蓮沱特大橋施工監(jiān)測與監(jiān)控

1、蓮沱特大橋施工監(jiān)測與監(jiān)控蓮沱特大橋施工監(jiān)測與監(jiān)控作者：版主提要提要蓮沱特大橋是三峽對外交通公路上的一座重要橋梁，主橋為(48.311448.3)m鋼管混凝土拱橋。其結構復雜，科技含量高，施工難度大。該橋在空鋼管拼裝合攏后，上部結構的施工加載過程采用了計算機技術進行全面監(jiān)控，確保施工質量和施工安全。一概述概述由于科學技術的飛速發(fā)展，高強度建筑材料和預應力工藝的廣泛應用，大跨度橋梁的設計建造日新月異，方興未艾。近年來涌現出許多大跨度斜拉橋、

2、懸索橋、鋼管混凝土拱橋、連續(xù)剛構橋，氣勢恢宏、造型完美。然而，這些橋梁的施工過程是極其復雜的，都必須受到監(jiān)測與監(jiān)控。技術人員必須詳盡計算和反復量測結構物關鍵斷面及主要控制點在每道工序產生的應力和位移，使之控制在我們設置的范圍之內，以保證施工的安全與質量。蓮沱特大橋是三峽對外交通專用公路上的一座重要橋梁，也是一座具有國內先進水平的橋梁。橋全長340.87m，橋面總寬20m，主橋采用(48.311448.3)m中承式鋼管混凝土連續(xù)拱。結構新

3、穎，橋型優(yōu)美。本橋設計荷載為汽36級，驗算荷載為2000KN平板車組。施工過程中，主橋拱上結構需多次變換受力體系，拱肋受力變化復雜，施工難度比較大，我們要求在空鋼管合攏后，對上部結構的施工加載過程進行現場監(jiān)測監(jiān)控，避免出現不可預見的因素導致主拱肋局部應力超限或失穩(wěn)，以及產生過大的變形而發(fā)生事故。盡管計算機目前已經十分普及，但應用于復雜橋梁工程施工監(jiān)控的報道并不多，無論就監(jiān)控理論方面的系統研究，還是計算機數學處理模式的具體應用都缺少可借鑒

4、的經驗與資料。本文就我們開發(fā)監(jiān)控軟件、對蓮沱特大橋施工過程進行計算機監(jiān)控的具體應用過程作一總結。二監(jiān)控軟件系統監(jiān)控軟件系統鐵道部第一勘測設計院蘭州分院為蓮沱特大橋施工監(jiān)控立項開發(fā)了微機專用軟件〈鋼管混凝土拱橋施工過程的微機監(jiān)控系統〉。１監(jiān)控軟件開發(fā)的必要性在過去的同類橋梁施工中，往往只靠人工計算來完成施工中的計算分析，盡管計算機已相當普及，但是國內外并沒有與此相適應配套的專用監(jiān)控軟件，因此施工技術人員也只是用計算機做一些局部的計算工作，

5、而對數據的分析及對整個施工過程的控制大都由人工判斷分析來完成。因此對現場技術人員的素質水平要求較高，不僅因為其計算繁雜、工作量大，而且有些施工過程是連續(xù)進行不間斷的，計算、分析、判斷都要求同步進行，刻不容緩，故單靠現有的技術人員來完成整座大橋的施工監(jiān)控過程，其難度是相當大的。而且在計算機技術飛速發(fā)展的今天，這種監(jiān)控方式已顯得跟不上時代的步伐。如何應用現代的計算機來做好施工監(jiān)控工作，是我們急需解決的一個課題。為此我們組織力量開發(fā)了這個軟件

6、。２監(jiān)控軟件原理和功能對于鋼管混凝土拱橋，其監(jiān)控的對象是鋼管混凝土主拱肋，由于荷載作用、氣溫變化直接影響到主拱肋的受力，而這種影響將直接通過鋼管和混凝土本身的變形反映出來，通過儀器測量拱肋各關鍵部位的應變及位移變化，就可以獲得拱肋該部位的實測應力及位移。計算機監(jiān)控的主要工作就是通過對監(jiān)測到的主拱肋的應變數據以及施工過程計算的理論數據分析判斷，采取相應有效的處理措施，來控制主拱肋的應力及變形限制在一定的范圍之內，使其不發(fā)生超限，進而控制施

7、工進程，以保證施工安全與質量。┏━━━━━┓┃監(jiān)測數據┣━┓┏━━━━━┓┏━━━━━┓┏━━━━┓┗━━━━━┛┗━┫數據處理┣━┫綜合分析┣━┫輸出監(jiān)控┃┏━━━━━┓┏━┫┃┃預測┃┃實施措施┃┃理論數據┣━┛┗━━━━━┛┗━━━━━┛┗━━━━┛┗━━━━━┛監(jiān)控系統流程圖從監(jiān)控系統流程圖來看，監(jiān)控軟件應具備以下功能：(1)系統預處理對于一個結構，首先應通過預處理，對各個施工過程(施工階段)的受力，變形情況做出理論分析，它將成

8、為監(jiān)控分析的基礎資料和基本依據。(2)監(jiān)測數據處理在施工過程中，通過監(jiān)測采集到的數據，即使是與理論分析相當吻合，也必將存在一定的離散性，這與采集時間的同步性、采集的精度等因素有關，且很難避免不出現失效點數據。因此，對監(jiān)測數據進行處理是必要的，應通過處理將明顯不合理的測點數據剔除，方能保證程序在接下來的分析中不致出現錯誤的結論。(3)預測分析３根據實際情況，在中拱拱肋鋼管灌注混凝土的施工過程中，采用臨時加載的方案作為監(jiān)控處理措施，在進行上

9、部結構的安裝施工過程中，采用調整上部構件施工順序的方案作為監(jiān)控處理措施。４根據邊拱的結構受力特點及施工方案，采用對胎架預頂的方法來改善邊拱的受力狀況，對支座反力采用調整張拉噸位及調整支座高度的方法進行調整。５在施工各階段，特別是臨時預應力束和通長預應力束張拉及轉換階段，對橋墩的水平位移、鋼絲束應力、鋼管及砼應力、拱軸線座標進行隨時監(jiān)測，監(jiān)控人員根據監(jiān)測數據來決定是否對張拉噸位進行調整。６主要監(jiān)控設備及人員AST486電子計算機1臺便攜式

10、微機COMPAQ4861臺打印機1臺專業(yè)監(jiān)控人員3名四監(jiān)控實施過程監(jiān)控實施過程１中拱下鋼管灌注混凝土階段過程中的施工監(jiān)控拱肋合攏后，作為空鋼管截面時的拱肋剛度較小，而混凝土自重又較大，此時鋼管內混凝土不能一次性進行灌注，只宜進行單管灌注。按照施工組織計劃，先進行下鋼管混凝土的灌注工作。下鋼管灌注混凝土施工階段是中拱合攏后的關鍵性的施工階段，它能否順利進行直接關系到以后的施工的進展，因此，我們對此項施工的監(jiān)控工作十分重視。在下鋼管灌注混凝

11、土階段，我們把灌注過程按順序共劃分了十個子階段進行監(jiān)控分析，經監(jiān)控軟件理論分析表明，在整個灌注過程中，拱腳鋼管應力在400～800Kgcm攩2攪之間變化，在進行到4、5子階段時，拱腳鋼管應力最大將達到800Kgcm攩2攪，拱頂將向上發(fā)生25mm的位移，考慮到拱肋在空鋼管階段時的整體剛度比較小，不宜使其承受較大范圍的變化應力和上下位移，為了將應力變化幅度控制在較小的范圍之內，并降低最大鋼管應力值和拱肋冒頂位移，我們將最大鋼管應力和冒頂位移

12、的限制值輸入到監(jiān)控軟件的目標數據中，經軟件分析，理論上應在灌注到3、4、5階段時分別在拱頂壓重至10、20、30T，在最后7、8、9階段分步拆除。根據監(jiān)控軟件提出的建議，我們通知施工單位對壓重做好了準備。在實際的混凝土灌注施工過程中，我們應用監(jiān)控軟件對施工全過程的監(jiān)測數據實時地進行了系統的分析，從監(jiān)測數據整體情況來看，基本上與理論分析比較吻合。故根據監(jiān)控軟件的結果，決定按原監(jiān)控實施計劃進行壓重。在整個灌注過程中有效地控制了拱頂的向上冒頂

13、的位移沒有超過10mm，拱腳的最大應力控制在350～700Kgcm攩2攪以內。２上鋼管及腹腔灌注混凝土階段過程中的施工監(jiān)控下鋼管灌注混凝土之后，混凝土經過一段時間后達到一定強度，同時拱肋也較空鋼管階段加大了剛度，此時可將上鋼管和腹腔混凝土一起進行灌注。在上鋼管及腹腔灌注混凝土階段，我們把灌注過程按順序共劃分了十個子階段進行監(jiān)控分析，經監(jiān)控軟件理論分析表明，在灌注過程中，拱腳鋼管應力在600～550Kgcm攩2攪之間變化，在進行到4、5子

14、階段時，拱腳鋼管應力最大將達到600Kgcm攩2攪，拱頂將向上發(fā)生20mm的位移，考慮到拱肋在此時的整體剛度比較小，不宜使其承受較大范圍的變化應力和上下位移，為了將應力變化幅度控制在較小的范圍之內，并降低最大鋼管應力值和拱肋冒頂位移，我們制定了相應的應力及位移限制目標值，根據監(jiān)控軟件的分析結果，理論上應在灌注到3、4階段時分別在拱頂壓重至20、50T，在最后8、9階段分步拆除。在實際的混凝土灌注施工過程中，我們應用監(jiān)控軟件對施工監(jiān)測數據

15、實時地進行了系統的分析，從監(jiān)測數據整體情況來看，基本上與理論分析比較吻合。故決定按原監(jiān)控實施計劃進行壓重。在整個灌注過程中有效地控制了拱頂的向上冒頂的位移沒有超過15mm，拱腳的最大應力控制在560～500Kgcm攩2攪以內。３上部構件安裝階段過程中的施工監(jiān)控在上，下鋼管及腹腔灌注完混凝土之后，拱肋的整體剛度已形成，此時要進行上部構件的安裝工作。包括下列工序:1.橫斜撐、立柱砼的灌注；2.Ｂ型橫梁吊裝、Ａ型橫梁現澆；3.橋面板的架設；4

16、.橋面鋪裝層施工；我們把上部構件的安裝過程按施工計劃順序共劃分了13個子階段進行監(jiān)控分析，監(jiān)控軟件的初步的理論分析表明，在安裝過程中，只要安排好各施工加載的順序，使拱肋的加載平均分散在各個部位，則拱肋鋼管及混凝土的應力變化平穩(wěn)，拱肋各部位的位移也變化緩慢。因此各階段的施工順序可以有較大的調整范圍。具體施工時，受施工組織安排和施工進度的變化影響，各有關工序可同時進行。因此在現場的實際實施過程中，根據實際的施工進展情況，并結合施工監(jiān)測數據，