斜拉桥施工总结（主桥桥型为单塔斜拉桥加t型刚构的组合型式） 15页

第一章索力与线型控制一．工程简介：ZZ大桥是国内索塔墩最高的斜拉桥，主桥桥型为单塔斜拉桥加T型刚构的组合型式，桥跨布置为30+39+34.5+149+200+51米，桥长516.3m。其中34.55米为外伸梁,149+200+51米为斜拉桥与T构组合体,主跨200米。斜拉桥主梁为双纵肋Π型梁，分为49个节段，0＃节段为6米，1#、1`#为5米，24＃、24`#节段为合拢段，长为2米，其余节段为标准节段，长6米。斜拉桥体系为塔梁墩固结体系。斜拉桥斜拉索为密索体系，平行双索面，呈扇形布置，斜拉索在主梁上位于人行道与防撞护栏之间，中、边跨对称各布置23对拉索，索距为6米，塔上锚点设于上塔柱内箱，梁上锚点设于主梁纵胁底部中线。斜拉桥主梁成桥线型为半径R=18000米凸竖曲线，曲线顶点为主梁0＃节段纵横轴线交点。斜拉桥主梁在悬臂施工中，设置了预搭度，主跨为18cm，边跨为12cm。斜拉桥主梁线型和索力控制的目的是使主梁的恒载弯矩很小，截面主要承受压力，索塔承受轴压力，使整个桥梁结构应力分布合理。斜拉桥主梁线型控制及索力控制关系为即相互影响、相互制约又相辅相成的关系，在ZZ大桥主梁悬浇施工过程中，坚持以精确控制主梁每一节段立模标高作为主梁线型控制和索力控制的基础。ZZ大桥是密索斜拉桥，为弹性支撑多次超静定结构，同时为柔性体，受温度、风载等不稳定因素影响较大，在施工控制中，须尽可能摒弃这些不稳定因素的影响。二、线型控制决定因素1、主梁0#、1#、1`#节段立模标高线型控制从控制主梁0#、1#、1`#节段立模标高开始，ZZ大桥主梁0#、1#、1`#15 节段采用膺架现浇，膺架用万能杆件和碗扣式支架组拼。主梁0#、1#、1`#节段立模标高为设计标高与现浇施工设置的预拱度之和。施工预拱度由下式确定：—膺架在现浇砼自重作用下所有弹性变形的总和。ZZ大桥下横梁现浇支架由碗扣式支架和万能杆件杆件组拼，所以，由万能杆件弹性变形、碗扣式支架弹性变形以及所铺钢轨、方木、模板弹性变形组成。—膺架在现浇砼自重作用的所有非弹性变形的总和。它由万能杆件螺栓与栓孔间隙、各层杆件竖向接触间隙组成。—膺架基础沉降。根据已建成桥梁膺架现浇梁预拱度设置值，初步确认预搭度在4cm～10cm之间，变形对荷载分布无大的影响，在荷载分布分析中，根据均布荷载叠加原理、杠杆原理对荷载进行分布和传递分析，用SAP93对碗扣式支架和万能杆件支架进行了弹性变形计算。ZZ大桥下横梁预拱度设置为5.4cm，其中万能杆件弹性变形为1.2cm，碗扣式支架弹性变形为0.3cm，方木、钢轨、模板弹性变形为0.24cm，其余由非弹性组成。实际变形量为4.8cm，扣除温度影响，基本实现线型标高精确控制。1、标准主梁节段的标高控制主梁标准节段在挂篮悬臂施工过程中，施工立模标高决定于设计标高和在温度、斜拉索拉力、各种施工荷截的作用下产生的挠度值，即：H施——主梁施工节段立模标高H设——主梁施工节段在一期恒载时的设计标高Σf1——施工节段在后续梁自重作用下产生的挠度总和Σf2——施工节段在后续梁段斜拉索张拉作用下产生的挠度总和Σf3——施工节段在后续梁预应力张拉作用下产生的挠度总和15 Σf4——施工节段在前施工节段混凝土收缩、徐变作用下产生的挠度总和f5——施工节段在挂篮和其它施工荷载作用下产生的挠度f6——施工节段在温差的作用下产生的挠度f7——索塔墩基础沉降值温度变化对斜拉桥受力在施工阶段分三个方面的影响：１．已成结构在均匀温度变化的影响２．构件间的温差影响，即斜拉索与主梁之间温差。３．同一结构不同部位的温度差的影响，例如，塔箱柱内外温差、塔柱阴阳面的温差、主梁顶面与底面的温差。在施工中，后两项一般取５℃或10℃，对主梁挠度影响小，可不予考虑。第一项对主梁挠度影响大，温度降低时，斜拉索收缩，主梁上挠，当温度升高时，斜拉索伸长，主梁下挠。ZZ大桥在三月份施工24＃节段，一天温差有20℃,当张拉完23#索时，一天挠度变化达到24cm。故在ZZ大桥施工中，用确定固定挠度观测时间（早晨５:30～7:30）的方法，以减少温差对观测结果的影响，同时避免观测工作与施工之间的互相干挠。索塔墩基础沉降的影响，在施工测量中，以０＃节段中点作为挠度观测相对基准点，并定期对基准点进行稳定性监测，即沉降监测，予以修正。其它挠度均用机算机分析计算得出。三、索力控制1、索力控制概述索力的测试要求方便、快速、准确，满足设计要求及施工要求。在目前的索力测试中较成熟的方法有：微振法、稳态激振法、安装测力传感器直接测量法、粘贴应变片测量变形法、测试拉索垂度间接测量法、由油表直接读出法等，其中以微振法应用最为广泛，该法测试速度快、设备简单，综合误差可控制在5%以下。15 ZZ大桥斜拉索索力采用微振法进行测试，并一部分索安装测力传感器直接测量法进行修正。微振法是通过测定拉索的自振频率来测定索力的，其计算方法如下：T—索力（N）W—单位索长的重量（kg/m）fn—索的第n阶自振频率（Hz）l—索的计算长度（m）n—索的自振频率阶数g—重力加速度（9.81m/s2）F—索自振基频2、索力测试的标定及精度控制选取较典型（按长短选2—3根）的拉索，在锚固端安装高精度测力传感器，对索振频率与索力的相关性进行分级标定，以确定理想计算模型的修正系数。通过对索的分级标定，确定修正系数随索长的变化规律。其它索的修正系数采用插值法来确定。通过上述标定后，索力测量的精度可保证在2%以内，因此可以保证满足施工控制的精度要求。3、测试系统用高灵敏的压电加速度计测量拉索的振动信号，振动信号经电荷放大器和滤波处理后，由DASJ动态信号采集和数据处理系统作分析处理。如下图：YE3760低通滤波器YE5858电荷放大器器压电加速度计拉索微机（A/D板）DASJ系统软件微振法测试系统框图（图1）四、拉索索力与线型标高的相互关系15 在实际施工中，理论的索力与主梁节段挠度关系与实际不一对致，主要因为：１、混凝土是非理想的弹性材料，理论弹性模理与实际混凝土弹性模量有一定的偏差。２、主梁设计断面尺寸与实际断面尺寸的偏差和设计砼比重与实际砼比重造成的主梁节段实际自重与设计比重不同。３、预应力张拉的偏差。４、温度的影响。因些，斜拉索张拉采用分级张拉，初张拉时张拉总索力的10%，再张拉至50%、80%，最后张拉至100%。在各级索力张拉后均测量主梁的标高变化值，分析标高变化随索力变化的关系，检验因斜拉索张拉对主梁预拱度设置，从而更好的控制索力和主梁线型标高。下表是5#段4#索张拉时标高随索力增大的抬高值变化情况：温度：18℃时间：2000年8月6日（表1）索力(T)10%T50%T80%T100%T炳岸7264050枣岸6253953从上表可以分析看出：每增加10%的索力，主梁标高将抬高5mm，索力与主梁挠度变化基本上呈线型关系，因而在张拉每一标准段斜拉索时，在初拉10%索力后，在一定范围内便可确定索力与线型关系，并通过索力与线型关系调整索力来调整、协调线型标高。五、温度对索力、主梁标高的影响１、温度对索力、主梁标高影响的观测斜拉桥是柔性结构，主梁刚度小，挠度变化明显，斜拉索的长度受温度影响很大，温度升高，拉索伸长，主梁标高下降，温度降低，拉索缩短，主梁标高增大。另外桥面与桥底的温度差对主梁标高强度也有一定的影响，因而在主梁线型控制中不能避免温度对索力与线性标高的影响，必须根据现场情况对索力与线型标高进行温度修正。下图是17#段温度标高观测的变化情况：15 时间、温度、标高图（图2）从上表的曲线可以看出，随着温度升高，主梁标高随之降低；随着温度降低，主梁标高随之升高；且在不同的时间阶段的相同温度下，主梁标高也有很大差异。２、斜拉索张拉时索力及线型标高的温度修正17#段16#索张拉是在2000年11月10日12：30，张拉时温度为31℃，比设计温度高11℃。由于张拉时温度高，索变长，如不考虑温度修正，当温度达到设计温度时，索将缩短，索力增大，主梁上挠，在线型与索力同时变化后仍存在较大的正误差。因而在调索时必须进行温度修正，调小索力，减低标高。在适当调小索力张拉后，主梁标高与设计主梁标高误差均在-6~+8mm以内，很好的满足了线型要求。六、调索调索是调节主梁线型标高、主梁应力以及结构应力的主要手段，ZZ大桥施工到7#段时，主梁部分局部应力没达到设计要求。为调节主梁应力，进行了第一次调索。调索后，主梁应力和索塔应力均有所增大，3#纵胁下缘压应力从15.9MPa增加16.4Mpa，中塔柱根部由3.5Mpa增加到3.7Mpa，0#箱底由9.4Mpa增加到10.4Mpa,下塔柱应力无变化。施工到15#15 段时，经过对已施工的节段的线型标高及索力的检测发现：主梁实测标高较理论标高低（炳岸最大4.9cm，枣岸最大5.2cm）,且实测一些斜拉索索力较理论索力也有偏差，因而决定通过调索来调整索力及线型标高，进行了第二次调索。调索前、后索力对比：（表2）段号(枣)101112131415备注调索前（KN）367638994037421544804580此处只例10#—15#调索后（KN）351542304350432145764154段号（炳）101112131415调索前（KN）367039024041421144754578调索后（KN）351542304350432145764154表中索力值的1/2是单根索的索力值。调索前、后线型标高差对比：（表3）段号枣岸（mm）炳岸（mm）101112131415101112131415调索前-12-20-36-39-40-52-13-20-27-24-36-49抬高值141833373440142025283036调索后2-2-3-2-6-1210-24-6-13表中负值指比理论标高低，正值指比理论标高高；此处只例10#—15#段。从上表可以看出，经过调索，使主梁线型标高得到很好的调整，达到了设计要求和调索的目的。七、合拢段线型控制１、合拢线型保证措施ZZ大桥为斜拉桥与Ｔ构的组合式桥梁，主跨与Ｔ构合拢，边跨与外伸梁合拢，合拢段长均为２米，重69吨。斜拉桥合拢是一个体系转变过程，约束增加，超静定次数增大，ZZ15 大桥合拢着重考虑了三个方面的条件：１、在合拢施工过程中，合拢段两端线型标高要保持一致。２、温度相对稳定，温度稳定持续时间要满足合拢段临时固接。３、无应力合拢，即保证合拢施工不引起后期结构产生永久性次内力。为满足三方面条件，采用顶推方案消除结构因砼收缩、徐变引起结构产生永久性次内力，采用压重方案来调整线型标高、采用换重方案使荷载分布在合拢前后和合拢过程中保持一致，避免在合拢施工过程中和施工前后荷载变化引起合拢段受力破坏，采用劲性骨架临时锁定方案来防止因温度引起合拢段受剪破坏。合拢顺序为先合拢边跨，后合拢主跨的顺序进行合拢段施工。由于Ｔ构施工进度慢，边跨合拢时，Ｔ构在浇筑最后第二段，为满足Ｔ构挂篮能够移出浇筑最后一段，边跨施工方案采用挂篮不对称移出方案，即边跨挂篮在浇筑边跨24’#后，移出锁于外伸梁和边跨24’#节段上，而主跨挂篮在浇筑完主跨24#节段后，不移出，只下降脱离梁体。由于索塔两边悬臂荷载不对称，边跨弯矩大，主跨弯矩小，索塔向枣岸（边跨方向）倾斜，同时由于挂篮的锁定作用，相当于边跨增加了竖向约束，当温度降低到７℃时（早辰７:00点观测），索塔顶向枣岸偏７cm，同时主跨向上的挠度增大，根据塔柱的偏移方向及偏移量，通过计算塔柱纠偏所需力的大小，在主梁主跨24#节段上施加配重予以纠正塔柱由于偏载引起塔柱的偏位。１、合拢时间的确定边跨合拢因外伸梁合拢端部与辅助墩固接，外伸梁端部标高经观测随温度无大的变化，标高变化一天不超过2mm，外伸梁的线型标高变化因素在合拢中没予考虑。劲性骨架焊接量大，合拢临时固接时间长，在焊接施工过程中，劲性骨架焊缝厚度达不到设计要求，抗剪能力低。在合拢临时固接时间内，温度要稳定，以避免因温度降低斜拉索、主梁收缩，使劲性骨架轴向受拉、竖向受剪、使劲性骨架焊缝在双向剪应力作用下被剪坏，合拢临时固接时间选择在晚上的11点～第二天清晨５点。八、结束语：15 斜拉桥的索力与线型控制直接关系到斜拉桥主梁及塔柱的受力状况；关系斜拉桥承受荷载的能力；关系斜拉桥的使用寿命。因而在施工中严格控制索力与线型标高是斜拉桥的关键技术之一。1、索力是控制线型标高的重要因素，所以索力的准确测试是保证线型的必须条件。2、斜拉桥的斜拉索受温度影响是不可避免的，因而在施工中进行温度修正是必须考虑的。3、各段支模标高地准确调整在很大程度上决定该段与前一段线型标高的顺畅连接，如果出现连接不畅，不仅将影响该段的线型调整，还将影响该段砼受力。15 第二章ZZ大桥主梁施工测量一、工程概况炳金大桥是我局、处重点工程，是攀枝市的一大标志性建筑物，是省市九.五重点工程，其技术难度高、高空安全威胁大。主梁为双纵肋结构，采用挂篮悬灌施工。悬灌共分23次，共46片标准梁，每片梁长6.0m，宽23.9m。主梁的施工以6.0m为节段一块块向前延伸，在未合拢前处于动态平衡状态，给线性控制带来很大困难。主梁锚固区是主梁结构的关键性测量部位，主梁索导管的安装定位是一个技术性强、难度大的关键性测量工作，动态施工影响导管定位精度。主梁线性控制及主梁上索导管的定位是主梁施工测量的两大难题。二、施工测量2.1、建立施工控制网在施工主梁前，建立施工测量控制网，控制网的建立以原设计控制网为基础，复核后作为主梁施测控制网。2.2、平面施工控制及高程施工控制在全桥统一的平面的高程控制网基础上布设施工平面控制网。(1)、平面施工控制主梁施工以6.0m节段为施工循环单元一块块向前延伸，施工控制随主梁的延伸而延伸。根据主梁中心线及梁部索导管定位方向线将平面施工布置成矩形控制网（如图所示）。矩形控制网的建立，以桥轴控制线为基准线，将主梁中心线投影至已浇（0#、1#、1’#）节段梁顶面上，以标定其方向。与此同时，根据桥梁中心线距塔柱上下游内侧8.35m15 的位置，利用设90度角方法测设墩横桥中心线方向标志，在此标上设置距主梁中心线8.35m的平行控制。平行线与主梁中心线构成矩形控制网。这个矩形网作为主梁浇注的基本控制，并将随主梁施工进程而逐渐向前延伸。矩形网的边长检查采用检定后的钢尺测定，随主梁伸臂延伸，每隔4～5段用全站仪测距校核矩形网边长以克服钢尺分段量距的误差积累以及由于混凝土收缩徐变的影响。矩形控制网应用直角坐标法进行放样使得放样工作简化，而且有严格的检查条件保证放样的精度。索塔墩中心线的测量可在经过全桥联测修正过的主墩中心（下横梁）上安置经纬仪，后视桥轴线拨90度量距8.35米，在符合精度的情况下标定索塔墩中心线控制点。索塔墩中心线控制既是索导管定位方向控制点及纵肋中心控制点，又是索导管定位的里程起算基准点及主梁施工里程的起算基准线。桥轴线的测设以两桥轴线控制桩XQ4及Q2为基准，在0#块上测定索塔墩中心点，以XQ4及Q2为后视点，将桥轴线投影至已浇节段顶面上。(2)、高程施工控制主梁施工水准点的测设，采用全站仪往返测定，经上级测量部门复核后，在上下游塔柱岸河两侧布置两个施工水准点(如上图所示)施工水准点是主梁测量统一的高程系统，它既是主梁施工高程放样的控制依据，又是主梁高程线性方向控制合拢的控制依据。在施工中必须保证其稳定性，应经常检查复核。主梁高程控制以每节段梁顶高程控制为基准，每一梁段顶高程具体布设点位如图所示。2.3、主梁索导管定位控制2．3．1、影响索管定位因素15 索导管是将斜拉索两端分别锚固在主塔和主梁上的重要构件。为了防止斜拉索与索导管口发生摩擦而损坏斜拉索，影响工程质量对索导管的定位提出了很高的要求。但由于主梁悬灌动态施工特性显著，以及在施工荷载、索力大气温度变化时都将引起梁面高程变化，主梁索导管的精度也受其动态施工影响。为克服这种影响，将索导管的定位高程统一到监控状态时刻施工设计线性的高和系统内，即设计与监控两种高程状态统一考虑对索管定位。高程变化对索管定位的影响，主要是对索管口中心设计倾角的影响，即要改正设计倾角如图所示：从图中可看出定位时锚点高程实测比设计高时△а为负,反之为正即，△а=△i。在每一悬灌梁段的索导管定之前，应先测定挂蓝底模上当前实际坡度与设计标高的差值，计算出改正后的倾角，用а′＝а+△i，用а′角来计算索管口中心定们数据另外，斜位索长重量大，拉索垂曲对索管顶口倾角影响也较大，也应改正其倾角如图C所示。2．3．2索管定位方法为保证主梁索导管与塔柱索导管的相对位置关系，主梁索导管的定位控制必须以主塔索导管的定位控制为依据，它们的基准相同。控制点线如图中索导管定位方向线，它们是主梁索导管顶口、底口中心坐标控制，同时经主塔墩中心为里程起算基准并在主墩两塔柱内侧设置有里程起算基准的固定标志。主梁索导管定位控制(同时也是主梁施工控制)，是对称于墩中心线，且逐渐高两端延伸的矩形网。索导管定位的高程控制仍以主塔下横梁中心高程点为基准，如图中的施工水准点它们是主梁施工和索导管精密定位的绝对高程基准。15 索管定位一般采用经纬仪、水平仪直接测定索管口中心三维空间坐标。2．4、三角架走行及挂篮定位测量(1)、三角架安装测量：三角架设置，其作用是为挂篮走行提供前端支点，又是挂篮前后吊杆的传力结构，并为升降挂篮提供操作平台，每套挂篮的三角架又分上下游两组，每组两条走道对称于主梁中心线，如图所示：三角架走道安装长度13.3米，三角架支承在轨排上、下钢轨作为滑道，每次前移6.0米，轨排倒用到新浇梁块上循环使用，轨排尽可能安装成等坡度，三角架前端支座中心线位于主梁分块线前端0.5米处，安装前，根据主梁中心线，用经纬仪施放出三角架前端支座中心线位置用来控制三角架移动距离。再在三角架外侧施放出平行于三角架走道中心线的平行线，用来控制三角架的上、下游方向摇摆度，移动三角架时根据前端支座中心线来控制挂篮的前支点，根据两侧平行线来控制走道的偏向。施工操作人员根据结构几何关系可准确移动三角架到位。三角架走道位后，为挂篮的走行升降供操作来台。(2)、挂篮定位测量：挂篮作为主梁施工底模支架，模板支架固定在挂篮平台上。模板支架连同挂篮平台整体提升、下降及走行到位，这就要求挂篮提升到位后对之进行精确定位。A、挂篮标高调整测量15 挂篮标高调整是调整主梁前端梁底1、2、3、4四个测点的平均高程(如图所示)。调整测量的目的：确保挂篮前端位于水平状态，预测待浇节段的高差预测值，使挂篮处于与设计位置尽可能接近的状态条件。确定挂篮高差预期值是挂篮标高调整的主要任务。挂篮高差预期值可根据主梁纵向设计坡度及一个预抬值来确定。挂篮高差预期值确定之后，可通过挂篮前吊杆调整挂篮高差值达到预期值，将水准尺立于挂篮底模测点上，直接调整挂篮前吊杆使标高到位。B、里程调整测量挂篮正确的里程位置，按矩形网前端的里程控制线和挂篮底模板上主梁横向中心线方向标志为依据，利用钢尺和线锤进行距离测量，如果测量值与设计值不符合，则借助千斤顶调整挂篮的里程至设计值，使其测量值与设计误差小于±10mm。C、中线调整测量挂篮平台上的模板与模板支架设置中线标志，该标志也是挂篮6米节段标准梁模板的中心方向。调整时，安置经纬仪于主梁中心任意一点，以桥Ⅱ或新桥Ⅳ为后视点定位，按方向线法测量挂篮中线标志至主梁中心线方向的偏离值，误差小于±10mm，否则借助千斤顶调整挂篮中线标志至设计值。2．5、模板检查测量模木板平面尺寸及前端立面尺寸，根据主梁矩形网的里程控制线，主梁中心线及索导管定位方向线利用经纬仪、线标及小钢尺进行安装检查，使其误差小于±20mm。2．6、梁段施工过程中的测量工作：在主梁施工中，影响主梁线型的因素很多，其中尤以温度场、混凝土收缩徐变、现浇节段、超重及施工偏差影响大，为便于主梁线型控制并对以后节段浇注时温度影响进行预测、必须对主梁施工的每一工序进行观测。(1)、每段梁立模浇注标高受温度、环境、索力及挂篮下沉影响，需对各梁段的施工标高进行环境温度测量，通过情况分析及环境温度测量确定合理的立模高标设定时间，对立模前及立模后的标高进行测量。15 攀枝花市地区昼夜温差大，在施工过程中主梁随线型随时发生着变化，给主梁线型控制带来困难。施工中针对已施工的梁段情况进行分析，对线型控制中的有关参数进行修正，在合理的监控预测及立模标高设立测量工作时间来完成高程测量，使主梁线型达到最佳状态。(2)、混凝土灌注过程中的挂篮沉降观测：混凝土浇注过程中，为了避免因混凝土浇注不对称以及挂篮受力体系不均匀，为此必须在混凝土浇注过程中对挂篮的状态进行监视观测，并作为调整依据。(3)、待混凝土达到一定强度后预应力张拉，张拉后混凝土高程将发生变化，主梁两侧受力及变化情况是否一致，必须通过观测梁面张拉前后的高程变化来确认。(4)、塔柱位移观测：塔柱受两侧索力误差不等、温度、日照以及塔柱两侧主梁实际重量以及施工荷载不对称等影响，将会产生位移，通过观测位移值，发现异常情况，分析找出原因。以便作适当调整，使位移值控制在设计允许范围。(5)、斜拉索调索阶段的测量，调整拉索索力时，用水平仪观测梁面高程变化，看实际线型与设计线型和索力是否吻合。(6)、温度线型测量：在施工过程中，观测已浇梁段混凝土随温度变化而变化情况，即温度与线型变化，从中找出规律，整理出温度应力曲线，供以后施工线型控制测量使用。梁段过程中的测量为斜拉桥工程控制提供所需的实时线型信息，保证了整个主梁施工过程中主梁线型都处在设计人员的严格监控下，使各种误差控制在设计允许的范围内，确保了斜拉桥中、边跨顺利合拢。在边跨合拢时两端中线偏差仅为3mm，高程线型偏差仅为7mm，中跨合拢时两端中线偏差为5mm，高程线型偏差仅为5mm。在主梁施工测量中，很好的解决了主梁的线型控制难关。施工测量水平得到很大的提高，为斜拉桥的施工测量积累了宝贵的经验。15