斜拉桥施工控制方法

2025-01-19

斜拉桥施工控制方法(精选7篇)

斜拉桥施工控制方法 篇1

斜拉桥也称作斜张桥, 它总体上由索塔、桥面主梁及斜拉索三部分构成, 用高强钢材制成的斜缆索将主梁多点吊起, 并将主梁的恒载和车辆载荷传至塔柱, 再通过塔柱基础传至地基, 在实际中可以将其简化为斜拉索受拉将受弯剪主梁和受压的索塔联系起来的自平衡结构体系。随着设计和施工技术的不断提高及有限元程序的迅猛发展, 大跨径的斜拉桥不仅做到了理论上的合理性, 也在工程中实现了安全可靠。目前大跨径的斜拉桥仍处于发展阶段, 不过斜拉桥的发展空间很大, 且作用越来越显著, 它已经成为世界上超大型桥梁结构的首选桥型之一。

世界上首座现代化式的斜拉桥是斯特伦松德桥, 于1955年建成投入使用, 由德国瑞典修建。之后, 斜拉桥技术迅速发展, 世界著名的日本濑户内海的多多罗大桥, 在1999年正式通车, 成为20世纪斜拉桥发展的里程碑。俄罗斯岛大桥是迄今为止世界上最长的跨海斜拉桥。1975年, 我国第一座现代化的斜拉桥-章镇大桥建成, 被誉为“中国斜拉桥之母”, 是典型的双塔双索面竖琴式的混凝土斜拉桥, 此后我国的斜拉桥技术日趋成熟。1993年, 上海杨浦江大桥引领着我国斜拉桥建设步入了国际领先水平。苏通长江公路大桥是目前我国跨度最长、工程规模最大的斜拉桥, 跨长和跨高均居世界第二。

1 斜拉桥的施工控制系统

斜拉桥的施工控制是一个系统工程, 它主要包括两个方面的内容:一方面是数据采集系统, 另一方面是数据分析处理系统。采用哪种施工方法, 需根据桥梁结构特点、施工方法、施工设备、施工技术、现场条件、施工成本等因素综合分析确定。斜拉桥的设计和施工密切相关, 在桥梁施工前一般都是设计单位给出指导性施工方案。一般的梁体施工方法有顶推法、悬臂法、支架法、平转法及混合法。索塔的施工方法有现场浇筑法和预制后运到塔位处拼装2种。这些施工方法都是设计单位提供的设计方案, 属于理想的状态, 但是在整个斜拉桥施工过程中, 可能会受到多种未知概率的因素的影响, 材料自身特性、设计分析结果、施工工艺、荷载、外界环境条件等诸多方面的实际状态都与理想状态存在差异, 这种差异性不仅影响到桥梁的正常使用, 还会给施工带来安全隐患。很多施工经验告诉我们, 大跨径的斜拉桥在合拢后会出现内力及线性不合理的状况, 更有甚者出现极其严重的跨中下挠。整个施工过程锚固管的精密定位是索塔施工的重点, 索塔施工中需在不同时刻进行变形观测, 以掌握索塔在索力下偏离平衡位置的程度。

总之, 对斜拉桥施工过程的控制主要包括以下几个方面: (1) 结构线性控制; (2) 结构应力控制; (3) 结构的稳定控制; (4) 斜拉桥安全控制。

2 斜拉桥整体施工控制方法

从控制论的角度来讲, 斜拉桥的整体控制方法可以分为3种。

2.1 开环控制

这种控制方法主要应用在简易的斜拉桥施工中, 可以通过结构荷载直接计算结构预拱度, 把预拱度值作为施工控制的依据, 最终得到斜拉桥的合理受力状态。施工过程控制量一般情况下是单向起到控制作用, 不随结构参数而变化。这种控制主要应用在施工控制的前处理阶段, 但是针对存在的误差, 开环控制中还没有相关的有效措施加以解决。

2.2 闭环控制

闭环控制也称为反馈控制, 对于大跨径斜拉桥来说, 合拢后会因施工进度不断推进导致累积多种误差, 进而偏离设计目标。因为在施工的每个阶段, 需要对斜拉桥进行误差控制, 显然闭环控制虽然能提供误差引起的参数变动依据, 但无法针对误差结果进行较为详细的对比分析。

2.3 自适应控制

当施工中产生误差时, 这种系统可以通过自身的调整方式消弱误差对斜拉桥受力状态的作用, 该系统优势明显。自适应控制的过程实际是反馈控制及误差识别的综合协调运用。斜拉桥自适应控制系统技术流程图如下图1所示。

3 斜拉桥施工控制影响因素分析

3.1 结构参数因素

在斜拉桥施工控制中, 结构参数非常重要, 可提供参考, 特别是在结构施工有限元模拟分析中, 结构参数作为基本数据直接影响到分析结果的精确程度。结构的实际参数无法与结构的设计参数完全相符, 它们之间会存在一定误差, 施工中控制需要载入误差并将其应用到施工过程中, 使其能够更好地趋向于斜拉桥的工程实际状况。结构参数因素主要包括: (1) 结构构件的截面尺寸; (2) 结构材料的弹性模量; (3) 材料容重; (4) 施工荷载; (5) 材料的热膨胀系数; (6) 预加应力或索力。

3.2 施工工艺

施工控制的主要任务是对施工过程的各方面进行监测和控制, 每一步的施工工艺都将影响斜拉桥的受力特性, 一般情况下预应力混凝土斜拉桥多采用挂篮悬臂法施工, 但是桥下地势平坦且高度不大时为了节约成本且方便、经济, 可采用支架施工。不论是采用哪种施工方法, 一般都应以预先设定好的施工方法做结构分析计算和设计, 将各种可能影响施工的因素考虑进去。施工工艺本身质量问题又关系到施工控制目标能否实现。因此, 施工控制和施工工艺是相辅相成的, 施工控制必须考虑施工工艺所带来的相应误差, 将此类误差控制在规范规定的合理范围内。

3.3 结构分析计算模型

结构分析是控制施工过程或减少操作误差的重要步骤, 计算模型的准确程度直接影响到结构分析的精确度, 不论使用何种施工控制方法和手段, 都要通过建立符合实际的结构分析模型来对斜拉桥结构进行适当简化, 简化后的计算模型必然与实际斜拉桥结构存在一定误差。有些计算模型误差由于有限元程序自身特性而无法避免, 这就需要在实际施工过程中不断调整优化, 将不利影响降到最低。

3.4 温度变化影响

斜拉桥结构的内力和变形都会随着温度的变化而改变。实践证明, 在一天内不同时间段所测得的结构线性数据都是不同的。施工中一般采用凌晨测量来消除日照温差的影响, 但工期较紧, 特别是边跨合龙前, 必须准确掌握各种因素对主梁挠度的影响。在有太阳且高温情况下, 主梁的挠度变化最明显, 最大挠度可以达到10cm。充分地了解结构内的温度场是我们更好地控制误差的关键。了解内部结构的温度场可以通过埋设温度传感器, 进行24小时的实时观测, 并利用实测温度场进行分析。

3.5 施工管理

施工管理是整个斜拉桥施工的主体, 直接关系到斜拉桥结构质量的优劣, 也是施工控制的主要合作对象。斜拉桥索塔是一种高耸空间结构物, 属于水上高空作业, 具有施工周期长、主塔无支架滑膜施工、施工工作平台狭窄等技术经济特点, 对外界环境的要求较高, 比如对温度变化、风速、雷电等气候因素相当敏感。种种特点决定了斜拉桥施工的风险性和复杂性, 安全控制与管理已经成为斜拉桥施工管理的核心问题之一。

4 结论

斜拉桥施工控制的衡量标准是成桥阶段线性及内力满足理论分析的理想状态。为了保证斜拉桥的安全可靠、适用美观, 施工控制是不可或缺的。在预先设定的斜拉桥施工方案下, 每一项施工工况的结构受力变形均可通过midascivil有限元程序进行分析预测, 另外对于实测数据参数, 可以利用施工控制的相关设备获取, 将理论分析与实测数据进行对比, 进一步判断施工工程中结构的参数变化情况。

摘要:结合多年来在公路桥梁方面的工作经验及体会, 阐述了斜拉桥在国内外的发展状况及特点, 研究了斜拉桥施工控制系统理论、方法及其在施工中的作用, 从宏观角度概述了斜拉桥施工质量控制, 分析了影响斜拉桥施工质量的因素, 最后提出了斜拉桥未来的发展方向, 为斜拉桥的设计和施工提供一定的参考。

关键词:斜拉桥,发展状况,施工控制,控制方法,影响因素

参考文献

[1]Rene Walther, Bernard Houriet, Walmar Isler, Pierre Moia.Cable-Stayed Bridges.London:Thoms Telford Ltd, 1988.

[2]李克银, 吉小军.斜拉桥施工控制中的温度影响分析[J], 铁道工程学报, 2006 (8) :59-62.

[3]韩永利, 赵雷.温度变化对斜拉桥施工控制的影响[J].四川建筑, 2004 (10) :96-97.

斜拉桥施工控制方法 篇2

一、工程实例介绍

整个瓯北大桥工程的建设规模很大, 桥型设计与龟、蛇两山相辉映, 该桥梁项目为双向六车道, 总长度共计1075米, 总宽度共计35米, 由三江街道江头村直至江北街道罗浮村尾岩头, 瓯北大桥是一座独塔双索面斜拉桥, 共计投资5.4亿, 主跨275米。瓯北大桥是永嘉县城市化建设中的重要基础设施工程, 是三江片开发建设的控制性工程, 该桥梁工程的建设, 对永嘉县经济发展具有很大的推动作用, 建成之后, 瓯北大桥对104国道的交通压力将会起到分流作用, 也可以拉近当地与温州的距离, 便于接受温州的经济辐射, 本文在此以瓯北大桥主桥工程为例, 分析斜拉桥施工质量控制和监测。

瓯北大桥主桥为独塔双索面叠合梁斜拉桥, 其跨径组成为150m+125m=275m, 索塔为钢筋砼钻石型索塔, 包括上塔柱、下塔柱和下横梁, 砼强度等级为C55。主墩承台尺寸为54.25m×21.50m×5.0m, 两端无尖角, 承台采用C35砼。基础采用22根直径为2.5米的钻孔灌注桩基础, 桩基持力层在基岩, 桩长49.5米, 钻孔桩钢护筒直径为2.70m。索塔总高100.7m (含塔座) , 其中上塔柱高81.5m, 下塔柱高18.2m;塔柱采用空心箱形断面, 单箱单室。下塔柱塔底截面尺寸为4.93*7.914m (横桥向*顺桥向) , 上塔柱标准截面尺寸为4.0*6.0m (横桥向*顺桥向) , 横桥向壁厚0.7m, 顺桥向壁厚1.0m (锚固区) 。上下塔柱连接处设有下横梁, 梁高为4.0m, 横梁宽度为6.0m, 顶、底板和腹板厚度均为0.70m。主梁采用钢-砼叠合梁, 全桥叠合梁由两根“工”字形钢加劲纵梁和钢横梁组成的钢桥面系与混凝土桥面板形成整体组合截面。主梁共计33个节段, 其中标准节段长8.0米。与钢结构结合成一体的钢筋混凝土桥面板沿全桥宽布置。桥面板分预制板和现浇缝部分, 全桥预制板共272块, 规格72种, 桥面板混凝土标号为C60。拉索采用扭绞型平行钢丝斜拉索, 锚具采用PESM7型冷铸锚。钢丝标准强度1670MPa, Ⅱ级松弛。全桥共34对斜拉索, 最长斜拉索长度约157m。斜拉索在主塔上锚固采用直接锚固于塔壁上, 并在塔壁上设置环向预应力, 在主梁上的锚固采用钢锚箱形式, 钢锚箱置于主梁加劲梁纵梁“工”字形梁腹板的外侧。

二、斜拉桥施工质量控制和监测

瓯北大桥主桥主墩桩基采用冲击钻进行施工, 承台采用钢板桩围堰进行施工, 钢板桩为18m拉森钢板桩NSP-IVw型。索塔采用液压爬模进行施工, 标准节段采用4.5m。主梁采用桥面吊机进行吊装, 桥面板采用高低腿龙门起吊运输至桥面上。斜拉索挂设主要采用塔吊及桥面25t汽车吊完成挂索。斜拉索张拉采用初张拉及二次张拉进行施工, 初张拉主要以控制桥梁线型为主, 二次张拉主要以控制达到设计成桥索力为主。斜拉桥项目的施工控制是系统的工程, 需要对整个施工阶段进行全过程的控制和监测, 瓯北大桥的施工控制和监测方案主要可以分为两个部分, 第一是数据采集, 也就是施工监测, 第二是数据分析处理。在实际工作中, 数据采集主要是事先在主梁、索塔以及斜拉索等部位埋设测试仪器, 例如各种传感器等等, 通过这些设备, 施工控制人员可以获取大量的信息, 包括力学参数以及集合参数等等, 而数据分析处理则是利用计算机技术, 对监测环节所得到的数据实施分析处理, 进而明确下一阶段的施工参数, 在瓯北大桥的施工过程中, 通过以上措施来调整斜拉桥的线形以及内力等等, 进而确保桥垮结构符合设计标准, 保证项目竣工后可以安全运营, 同时保证桥梁外观的优美。

1. 施工控制的组织机构及其监控管理

在斜拉桥的施工控制工作中, 需要涉及到测试、分析、计算、决策等各项环节, 因此想要保证施工控制工作起到实效, 一定要具备完善的组织机构。在瓯北大桥的建设过程中, 构建了施工控制专家顾问组, 进而起到了指导性作用, 在施工控制专家顾问组中, 包括教授级高工以及高级技术人员, 与此同时, 还成立了施工控制项目组, 施工控制专家顾问组与施工控制项目组的工作关系。

除此之外, 在瓯北大桥的施工控制工作中, 考虑到斜拉桥施工的工艺方法比较复杂, 施工活动和质量控制工作都面临很大难度, 因此在构建施工控制专家顾问组与施工控制项目组的基础上, 还成立了技术工作组, 其中包括管理人员、设计人员、测试人员、施工人员等等, 技术工作组主要负责施工监控管理。

2. 施工质量监测措施

由于斜拉桥属于高次超静定结构, 因此在成桥线形方面具有十分严格的要求, 任何一个节点坐标发生变化, 都会对结构内力的分配产生严重干扰, 如果桥梁线形不符合设计标准, 那么内力也势必会随之偏离设计值。另一方面, 在斜拉桥的建设过程中, 斜拉索、索塔以及主梁之间的刚度具有很大差距, 同时由于受到温度变化、拉索垂度、日照、风力、混凝土收缩徐变、施工临时荷载等因素的影响, 往往导致变形与力之间的关系非常复杂, 因此斜拉桥施工难度较大, 施工质量不易控制。根据施工理论计算, 尽管有很多计算方法, 可以计算出每个施工环节的索力以及相应的梁体变形, 但如果依据计算出的线形和索力开展施工, 结构的实际变形可能达不到预期结果。究其原因, 主要是设计中的计算参数与实际施工情况不符导致的, 例如设计中的构件重量、材料的弹性模量、施工过程中的温度变化、混凝土收缩徐变系数、施工临时荷载等参数与实际施工情况不符, 都会导致上述问题。不仅如此, 在斜拉桥的施工过程中, 这种理论与实际不符的问题还具有累积性, 如果不能采取有效的措施加以控制, 那么随着主梁悬臂施工长度的增加, 主梁标高就会与设计目标产生很大偏差, 最终就会导致合龙困难, 而且会影响成桥后的线性和内力。

斜拉桥施工控制属于“施工-测量-计算分析-修正-预告”的循环过程, 施工控制的根本要求就是在保证施工安全的基础上, 使主梁线形和内力满足设计标准, 将误差控制在允许的范围内, 斜拉桥施工监测是施工控制中的关键环节, 主要是力学指标参量的测量、几何指标参量的测量。

(1) 主塔变位测量

主塔变位测量主要测量横桥向和顺桥向两个方向上的变位值, 测量方法主要有投影法、天顶基准法、测距法。在测量过程中, 通常需要运用全站仪、经纬仪等设备, 通常在梁顶面上选择适当的位置作为测站点, 观测点可以根据不同的测试阶段来适当调整。一般情况下观测点选择在塔柱侧壁或者顶端, 瓯北大桥项目采用测距法进行主塔变位测量。通过测量得到了塔柱在日照下随温度变化发生横向偏移的曲线, 并且得出了主梁施工中塔柱的变位偏移值, 为施工质量控制工作提供了依据。

(2) 主梁线形测量

斜拉桥主梁线形测量主要包括中线测量以及高程测量, 在瓯北大桥的施工监测中, 高程测量采用几何水准测量法, 先测出已施工各节段的节段控制水准点的绝对标高, 之后再推算梁底标高。另外为了避免日照温差造成梁体不规则变化, 瓯北大桥项目在进行主梁线形测量时, 选择气温稳定、温度变化小的时间来实施测量, 尽可能缩短测量工作的持续时间。

(3) 索力测量

在斜拉桥的建设过程中, 斜拉索索力准确与否, 对主梁线形具有很大影响, 甚至关系着施工安全。瓯北大桥项目采用脉动法进行索力测量, 脉动法又称作振动频率法, 需要在斜拉索上附着高灵敏度传感器, 通过传感器来获取斜拉索在环境振动激励下的振动信号, 经过滤波、放大、频谱分析等一系列处理, 得出斜拉索的自振频率, 通过自振频率就可以得出索力。另外在瓯北大桥项目中, 考虑到斜拉索弯曲刚度因素, 因此在索力测量开始之前先进行标定, 之后在测量过程中进行修正。

(4) 温度测试

温度变化也会影响斜拉桥结构内力和变形, 尤其是日照温差的变化, 影响更加复杂。瓯北大桥项目施工过程中, 日照温差会影响主梁挠度以及塔柱水平位移, 为了为施工控制工作提供充分的依据, 瓯北大桥项目在进行温度测试时, 选择比较有代表性的几天, 得出24h内结构温度变化情况, 同时运用主梁线形测量结果以及塔柱偏移测量结果, 分析结构温差变形规律, 为了保证测试结果的有效性, 工作人员选择性能良好的热敏电阻作为测量元件, 之后通过电阻值来得出温度值。

(5) 应力测试

应力监测主要是为了掌握梁塔控制截面的应力情况, 判断荷载和梁体重量的变化状况, 建设斜拉桥时, 应力测试应该长期进行, 一般情况下, 钢梁的安装应力采取手持式应变计来测试, 而混凝土梁采取钢弦式应变计来测试, 还要采取无应力计加以补偿。

3. 施工质量控制措施

就目前而言, 斜拉桥施工控制主要有三种方法, 第一种是开环控制, 第二种是反馈控制, 第三种是自适应控制。

(1) 开环控制

如果是结构比较简单的斜拉桥, 通常采用开环控制, 即是在设计中估计结构活载以及恒载, 进而得出结构预拱度, 之后就可以根据预拱度开展施工, 项目竣工之后基本可以满足设计要求的内力以及线形。随着桥梁建设水平的不断提高, 大跨度斜拉桥的应用越来越广泛, 设计中估计的结构活载以及恒载已经无法满足大跨度斜拉桥的施工需要, 因此开环控制一般不会使用。

(2) 反馈控制

在斜拉桥的施工过程中, 有时施工状态会与设计中的理想状态发生偏离, 一旦未能及时调整, 很容易导致结构的内力和线形出现问题, 严重时可能会造成施工安全事故, 对此反馈控制可以对实测数据进行分析, 进而消除偏差, 不过反馈控制目前尚且存在局限性, 通常只用于预应力混凝土大跨度斜拉桥的施工质量控制。

(3) 自适应控制

有限元计算模型中计算参数的取值对斜拉桥施工质量也具有影响, 特别是对于大跨度、特大跨度斜拉桥而言, 有限元计算模型中计算参数的取值对施工活动影响更为明显。在实际工作中, 想要获得精确的控制调整量, 就要严格依据实测结果来调整计算模型的参数, 进而让计算模型自动适应结构的物理力学规律。闭环反馈控制加上参数识别, 就可以形成自适应控制系统, 如果模型计算结果与结构测量结果存在偏差, 可以通过参数识别来调整模型中的参数, 进而确保计算模型得出的结果符合实际测量结果, 模型参数修正以后, 可以重新计算理想状态, 然后根据反馈控制来完成工作, 通过多个工况的辨识, 模型就能够符合实际结构, 从而更加有效地进行施工控制。

三、斜拉桥施工质量控制和监测的发展趋势

斜拉桥是大跨度桥梁的最常见型式之一, 笔者相信在以后的发展中, 斜拉桥的设计方法、施工技术、施工控制水平都会不断提升, 不仅如此, 更多的新型复合材料、新施工工艺会不断用于斜拉桥建设, 在此形势下, 斜拉桥施工控制工作将会日益革新、与时俱进, 目前计算机技术和现代结构理论不断进步, 高强材料的应用越来越广泛, 斜拉桥的施工控制和监测方法也一定会不断完善, 应用更多的先进技术和设备、材料, 使得斜拉桥施工控制的效果更加显著。与此同时, 未来斜拉桥施工控制理论会引起更多专家、学者以及桥梁工程师们的重视, 对斜拉桥施工质量控制和监测的研究将会更加深入。另一方面也要认识到, 随着桥梁施工技术的不断发展, 大跨度、特大跨度斜拉桥的建设会越来越多, 施工控制的要求和难度也会相应提升, 以后大跨度、特大跨度斜拉桥的应用将会是大势所趋, 在这种情况下, 斜拉桥的施工控制措施也一定会取得更大的突破, 大跨度、特大跨度斜拉桥的施工控制方法将更加具有有效性和安全性。此外斜拉桥建设的越多, 相关经验就越丰富, 未来随着斜拉桥的不断建设, 将会积累更多的施工控制经验, 以供今后的研究。

四、总结

浅谈斜拉桥主塔施工控制技术 篇3

1 工程概况

某预应力钢筋混凝土斜拉桥为直柱形双塔结构 (图1) , 上部结构由梁、塔、索三部分组成。, 梁体跨径划分为85m+200m+85m。塔截面为矩形, 塔柱高44米, 共有22对斜拉索, 一边11对, 索距3.5米, 水平索距6.5米。梁、塔混凝土标号均C40, 墩、台为C25级及C30。

2 主塔施工方法

对斜拉桥墩顶完成现浇后, 进行斜拉桥的塔柱施工现浇塔柱并预制安装风撑。塔柱有效高度H=42.5m, 共分三阶段施工, 到顶后方开始梁的悬臂拼装工作。塔柱上共11对索, 索距为3.5m, 为了确保混凝土的浇筑质量, 浇注3.5米。浇注塔柱方法按以下步骤进行:

脚手架接高 (施工平台提升) →劲性钢筋及普通钢筋安装、校正及接头焊接→索管及预埋件的安装、校正和焊接→模板安装、校正和固定→浇注混凝土→养护、拆模→脚手架接高 (或施工平台提升) 。

3 主塔测量

3.1 监控项目与误差要求。

主塔施工监控内容分3部分, 为横梁、主塔塔柱及索导管, 同时, 索塔基础可能出现下沉, 塔柱可能出现挠曲, 要对此进行观测。施工过程中施工的时候, 应但确保索塔各个部位的铅直度、倾斜度、几何形状尺寸、锚固箱的准确定位之外, 还要考虑索塔局部测量与全桥总体测量的相互闭合问题。现行《公路桥规》 (JTJ 041-2000) 要求:主塔倾斜度应该是塔高的1/3000, 并且不能大于30mm或设计要求。主塔的轴线位置的允许偏差值和尺寸的偏差值宜考虑以下两个要求: (1) 按照施工方法施工, 在施工过程中可以达到的精度。 (2) 允许偏差对结构受力的影响很小;本文中的斜拉桥塔柱垂直度符合规范中的设计要求。索塔塔柱具体检查项目见表1。

3.2 测量方法。

塔柱轴线偏位、倾斜度用经纬仪或全站仪进行检查, 塔顶高程及锚固点高程可用水准仪或全站仪进行检查, 外形几何尺寸等其他检查项目可用配合钢尺检查, 索塔局部测量常采用全站仪三维坐标法或天顶法进行, 观测仪器常选用全站仪、激光天顶仪、测斜仪等能进行快速准确测量的仪器。以下便对这两种方法的原理与施测方法进行阐述。3.2.1全站仪三维坐标法测量。3.2.1.1原理。先测出每个测点的坐标, 再使用全站仪的有三维坐标控制功能对测点三维坐标进行控制。不需要单独进行水准测量, 此方法精度很高, 实用性强且应用广泛。3.2.1.2施测方法。为确保索塔的测量精度, 施工索塔前先对原来的桥轴线三角网加密, 采用加密后的桥轴线三角网进行索塔测量。对加密的施工控制网应结合原桥轴线三角网进行严密的平差处理, 确保施工控制网数据准确无误。索塔施工测量过程中, 需要设置一个既可与仪器连接, 又可作上、下调整和平面移动的强制对中装置, 使之强制性地归化到设定的位置上, 然后进行固定。索塔局部测量时, 先进行测量前的预估, 再对对岸的后视点用全站仪照准, 进行两测回放样测量, 测量精度一定要控制在设计规定的误差范围。3.2.2天顶法测量。3.2.2.1基本原理。在平面基准的传递中, J2型经纬仪有自动补偿功能, 充分利用此系统, 用弯管目镜来进行铅直投点的方法称为天顶法。该法投点直观, 精度高, 但施测受场地、通视条件的限制, 有一定的局限性。3.2.2.2施测方法。先设定下塔柱、中塔柱与上塔柱的测站位置, 下塔柱可设在塔座顶部, 中塔柱与上塔柱可设于横梁顶面或侧面。需建立固定式测站, 即每次仪器都必须强制性地设在同心、同标高的位置上, 因此测点需要一个强制对中装置。当仪器设在测站上, 将各点坐标随着倾斜法线向空间延伸传递时, 在劲性骨架式模板的相应位置上, 安装一个既能接收前视读数, 又能确定方向的目标分划板装置, 它由既可移动又能固定的推架和能够反光的分划板组成, 具有确立位置、线条清晰、读数简便的功能。在测量时, 要消除结构变形对测量结果的作用。由于观测站建立在被测结构上, 在外界条件影响下, 结构本身将产生变形, 所以在下塔柱施工中要加强观测, 对索塔承台基础上的施工控制网进行检测。下横梁及中塔柱施工之前, 将转折点的中心点和纵横中心线利用远离承台的基准点从客观上进行复测校核, 然后再重新布设施工测量基准点, 使下塔柱施工阶段的变形量不影响下横梁、中塔柱的施工, 实现分段纠偏, 消除累计误差。

3.3 施测注意事项。

索塔局部测量测试截面选在塔身每隔一定距离的平面上, 由于塔柱是分节段施工, 为控制好塔柱的倾斜度与垂直度, 保证主塔分段浇筑时节段与节段间没有错台, 每一节段浇筑完毕, 应在此段塔柱顶面对该节段的结构尺寸及轴线偏位进行竣工测量, 并在面四边做出中点标志及标高标志, 作为下一节段模板调整的依据。同时, 还需观测墩柱的斜率和垂直度, 墩柱的外表面需顺直, 不能的折线。对墩柱的垂直度、斜率进行观测, 保持外表面的顺直, 不允许出现折线。本桥每一节模板长为3.5m, 按此长度进行节段浇筑, 每节段浇筑完后进行测量。要设置一个相对而言较为稳定的基准点, 在此基础上建立索塔局部测量系统的控制基准点, 比如承台基础上或加工稳定的测点结构, 比如钢牛腿。对索塔的不同部位进行空间三维测量控制时, 要考虑日照对索塔造成的变形影响, 故测量的时间应尽量考虑夜晚或早上要对收集的测量结果及时整理, 以方便数据处理与计算。对索塔的基础、塔座、下塔柱、下横梁、中塔柱、上横梁、上塔柱等几大部位的相关位置和转折点进行测量控制时, 应根据实际施工情况及时进行调控, 避免误差的累积。

4 结论

通过对本工程的斜拉桥主塔施工监控内容及监控目标进行介绍, 并对常用监控实施方法进行介绍并分析。索塔是超静定结构, 同时, 在施工过程中受外界条件 (气温、日照、风) 影响会产生变形, 加之已经建成的部分也会受基础的沉降而产生结构位移, 建设对于斜拉桥塔的监控应根据具体工程环境与工程特点, 对变形产生的原因分析, 对测量基准点及时修正。

参考文献

[1]魏红一.桥梁施工及组织管理[M].北京:人民交通出版社, 2001.

[2]公路桥涵施工技术规范 (JTJ 041-2000) .

斜拉桥施工控制方法 篇4

关键词:斜拉桥,线性控制,策略研究

随着斜拉桥跨径的不断增大, 以及主梁线性、应力以及稳定性等一系列的问题也就越来越突出, 因此斜拉桥的设计施工技术已经成为了现代交通建筑工程当中的重中之重。

1 斜拉桥主梁线性控制

(1) 斜拉桥线性控制理论

斜拉桥的主梁线性控制属于结构变形的一种控制手段。由于在建筑工程当中的主梁自身具备的直观性和可视性的特点, 因此在现代斜拉桥的主梁控制当中主要在保证内力状态的前提之下, 将结构几何线作为衡量斜拉桥建设水平的一项重要指标。根据主梁所在位置的不同, 现阶段的线性包括制造线性、拼装线性以及成桥线性三种。关于斜拉桥主梁线性控制的理论主要分为几何线性理论和自适应控制理论, 也就是说几何理论不单单是只有理论设计值存在, 而是在结构变形和结构的内力误差的情况下对调整误差进行控制作用。并且在已有线性误差值的情况下, 对理论计算模型进行综合调整, 在调整的过程当中需要进行实时分析, 最终对在施工过程当中的每一个施工阶段产生的变形和状态进行全面的了解。自适应理论, 即利用自适应反复迭代计算机对施工各阶段的标高进行优化控制, 需要通过结构学当中的力法来对荷载作用之下产生的支座反力进行计算, 对在施工过程中产生的各种主梁变形状况进行掌握, 在参考设计规范要求情况下, 从而确定各个施工阶段所需要的竖向标高和斜率[1]。

(2) 对主梁线性造成影响的因素

首先是荷载作用下局部变形对主梁线性的影响, 在施工的各个阶段中, 主梁的应力变化是相对较大的, 但是钢本身的容许应力水平是相对较高的, 钢主梁的受力始终是处于容许范围之内的。但是在施工过程中, 会采用拼装焊接和吊机的方式进行钢箱梁的架设, 在这两种受力情况下产生的局部变形也是不同的, 会产生相对位移的情况, 位移如果过大的话, 就会产生拼装的困难, 对质量造成较大影响。

其次是温度阶梯的局部变形对主梁线性的影响, 在实际的施工过程当中, 温度的变化是复杂多样的, 其中包括季节的温差、日照的温差以及骤变的温差等情况。季节性的温差变化速度是相对缓慢的, 不会对斜拉桥主梁线性的内力结构造成比较大的影响。但是在日照的作用之下, 斜拉桥当中的向阳处和背阴处的温度则是截然不同的, 在此种温度变化之下, 在斜拉桥的内部就会产生不同的温度场, 从而使得斜拉桥的各个部分产生不同程度的变化, 因此在施工过程中日照对斜拉桥的内力构造的影响是不容小觑的[2]。

2 主梁线形控制的具体应用

在某工程当中, 斜拉桥的拉索布置采用竖琴式, 主墩处采用塔梁墩固结, 工程当中的主梁为单箱三室大悬臂截面。其具体参数如表1所示。

其中, 梁高按二次抛物线变化, 主梁采用预应力结构, 设纵、横、竖三向预应力。

主梁采用的斜拉索为竖琴式单索面, 布置在中央分隔带上, 塔上索1.57~1.54m, 梁上索距4m。设计平面图如图1所示。

(1) 对主梁的一期恒载主要根据设计资料进行统计, 再根据现场测试出的材料容重进行计算, 之后对构件几何尺寸与设计尺寸的偏差进行修改。在这个过程中主要对每一主梁的两端进行实测自重, 其中梁体内的锚头、套筒等外界因素的重量也应考虑计入。

(2) 对施工荷载的确定, 可以利用施工单位所提供的资料对主梁施工过程中机器在结构体系上造成的荷载大小以及位置进行相关确定;除此之外, 还要对在施工过程当中产生的各种临时荷载进行充分考虑。

(3) 在斜拉桥的施工过程中建立一个可以实时监测的系统, 对施工现场产生的大量数据参数进行汇总分析, 比如线性测量, 即为对主梁线性和主塔线性的测量;力学测量, 即为索力和塔、主梁的应力进行相关收集测量。将收集到的信息进行分析汇总之后, 可以为下一步的施工提供大量的理论基础[3]。

(4) 线性测量阶段。在对主梁线性测量的过程当中, 主要通过各种测量仪器来对主梁的各块段进行标高方面的测量。在测量的时候对于控制点要进行适当的设置, 还要对主梁块段的扭曲程度进行相关测量。在每一个阶段完工之后, 就应该对该梁端的标高进行一次检测。如果在主跨合龙的关键性阶段的话, 应该根据施工过程监控组的要求对每一个梁端进行全面检测, 保证施工质量。在主塔线性测量方面, 需要在塔身埋设适当的测点, 从而对主塔的整体线性进行相关测量, 并且塔顶位移的测量应该和主梁线性的测量保持同步。在进行斜拉索的张拉力测量的时候, 需要借助专门的测定工具来对施工央分隔带上, 塔上索1.57~1.54m, 梁上索距4m。设计平面图如图1所示。阶段和成桥阶段的索力进行全面测量。斜拉索的张拉力对主梁的内力和线性的影响是相对较大的, 部分斜拉桥的索力状态可以直接反映出整个内部结构的状态。对索力的测量可以利用索力的通测和张拉力、索力的单根测量相结合的方式进行测量。在进行索力测量的过程中, 要及时发现其中的油表读数的误差情况以及斜拉索锚固而引起的索力误差情况, 并且及时进行纠正, 从而评价索力和梁内力的状态情况, 在施工过程中属于关键阶段[4]。在应力测量阶段, 主要对主梁以及主塔的应力进行相关测量。主要通过在主梁以及主塔的控制断面部分埋设测试元件来进行应力测量。应力测量的结果要和施工过程监控系统当中的每一阶段的测量结果相吻合, 才能对整体结构的受力状态进行全面的掌握判断, 从而形成完善的预警机制, 保证工程的整体质量。

(5) 对温度对整体结构产生的影响进行相关测量, 比如昼夜温差、日照以及其他外界因素对结构内力的影响做出相关分析[5]。

3 结语

综上所述, 可以得出在斜拉桥施工过程中, 必须坚持以主梁线形为主, 同时还要有效地控制斜拉索力与梁体应力的原则进行施工。并且在斜拉桥的整个结构进行升温或者降温的过程中, 由于混凝土和线膨胀系数相近, 造成了梁、塔索在相同的温度变化下所产生的变形程度相吻合的现象。因此温度对于主梁的影响是相对较小的, 在施工过程中由于季节温差对主梁线性产生的影响可以进行忽略, 但是日照温差对主梁挠度的影响相对于季节温差的影响相对较大。因此在施工的过程当中可以采用日超温差较小的时候来对斜拉桥索张拉锚固进行测量, 从而消除对斜拉桥造成的影响。

参考文献

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[4]冯宗朝, 张茜, 牛祥恒, 等.单索面斜拉桥高支架施工钢箱梁支点反力与线形控制研究[J].公路, 2013 (9) :280-285.

斜拉桥施工控制方法 篇5

大跨度多跨矮塔斜拉桥属于高次超静定结构, 成桥后的主梁线形和结构内力与施工方法和安装程序有着密切的关系, 随着桥梁结构体系和荷载状态的不断变化, 桥梁的内力和变形也在不断变化, 施工中对每个施工阶段进行详尽的分析和验算、求出每个施工阶段的控制目标值, 对桥梁施工控制极为重要。

2 大跨度多跨矮塔斜拉桥施工控制内容

2.1 主桥分段施工线形控制

在主桥分段施工中, 施工挠度和预拱度的计算是线形控制的关键。在悬臂浇注前, 准确计算出各个施工阶段的挠度值和挠度累计值, 并将施工完成阶段的挠度累计值作为现浇梁段施工中的预设拱度, 反向施加到施工完成阶段的结构理想状态, 理想挠度曲线上, 以便为每个悬臂施工阶段确定一条适当的现浇梁段曲线, 这些轴线就是相应施工阶段的结构理想挠度曲线。运用MIDAS/Civil有限元程序, 采用倒拆分析方法对施工阶段进行计算, 采用正装与倒拆相结合的方法处理混凝土的收缩、徐变问题。通过分析知, 施工过程中对桥梁结构内力和变形影响较大的设计参数, 主要来自于梁体自身静载、预应力钢绞线的有效预应力、材料的弹性撑量、混凝土收缩和徐变的变形性能以及混凝土加载龄期的变化等, 其它计算参数影响较小。计算出主梁的设计标高之后, 再运用倒拆分析方法计算出依次拆除每个施工阶段每个梁段的阶段位移, 按照倒拆顺序将设计标高依次迭加上这些阶段位移, 就得到每个施工阶段拆除后结构的理想挠度曲线。可以计算出主桥主梁的设计标高和依次拆除每个施工阶段结构的理想挠度曲线数值进行控制使用。

2.2 主桥截面应力控制

主桥截面应力控制包括主梁截面应力控制和主塔截面应力控制。该桥梁的主梁在设计时按全预应力标准进行设计, 主梁的截面尺寸和刚度较大, 分段施工时最大压应力出现在主梁根部截面, 分别为倒拆过程中的边跨和中跨主梁根部截面应力时程图。边跨主梁根部截面应力与中跨主梁根部截面应力的变化趋势基本一致, 成桥状态时截面应力最大;在结构体系转换和合拢段拆除过程中应力有所变化, 但是变化的幅度较小;在悬臂梁段拆除过程中应力逐渐减小, 且减小的幅度较大, 这些应力变化规律与矮塔斜拉桥悬臂施工时的受力特点相一致。

主桥的主塔主要承受拉索传来的竖向荷载, 施工过程中主塔全截面受压, 最大压应力出现在塔底根部截面, 分别为倒拆过程中的边塔和中塔塔底根部截面应力时程图。施工过程中塔底根部截面应力较小, 主塔有较大的应力安全储备, 在边跨结构体系转换和最后张拉的2/3合拢束拆除过程中, 边塔塔底根部截面应力变化较大, 中塔塔底根部截面应力变化较小;在悬臂梁段拆除过程中, 边塔和中塔塔底根部截面应力均有较大幅度的减小。所以在施工过程中应及时测量各控制截面的应力, 分析应力的实测值与理论值之间是否存在偏差, 如果有较大的偏差, 尽快查找和分析原因, 确保桥梁安全建造以及结构内力不超标。

2.3 主桥斜拉索索力控制

斜拉索是矮塔斜拉桥的重要组成部分, 斜拉索的初张力对主梁起加劲作用, 可以直接影响到主梁的标高、内力和主塔的偏位, 对结构性能影响很大, 所以在对主梁线形控制的同时, 还要兼顾拉索索力的控制。施工中对斜拉索索力的监测, 通常采用对所有索力的通测和对每根索力的单测相结合的方法, 及时发现索力的理论值与实测值之间的偏差, 根据索力误差及时修正拉索的设计参数, 以便将各拉索的索力控制在合理的精度范围之内, 通过时程图分析, 边塔最内、外侧拉索索力与中塔最内、外侧拉索索力的变化趋势基本一致, 在体系转换和合拢段拆除过程中, 索力基本上没有变化;在悬臂梁段拆除过程中, 索力逐渐减小, 但是减小的幅度不大, 施工过程中不用多次调整索力, 符合矮塔斜拉桥斜拉索一次张拉的施工特点。

2.4 主桥塔顶偏位控制

主桥的斜拉索在塔顶没有截断, 通过鞍座对称锚固于两边的梁体。由于该桥跨数较多, 在合拢段施工及体系转换过程中, 塔顶容易出现较大的偏位, 对主梁线形和拉索索力控制不利, 因此在桥梁施工过程中必须对桥塔偏位进行控制, 通过偏位时程图可以看出, 在结构体系转换和合拢段拆除过程中, 边塔塔顶偏位较大, 中塔塔顶偏位较小;在悬臂梁段拆除过程中, 边塔和中塔塔顶偏位都较小。这是因为在合拢段拆除过程中边塔左右两边的结构相差很大, 合拢束的强大效应使边塔附近的主梁在跨中产生较大的不平衡竖向位移, 塔顶有较大偏位;而中塔在合拢段拆除过程中左右两边的结构完全对称, 中塔附近的主梁在跨中没有产生较大的不平衡竖向位移, 塔顶没有较大偏位。为了减小边塔塔顶偏位, 合拢束应分多批进行张拉, 即在当前合拢时张拉第一批合拢束, 等所有合拢段的第一批张拉完后再张拉第二批, 依次循环下去直到所有合拢束全部张拉完毕, 这样桥梁结构就会渐渐成为一个整体, 避免了合拢段施工时边塔左右两边结构不对称现象。

2.5 主桥施工稳定性控制

悬臂施工时矮塔斜拉桥的主梁和主塔一般承受很大的轴向压力, 结构容易发生失稳破坏。主桥是一座大跨度多跨矮塔斜拉桥, 合拢段施工较多, 合拢工序较复杂, 合拢时主梁和主塔承受的轴向压力较大, 为了避免施工过程中出现结构失稳破坏, 必须对桥梁进行施工稳定性控制。但是目前还没有可靠的手段来监测施工过程中可能出现的失稳现象, 只是通过稳定性分析计算, 再结合结构的应力、变形情况来综合评定控制其稳定性, 通过倒拆分析, 每个施工阶段的桥梁的第1阶稳定安全系数都较大, 远远大于现行规范规定的最小稳定安全系数, 说明结构的整体稳定性较好;开始施工时结构的稳定安全系数最大, 随着悬臂梁段的浇注, 稳定安全系数逐渐减小, 说明结构的整体稳定性随着悬臂梁段的浇注而逐渐下降;每个施工阶段的第1阶失稳特征均为桥塔面外反对称失稳, 施工过程中桥塔的面外刚度相对较小, 施工时应确保桥塔与主梁的固结, 加强桥塔的面外刚度。

3 结语

斜拉桥梁施工之前需要确定出桥梁施工控制的内容和控制目标, 包括主梁线形控制、主梁和主塔截面应力控制、拉索索力控制、主塔塔顶偏位控制和桥梁施工稳定性控制等。在主梁线形控制中, 通过对桥梁结构的整体分析, 分别计算出一期恒载、二期恒载和活载产生的挠度, 将这些挠度按照一定的系数进行组合, 计算得出桥梁施工的预拱度, 将主梁施工预拱度叠加桥面竖曲线标高, 得到成桥状态的主梁设计标高, 再将设计标高依次叠加每次拆除一个施工阶段主梁的阶段位移, 得到桥梁施工的理想挠度曲线, 按照此挠度曲线进行施工, 即可确保桥梁的最终线形符合设计线形。

摘要:探讨了在大跨度多跨矮塔斜拉桥施工中采用以主梁线形控制为主、兼顾桥梁截面应力和拉索索力的控制原则, 采用基于最小二乘法的参数识别修正法对桥梁进行施工控制, 具体内容包括主梁线形控制、主梁和主塔截面应力控制、拉索索力控制、主塔偏位控制和桥梁施工稳定性控制等。

关键词:大跨度,多跨,矮塔斜拉桥,施工控制

参考文献

[1]王徐力.大跨度斜拉桥施工阶段荷载对拉索索力的影响[J].建筑设计管理, 2010.8.

[2]陈智辉.斜拉桥施工阶段可靠度分析[J].黑龙江交通科技, 2010.14.

斜拉桥施工控制方法 篇6

斜拉桥具有跨越能力强和造型优美等优点, 近年来, 在我国大跨度的桥梁建设中得到了广泛应用。斜拉桥是一种将斜拉索两端分别锚固在塔和梁上, 形成塔、梁、索共同承载的结构体系[1]。斜拉桥索塔是斜拉桥重要的组成部分。斜拉桥索塔截面形状可分为实心截面和空心截面, 外观形状可分为矩形、H形、对称和非对称的多边形等, 索塔组成构件包括塔柱、横梁和连接构件[2]。塔柱之间设有横梁或其他连接构件, 索塔之间的横梁也有两种类型, 一种是承重横梁, 另一种是非承重横梁, 前者一般是承受主梁荷载的受弯横梁, 或者连接索塔弯折处的受拉横梁及受拉横梁, 而后者一般是连接索塔无弯折部分的连系梁, 主要作用是增加索塔的侧向位移刚度。连接构件一般为索塔顶部起连接作用的附属构件[3]。

斜拉桥索塔属于高耸空间结构, 形体大, 因而斜拉桥索塔施工具有施工工期长、主塔爬滑模施工、水上作业、高处作业、立体交叉作业、施工工作平台狭窄等技术经济特点, 并且对风、雨、雷电等气候气象因素相当敏感, 这些特点决定了斜拉桥索塔施工的复杂性和风险性[4]。在斜拉桥索塔施工之中, 安全风险控制已经成为目前斜拉桥施工管理的核心问题之一。因此, 非常有必要对斜拉桥进行施工安全风险评估的研究, 找出风险的控制要点, 全面提高斜拉桥施工的安全管理水平。

1 风险分析

风险分析主要是采用系统安全工程的方法对风险源可能发生的事故进行全面的分析, 找出潜在的事故类型、可能受伤害人员、致害物、事故原因等, 确定主要物的不安全状态和人的不安全行为。

1) 致险因子分析。致险因子的分析从作业人员、机械设备、材料、施工工艺、作业环境等方面对可能导致事故的致险因子进行分析。

2) 受伤人员类型、伤害程度分析。可能受到事故伤害的人员类型分为作业人员本身、同一作业场所的其他作业人员及周围其他人员;人员伤害程度分为死亡、重伤和轻伤。

3) 不安全状态、不安全行为分析。在GB 6441—1986企业职工伤亡事故分类[5], 不安全状态分为4大类, 不安全行为分为13大类, 每一大类又进行了细分。

根据以上风险分析方法, 结合斜拉桥施工现场实际情况, 对斜拉桥的索塔施工进行了风险分析, 确定出潜在的事故类型包括坍塌、起重伤害、物体打击、高处坠落事故, 具体分析结果如表1所示。

2 风险估测

根据风险分析结果, 运用LEC评价法对索塔塔柱施工进行风险估测, 该方法采用与系统风险率相关的3个方面指标值之积来评价系统中人员伤亡风险大小:L为发生事故的可能性大小;E为人员暴露在这种危险环境中的频繁程度;C为一旦发生事故会造成的损失后果。风险分值D=LEC, D值越大说明该系统危险性越大, 通过对风险分值进行分级, 判断评价危险性的大小[6]。结合现场调研, 得出风险估测结果, 具体内容如表2所示, 最终确定出索塔施工过程中应重点防范的风险是坍塌和高处坠落事故。

3 风险控制措施

斜拉桥索塔施工影响安全性的主要因素有施工工艺、设计不佳、材料不合格及工人技术水平, 其中, 施工工艺及人员的技术水平是影响索塔施工安全的主要因素, 风险防控的重点是坍塌和高处坠落事故, 针对需要重点防控的事故, 分别从安全技术措施和现场管理措施方面给出了具体的防控对策。

3.1 安全技术措施

1) 坍塌事故。

a.液压爬模应根据结构特点、爬模工艺和环境状况对爬模进行设计, 制订专项施工方案, 并组织专家进行论证。

b.液压爬模应由具有资质的企业加工, 具有合格证书和全部技术文件, 进场前应验收确认合格, 并形成文件。

c.液压爬模组装完成后需对整个系统进行压载试验, 以确保在施工中爬模系统的安全。

d.爬模须在混凝土达到规定的强度后方可提升, 提升时应有专人指挥。

e.模板爬升过程中, 应设监控人员站在合适位置, 注意报告一切不同步的现象 (不均匀及不规则) 。

f.爬架上严禁堆放重物以保证结构安全, 爬升爬架时尽量卸掉不必要的施工荷载。

g.钢锚梁吊装前应对塔吊的制动系统进行调整。

h.钢锚梁安装时, 应监测钢锚梁的节段间错台及垂直度。

i.钢锚梁放样时, 尽量选择温度对测量数据影响小的时段进行。

2) 高处坠落事故。

a.模板施工的作业平台临边应设置防护栏、安全网, 并应确保安全网安设完好, 并设置明显的安全警示标志;

b.模板爬升结束后, 应将临边位置安全护栏恢复。

3.2 现场管控措施

1) 坍塌事故。

a.高空作业人员必须身体健康, 无高血压、恐高症、心脏病等疾病, 并经培训考核合格后方能上岗。

b.施工前应做好安全技术交底, 并做好安全防护与警示标识。

c.尽量避免双层或多层作业, 若无法避开, 必须采取安全隔离措施, 做好安全防护。

d.施工现场必须配备两个以上的灭火器、消防水箱。

e.设专人定期和不定期对爬模装置进行维修保养, 保证万无一失。

f.施工操作人员, 不得随意割断爬升架杆件或者割孔、扩孔。

g.塔式起重机拼装完成后, 应进行载荷试验, 确保使用中的安全。

h.施工电梯启动时应鸣笛示警, 严禁超载超员。吊笼门未关闭, 不得升降, 升降过程中不得开启吊笼门。

2) 高处坠落事故。

a.爬架各层上下梯具设置防滑设施。

b.运送人员上下电梯须设置防坠落装置。

c.电梯升降机必须由专业人员操作, 施工人员不得随意操作。

4 结语

本文将风险分析与管理的基本知识与索塔施工技术相结合, 对斜拉桥施工中的安全风险进行了分析。在风险分析的基础上, 根据以往斜拉桥索塔施工的实践经验、事故情况进行了风险估测, 研究得到斜拉桥索塔施工过程中需要重点防控坍塌和高处坠落事故, 并相应提出了防控措施建议。研究表明, 通过本文对斜拉桥索塔施工风险全面的分析, 并提出更科学、更具有可操作性的安全控制措施, 将大大降低斜拉桥索塔施工的安全事故发生。

摘要:为研究公路斜拉桥索塔施工的安全风险, 采用系统安全工程的方法对索塔施工过程中可能发生的风险进行了全面的分析, 根据风险分析的结果, 运用LEC评价法, 最终确定出索塔施工风险防控的重点是坍塌和高处坠落事故, 针对得出的风险防控的重点制定了具有可操作性的风险控制措施建议。

关键词:斜拉桥,索塔施工,风险分析,风险控制

参考文献

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[5]GB 6441—1986, 企业职工伤亡事故分类[S].

斜拉桥施工控制方法 篇7

1 桥梁病害与加固方案

2012年2月对A、B斜拉桥进行了定期检测, 结果显示桥梁索塔下塔柱局部存在竖向裂缝, 主梁节段处顶板、底板和腹板存在局部锈蚀等问题。2012年10月检测单位对上述两座斜拉桥进行了荷载等级为汽车-超20级、挂-120的荷载试验, 结果显示主塔残余应变值与总应变的比值小于规范容许值20%, 主塔处于弹性工作状态, 建议对主塔进行加固。通过结构计算分析, 主梁上、下缘正应力值均在规范允许的应力值范围内, 主梁上的剪应力值也在规范允许的应力值范围内;索塔下缘未出现拉应力, 均处于受压状态, 索塔上缘在索塔的根部出现了0.1MPa的拉应力, 在左塔上塔柱的位置出现0.84MPa的拉应力;斜拉索的最大拉应力为612.1MPa。通过运营状态计算结果分析, 在运营阶段, 在最不利荷载组合作用下, 主梁上、下缘的正应力值均在规范允许的应力值范围内, 主梁上的剪应力值也在规范允许的应力值范围内;索塔下缘在塔梁相交的位置出现了0.14MPa的拉应力, 其他位置均处于受压状态, 索塔上缘在索塔的根部出现0.3 MPa的拉应力, 在索塔上塔柱位置出现0.87 MPa的拉应力, ;斜拉索上的最大拉应力654.2 MPa。斜拉桥塔柱病害如图1所示。

根据上述检测结果确定采用预应力碳纤维板加固技术对塔柱进行加固, 通过预应力碳纤维板预先发挥相当的强度, 从而有效利用其高强性能, 抑制结构裂缝, 提高构件抗拉能力[4,5]。加固方案为:在索塔上、下塔柱有索面外侧张拉预应力碳纤维板, 碳纤维板厚度1.4mm, 宽度100mm。

在斜拉桥索塔上塔柱有索面外部左右塔各粘贴三根长度为3 405cm的预应力碳纤维板, 碳纤维板上端距离钢塔冠最底缘64cm, 最左侧碳纤维板距离塔柱最左侧76cm, 依次向右分别间隔38cm、91cm布设第二、三根碳纤维板, 对碳纤维板施加360 MPa的初始应力, 碳纤维板两端用配套锚具锚固。在索塔下塔柱有索面外部左右塔各粘贴5根长度分别为650.6cm (左) 、581.5cm (右) 的碳纤维板, 碳板间距42.8cm, 依次交错布设 (见图2) , 竖向间距50cm, 对碳纤维板施加720 MPa的初始应力, 碳纤维板两端用配套锚具锚固。

2 施工准备

加固施工前的准备工作如下:1) 用钢筋探测仪或除去混凝土保护层的方法明确原钢筋网所在部位, 以便能确定锚具的安装位置;2) 标注锚具安装位置的中心线;3) 根据碳纤维板的自由段长度, 结合碳纤维板的张拉伸长量确定开槽位置;4) 切割凿出安放碳纤维板锚具及张拉装置的槽, 其示意图如图3所示, 其中固定端开槽尺寸为100mm×150mm×25mm, 张拉端开槽尺寸为100mm×150mm×25mm, 碳板开槽尺寸为120mm×15mm, 长度根据碳板设计长度决定。5) 标识需安装化学锚栓的各孔位置, 按化学锚栓使用说明的要求钻孔并安装M24型化学锚栓, 同时清理需粘贴碳纤维板部位的基面, 涂抹找平胶, 见图4。

由于碳纤维板属于单向碳丝拉挤成型的材料, 横向不具有约束力, 故为保证工程质量, 在进行碳纤维板张拉前, 必须对其进行约束防护。防护措施为在碳纤维板上下两面纵向各粘贴一层碳纤维布, 然后每隔50cm, 缠绕粘贴10cm宽的碳纤维布。该项防护措施在碳纤维板生产完后, 在生产工厂内完成。由于碳纤维板属于复合材料, 抗劈裂、抗震动能力较差, 很容易造成运输过程中的损坏, 所以, 在碳纤维板运输过程中, 应派专人到碳纤维板生产工厂及锚具工厂, 对碳纤维板进行抗震防护, 采用专车进行运输, 并采用专用吊车进行吊装。在碳纤维板防护措施完成后, 通过专车将碳纤维板运送至锚具厂, 进行碳纤维板锚固成索, 并进行预张拉测试, 如测试不合格, 将不能用于施工。由于索塔较高, 在进行碳纤维板安装时, 要采用50t吊车进行吊装, 保证臂长能伸到安装位置。

3 施工工艺

碳纤维板粘贴主要工作流程如图5所示, 包括:1) 安装固定端及张拉端锚具, 采用化学锚栓固定;2) 在碳纤维板混凝土基面槽内, 先涂抹碳纤维板专用胶, 涂抹厚度为开槽厚度;3) 在碳纤维板上涂抹碳纤维板专用胶, 其中固定端最后28cm及张拉端最后22cm不涂抹。

碳纤维板张拉主要步骤有:1) 化学锚栓完全固化后按张拉示意图安装碳纤维板锚具及张拉装置;2) 确保所有零部件安装正确后, 初张拉至8~10kN, 标识张拉端锚具位置;3) 分级张拉至设计初始应力, 记录每级张拉工程中的伸长量, 若发现伸长量异常, 则应停止张拉, 检查原因。张拉前用于施工的千斤顶需标定, 在每次千斤顶回程前应及时拧紧张拉端螺母, 张拉施工时非操作人员应远离施工现场, 操作人员做好必要的防护。碳纤维板张拉现场施工见图6。4) 张拉完成后拆除张拉机具, 去除碳纤维板及混凝土表面多余的结构胶;5) 封锚, 对碳纤维板锚具表面进行必要的防护处理, 见图7。

施工过程注意事项包括:1) 张拉时应认真做到孔道、锚具及千斤顶的轴线一致, 以减少孔道的摩擦损失, 便于张拉施工的顺利进行;2) 预应力张拉必须实行张拉力和伸长量双控, 在张拉之前, 需对油泵和千斤顶进行校验, 使计量仪表准确;3) 张拉时对原设计张拉力及伸长量进行复核计算, 进行重新确认, 在张拉过程中, 若出现张拉力和伸长量与设计值不同时, 应进行重新复核计算, 方可进行下步施工;4) 由于碳纤维板的张拉位于索塔, 所以必须左右同步对称进行张拉, 使索塔结构在张拉时处于均衡受力状态。

4 结语

汉十高速公路孝南互通A、B斜拉桥是无背索弯坡曲线斜拉桥, 具有独塔、桥塔后倾、无背索和塔梁固结的特点, 塔柱固结处局部受力复杂, 局部出现裂缝, 影响桥梁结构安全。加固方案采用预应力碳纤维板加固技术, 在索塔上和下塔柱有索面外侧设置张拉预应力碳纤维板。通过对碳纤维板张拉以及混凝土与碳纤维板间的良好粘结性, 很好改善了桥塔塔柱局部受力, 加固效果良好, 具有推广应用价值。

参考文献

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