1、新建铁路大同至西安铁路工程原平西至运城北段鸣李特大桥（60+100+60）m预应力混凝土连续箱梁桥主梁施工线形与应力控制方案项目负责人： 兰州铁成工程检测有限公司2010年10月1工程概况新建大同至西安铁路工程原平西至运城北段鸣李特大桥起点桩号DK11+684.9，终点桩号DK12+712.42，桥梁全长1.027km。其中8083#墩所在的一联(60+100+60)m 双线（线间距5.00m）预应力混凝土连续箱梁桥起止桩号DK11+948.24DK12+169.94，全长为221.7m，跨越既有货联左线。梁体为单箱单室、变高度、变截面结构。中支点处梁高7.85m，跨中10m直线段及边跨15.
2、75m直线段梁高为4.85m，梁底下缘按二次抛物线变化，边支座中心线至梁端0.75m。箱梁顶宽12.0m，箱梁底宽6.7m。顶板厚度除梁端附近外均为40cm，底板厚度40至120cm，按直线线性变化，腹板厚60至80至100cm，按折线变化。全联在端支点、中跨跨中及中支点处共设5个横隔板，横隔板设有孔洞，供检查人员通过。桥面防护墙内侧净宽8.8m，桥上人行道钢栏杆内侧净宽11.9m，桥梁宽12.0m，桥梁建筑总宽度12.28m。本桥位于R=1600m的曲线上，连续梁以左线为准，曲梁曲做，桥墩径向布置，连续梁横向无偏移。主墩81#墩墩高14.5m，82#墩墩高16.5m，圆端型实体桥墩，基础采用
3、桩基础。施工方法：下部工程施工完成后，对连续梁的0#块进行支架现浇施工，以便在其上拼装挂篮；然后采用挂篮施工1（1)13（13)块；同时用支架法浇注施工边跨现浇段15#块，然后依次进行边跨合龙段14#块和中跨合龙段14#块的施工。0#块、15#块施工时，采用碗扣式脚手杆搭设满堂支架施工。先进行地基处理，采用分层填筑、碾压夯实，经检测地基承载力及密实度符合要求后，在表层做20cm厚C20混凝土垫层.在垫层上搭设碗扣脚手架作为支架。支架搭设完毕后进行预压，消除非弹性变形，测试支架的弹性变形值，作为施工控制依据。模板采用竹胶板，梁体一次浇注成型。连续梁悬臂浇注段采用挂篮悬灌浇筑，每副挂篮设计重量约为
4、60t，采用三角挂篮设计形式。挂篮由承重系统、底模系统、侧模系统、走行系统，后锚固系统组成。挂篮在投入使用前，测试挂篮的弹性变形和非弹性变形值，验证实际参数和承载能力，确保挂篮的使用安全。2 施工监控技术依据1) 铁路桥涵设计规范（TB10002.1TB10002.5-2005）2) 铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范(TB 10002.32005)；3) 铁路混凝土结构耐久性设计暂行规定铁建设（2005）157号及“局部修订条文”铁建设（2007）140号4) 铁路工程抗震设计规范（GB50111-2006）5) 新建时速300350公里客运专线铁路设计暂行规定（上、下）（铁建设2
5、00747号）6) 客运专线无砟轨道设计指南铁建设函（2005）754号7) 客运专线铁路桥涵工程施工质量验收暂行标准(铁建设2005160号；8) 铁路混凝土工程施工质量验收补充标准（铁建设2005160号）；9) 鸣李特大桥连续梁施工图纸。3.施工控制的必要性连续梁桥在分段悬臂施工过程中，由于桥梁的结构形式、所受荷载、边界支撑条件以及环境温度等的不断变化，结构内力和变形状态也在发生不断的变化。要使成桥后的桥梁线形和内力状态均达到设计要求，就需要对桥梁的整个施工过程进行有效的控制。尽管在桥梁的设计阶段就可以确定桥梁施工过程中的结构状态参数，但在实际施工过程中，这种设计的理想状态却难以准确实现
6、，这是因为设计时所采用设计参数（包括对环境条件的考虑等）与实际施工过程中所表现出来的并不完全一致，从而使结构的实际状态不能完全达到设计理想状态。这就是设计与实际施工的不一致性，这种不一致性是客观存在的，也就是存在着影响施工状态偏离设计理想状态的各种因素，这些因素在悬臂施工的连续梁桥中具体表现为：（1）梁段自重误差对结构的影响；（2）预应力张拉实际效果的影响；（3）梁、墩的刚度误差对结构的影响，截面剪力滞效应对结构的影响；（4）混凝土收缩徐变对结构的影响；（5）挂篮及其它施工荷载变动对结构的影响；（6）温度的影响。这些因素在设计阶段很难准确把握，如果不在施工过程中进行有效的控制，就会造成施工过程
7、中（如悬臂浇注后和预应力钢束张拉后）主梁的变形、应力变化值与设计值存在差异，这种差异具有累计效应并且事后无法再进行调整。因此，在施工过程中，有必要对结构的内力和变形状态进行实时监测，当结构的实测状态与理论计算结果不相符时，应及时分析出现误差的原因。如果是由计算参数取值引起的误差，要根据施工过程中结构的实测值对主要设计参数进行重新估计、修正，然后将被修正的设计参数反馈到控制计算中去，重新给出施工过程结构控制参数的理论期望值，以消除理论值与实测值不一致的主要部分，使模型的输出结果与实际测量的结果相一致，从而可以对施工状态进行更好的控制，使设计的施工过程得以准确的实现。4. 连续梁桥施工控制系统及其
8、运行过程大跨度连续梁桥的施工控制是一个施工、量测、识别、修正、预告、再施工的循环过程。施工控制的最基本要求是确保施工中结构的安全，其次，必须保证结构的线形和内力在规定的误差范围之内并符合设计要求。为此，必须在整个施工过程中对结构线形和内力实行双控。这既是一个技术问题，又是一项系统工程。它主要包括两个部分，一部分是数据采集系统，即在桥梁主要控制部位上埋设各类传感器和设置监控系统，采集资料。另一部分是资料分析仿真模拟系统，即将采集到的资料进行分析处理，确定下一个施工阶段的参数。控制系统除了具有常规的结构分析计算基本功能之外，还要具备消除设计与实际不一致的自适应能力，并及时提供结构空间坐标的修正值。
9、控制系统的一项基本要求是要有很强的适应性，这是由施工中结构的多变性、引起误差原因的复杂性所决定的。因此，在施工监控中需要细致的观测测试工作和大量的计算工作。通过有效的监测监控工作，最终消除设计与实际施工过程差异的影响，保证设计的施工过程和受力状态得以准确地实现，确保主梁准确合拢并使最终的结构线形和内力达到设计的理想状态。在设计阶段完成后，全桥的最优线形和内力状态已经确定。在施工过程中为了实现这种理想状态，就要在施工过程中运行施工控制系统，整个连续梁施工控制系统的运行过程如下：1）按照规范或以往的工程经验确定各种计算参数，通过施工过程的仿真模拟，以设计线形为目标，预报第一节段主梁施工的坐标及应力
10、。2）按照上述预报值进行第一节段的施工并测量主梁各测点的坐标变化和主梁控制截面的应力。3）将以上观测变量的实测值与理论计算值进行比较，根据误差的大小判断是否进行参数识别，如不需要进行参数识别，则转第8）步。4）通过参数识别模块进行参数估计，获得修正后的计算参数。5）按照修正后的参数进行施工仿真计算，获得观测变量的新计算值，将计算值与实测值比较，根据两者的误差大小判断是否进行标高调整，如不需要进行调整，则转第7）步。6）对已施工的主梁节段进行标高调整计算，并在下一步进行相应的标高调整。7）判断参数调整后，以后所有的施工过程中结构的应力均在容许的范围之内，如满足要求，则转第8）步。如不满足要求，则
11、转第4）步。8）通过施工过程的仿真模拟计算，预报下一梁段的坐标。9）按照上述预报值进行下一梁段的施工并测量已有各梁段的坐标及主梁应力。10）在3）9）步之间进行循环，直至主梁施工结束。由于在施工过程中不断进行参数识别，施工的节段越多，参数就越准确，预报值也就越接近实际值，对标高调整的要求就会越来越少。主梁在最后一个悬臂梁段的施工完成后，就可以达到高精度合龙，实现结构的体系转换。5施工监控的工作内容对桥梁施工过程实施监控的目的是确保在施工过程中桥梁结构的绝对安全，并使桥梁建成后结构的线形和内力在容许的误差范围内达到设计值。为了达到此监控目的，本项目制定的施工控制原则是：准确预测施工过程中的各个受
12、控变量，如各段主梁的施工坐标、主梁应力等，并在实际施工过程中对这些受控变量进行有效地控制以保证主梁的应力状态和线形达到设计要求。为此，确定了以下施工监控的主要工作内容：1）编写施工监控实施细则2）按照设计的施工步骤对桥梁施工的全过程进行动态仿真模拟计算，并对设计单位提供的施工流程及其控制参数进行复核。3）按预先拟定的施工步骤，用监控程序计算主梁在各施工阶段的内力以及主梁空间坐标等控制参数的理论计算值，以备对比分析。4）提供各梁段施工时的初始立模标高。5）在桥墩和主梁的控制部位安装测试元件（如应力、温度测试元件等）和布置测点以便随时监测墩和梁的应力变化情况、梁的位移情况及结构的温度变化规律。6）
13、在每一梁段的施工过程中及时进行主梁应力、主梁坐标测试及主墩沉降监测。根据实测资料，计算分析桥梁在当前施工阶段所处的实际应力及变形状态。如实测值与理论计算值的偏差不容忽视时，及时分析原因，必要时对结构的设计参数进行新的估计，并将修正过的设计参数反馈到控制计算中，重新给出施工中控制变量的理论期望值，以消除理论值和实测值不一致中的主要部分。当实测值与设计控制值相差较大时，及时通知有关单位，并提出调整主梁标高的建议，以指导施工。7）在施工过程中，根据实际需要，随时对预应力钢束张拉的实际效果、主梁弯曲刚度、钢和混凝土弹性模量、截面剪力滞效应、收缩徐变参数、自重及施工临时荷载、温度等参数和结构体系转换、施
14、工过程临时支撑的施加和拆除等因素进行模拟计算，及时反馈。8）对合龙段施工方案进行技术咨询，保证合龙段施工质量。9）提交施工监控最终工作报告。监控工作将紧跟施工过程，确保预定的施工过程得以准确实现，使主梁线形及结构整体内力和变形在整个施工过程中始终处于较为理想的状态，以保证大桥安全、顺利建成。6.连续梁桥施工过程的仿真分析方法概述大跨度桥梁的施工过程是桥梁的结构形式、体系及受力状态不断变化的过程，结构所受的荷载如结构自重、预应力等是在施工过程中逐步施加的，施工荷载的作用位置也在不断变化，每一施工阶段都伴随着各种荷载（对混凝土结构包括收缩、徐变）的作用、约束条件的改变及施工临时荷载的增减等。另外，结构的成桥内力状态和线形与施工方案（或施工过程）有密切地联系。因此，施工控制中的结构计算应该是在既定的施工方案下，用计算机仿真模拟施工过程，计算出每个施工阶段结构的内力及变形以指导实际的施工过程。如果施工方案有所调整，则施工控制计算的参数也应做出相应的调整。
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