基于主梁支架法施工的鋼管混凝土索塔斜拉橋施工監(jiān)控技術(shù)研究

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1、淮北市長山路鋼管混凝土斜拉橋施工技術(shù)研究基于主梁支架法施工的鋼管混凝土索塔斜拉橋施工監(jiān)控技術(shù)研究1淮北市長山路斜拉橋施工監(jiān)控的特點淮北市長山路橋是淮北城區(qū)向南拓建的交通干道上的重要城市立交工程。長山路橋南北向跨越淮北火車站七股道鐵路站場，與鐵路站線斜交55度，南連恒潭路，北接古城路。本橋的建成將大大改善淮北市的交通路網(wǎng)布局，并成為淮北市的標(biāo)志性景觀建筑物?；幢遍L山路橋主橋結(jié)構(gòu)型式為獨塔不對稱雙索面預(yù)應(yīng)力砼斜拉橋，跨徑布置88+80m,80m跨內(nèi)設(shè)一個輔助墩。受橋下預(yù)留電氣化鐵路凈空以及引道場地限制，兩端引橋設(shè)有4.5%-3.8%的縱坡，主橋設(shè)豎曲線。橋面全寬為20m，

2、其中行車道凈寬15.10m，兩側(cè)設(shè)人行道，在塔柱范圍內(nèi)橋面局部加寬。主梁為C50預(yù)應(yīng)力砼結(jié)構(gòu)，截面形式為實心雙主肋，邊主梁高1.70m，寬1.60m。斜拉索采用PES成品索，規(guī)格有91Φ7、127Φ7、139Φ7，各斜拉索按扇形布置，單側(cè)13對索，主梁上索距為6m。橋塔為C50鋼管砼門式塔，啞鈴形截面型式，塔高50m，并在塔柱中、上部設(shè)鋼管桁架式橫系梁，下部墩柱間橫向設(shè)剪刀撐。塔墩基礎(chǔ)為26Φ1.5m樁基。淮北市長山路是一座以主梁支架法施工、鋼管砼索塔為特色的斜拉橋，其結(jié)構(gòu)構(gòu)造、施工方法在國內(nèi)尚不多見。科研組在國內(nèi)沒有相關(guān)參考工程和技術(shù)資料的情況下，通過對橋梁的內(nèi)力變

3、形控制和調(diào)整方法、主梁脫架控制、斜拉索索力控制等關(guān)鍵技術(shù)進行深入研究，并在工程中實施，取得了很好的施工監(jiān)控效果，使該橋的成橋內(nèi)力和線形均達到了設(shè)計要求。淮北市長山路斜拉橋施工監(jiān)控的特點主要表現(xiàn)在以下幾個方面：(1).本橋索塔采用啞鈴形鋼管砼結(jié)構(gòu)形式，為國內(nèi)新型索塔形式，其結(jié)構(gòu)行為、施工工藝和施工監(jiān)控等有一定的獨特性和復(fù)雜性。(2).本橋主梁采用支架法分段現(xiàn)澆施工，結(jié)構(gòu)受力尤其主梁受力較不明確，其主梁現(xiàn)澆、脫架、斜拉索張拉等工序較復(fù)雜，施工監(jiān)控難度較大。(3).受橋下鐵路凈空限制，本橋橋道縱坡較陡，主梁高度低，較為纖細(xì)，其對支架變形、基礎(chǔ)沉降、斜拉索力及主梁預(yù)應(yīng)力等的反

4、應(yīng)敏感。施工實時控制工作十分重要。96淮北市長山路鋼管混凝土斜拉橋施工技術(shù)研究(4).鋼管砼索塔為復(fù)合材料，受日照、氣溫影響較大，這給索塔控制測量帶來較大難度。索塔上、主梁上各索導(dǎo)管安裝為先后一次性定位，其初始位置必須在考慮支架變形、氣溫變化等因素后準(zhǔn)確預(yù)測，否則易導(dǎo)致安裝偏位。(5).受索塔工作空間限制，本橋斜拉索采用主跨或邊跨單側(cè)不對稱張拉方式，一般先邊跨后主跨，索塔受力較不利。為確保索塔受力安全度，施工控制必須合理調(diào)配斜拉索張拉力和張拉工序，同時加強對索塔應(yīng)力變形的監(jiān)控。2支架法施工斜拉橋施工監(jiān)控的方法原則及技術(shù)體系2.1施工監(jiān)控的目的斜拉橋?qū)俑叽纬o定柔性結(jié)構(gòu)

5、，其結(jié)構(gòu)內(nèi)力分配比較復(fù)雜，對施工過程和使用過程中各種影響因素的的變化非常敏感。尤其主梁纖細(xì)且受斜拉索彈性支承，結(jié)構(gòu)各部的內(nèi)力變形狀態(tài)對索力的變化相當(dāng)敏感。在斜拉橋的施工過程中，影響其內(nèi)力變形的因素很多，不可能使所有各項因素都與設(shè)計預(yù)設(shè)值完全吻合，不可避免地存在各種施工誤差因素。因此必須對斜拉橋的施工過程實施有效的施工監(jiān)控，才能確保成橋后的結(jié)構(gòu)內(nèi)力變形狀態(tài)符合設(shè)計期望值?；幢笔虚L山路斜拉橋施工監(jiān)控的目的，就是通過在施工過程中對結(jié)構(gòu)內(nèi)力變形狀態(tài)施行實時監(jiān)測，并根據(jù)監(jiān)測結(jié)果對設(shè)計參數(shù)及施工過程進行適時修正，對施工期間的斜拉索索力及結(jié)構(gòu)內(nèi)力、主梁內(nèi)力和線形等進行有力的控制和調(diào)

6、整，采用應(yīng)力預(yù)警體系對施工狀態(tài)進行安全度評價和災(zāi)害預(yù)警。從而達成：(1)．施工過程中和竣工后的斜拉索索力和結(jié)構(gòu)內(nèi)力狀況滿足結(jié)構(gòu)安全要求；(2)．成橋后的主梁線形逼近設(shè)計的理想狀態(tài)。2.2施工監(jiān)控的方法及原則基于控制理論的角度，斜拉橋施工控制的方法主要有：開環(huán)控制法、反饋控制法和自適應(yīng)控制法。開環(huán)控制法只適于結(jié)構(gòu)構(gòu)造和施工工序不太復(fù)雜的橋梁，其調(diào)控手段相對簡單化。目前斜拉橋施工控制廣泛采用反饋控制和自適應(yīng)控制法，以適應(yīng)現(xiàn)代斜拉橋結(jié)構(gòu)高次超靜定、施工工序多和影響因素復(fù)雜的特點。通過反饋控制，斜拉橋施工過程中的各種設(shè)計參數(shù)誤差和環(huán)境因素干擾等得到及時辨識修正，并實時指導(dǎo)后續(xù)

7、的施工作業(yè)，從而確保施工控制目標(biāo)的實現(xiàn)。關(guān)于誤差分析和預(yù)測的具體方法，國內(nèi)外學(xué)者和技術(shù)人員業(yè)已提出了諸如Kalman濾波法、最小二乘法、灰色系統(tǒng)控制、無應(yīng)力狀態(tài)法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等各種理論，需要結(jié)合實際工程的特點有選擇地作為調(diào)控手段使用?；幢遍L山路斜拉橋的施工控制方法主要基于反饋控制法。96淮北市長山路鋼管混凝土斜拉橋施工技術(shù)研究通過對淮北市長山路斜拉橋主梁支架法施工特點的分析研究，確定施工監(jiān)控的原則是，(1)在主梁脫架前，以主梁內(nèi)力及線形控制為主，斜拉索索力控制為輔；(2)在主梁脫架后，對斜拉索索力和主梁線形實施雙控，同時確保結(jié)構(gòu)各部應(yīng)力和塔柱位移控