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多跨高墩弯桥施工监控报告xx大学xx目录第一章概述11.1工程概况11.2连续梁桥桥的特点11.3桥梁施工监控的目的和意义21.4施工控制的内容和发展趋势31.4.1施工控制的内容31.4.2桥梁施工控制的发展趋势41.5影响施工控制的因素51.6监控方法研究评述8第二章数值计算方法及最优控制-10-2.1有限单元法-10-2.1.1有限元法基本原理-11-2.1.2有限元法处理问题的思路-11-2.1.3有限元法解决问题的步骤-12-2.1.4非线性有限元方程的基本解法-12-2.1.5有限元法的收敛准则-14-2.2灰色系统理论-14-2.2.1GM（1，1）定义型-15-2.2.2GM（1，1）模型参数的辨识-15-2.2.3GM（1，1）的白化响应-16–2.2.4GM(1,1)模型分类-16-2.2.5GM(1,1)模型评价19第三章应力分析及现场监测系统-21-3.1主墩和主梁混凝土应力分析-21-3.2施工变位监测-22-3.2.1施工变位安全监测的原则-22-3.2.2施工变位安全监测系统的主要组成-23-3.3控制网的建立-24-3.4资料管理-25-3.5高墩施工监测与控制-25-3.6主梁结构施工监测与控制283.7全桥总体监控-30-第四章施工控制的实现与结果-31-4.1主墩监测-31-4.1.1主墩施工阶段划分-31-4.1.2主墩温度观测-32-4.1.3主墩变位观测-32-4.1.4主墩应力观测-33-4.2主梁监测结果-41-4.2.1主梁变形监测结果-41-4.2.2主梁应力监测结果-42-4.3桥面铺装完成阶段分析错误！未定义书签。第五章总结-44-第一章概述1.1工程概况K95+959（11×40m）多跨高墩弯桥位于国道214线xx至xx公路第十合同段，为一座11孔、跨径为40米的预制装配式预应力混凝土简支T梁桥，其跨径组成为11×40米，横向由6片预应力混凝土T梁组成。桥宽为12米（净11米+2×0.5m护栏），采用双面外侧2%横坡。平曲线位于R＝500米及R＝253.2499米的圆曲线及缓和曲线上。下部结构为T形墩，钻孔灌注桩基础，最大墩高60米。设计荷载为汽车-20级，挂车-100级，地震基本烈度Ⅷ，设计洪水频率1/100。1.2连续梁桥的特点先简支后结构连续梁桥作为一种连续梁桥,具有造价低,整体性好,桥面接缝少,梁体采用预制施工,相对工期短等优点,现已在高速公路上广泛使用。近年来,由于预应力体系的不断更新,新技术的应用,新的施工工艺的完善,吊装能力的不断提高,使先简支后结构连续梁桥更经济适用。装配式砼简支梁桥由于构造简单,预制和安装方便,在高速公路桥梁建设中得到了广泛使用,然而这种简支体系当跨径较大时,如普通钢筋砼梁桥,跨径超过16～25m,预应力砼梁桥,跨径超过30m,这种简支体系鉴于跨中恒载弯矩和活载弯矩都迅速增大,致使梁的截面尺寸和自重显著增加,这样不但材料耗用量大而不经济,并且很大的安装重量也给装配式施工造成困难,同时在运营期间,桥面连续处混凝土容易开裂、破损,导致桥梁使用寿命降低,也影响桥面行车的舒适性。因此对于较大跨径的桥梁,一般都采用连续结构;而对于装配式结构,为了降低材料用量指标一般都采用了先简支后结构连续体系。同时从运营条件来看,采用连续体系比简支体系要优越,它可以避免多跨简支梁桥在其接缝处易于破损引起桥面跳车的弊端。从两种体系的受力特征可以看出连续体系的优越性:当跨径L和荷载集度g相同的情况下,简支体系的跨中弯矩最大,连续体系则由于支点负弯矩的存在,使跨中正弯矩值显著减小,从表征材料用量的弯矩图面积大小(绝对值)而言,连续体系也比简支体系小很多。因此,连续体系可以减小跨内主梁高度,从而降低钢筋混凝土数量和结构自重,并且这本身又可以导致恒载内力的减小。先简支后连续体系转换的几个阶段：(1)主梁预制阶段:在此阶段主梁均为简支状态,仅受主梁梁体自重作用；(2)张拉主梁内抵抗正弯矩钢束阶段:此阶段要保证主梁吊装过程中结构安全,张拉完成后主梁上拱；(3)现浇连续段砼:在此阶段连续段砼自重荷载作用,形成了连续体系,墩顶处产生了一定的负弯矩；(4)张拉墩顶抵抗负弯矩钢束阶段:在此阶段张拉的墩顶钢束用来抵抗以后二期荷载和汽车活载作用时产生的墩顶负弯矩，墩顶正弯矩的产生实际上就是墩顶钢束张拉后提供的预应力度,用于抵抗以后二期荷载和汽车活载作用时产生的墩顶负弯矩；(5)桥面系二期荷载作用阶段,完成体系转换阶段；(6)成桥运营阶段:在此阶段,汽车荷载已经作用,并考虑了墩台沉降、温度应力等附加荷载的作用。1.3桥梁施工监控的目的和意义本项目研究目的在于确保K95+959（11×40m）多跨高墩弯桥在施工过程中桥梁结构截面应力分布、挠度变化都能处于安全合理的范围之内，特别是控制大桥桥墩变位满足规范要求，结构受力合理。因此，对主要结构进行监测、跟踪分析、受力和桥梁线型尽量与理想的设计状态一致，施工过程中的监控工作越来越重要。设计图纸仅给定理想状态下大桥竣工后的内力和线型，而施工中所用的材料力学性能存在偏差（如混凝土和石料的弹性模量等）、构件制作安装误差、计算假设等客观因素都会对大桥的最终内力和线型造成影响。因此，对多跨连续桥梁的上部结构施工过程开展施工监测和控制方面的研究是必要的。通过实际监测数据对设计参数进行估计，修正结构计算结果，用于指导和控制施工，使各施工阶段的实际状态，最大限度地接近理想状态，确保成桥后的内力状态和几何线型符合设计要求。对于多跨连续桥，通过施工监测，可实际确定桥梁结构各组成部分的应力和应变状态，判断桥梁结构的安全状态，为施工质量控制提供数据；为下一步安全保障提供决策依据；也是桥梁竣工验收提供重要依据，长期稳定可靠的测试元件也可作为大桥长期监测的设备，为养护维修建立科学的评价系统。通过对大桥设计方案检算分析，可校对主要设计参数，避免重大偏差；通过对施工方案模拟分析，可对施工方案可行性作出评价或修正，确定各施工理想状态的线型及位移，对施工状态的线型及位移作出预测，为施工提供目标与决策依据，使施工沿着设计的轨道进行，保证施工安全和质量，最终使施工成桥状态符合设计要求。其研究成果具有重要的工程实用价值，也可供给其它同类桥梁施工监控参考1.4施工控制的内容和发展趋势1.4.1施工控制的内容1．结构变形控制不论采用什么施工方法，桥梁结构在施工过程中总要产生变形（挠曲），并且结构的变形将受到诸多因素的影响，极易使桥梁结构在施工过程中的实际位置（立面标高，平面位置）状态偏离预期状态，使成桥永久线形与设计要求不符。所以必须对桥梁实施控制，使其结构在施工中的实际位置状态与预期状态之间的误差在容许范围内，并使成桥线形符合设计要求。2．结构应力控制桥梁结构在施工过程中以及成桥状态的受力情况是否与设计相符合是施工控制要明确的重要问题。通常通过结构应力的监测来了解实际应力状态，若发现实际应力状态与理论计算应力状态的差别超限就要进行原因查找和调控，使之在允许范围内变化。结构应力控制的好坏不像变形控制那样易于发现，若应力控制不力将会给结构造成危害，严重者将发生混凝土开裂等现象。所以，它比变形控制显得更加重要，必须对结构应力实施严格监控。现行桥规对应力控制的项目和精度还没有明确的规定，需根据实际情况确定，通常包括：①结构在自重下的应力（实际应力与设计相差宜控制在±5％）。②结构在施工荷载下的应力（实际应力与设计应力相差宜控制在±5％）。③结构预加应力。结构预加应力除对张拉实施双控（油表控制和伸长量控制，伸长量误差允许在±6％以内）外，还必须考虑管道摩阻影响（对于后张结构）。④温度应力。⑤混凝土徐变、收缩应力。⑥其他应力，如基础变位、风荷载等引起的结构应力。实际控制过程中，要视大桥的结构形式及施工技术条件等适当调整主要控制项目。3．结构稳定控制桥梁结构的稳定性关系到桥梁结构的安全，它与桥梁的强度有着同等的甚至更重要的意义，特别对于高墩、超高墩（空心薄壁）的稳定性控制具有工程实际意义。世界上曾经有过不少桥梁在施工过程中由于失稳而导致全桥破坏的例子，最典型的为加拿大的魁北克（Quebec）桥。该桥在南侧锚碇桁架快要架完时，由于悬臂端下弦杆的腹板屈曲而发生突然崩塌坠落。我国四川州河大桥也因悬臂体系的桥墩在吊装主跨中段时桥墩承受过大的轴力而失稳破坏。因此，桥梁施工过程中不仅要严格控制变形和应力，而且要严格地控制施工各阶段结构构件的局部和整体稳定。目前，桥梁的稳定性已引起人们的重视，但主要注重于桥梁建成后的稳定计算。对施工过程中可能出现的失稳现象还没有可靠的监测手段，尤其是随着桥梁跨径的增长，对承受动荷载或突发情况，还没有快速反应系统。目前主要通过稳定分析计算（稳定安全系数），并结合结构应力、变形情况来进行综合评定、控制其稳定性。对于高墩、超高墩（空心薄壁）的稳定性控制具有工程实际意义，4．结构安全控制桥梁施工过程安全控制是桥梁施工控制的重要内容，只有保证了施工过程中的安全，才谈得上其他控制与桥梁的建成。其实，桥梁施工安全控制是上述变形控制、应力控制、稳定控制的综合体现，上述各项得到了控制，安全也就得到了控制（由于桥梁施工质量问题引起的安全问题除外）。由于结构形式不同，直接影响施工安全的因素也不一样，在施工控制中需根据实际情况，确定其安全控制重点。1.4.2桥梁施工控制的发展趋势桥梁施工控制在国外起步较早，目前，国外发达国家已将桥梁施工控制纳入施工管理工作中。控制方法已从人工测量、分析与预报发展到自动监测、分析与预报的计算机自动控制，已形成了较完善的桥梁施工控制系统。国内起步较晚，20世纪90年代以前在桥梁施工中已注意到结构应力调整和预拱度的设置，但并未将系统控制概念引入，桥梁在施工中垮塌和成桥状态不符合设计要求的情况时有发生，在某种意义上制约了大跨度桥梁的发展。20世纪90年代以后，人们逐渐从理论与实践中认识到桥梁施工控制的重要性，特别对于采用自架设体系施工的大跨度桥梁是必不可少的，但对施工控制的理论研究得还不够，控制手段落后，影响因素研究不透，预测和判断精度不高，还未建立起一套完善的施工控制系统。因此，深入研究施工控制理论，研制更加合理和实用的控制软件，提高监测的精度和自动化程度以及建立起一套完善的控制系统，是今后桥梁施工控制必须进行的工作。目前，国外除了重视桥梁在施工过程中的控制外，也十分重视桥梁服役状态的控制工作，在桥梁中埋设测点进行长期观测、预报和分析，以随时了解服役桥梁的健康状况，避免突发事件的发生。在这方面国内起步更晚，目前主要靠目测和荷载试验来了解服役桥梁的情况，对桥可能存在的危险因素无法起到预报和避免的作用。但人们已开始认识到对桥梁服役状态进行监控的重要性，比如对上海杨浦大桥、香港青马大桥等特大桥已开始进行长期监控工作，但还处于初级阶段，其理论和方法急需研究解决。智能控制是桥梁工程控制（施工控制和服役桥梁控制）的发展趋势。大型桥梁工程，结构复杂、规模巨大，已难以用一般的手段来监测与控制，必须通过埋设新型传感器（如光纤传感器）和应用先进的信号处理技术，以及建立在线（服役）桥梁专家系统，形成智能控制系统，提高工程控制的科学性、可靠性和可操作性，这是桥梁工程控制的发展方向。目前，因服役状态监控及预警系统投入较大，影响了该项技术的推广及发展。急需研制性能可靠，长效价廉的传感器及传输系统，以促进其发展。1.5影响施工控制的因素大跨度桥梁施工控制的主要目的是使施工实际状态最大限度地与理想设计状态（线形与受力）相吻合。要实现上述目标，就必须全面了解可能使施工状态偏离理想设计状态的所有因素，以便对施工实施有的放矢的有效控制。1．结构参数不论何种桥梁的施工控制，结构参数都是必须考虑的重要因素。结构参数是施工控制中结构施工模拟分析的基本资料，其准确性直接影响分析结果。事实上，实际桥梁结构参数一般是很难与设计所采用的结构参数完全吻合的，总是存在一定的误差，施工控制中如何恰当地计入这些误差，使结构参数尽量接近桥梁的真实结构参数，是首先需要解决的问题。结构参数主要包括：（1）结构构件截面尺寸。任何施