斜高墩大跨径连续梁的线形控制方法

摘要

本发明公开了一种斜高墩大跨径连续梁的线形控制方法，包括以下步骤：a、收集桥墩、主梁的弹性模量及截面尺寸参数，以及荷载数据；b、对桥梁的施工过程进行仿真计算和/或受力分析，获取施工过程和成桥状态的理论监控数据，之后在施工现场测试获取施工过程和成桥状态的现场测试数据，对比理论监控数据和现场测试数据，进行反馈分析、调整，通过在先仿真模拟测得的理论监控数据与实际测试数据相比较，及时发现施工过程中是否出现较大偏差，实现提示预警或应急处理，确保桥梁施工过程和成桥后永久结构的安全，特别是高斜墩施工过程、主梁最大双悬臂状态等过程高斜墩的稳定性、以及保证了成桥后桥面线形顺畅。

说明书

技术领域

本发明涉及一种线形控制方法，尤其适用于斜高墩大跨径连续梁的线形控制方法。

背景技术

对于大跨径连续梁来说，桥梁最终结构的形成要经历一个漫长而复杂的过程，而且施工期间桥梁结构体系也将随着施工阶段的不同而不断变化。施工过程中，因设计参数误差(如材料特性、徐变系数等)、施工误差(如梁段重量、安装误差等)、测量误差及结构分析模型误差等种种原因，将导致施工过程中桥梁的实际状态(线形、内力)与理想目标存在一定的偏差，这种偏离如不及时加以识别和调整，累积到一定程度后将对施工过程中结构的可靠度和安全带来严重影响，并导致成桥后的结构状态偏离设计要求，而且一旦出现线形误差时，该误差将永远存在，而通过重新调整后续梁段的立模标高能消除的已施工梁段的残余误差十分有限，有时甚至无法完全消除。

大跨度桥梁的线形控制是施工→量测→识别→修正→预告→施工的循环过程，即首先采集设计数据，如挂篮预压的弹性和非弹性变形量、砼弹性模量和合龙顺序等，然后根据结构分析计算，确定箱梁理论立模高程，桥梁导线、高程控制网建立，实施测量放线及节段施工，然后监测已完成梁段的高程和平面位置，将已完成的实际高程和预计高程进行比较，在对偏差的结果综合分析的基础上，对待浇筑梁段的立模高程和平面位置加以调整，调整完成后进行下一节段施工的循环过程，有的线形监控方法存在以下不足之处：测量的结果受多种因素影响较大，最终结果误差较大。

发明内容

本发明的目的在于：针对上述不足之处，提供一种测量精确、快速、可靠的斜高墩大跨径连续梁的线形控制方法。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

一种斜高墩大跨径连续梁的线形控制方法，包括以下步骤：

a、收集桥墩、主梁的弹性模量及截面尺寸参数，以及荷载数据；

b、对桥梁的施工过程进行仿真计算和/或受力分析，获取施工过程和成桥状态的理论监控数据，之后在施工现场测试获取施工过程和成桥状态的现场测试数据，对比理论监控数据和现场测试数据，进行反馈分析、调整。

优选的，在步骤a中，首先根据图纸和现场实际条件确定斜高墩大跨径连续梁施工方案，同时根据斜高墩大跨径连续梁施工阶段与其他桥型在力学特点、施工特点等方面的不同，明确监控重点（除了一般桥型关注的重点立模标高外还要重点关注主梁悬臂施工重量的对称性、有效预应力值、斜高墩的垂直度等）。

在步骤a中，首先根据设计图纸和其他设计文件收集桥墩、主梁的截面尺寸以及设计荷载数据，其次根据试验室进行试验获得砼弹性模量数据，最后根据桥型的施工方案确定临时荷载，如主桥采用何种形式挂篮以及挂篮的数量、重量，挂篮预压的形式及荷载等。

优选的，在步骤b中，在施工现场测试获取施工过程和成桥状态的现场测试数据的方式为：在控制截面和关键部位预埋观测点和观测元件；

优选的，在步骤b之后，根据计算结果一方面检查设计是否在整体上满足规范要求，另一方面也检验斜高墩主桥施工方案是否可行。同时获取施工过程和成桥状态的理论监控数据；理论监控数据包括各桥墩的理论抛高值、各施工梁段的主梁立模标高、各施工梁段的状态变量值（挂篮前移、砼浇筑完成以及预应力张拉前后的悬臂前端部分梁段主梁测点标高预测值，截面的应力值）、典型状态下全桥的标高、桥墩偏位以及控制截面的应力值、主梁最大双悬臂状态和成桥状态等典型状态斜高墩的稳定安全系指标。

采用上述方法，通过在先仿真模拟测得的理论监控数据与实际测试数据相比较，及时发现施工过程中是否出现较大偏差，实现提示预警或应急处理，确保桥梁施工过程和成桥后永久结构的安全，特别是高斜墩施工过程、主梁最大双悬臂状态等过程高斜墩的稳定性、以及保证了成桥后桥面线形顺畅。

根据监控方案、监控重点及仿真计算结果，在控制截面和关键部位预埋观测点和观测元件，如关键截面采用预埋振弦式应变计，现场测试数据包括主梁挠度监测、桥墩变位监测、基础沉降监测、桥墩控制截面和主梁控制截面应变监测、主梁和桥墩典型截面温度场监测，通过施工过程中实际量测值和理论值得对比，并综合参数分析和误差识别，进行反馈分析，对技术参数进行修正从而根据实际情况进行实时调整，进而确定施工立模标高。通过这样的方式，能够有效判断对称箱梁节段的砼浇筑是否超方或是否存在明显不对称现象（即对称节段砼浇筑不平衡），保证施工质量和成桥品质。

优选的，在步骤b中，所述理论监控数据包括主梁理论挠度数据，所述现场测试数据包括实测挠度数据，通过对该节段实测挠度数据和理论挠度数据比较，预测下一梁段的实测挠度数据和理论挠度数据的差值，进而确定施工下一梁段的立模标高。通过这样的方式，能够有效判断对称箱梁节段的砼浇筑是否超方或是否存在明显不对称现象（即对称节段砼浇筑不平衡），保证施工质量和成桥品质。

优选的，所述步骤b中，所述实测挠度数据的获取方式如下：首先，在施工前对主梁建立导线和标高控制网，再用水准仪测量主梁前端二个梁段上、下游测点的标高，并将每个悬臂浇筑梁段的前端顶面作为主梁标高控制测点；在主梁的断面处设置两个测点，所述测点与箱梁最前沿的距离为20cm，在砼达到预设强度之前，该测点临时布置在挂篮模板相应位置处，在梁顶测点处预埋用于标识测点位置的标志，在梁段砼浇筑后，测定该标志与挂篮上测点间的高差，所述高差即实测挠度数据。采用这样的方式，测量误差较小，且计算挠度值方便准确。

优选的，在步骤b中，所述理论监控数据包括理论桥墩变位数据，所述现场测试数据包括实测桥墩变位数据；通过对该节段实测桥墩变位数据和理论桥墩变位数据比较，预测下一梁段的实测桥墩变位数据和理论桥墩变位数据的差值，进而确定下一节段施工的浇筑量。采用这样的方式，能够结合主梁挠度的检测状况，对悬浇主梁对称节段砼的浇筑方量是否存在超方、少方或是比较大不均衡以及桥墩稳定性等情况进行分析判断。

优选的，所述步骤b中，所述实测桥墩变位数据的获取方式如下：在桥墩施工时，在桥墩的墩顶位置、上下游各预埋一个棱镜，此时棱镜的坐标作为初坐标；在桥墩施工完成后，再次测量预埋的棱镜的坐标，并将测量结果与初坐标相比较。采用这样的方式，具有操作简便，测试精度高的有益效果。

本步骤中，在每一主梁节段施工过程中，若发现主梁挠度有异常，则均应测试桥墩偏位，若主梁挠度正常，每3至4个梁段监测一次（悬浇开始的几个梁段可适当加密），合龙前后及二期荷载施加前后等重大状态也均需做测试。

 

优选的，在步骤b还包括基础沉降监测，所述基础沉降检测的方法为：在桥墩的控制截面埋设应变计，在桥墩施工过程中，每施工桥墩30m～40m高的距离进行应变监测。最优选的，在每隔四至五个施工阶段后，进行一次基础沉降检测，并在合龙前后以及二期恒载施加前后各进行一次基础沉降检测。

优选的，所述步骤b还包括主梁和桥墩典型截面温度场监测，所述主梁和桥墩典型截面温度场监测的方法为：选择靠近墩梁固结处的断面作为主梁温度场监测断面，在其中一个桥墩的控制截面作为桥墩温度场监控断面，在主梁温度场监测断面、桥墩温度场监控断面上预埋直径为4mm的热敏电阻，在施工期间进行24小时连续观测。

优选的，上述热敏电阻用读数精度为4位半的DT数字型阻值表测出，并选择有代表性的天气进行24小时连续观测。

优选的，所述步骤b还包括主梁控制截面应变监测，所述主梁控制截面应变监测的方法为：在主梁的若干个断面埋设振弦式应变计，当每个梁段混凝土浇筑完毕、及预应力张拉完毕时各进行一次监测。采用上述方式，对主梁和桥墩典型截面进行温度场监测，可以检验结构计算中关于箱梁温度场的基本假定，也能为箱梁实测温度场积累数据，在监测主梁控制截面的温度场时，测量和研究典型天气条件下日照温差对结构线性影响，从而在施工中利用这些数据，指导在主梁节段立模时消除日照温差的影响，达到加快施工进度的目的。

由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：根据监控方案、监控重点及仿真计算结果，在控制截面和关键部位预埋观测点和观测元件，如关键截面采用预埋振弦式应变计，现场测试数据包括主梁挠度监测、桥墩变位监测、基础沉降监测、桥墩控制截面和主梁控制截面应变监测、主梁和桥墩典型截面温度场监测，通过施工过程中实际量测值和理论值得对比，并综合参数分析和误差识别，进行反馈分析，对技术参数进行修正从而根据实际情况进行实时调整，进而确定施工立模标高。

通过在先仿真模拟测得的理论监控数据与实际测试数据相比较，及时发现施工过程中是否出现较大偏差，实现提示预警或应急处理，确保桥梁施工过程和成桥后永久结构的安全，特别是高斜墩施工过程、主梁最大双悬臂状态等过程高斜墩的稳定性、以及保证了成桥后桥面线形顺畅。 

具体实施方式

下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。

本实施例中的斜高墩大跨径连续梁为4x4+80+145+80m的预应力混凝土连续T梁和大跨径预应力混凝土连续梁桥，并将主墩做成与水流一致（与路线方向成约65度）的斜高墩以满足行洪要求；本桥各T构箱梁，除0号、边跨现浇段分别采用托架和吊架现浇外，其余1～18号块分别以5号、6号主墩做T构，采用8只菱形挂篮对称悬臂逐段浇筑，悬臂长度达66.5米，18号块作为中跨合龙段，采用吊架模板施工，其施工顺序：主墩墩帽→0号块（托架现浇）→1号～17号梁段（单幅4x17块，全桥136块挂篮悬浇）→边跨现浇段（贝雷片吊架现浇）→边跨合龙→解除主墩处的临时锚固和支垫→18号块中跨合龙（吊架模板、体外锁定、置换压重、浇筑合龙段混凝土）→体系转换（张拉合龙钢束）→桥面系二期恒载施工。

本实施例斜高墩大跨径连续梁的线形控制方法，是施工→量测→识别→修正→预告→施工的循环过程，即首先采集设计数据，如挂篮预压的弹性和非弹性变形量、砼弹性模量和合龙顺序等，然后根据结构分析计算，确定箱梁理论立模高程，桥梁导线、高程控制网建立，实施测量放线及节段施工，然后监测已完成梁段的高程和平面位置，将已完成的实际高程和预计高程进行比较，在对偏差的结果综合分析的基础上，对待浇筑梁段的立模高程和平面位置加以调整，调整完成后进行下一节段施工的循环过程，具体包括以下步骤：

a、收集桥墩、主梁的弹性模量及截面尺寸参数，以及荷载数据；

b、对桥梁的施工过程进行仿真计算和/或受力分析，获取施工过程和成桥状态的理论监控数据，之后在施工现场测试获取施工过程和成桥状态的现场测试数据，对比理论监控数据和现场测试数据，进行反馈分析、调整。

桥梁设计目标线形和内力是在设计结构尺寸和设计材料等参数下的线形和内力，由于实际的结构尺寸及材料等参数往往存在误差，所以必须预测这些参数对成桥线形和内力的影响，并预先采取一定的措施，保证后续施工能够控制这些误差的影响。在施工前期进行必要的参数分析，为实际施工时施工控制误差识别、反馈分析和适时调整做准备，采用上述方法，通过在先仿真模拟测得的理论监控数据与实际测试数据相比较，及时发现施工过程中是否出现较大偏差，实现提示预警或应急处理，确保桥梁施工过程和成桥后永久结构的安全，特别是高斜墩施工过程、主梁最大双悬臂状态等过程高斜墩的稳定性、以及保证了成桥后桥面线形顺畅。

在步骤b中，包括主梁挠度监测，具体的，理论监控数据包括主梁理论挠度数据，现场测试数据包括实测挠度数据，通过对该节段实测挠度数据和理论挠度数据比较，预测下一梁段的实测挠度数据和理论挠度数据的差值，进而确定施工下一梁段的立模标高，通过这样的方式，能够有效判断对称箱梁节段的砼浇筑是否超方或是否存在明显不对称现象（即对称节段砼浇筑不平衡），保证施工质量和成桥品质。

步骤b中，实测挠度数据的获取方式如下：首先，在施工前对主梁建立导线和标高控制网，再用水准仪测量主梁前端二个梁段上、下游测点的标高，具体包括典型工况（如主梁合龙前、浇筑完1/2主梁长等）测量已浇梁段的标高，以便计算测点的挠度值；并将每个悬臂浇筑梁段的前端顶面作为主梁标高控制测点；在主梁的断面处设置两个测点，测点与箱梁最前沿的距离为20cm，在砼达到预设强度之前，该测点临时布置在挂篮模板相应位置处，在梁顶测点处预埋用于标识测点位置的标志，在梁段砼浇筑后，测定该标志与挂篮上测点间的高差，高差即实测挠度数据。采用这样的方式，测量误差较小，且计算挠度值方便准确。

在步骤b中，理论监控数据包括理论桥墩变位数据，现场测试数据包括实测桥墩变位数据；通过对该节段实测桥墩变位数据和理论桥墩变位数据比较，预测下一梁段的实测桥墩变位数据和理论桥墩变位数据的差值，进而确定下一节段施工的浇筑量。采用这样的方式，能够结合主梁挠度的检测状况，对悬浇主梁对称节段砼的浇筑方量是否存在超方、少方或是比较大不均衡以及桥墩稳定性等情况进行分析判断，上述实测挠度数据和理论挠度数据比较，在每一主梁节段施工过程中，立模完成时要对立模标高进行检查，混凝土浇筑后及预应力张拉完成时均应测试主梁挠度，在合龙前后以及二期恒载施加前后等重要施工工况均需做测试。

步骤b中，实测桥墩变位数据的获取方式如下：在桥墩施工时，在桥墩的墩顶位置、上下游各预埋一个棱镜，此时棱镜的坐标作为初坐标；在桥墩施工完成后，再次测量预埋的棱镜的坐标，并将测量结果与初坐标相比较。采用这样的方式，具有操作简便，测试精度高的有益效果。

步骤b还包括基础沉降监测，通过桥墩变位（主要指桥墩典型截面位置处—墩顶处的纵桥向水平变位和铅直位移）的实测值与理论值进行对比，在结合主梁挠度的监测情况，可以对悬浇主梁对称节段砼的浇筑方量是否存在超方、少方或是比较大不均衡以及桥墩稳定性等情况进行判断与分析，具体的，基础沉降检测的方法为：在桥墩的控制截面埋设应变计，在桥墩施工过程中，每施工桥墩30m～40m高的距离进行应变监测，最优选的，在每隔四至五个施工阶段后，进行一次基础沉降检测，并在合龙前后以及二期恒载施加前后各进行一次基础沉降检测。

步骤b还包括主梁和桥墩典型截面温度场监测，对主梁和桥墩典型截面进行温度场监测，可以检验结构计算中关于箱梁温度场的基本假定，也能为箱梁实测温度场积累数据，在监测主梁控制截面的温度场时，测量和研究典型天气条件下日照温差对结构线性影响，从而在施工中利用这些数据，指导在主梁节段立模时消除日照温差的影响，达到加快施工进度的目的，具体的，主梁和桥墩典型截面温度场监测的方法为：选择靠近墩梁固结处的断面作为主梁温度场监测断面，在其中一个桥墩的控制截面作为桥墩温度场监控断面，在主梁温度场监测断面、桥墩温度场监控断面上预埋直径为4mm的热敏电阻，在施工期间进行24小时连续观测。

步骤b还包括主梁控制截面应变监测，在主梁的控制截面埋设应变计，对主梁控制截面进行应变监测，掌握主梁控制截面的应力情况，出现异常，及时预警，主梁控制截面应变监测的方法为：在主梁的若干个断面埋设振弦式应变计，当每个梁段混凝土浇筑完毕、及预应力张拉完毕时各进行一次监测。采用上述方式，对主梁和桥墩典型截面进行温度场监测，可以检验结构计算中关于箱梁温度场的基本假定，也能为箱梁实测温度场积累数据，在监测主梁控制截面的温度场时，测量和研究典型天气条件下日照温差对结构线性影响，从而在施工中利用这些数据，指导在主梁节段立模时消除日照温差的影响，达到加快施工进度的目的。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。