測點(diǎn)，均為順橋向布置。如下圖

9、示。（2）箱梁內(nèi)應(yīng)力測量方法：箱梁內(nèi)應(yīng)力觀測考慮長期觀測的精度要求，采用鋼弦式應(yīng)力計和配套的頻率接收儀作為應(yīng)力觀測儀。應(yīng)力計按預(yù)定的測試方向固定在主筋上，測試導(dǎo)線引至混凝土表面。5、溫度觀測日照溫度和季節(jié)溫度變化是影響箱梁懸澆時的撓度的主要因素之一，尤其是日照溫度變化，會引起箱梁頂?shù)装鍦囟炔睿瓜淞喊l(fā)生撓曲。季節(jié)性溫度變化是均勻的。為摸清箱梁截面內(nèi)外溫差和溫度在截面上的分布情況，應(yīng)在梁體上布置溫度觀測點(diǎn)進(jìn)行觀測，以掌握準(zhǔn)確的溫度變化規(guī)律。因?yàn)槊總€“T”的各節(jié)段施工時梁體內(nèi)溫度大致相同，本連續(xù)梁選2號主墩主跨側(cè)1號懸臂節(jié)段作為溫度測試對象，共設(shè)置1、2兩個觀測截面，每個截面各布設(shè)6個溫度測點(diǎn)。如

10、下圖示。梁體內(nèi)溫度測試采用測溫鉑電阻，在梁體混凝土澆注前先將測溫鉑電阻貼在鋼筋上，做防潮和防機(jī)械損傷處理后埋入混凝土內(nèi)，測試導(dǎo)線引出混凝土表面。再用采用溫度測試顯示儀測溫。 6、混凝土彈性模量測定 混凝土彈性模量測試是為了測定混凝土彈模（E）隨時間（t）的變化過程，即E-t曲線。采用現(xiàn)場取樣通過萬能試驗(yàn)機(jī)試壓的方法，分別測定混凝土在3d、7d、14d、28d、60d、90d齡期的值，以得到完整的E-t曲線。7、混凝土容重的測量混凝土容重測試在現(xiàn)場取樣在，采用實(shí)驗(yàn)室常規(guī)方法測定，并做好記錄。8、混凝土徐變收縮測定（1）混凝土徐變收縮1Eh4i=1-i(t-)的計算：徐變系數(shù)：(t ,)= ai(

11、)1-e 4i=1-i(t-)收縮系數(shù)：sh(t ,)= shi()1-e 式中：-加載時刻； t-觀察時刻； ai、shi、i-取決材料的參數(shù)； Eh-砼彈性模量；1=1，2=0.2，3=0.1，4=0.01； ai()、shi()以實(shí)驗(yàn)值為計算初值進(jìn)行參數(shù)識別。（2）混凝土徐變收縮的現(xiàn)場觀測自梁體預(yù)應(yīng)力張拉開始至無砟軌道鋪設(shè)前，應(yīng)系統(tǒng)觀測梁體的豎向變形。預(yù)應(yīng)力張拉前為變形起始點(diǎn)。1）觀測點(diǎn)的設(shè)置原則連續(xù)梁上的觀測標(biāo)，邊跨分別在支點(diǎn)及1/4跨中附近設(shè)置。當(dāng)連續(xù)梁中跨跨長小于80m時，分別在中跨支點(diǎn)、跨中處設(shè)置觀測標(biāo)；當(dāng)連續(xù)梁中跨大于80m時，在中跨1/4跨中處增設(shè)兩對觀測標(biāo)。觀測點(diǎn)布置本連續(xù)

12、梁共設(shè)置觀測標(biāo)14個，分別位于兩側(cè)支點(diǎn)、跨中及1/4邊跨。橋梁梁部水準(zhǔn)路線觀測按二等水準(zhǔn)精度要求形成閉合水準(zhǔn)路線，沉降觀測點(diǎn)位布設(shè)及水準(zhǔn)路線觀測示意圖如下圖所示，其中測點(diǎn)1，2，3，4構(gòu)成第一個閉合環(huán)，測點(diǎn)3，4，5，6構(gòu)成第二個閉合環(huán)。所有觀測線路在形成閉合環(huán)以前必須置鏡兩次以上，以保證不會形成相關(guān)閉合環(huán)。2）觀測元件與埋設(shè)技術(shù)要求沉降觀測樁：選擇20mm鋼筋，頂部磨圓并刻畫十字線，埋置深度不小于，高出埋設(shè)表面3mm，表面做好防銹處理。完成埋設(shè)后測量樁頂標(biāo)高作為初始讀數(shù)。觀測標(biāo)埋設(shè)見下圖。3）觀測技術(shù)要求徐變觀測設(shè)備的埋設(shè)是在施工過程中進(jìn)行的，施工單位的橋梁施工要與設(shè)備的埋設(shè)做好協(xié)調(diào)，做到互

13、不干擾、影響。觀測設(shè)施的埋設(shè)及徐變觀測工作應(yīng)按要求進(jìn)行，不能影響橋梁施工質(zhì)量。觀測精度要求：梁體徐變沉降變形的觀測精度為±1mm，讀數(shù)取位至。觀測頻次要求：梁體徐變觀測按下表要求的時間間隔進(jìn)行。梁體徐變觀測頻次表梁體測量間隔表觀測階段觀測周期預(yù)應(yīng)力張拉張拉前、后各1次預(yù)應(yīng)力張拉完成無碴軌道鋪設(shè)前張拉完成后第1天張拉完成后第3天張拉完成后第5天張拉完成后13月，每7天為一測量周期橋梁附屬設(shè)施安裝1次/周，要求安裝前、后必須各有1次無碴軌道鋪設(shè)期間1次/周無碴軌道鋪設(shè)完成后第03個月，每1個月為一測量周期第424，每3個月為一測量周期梁體徐變量計算：對于梁體的徐變變形觀測，每孔梁支點(diǎn)之間

14、的梁體徐變應(yīng)以兩支點(diǎn)的連線為基準(zhǔn)線進(jìn)行觀測計算，由于下部結(jié)構(gòu)沉降變形的影響，該基準(zhǔn)線的位置會發(fā)生變化，梁體觀測點(diǎn)至該基準(zhǔn)線的垂直距離利用幾何方法計算取得，垂直距離差值就是梁體徐變變形值。9、施工觀測原則：按照施工順序，每懸澆一段觀測5次，即掛籃就位后澆筑混凝土前、澆筑梁段混凝土后、張拉縱向預(yù)應(yīng)力束前、縱向預(yù)應(yīng)力張拉后、移動掛籃前（即進(jìn)行下一節(jié)段作業(yè)前）。三、預(yù)拱度計算基本假設(shè)：混凝土為均質(zhì)材料。施工及運(yùn)營過程中梁體截面的應(yīng)力h0.5Ra，并可認(rèn)為在這種應(yīng)力范圍內(nèi)，徐變、應(yīng)變與應(yīng)力成線性關(guān)系；疊加原理適用于徐變計算，即應(yīng)力增量引起的徐變變形可以累加求和；忽略預(yù)應(yīng)力筋和普通鋼筋對混凝土受力及變形的

15、影響。在上述假設(shè)的基礎(chǔ)上考慮到各節(jié)段混凝土齡期不同所導(dǎo)致的收縮徐變差異將連續(xù)梁施工所經(jīng)歷的收縮徐變過程劃分為與施工過程相同的時段即：澆筑新梁段、張拉預(yù)應(yīng)力筋、移動掛籃、體系合攏等。每一時段結(jié)構(gòu)單元數(shù)與實(shí)際結(jié)構(gòu)梁段數(shù)一致，在每一時段都對結(jié)構(gòu)進(jìn)行一次全面的分析，求出該時段內(nèi)產(chǎn)生的全部節(jié)點(diǎn)位移增量，對所有時段進(jìn)行分析，即可疊加得出最終預(yù)拱度值。1、拋高量修正值計算：如下圖示。（1）拋高量的修正：Y=Y -H-=(Y-Y2 +Y1 )×L2 /L1Y-本次澆筑梁段梁底標(biāo)高-角度影響修正項(xiàng)H-上一梁段后測量點(diǎn)標(biāo)高與原設(shè)計梁底標(biāo)高之差Y 1、Y 2-分別為定位時上一梁段前后測量點(diǎn)標(biāo)高實(shí)測值L1、

16、L 2-分別為上一梁段與本次澆注梁段長度Y -為梁段設(shè)計坡度引起的高程差值，即Y 2、Y1測點(diǎn)間的設(shè)計高差值。監(jiān)控點(diǎn)的布設(shè)：在每一梁段的端部（即Y 1、Y2 位置）兩側(cè)設(shè)置監(jiān)控點(diǎn)(同梁頂面臨時水準(zhǔn)點(diǎn)布設(shè))，監(jiān)控點(diǎn)采用16mm鋼筋通長布設(shè)。（2）施工過程中的標(biāo)高監(jiān)控程序：掛籃定位時的標(biāo)高測量 砼澆注前標(biāo)高復(fù)測 砼澆注后標(biāo)高復(fù)測 預(yù)應(yīng)力張拉后全橋標(biāo)高聯(lián)測，標(biāo)高測量精度應(yīng)達(dá)到四等水準(zhǔn)測量精度，測量時間應(yīng)控制在早上68點(diǎn)。2、電腦軟件計算預(yù)拋高值。3、立模標(biāo)高計算：立模標(biāo)高：HL=Hs+Yy+g式中：HL-立模標(biāo)高；Hs-設(shè)計標(biāo)高；Yy-計算所得的預(yù)拋高值（含設(shè)計預(yù)拱度）；g-掛籃變形值；預(yù)計標(biāo)高：H

17、y=HL-x0-g式中：x0-澆筑當(dāng)前節(jié)段的下?lián)现祷驈埨A(yù)應(yīng)力后的總下?lián)现怠Ｋ?、線型控制過程中的施工控制誤差分析誤差分析是施工監(jiān)控的難點(diǎn)，也是施工監(jiān)控三大系統(tǒng)中相對較困難的部分，主要原因是測試數(shù)據(jù)較少而影響因素較多的矛盾引起的。例如，引起主梁標(biāo)高偏低的因素較多，諸如混凝土超方、掛籃變形較大、預(yù)應(yīng)力張拉力不夠、臨時荷載引起、日照影響等等，在諸多的因素中，僅僅通過標(biāo)高測量或者應(yīng)變測量是很難判斷出原因的。所以，為了得到更準(zhǔn)確的分析，必須增加測點(diǎn)，增加測試工況，增加測試內(nèi)容。為保證結(jié)構(gòu)安全、保證線形和順，這就要求在監(jiān)控過程中抓主要矛盾，忽略次要矛盾，實(shí)施施工過程中的量測監(jiān)控。1、結(jié)構(gòu)剛度誤差引起結(jié)構(gòu)剛

18、度誤差的因素，一方面是混凝土彈性模量的改變，另一方面截面尺寸的變化，都對剛度有所影響。對于對稱懸臂施工的連續(xù)梁，如果整體剛度提高，雖然澆筑混凝土過程中主梁變形量會減少，但是，張拉預(yù)應(yīng)力束過程中變形量也會減少。所以，結(jié)構(gòu)剛度誤差對施工控制質(zhì)量的危害不大。2、澆筑混凝土誤差澆筑混凝土誤差，即超方現(xiàn)象是澆筑混凝土過程中難以克服的誤差，產(chǎn)生的原因有兩方面：一方面是澆筑混凝土?xí)r，由現(xiàn)場施工（高程測量、抹面等）引起的頂、底板混凝土厚度而產(chǎn)生的誤差，另一方面是由模板變形和混凝土容重變化而產(chǎn)生的誤差。混凝土超方對連續(xù)梁施工階段的內(nèi)力和線型影響較大，特別是兩側(cè)出現(xiàn)不平衡超方時，影響就更大。當(dāng)結(jié)構(gòu)懸臂伸長時，危害

19、急劇增加。在施工過程中，通過改進(jìn)施工方法減少誤差的產(chǎn)生是很有必要的，也是可行的。對懸臂施工的連續(xù)梁橋來說，由于兩懸臂端對稱荷載對結(jié)構(gòu)的影響比單側(cè)荷載要小的多，所以，施工中出現(xiàn)兩側(cè)不平衡荷載時，可以考慮在輕的一側(cè)增加重量，只要保持平衡，影響不會太大。3、橋面臨時荷載影響橋面臨時荷載的影響類似于混凝土超方，既存在對稱荷載，也存在單側(cè)荷載。橋面臨時荷載可分為兩類：第一類相對固定，如卷揚(yáng)機(jī)、壓漿機(jī)、預(yù)應(yīng)力機(jī)具等；第二類比較隨機(jī)，如橋面上堆放的鋼筋、型鋼、錨具等。由于橋面荷載隨機(jī)性較大，只能通過實(shí)地觀察，估計橋面荷載的重量以及位置，在計算數(shù)據(jù)中考慮。如果能準(zhǔn)確估計第一類荷載的重量，并且隨時記錄第二類荷載堆放的時間和重量，是能夠在計算中消除此類誤差的。由于臨時荷載是隨機(jī)的，如果把每一種荷載影響作為荷載工況輸入跟蹤計算，并不方便。一般情況下，可先進(jìn)行試算，將各種荷載影響的結(jié)果算出，作為修正值現(xiàn)場修正會比較方便。當(dāng)結(jié)構(gòu)處于懸臂狀態(tài)時，橋面臨時荷載的影響效果同澆筑混凝土的超方現(xiàn)象。由于它是隨機(jī)的，所以較難掌握。在施工過程中，加強(qiáng)施工管理，除了必須的施工設(shè)備外，對于無用的設(shè)備及時清理，并且盡可能保持橋面荷載的平衡