钢管混凝土劲性管架拱桥施工监控

维普资讯 http://www.cqvip.com 科　建ｊ筑｝工｝程　钢管混凝土劲性管架拱桥施工监控　郭启江　（北京市工程咨询公司，北京１０００００）　摘要：介绍了钢专混凝土劲性骨架拱桥的施工监控理论和方法，对主要设计参数进行参数识别及敏感度分析，对实测值和理论值进行比较，　通过误差分析提供的信息，对结构进行控制，成桥线性符合设计要求。达到控制目的。　关键词：钢管混凝土劲性骨架；拱桥；施工监控　方便起见，我们暂且把它称为外力混合法，具体做　１控制技术、理论及控制计算　法是从拱脚到Ｌ４采用斜拉扣控法，Ｌ４到拱顶采　１．１控制技术　用锚索加载法或水箱加载法，这样，无论是扣索、　１．１．１外力平衡法。顾名思义，外力平衡法是　使　对需要调整的结构施加外力，凭借外力的作用来　锚索的拉力还是水箱的重量都可以大幅减小，　改变结构行为的方法。它主要包括锚索加载法、水　得拱圈的应力和变形更易控制。排除各种确定和不确定因素的干扰，实测值与理　论值之间还是不可避免地存在一定的偏差，有时　甚至相差甚远。误差分析就是通过对应力或位移　箱加载法和斜拉扣控法。　１．１．１．１锚索加载法。锚索加载法是利用钢索　把加载　和地锚相连，中问设置拉力紧固器，按计　算加载量加载的方法。这种利用地锚加载的办法　优缺点并存，优点是加载量控制方便，缺点是仅适　用于旱地和干涸的河床。在后来修建丹东河口桥　时，这种方法得到改进，把由拉力紧固器提供外力　点均衡浇注法。这种方法尤适用于大跨径劲性骨　座基础是否有位移。　２２对各主拱肋各控制截面（Ｌ／８，Ｌ４，Ｌ尼）及劲　改进为以悬挂重物实现预加载，这种改进使得锚　架混凝土拱桥，它可充分利用线索吊装施工的塔　性骨架接头进行线形和位移监测，以便掌握拱肋　索加载法不再受地形限制。　架。　１．１．１２水箱加载法。水箱加载法是在浇注拱　１２控制理论分析。目前，国内外提出的控制　的真实位移情况。　箱混凝土时，在拱肋顶部布置水箱，随着混凝土浇　理论主要有：最小二乘法最优控制法、卡尔曼滤波　２．３对主拱肋拱脚，Ｌ／８，ＩＡｔ，３Ｕ８、拱顶截面的　灰色理论、模糊理论等。　钢管（筋）及混凝土的应力进行监测。　注的推进，根据拱箱特征，变形观测值，结合应力　随机最优终　控制方法、（应变）监测情况，通过对水箱加水加载和排水卸　其中以最小二乘法及卡尔曼滤波法显成熟，应用　２－４对主拱肋钢管、管内混凝土、拱箱混凝土　最广。钢管混凝土劲性骨架拱桥采用了最小二乘　进行温度监测，以获得与线形及位移相对应的大　载实现对拱轴线竖向变形的控制和应力的调整。　宜宾南门金沙江大桥施工中就运用了这种控制方　法进行参数识别。　气温度，以及主拱劝箱体温度，为控制的理论分析　法。该桥在应用水箱加卸载的控制过程中运用优　１３控制计算　提供可靠的温度值。　其控制方程为：　１３ｌ控制计算模型。以某大跨径钢管混凝土　３控制实施　应力控制方程ｏ－ｘ（ｐ￣…ｐ２　，ｐｎ）＜￣１２５［ｏ－］　劲性骨架拱桥为例，其控制计算模型可分为两种，　控制的实施通常是根据实测控制变量的值　Ｅ升≥圭　制方程△ｘ（ｐｌ，ｐ２…ｐｎ）≤１．２　△】　种是平面计算模型，另一种是空问计算模型。平　与理论分析的各施工阶段中间理想目标值的差　其中，ｏ＇ｘ，△ｘ表示优化选择的目标函数，ｐｌ，　面计算模型是把结构简化为平面结构，根据设计　异，采用—定的方式对结构进行调整。与梁桥的施　ｐ２，．．．，ｐｎ则表示水箱的作用位置和水箱荷载的大　定义的节段，把各钢桥架节段离散为粱单元，后期　工监控相比，劲性骨架拱桥施工监控中的预报次　小。只要求出符合控制方程的集中力ｐ１…ｐ２　，ｐｎ　施工的混凝土部分则拟合到梁单元中，根据施工　要得多，因为它不存在控制立模标高的问题，所起　的数值，就可根据ｐｉ（Ｉ≤ｉ≤ｎ）的大小施加水箱荷　进程改变拱脚约束条件及单元材料特性和截面特　作用主要是校核实测值与预测值的吻合程度。通　载，进行调整。此法加载、卸载都十分方便，操作可　性。空间控制计算模型则是把钢桥架各杆件作为　过对造成实测值与中间理想目标值的差异的原因　靠，不失为一种可行的控制方法。　粱单元，混凝土作为板单元处理，通过译码、粘结　分析，采用合理的调整方案，使最终目标得以实　１．１．１．３斜拉扣挂法。斜拉扣控法在国外较早　形成板粱组合单元。这样处理，钢梁单元的刚度不　现。　用于大跨径钢筋混凝土拱桥的无支架施工，修建　变，板单元的刚度则随着本单元混凝土的浇注量　在特大跨劲性骨架拱桥施工中，劲性骨架阶段的　广西邕宁邕江大桥时，首次成功运用斜拉扣控法　变化而变化，这种计算模式下梁单元与板单元的　调整通常凭借外力来完成（如通过缆风或扣索施　作为拱桥主拱应力和变形的调整方法。其思路是　变形是协调的。　加荷载等）；而在主拱圈施工阶段则常采用混凝土　借助钢骨架阶段吊装的扣索来调整混凝土浇注阶　１３２２控制计算。一般来说，施工监控都不可　不完全对称浇注来实现的，只有在偏差很大时才　段内力。通过对扣索的张放，给拱肋施加一定量的　能在一次理论分析计算后便能得到满意的结果．　实用外力进行调整；拱匕建筑加载阶段通常也是　拉力，以减少各浇注阶段混凝土产生的弯矩，从而　通常采用的办法是把正装计算法和倒拆计算法结　通过调整预制或现浇的构件来达到目的的。　达到减小应力、控制变形的目的。　合使用，经过多次循环送代，使理论分析的结果逐　４结语　此法与前面提到的两种外力平衡法反其道　步逼近结构的实际状态。其方法描述如下：１３Ｑ．Ｉ　通过对劲性骨架拱桥施工监控的理论分析　而行之，锚索加载法和水箱加载法都是通过外力。　根据设计的初始状态，用正装计算法求出各施工　和实测比较，我们可以得出结论：　给主拱施加方向向下的荷载，斜拉扣控法则通过　阶段的内力和位移，得出第一次成桥状态，一般都　４．１胞工控制所采用的计算模型、监测方法和　扣索给主拱施加方向为斜上的荷载。　与设计不相符。１３＃．２由（ａ）所得成桥状态，进行例　控制方法是可行的。为同类型桥梁的施工监控提　１．１２无外力控制法。无外力控制法也叫多点　装分析，以位移反推求得结构的最初状态，由此得　供了有益的资料，值得推广。　均衡浇注法，即混凝土的浇注分多工作面进行，它　到第一次虚拟的理想状态。１３．２．３由（ｂ）所得初状　４２施工过程中，结构行为　骏都偏离中间理　是我国传统的双曲拱桥拱板混凝土的浇注方法。　态按施工顺序进行正装计算，求出新的成桥状态。　想目标，采用结构自身恒载调整时，不应急于求　在大跨径劲性骨架拱桥中，万县长江大桥首次采　此时的成桥状态与设计的成桥状态一般都　成，而应多次、小幅进行。　用这种方法。这种方法是采用横向分环纵向分段　部吻合。因此，必须把新的成桥状态作为虚拟的设　参考文献　的方法来浇注主拱因外包混凝土，在主拱拱箱混　计成桥状态，进行步骤（２）和步骤（３）的操作，直至　【１ｌ陈哲．现代控制理论基础【Ｍｌ北京：冶金工业出版　凝土，尤其是底板混凝土的浇注过程中，多工作面　最终得出的成桥状态与实际的设计成桥状态一　社．１９８７．　作业，使劲性骨架受力相对均匀，从而使劲性骨架　致。此时的初始状态即为理想的初始状态，中问各　【２】于长官　ｌ代控制理论删　哈尔滨：哈尔滨工业大　应力分配均匀，变形和顺。　阶目耽　态则为中间目标。循环迭代中，初始状态的　学出版社，１９９６．　】．１．３联合法。＃ｔ－３ｊ平衡法中的描索加载法和　坐标的确定；　［３　曾晋．现代使制理论和应用瞰ｌ北京：北京出版　水箱加载法都可以与斜拉扣挂控法联合使用，为　１３．３误差分析。尽管在施工监控中千方百计　社，１９８７．　责任编辑：杨大伟　，一偏差分析、结构参数敏感度分析、结构参数识别，　找出产生偏差的原因，确定设计参数的真实值，以　保证后阶段的理论分析的可靠性，并对偏差进行　此外，多点均衡浇注法也可与斜拉扣控法联　　合使用，我们把它称为联合法，这种方法可以在靠　适当的修正。近拱脚段的拱肋上适当位置选取扣点，用钢缆作　２施工监测　为扣索，通过塔架固定在地锚上，这样做的好处是　劲性骨架拱桥施工监测的主要内容为：温度　监测，应力监测，位移（挠度、轴线）监测等。　可以使拱脚段的混凝土一次浇注量大为增加，同　时又可以减轻拱脚的负担，远离拱脚段仍采用多　２ｌ对各主拱肋拱脚进行变位监测，以确定拱　一２６Ｏ一