涡河特大桥主梁施工过程线形控制开题报告

1. 研究目的与意义

桥梁施工线形控制是指在施工的各个阶段,通过对其挠度和应力进行跟踪监测,以达到最优的成桥状态。由于混凝土的非均匀性、材料性质、几何参数的变化以及温度变化等复杂因素的影响,使得桥梁结构各个施工阶段的内力和线形与设计值存在误差。因此,在预应力混凝土连续梁桥的施工控制中,选择合理的施工控制手段,以保证桥梁结构的质量和安全,确保最终大桥的顺利合拢以及成桥状态的线形和受力情况符合设计要求是十分必要的。由于施工中诸多因素的影响必定造成桥梁各节段的位移随着混凝土施工过程变化而偏离设计值，造成合拢困难。通过软件计算和实际测量进行施工过程监控，指导实际施工，减少施工中的误差，保证桥梁顺利施工。

混凝土桥梁建筑材料是非勻质材料,且特性不稳定。在施工中桥梁结构还受施工环境、施工精度、施工荷载、施工顺序、时间等因素的影响。在挂篮施工过程中,桥梁结构在每一阶段的内力和位移因为这些因素的偏差而偏离设计目标值。为了控制桥梁结构内力位移逼近设计要求,可以找出施工过程中桥梁参数的相对真实值,实时识别、预测、调整桥梁结构状态这一工作来实现。这一工作称之为施工控制。桥梁的成桥线形和受力状态是否符合设计目标值是判断一座桥梁质量高低的标准,也就是说桥梁施工控制是施工质量的保证。桥梁施工控制又是桥梁建设安全的保证。桥梁结构施工过程中的内力和变形时刻以通过模拟施工过程预先估算,当估算值与通过监测得到的各施工阶段结构实际内力和变形值的差值超过一定范围时,应停止施工直到找到原因得出相应的改进方法,将桥梁结构状态控制在安全范围之内。

2. 国内外研究现状分析

20世纪80年代之前,我国已经注意到了在桥梁施工过程中调整结构应力和设置预拱度。比如重庆长江大桥及武汉长江大桥施工过程中就做过变形及应力的调整,但此时没有引入系统控制概念。由于缺少桥梁施工控制,桥梁垮塌及成桥线形偏离设计要求的情况时有发生,这在一定程度上限制了大跨度桥梁的发展。20世纪80年代以后,梁施工控制的重要性逐渐被人们认识,当大跨度桥梁采用自架设体系施工时的桥梁施工控制显得尤为重要。进入80年代以后计算机广泛深入的应用于桥梁工程中,桥梁工作者开始利用计算机辅助桥梁施工。上海柳港大桥(斜拉桥,主跨200ni)于1982年建成,在其施工过程中首次采用现代工程控制的基本思想,有效地控制了施工过程中了索力水平位移及主梁挠度。柳港大桥的控制成功,引起了桥梁界对桥梁施工监控技术研究的高潮。同济大学在八十年代后期研究了斜拉桥的施工监控技术,初步形成了系统。这个系统主要是通过利用现场微机进行理想的施工倒退和考虑徐变收缩影响的控制分析计算提供各个施工阶段的理论控制值,将实测值在现场与理论值进行比较分析,通过识别设计参数和优化拉索索力等方法,实现控制与施工之间的良性循环,达到了实行双控的目标,即对拉索索力和主梁晓度进行控制。该系统在保证质量,简化施工过程,缩短工期和提高效益方面发挥了重大作用。我国在悬索桥施工控制技术研究方面也有了很大进步。西安公路交通大学及交通部公路所联合研究开发了灰色预测控制法,而且在虎门大桥的施工控制中成功运用了该方法,此外,解析迭代的系统计算方法在宜昌长江公路大桥的施工控制中也取得了较好的效果。

国外对施工控制认识较早,重视程度更高。20世纪50年代初,在斜拉桥stormsund桥的施工时,如何让标高和索力达到设计要求的问题,己被重视,可认为施工控制的萌芽产生于此时。1958年在德国完工ThcoderHeuss桥和1978年梭工的美国PK桥的施工过程中,均采用了倒退分析的概念,即先确定最优成桥状态,模拟施工的逆过程分析计算各个施工阶段结构的初张索力及标高。日本于八十年代初修建月夜野预应力混凝土连续桥时系统的实施施工控制,建立了施工监控所需挠度、应力等参数的观测系统,利用计算机在现场对所测的参数进行处理,然后再将参数反馈给设计室进行分析计算,再将结果反馈给现场作为现场施工控制的依据。

3. 研究的基本内容与计划

内容：

研究内容：本课题结合涡河特大桥实际工程，旨在对涡河特大桥进行施工过程的监控与分析，其主要内容包括线性测量与控制，挠度的计算，对于监控结果进行分析，对于桥梁施工进行纠正，确保桥梁的线形符合设计要求。研究方法：文献收集整理分析、理论分析、试验论证。文献收集整理分析为国内外预应力混凝土连续梁桥的施工监控与分析。现场监测内容为桥梁的线形，根据现场得到的结果进行理论分析和研究。理论分析为根据具体参数建立的理论模型结合工程实际进行研究。结论：结合预应力混凝土连续梁桥的施工过程，利用midas/civil计算软件对其施工过程进行模拟分析，并用分析得到的变形数据指导现场施工，保证桥梁的线形符合设计要求。

随着我国混凝土浇筑工艺的完善、预应力技术的发展和桥梁施工技术的不断进步,越来越多横跨大江、大河、海湾以及峡谷的大跨度桥梁正在兴建,因而预应力混凝土连续梁桥成为常用的桥型。众所周知,连续梁桥的受力和其施工方法有着密切的关系,尤其是大跨度预应力混凝土连续梁桥,结构的受力特点较为复杂。预应力混凝土连续梁桥的施工方法有很多,包括支架现浇、逐孔施工、顶推施工和悬臂施工等,其中悬臂施工法应用最广。而桥梁结构成桥内力、线形与其施工方法及施工过程紧密相关。

4. 研究创新点

通过理论计算，悬臂施工过程中，在选取的计算参数内，预应力张拉对悬臂施工阶段的竖向位移影响较大，故施工过程中需要加强对预应力的张拉控制、管道偏差的控制与孔道摩阻的影响控制。其次是梁段节段重量和施工临时荷载对竖向位移的影响较大，施工中要严格控制混凝土的浇筑重量和施工临时荷载的摆放位置，测量定位时，要求按照规定整理和清理主体结构的施工临时荷载，特别是悬臂前端的荷载。

对于主跨120m的连续梁桥，采用挂篮悬臂浇筑施工；立模标高是桥梁线形控制的关键，预拱度计算参数的取值直接决定成桥线形的优劣。混凝土容重、预应力张拉力损失等参数应通过试验确定，使预拱度的计算更趋真实，更好的指导施工。