橋梁施工控制復習資料

橋梁施工控制復習資料第一講緒論----要點與作業(yè)一、 四種大跨度橋梁主要施工方法與施工控制技術關鍵答：1、 混凝土梁橋的主要施工方法：（1）懸臂現澆施工方法：此方法是在橋墩兩側對稱逐段就地澆筑混凝土，待混凝土達到一定強度后張拉預應力束，移動機具模板（掛籃）繼續(xù)懸臂施工。（2）懸臂拼裝施工方法：此方法是用吊機將預制塊件在橋墩兩側對稱起吊、安裝就位后，張拉預應力束，使懸臂不斷接長，直至合攏。懸臂施工方法的施工控制技術關鍵：控制主梁線性，控制合龍的精度，控制主梁的正應力、腹板主拉應力、剛構墩彎曲受力（偏位）。2、 拱式橋的主要施工方法：（1）支架法（2）纜索吊裝法（3）懸臂法（4）轉體法拱式橋的施工控制技術關鍵：控制主拱圈線性（應力），控制合龍精度，控制主梁線性、吊桿力（中、下承式拱橋）、系桿力（系桿拱橋）。3、 斜拉橋的主要施工方法：（1）頂推法（2）平轉法（3）支架法（4）懸臂法（分為懸臂澆筑法、懸臂拼裝法）斜拉橋的施工控制技術關鍵：控制主梁線性（應力），控制斜拉索索力，控制合龍精度、主塔偏位（應力）。4、 懸索橋的主要施工方法：（1）跨纜吊機法（大江大河）（2）纜索吊機法（山區(qū)，江河）（3）橋面吊機法（山區(qū)，江河）（4）軌索運梁法（山區(qū)）（5）頂推法（自錨式）懸索橋的施工控制技術關鍵：控制主纜線性、吊索索力，注意加勁梁的安裝，控制鋼桁梁內力、主索鞍偏位。二、 橋梁施工控制概念三、 橋梁施工控制的任務與工作內容答：（1）施工狀態(tài)的計算即計算各施工狀態(tài)的結構內力、應力、變位等理論值。（2） 狀態(tài)變量的量測即量測各施工狀態(tài)的結構內力、應力、變位等實際值。（3） 控制分析與調整對結構剛度、自重、混凝土收縮與徐變等設計參數進行識別和預測，以理想成橋狀態(tài)作為控制目標，通過對安裝索力和立模標高等參數的調整，使最終實際成橋受力和線形狀態(tài)滿足設計要求，并且確保施工過程中受力安全。第二講要點與作業(yè)一、試述橋梁施工過程模擬計算的基本方法答：絕大多數橋梁結構均可以看作是桿件系統(tǒng)，如連續(xù)梁橋、斜拉橋、拱橋、桁架橋等。并且一般可按平面桿系進行計算。有時需考慮空間作用，則可按空間桿系進行計算，或者用板殼元、實體元等模擬。二、試述橋梁施工過程模擬計算中混凝土收縮和徐變的計算方法答：徐變影響計算方法包括初應變法、等效彈性模量法等。分段施工的徐變影響問題包括加載歷程、反復加卸載的影響等。三、 試述橋梁施工過程模擬計算中的幾何非線性因素答：非線性問題包括材料非線性、幾何非線性。其中幾何非線性問題的影響因素有：（1）索的垂度影響（斜拉索）：斜索在自重的作用下會產生一定的垂度，這一垂度的大小與索力有關，垂度與索力呈非線性關系。（2） 壓柱效應：軸向力不僅產生桿的軸向變形，而且引起桿的彎曲，造成了桿件剛度的改變，這就是軸向力第二效應或稱壓柱效應。（3） 大位移影響：大位移對結構平衡方程的影響有T.L和U.L列式法等各種不同的處理方法。四、 試述溫度對結構變形影響的計算方法答：溫度場包括了均勻溫度場和非均勻溫度場。溫度影響計算方法為初應變法。第三講要點與作業(yè)一、 斜拉橋的合理成橋狀態(tài)的特點，確定的主要方法（熟悉2-3種）。答：斜拉橋的合理成橋狀態(tài)的受力特點：a.組合體系b.索力可調c.梁塔內力、應力受索力影響很大；斜拉橋的合理成橋狀態(tài)的施工特點：逐個梁段施工，向前推進，體系不斷變化。斜拉橋的合理成橋狀態(tài)的確定方法：（1）剛性支承連續(xù)梁法；（2）零位移法（3）內力平衡法；（4）指定應力法（5）最小彎曲能量法；（6）最小彎矩法（7）用索量最小法；（8）影響矩陣法等（其中確定方法的介紹參考課件內容）二、 合理施工狀態(tài)的要求，確定的主要方法（熟悉2-3種）。答：合理施工狀態(tài)確定的主要方法：倒拆法正裝、倒拆迭代法無應力狀態(tài)法（其中確定方法的介紹參考課件內容）三、 對于懸臂現澆施工的橋梁，主梁或主拱立模標高的確定方法。答：立模標高并不等于設計中橋梁建設后的標高，為了使橋梁建成后的標高與設計標高相符合，實際的施工標高在施工過程中必須設置預拱度，以抵消施工過程中由梁段混凝土自重，張拉預應力，掛籃重量及混凝土的收縮、徐變等因素產生的撓度。在懸臂現澆的實際施工中按如下步驟和方法對立模標高進行確定：根據施工方案，提前進行全橋模擬控制計算。對已澆塊段的實際標高進行認真測量，并根據施工設計圖計算待澆梁段的設計標高。根據掛籃試驗數據計算在待澆梁段混凝土自重的作用下掛籃前端的豎向變形。分別計算臺側和跨中側待澆梁段的預拋高（包括由在施工段以后各施工段產生的變形、橋梁在運營階段產生的變形、由于混凝土收縮徐變產生的變形）。根據已澆梁段的實測標高進行綜合分析，確定邊跨、中跨的調整值。計算立模標高：立模標高二設計標高+計算預拋高+掛籃變形+根據實測的調整值四、前支點掛籃（與后支點掛籃相比）的受力特點和在斜拉橋施工中的作用。答：前支點掛籃的受力原理:將后支點掛籃的懸臂狀態(tài)轉為前支點掛籃的簡支狀態(tài)，從而減少掛籃的撓度和彎矩，提高掛籃的承載能力，更適應較長節(jié)段混凝土梁段懸臂施工，多用于鋼筋混凝土斜拉橋施工中。力學特點:靠牽索拉力的豎向分力來平衡主桁豎向荷載，牽索拉力產生的水平分量由錨固系統(tǒng)的斜拉桿來平衡。后端荷載主要靠錨固系統(tǒng)的豎吊桿承受。后支點掛籃的受力原理:是懸臂結構狀態(tài)，掛籃尾部采用預應力筋或精軋螺紋鋼錨固在已澆筑的梁段頂板，端部懸挑，其長度長于待澆筑梁段，通過錨固裝置及支點將掛籃所承受的重量傳遞到已澆梁段，多用于連續(xù)梁橋和連續(xù)鋼構橋中。第四講控制方法----要點與作業(yè)一、試述橋梁施工控制的主要方法（三種以上常用的）；答：從控制思路上分：開環(huán)控制（確定性控制）；閉環(huán)控制（反饋控制，隨機性控制）；仁自適應控制。國內常用施工控制方法：卡爾曼濾波法、最小二乘法、灰色預測控制法、無應力控制法，幾何控制法、自適應控制法、最優(yōu)控制法。二試述影響橋梁施工過程變形和內力的主要因素；答：施工過程中參數有誤差，如：梁段自重施工臨時荷載結構剛度張拉索力混凝土收縮、徐變溫度等導致實際的施工過程內力和主梁標高偏離理論軌跡，達不到成橋目標嚴重時導致施工不安全因素。三、 試述用最小二乘法作參數誤差識別的原理與算法；答：四、 試述斜拉橋張拉索力的常用測試方法；答：迄今為止，可供現場測定索力的方法主要有4種：（1）壓力測定法（2）壓力傳感器測定法（3）磁通法（4）頻率法其中壓力表測定法和壓力傳感器測定法一般僅適用于正在張拉的斜拉索的索力測定，很難用于對已張拉斜拉索的索力進行測試。磁通量法是測定斜拉橋索力的非破壞性方法，可以用于已張拉斜拉索的索力測試，但我國目前無論在技術上，還是經驗上都很不完善。因此，當需要對已施工完畢的斜拉索進行索力復測時，頻率法幾乎是唯一的選擇。五、 試述橋梁施工過程中應變和位移的常用測試方法。答：目前應變測量普遍采用的方法是貼應變。使用應變片時，貼片、焊線、封片等工作常常在幾米乃至幾十米的高空進行，工作難度大，質量難保證，效率比較彳氐，而且測量值受環(huán)境溫度和環(huán)境濕度影響大，時常有些測點的測值飄移，測量數據可信度低：另外還有光纖應變測量方法，但儀器價格昂貴，測試成本很高；鋼弦式應變測量方法，反復使用時傳感器易損，僅廣泛用于長期檢測中。目前位移（撓度）測量主要采用的方法有百分表測量法、懸錘法、水準儀直接測量法、和光電法等。百分表測量法和懸錘法要求在測量現場有靜止的基準點，所以一般只適用于干河床情形；精密水準法、全站儀觀測法、GPS觀測法、專用撓度儀觀測法等的最大缺點是受天氣影響大，測量分辨率毫米級，現場檢測效率低，一般僅使用于特大橋（如吊橋和斜拉橋等），而對于中小橋梁的撓度觀測誤差相對比較大。第五講梁橋控制----要點與作業(yè)一、 試述大跨度PC梁橋懸臂施工的施工控制特點答：（1）截面的剛度大，主梁線形可調性差，必須事先計算準確，計算參數選取重要；（2）常用懸臂現澆施工法，掛籃變形誤差影響梁段相對標高；（3）預應力平衡自重，梁段自重和預應力損失誤差影響大；（4）合龍很關鍵，壓重、鎖定、合龍束張拉等工序嚴格控制；（5）開裂是混凝土箱梁的通病，預防開裂難度大；（6）主梁后期易出現較大下?lián)?，預拱度設置有必要。二、 試述懸臂現澆施工PC梁橋掛籃立模標高的確定答：H立模二H成橋-f+△H成橋一括成橋預拱度f一累計撓度（從立模工況后開始累積）△一掛籃局部變形成橋預拱度一指活載撓度+不可預見下?lián)匣钶d撓度一建議總的設計活載全橋均布不可預見下?lián)弦贿m當加大后期徐變?yōu)橐巳?試述懸臂拼裝施工梁橋的節(jié)段定位標高的確定答：懸臂拼裝，定位標高H1確定主梁無應力狀態(tài)下的制作成形H2H2=H成橋-fH1=H成橋-f+fif一一次形成無重懸臂結構累計位移fi一當前結構（吊裝工況）累計位移四、 在梁橋施工中，溫度對結構變形有何影響，我們在施工控制中如何處理。答：溫度對結構變形的影響：溫度對橋梁結構影響明顯可分為兩個方面，一是結構隨溫度變化發(fā)生變形，即熱脹冷縮；在不同的環(huán)境溫度下施工，對混凝土梁體產生的受熱膨脹和受冷收縮時是不相同的，隨著溫度的變化且不斷變化。由日照等原因引起結構溫差溫差對結構影響大，也很復雜。在懸臂施工到一定階段時，橋梁跨徑越大、懸臂越長，受溫度的影響梁體的變形也就越大，白天在日照溫度的影響下使箱梁頂底面發(fā)生溫度差，頂面直接受日光照射升溫較快溫度高，混凝土產生膨脹，相對而言底面溫度低，混凝土發(fā)生膨脹較頂面小且速度變化慢，夜間外界溫度降低，箱梁表面的溫度受外界溫度影響散熱快，溫度下降迅速，而梁體內部箱室內空氣流通慢散熱慢，溫度較梁體表面高，從而產生箱梁內外的溫度差，外部收縮快而內部相對較慢，受溫度影響混凝土梁體產生較大的變形，且梁段隨溫度的變化不同變形也不同，梁體處于不斷變形之中，致使在施工修建工程中成橋狀態(tài)往往偏離設計值。溫度效應的處理方法：固定時間立模法如果是在同一時間段下立模，即使溫度產生變形對施工階段的影響也微乎其微。相對標高立模法第六講拱橋控制----要點與作業(yè)一、 試述拱橋的施工控制特點答：（1）結構形式與施工方法多，施工控制各具特點。（2）通常分兩個階段：主拱圈形成；拱上結構形成。（3）主拱圈形成階段，拱軸線控制和穩(wěn)定安全是關鍵。（4）拱上結構形成階段，施工順序重要，被動控制。二、 試述各種施工方法（外置式拱架、內置式拱架、預制吊裝法、斜拉扣掛法、轉體法）施工拱橋的施工控制要點；答：（1）外置式拱架施工拱橋的施工控制目標、內容與關鍵：1、 拱架受力安全2、 拱架剛度滿足拱圈形成質量3、 拱架預拱度設置滿足拱圈成拱線形4、均勻落架，安全控制5、拱圈在拱上結構施工期受力安全控制夕卜置式拱架施工拱橋的施工控制方法與關鍵：開環(huán)控制，準確預測拱架變形以及主拱變形。（2） 內置式拱架施工拱橋的施工控制目標、內容與關鍵：1、 骨架無應力構型控制2、 自架設過程中骨架變形控制3、 骨架預拱度設置滿足拱圈成拱線形4、拱圈在拱上結構施工期受力安全控制內置式拱架施工拱橋的施工控制方法與關鍵：開環(huán)控制，準確預測骨架變形以及主拱變形。（3） 預制吊裝施工拱橋的施工控制目標、內容與關鍵：1、 拱段無應力構型控制2、 吊裝過程中的穩(wěn)定性控制3、 接頭連接時機與結構狀態(tài)控制是關鍵4、預拱度設置滿足拱圈成拱線形（4） 斜拉扣掛法施工拱橋的施工控制目標、內容與關鍵：1、 拱段無應力構型（拼裝）控制2、 拱段拼裝定位或掛籃立模標高控制是關鍵3、 斜拉扣索力的控制與松扣時機4、 預拱度設置滿足拱圈成拱線形（5） 轉體法施工拱橋的施工控制目標、內容與關鍵：1、 拱段分兩半成型，無應力構型控制很重要2、 離架和轉動過程的安全控制是關鍵3、 合龍時機以及是否調整（線形與內力）4、 預拱度設置滿足拱圈成拱線形第七、八講斜拉橋和懸索橋控制要點與作業(yè)一、試述前支點掛籃（與后支點掛籃相比）的受力特點和在斜拉橋施工中的作用。答：前支點掛籃的受力原理:將后支點掛籃的懸臂狀態(tài)轉為前支點掛籃的簡支狀態(tài)，從而減少掛籃的撓度和彎矩，提高掛籃的承載能力，更適應較長節(jié)段混凝土梁段懸臂施工，多用于鋼筋混凝土斜拉橋施工中。力學特點:靠牽索拉力的豎向分力來平衡主桁豎向荷載，牽索拉力產生的水平分量由錨固系統(tǒng)的斜拉桿來平衡。后端荷載主要靠錨固系統(tǒng)的豎吊桿承受。后支點掛籃的受力原理:是懸臂結構狀態(tài)，掛籃尾部采用預應力筋或精軋螺紋鋼錨固在已澆筑的梁段頂板，端部懸挑，其長度長于待澆筑梁段，通過錨固裝置及支點將掛籃所承受的重量傳遞到已澆梁段，多用于連續(xù)梁橋和連續(xù)鋼構橋中。二、 試述在斜拉橋和懸索橋的施工中，溫度對結構變形控制的影響特點。答:斜拉橋的施工中，溫度對結構變形控制的影響特點：在橋梁施工控制中，溫度的影響是不可忽視的。尤其是對大跨度橋梁，溫度變化直接影響到結構的變形和內力。對于斜拉橋，溫度變化將導致斜拉索相應伸長或縮短，從而影響主梁標高和結構內力。一般而言，溫度影響分為兩類，一類是季節(jié)溫差，一類是晝夜溫差。季節(jié)溫差將是整個結構產生均勻的伸長或縮短，對主梁的標高影響不大，故在施工控制中不考慮季節(jié)溫差對主梁線形的影響。晝夜溫差對主梁標高的影響較大，而且結構跨度越大，影響越明顯。為了減小晝夜溫差對結構的影響，施工控制中一般是采用選擇合適的溫度測量和最終調整立模標高，并避免在高溫下澆筑混凝土。三、 試述懸臂法施工的斜拉橋和連續(xù)梁橋在施工控制上的主要區(qū)別。答：四、 試述大跨度懸索橋施工的施工控制特點。答：（1）體系剛度小，主纜線形是控制主體，基準索定位是關鍵;（2）幾何非線性特別突出，加勁梁參與受力后的計算模擬難度