马鞍上长江公路大桥引桥连续梁桥上部结构施工监控方案.doc

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1、马鞍上长江公路大桥引桥65+70+65（m）连续梁桥上部结构施工监控方案2011年4月目 录1.工程简介12.上部结构模型12.1模型说明12.2材料参数22.3截面特性32.4计算荷载32.5施工阶段分析说明43.主要施工过程分析结果43.1 主要施工阶段应力分析53.2 主要施工阶段位移分析104.预拱度理论值155.计算结论与建议176.悬浇施工不平衡荷载计算177.监控实施细则197.1悬臂浇注阶段197.2 边跨现浇段浇注阶段217.3合拢施工阶段211.工程简介马鞍山长江公路大桥及接线工程位于安徽省东部，连接马鞍山河巢湖两市，工程起于安徽和县姥桥镇附近S206省道，在马鞍山江心位置

2、处跨越长江，通过马鞍山市城区的西南侧，在超山附近连接马芜高速后向东，线路终于皖苏两省交界处牛路口，与江苏省拟建的溧水-马鞍山高速公路江苏段相接，工程全长36.294km。马鞍山市长江公路大桥引桥及江心洲互通立交工程采用多种夸奖预应力混凝土连续梁桥，本桥位65+70+65m跨堤引桥桥梁，桥梁分布位置为：表1.1 桥梁分布位置表编号起点桩号终点桩号跨径组合m备注1K6+720K6+92065+70+65双幅2K9+080K9+28065+70+65双幅本次计算取桩号K6+720-K6+920单幅桥进行计算。65+70+65m整体大箱梁为等高度预应力混凝土连续箱梁，桥梁断面为单箱单室，箱梁梁高为4m

3、，顶板宽16m，底板宽6.2m，腹板厚度变化，跨中处为50cm，支点处为80cm，顶板厚25cm，底板厚度变化，跨中处为25cm，支点处为60cm，箱梁顶面2%的横坡由箱梁整体翻转实现。预应力采用7股，12股和19股的三种规格，桥梁上部结构采用挂蓝分节段悬浇施工。图1.1 主桥布置示意图全桥共有2个“T”构，每个“T”构向中跨和边跨方向分为1#11#节段。全桥按浇筑基础、墩身支架浇筑0-2#块(或边跨现浇段)挂蓝浇注3#11#块边跨跨合拢中跨合拢的顺序进行施工。2.上部结构模型2.1模型说明计算采用MIDAS/Civil，按空间杆系进行模拟，根据施工图纸，分别对各个施工状态下的受力状态进行了静

4、力分析。按实际联长，以主梁轴线为基准并结合施工顺序划分结构离散图，平面计算图式见图2.1和图2.1。图2.1 最大悬臂施工阶段模型图2.2 成桥阶段模型各单元采用实际的材料特性和截面特性，按梁单元建模，上部结构计算联长65+70+65m，箱梁共分82个节点，81单元。全联只设一个纵向水平约束，其余均为竖向约束，水平约束设在N2号墩处。2.2材料参数在建模过程中，采用以下3种材料，其特性如下：表2.1 材料特性材料部 位容重（kN/m3）弹性模量(MPa)剪切模量 (MPa)线膨胀系数极限抗压强度(MPa)极限抗拉强度(MPa)C50主梁263.55E+041.38E+041.00E-0533.

5、53.10钢绞线预应力筋78.51.95E+05-1.20E-05-1860Q235临时支架76.982.06E+8-1.20E-05-215各种材料其他特性参数，按照公路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范 (JTG D62-2004)相关规定取用。2.3截面特性在建模过程在中，主梁控制截面分为7个截面类型。具体特性如下：表2.2 截面特性截面编号设计图纸截面号面积(m2)纵向抗弯惯矩(m4)横向抗弯惯矩(m4)抗扭惯矩(m4)1边墩支座处截面（引桥侧）32.3747.97286.65104.142边墩支座处截面（主桥侧）30.0546.35280.35101.403主墩支座处截面31.

6、2345.98234.05103.994人洞突变处截面20.2840.32208.7084.675F截面14.7132.82185.3458.096H截面12.8429.10175.0953.637E截面10.8523.69162.9745.532.4计算荷载（1）结构自重：预应力混凝土构件容重=26kN/m，普通钢筋混凝土构件容重=25kN/m。各个节段重量如下表：表2.3 结构梁段自重梁段编号节段长度（m）梁段重量（t）施工图重量（t）误差05.00299.0293.41.9%13.00117.1117.2-0.1%23.00109.6109.9-0.3%33.0094.394.8-0.5

7、%43.0086.387.1-0.9%53.0086.387.1-0.9%63.0086.387.1-0.9%73.0086.387.1-0.9%83.0086.387.1-0.9%92.5071.972.6-1.0%102.5071.972.6-1.0%112.5071.972.6-1.0%122.0057.558.1-1.0%13-1/主桥侧5.00296.3291.81.5%13-1/引桥侧5.00255.9252.11.5%13-23.00109.6109.9-0.3%13-33.0094.394.8-0.5%13-418.00517.9522.4-0.9%（2）挂蓝：挂蓝自重、模板及

8、工作人员总重按49t计。（3）吊架：吊架总重按25t计。（4）预应力：张拉控制应力为1395MPa，锚具回缩值：0.006m。（5）二期恒载：按65kN/m计。（6）收缩徐变：相对湿度取70%，现浇构件加载龄期为7天。2.5施工阶段分析说明根据施工图纸及施工单位所决定的施工技术方案，计算过程划分为如下阶段：表2.4 施工阶段划分表施工阶段主要工况10#块施工0#支架现浇21#块施工1#支架安装及浇注31#块预应力张拉52#块施工2#支架安装及浇注72#块张拉8拆除支架拆除0#、1#、2#支架93#块施工安装3#挂篮103#块浇注113#块张拉124#-11#块施工4#-11#块挂蓝就位134#

9、-11#块浇注144#-11#块张拉15拆除全桥挂蓝拆除全桥两对挂蓝16边跨施工边跨直线段浇注17合拢支架安装、配重、刚性连接18合拢段混凝土浇注19预应力张拉20刚性连接、边跨支架拆除21体系转换拆除墩梁临时固结22中跨合拢施工合拢段吊架安装23刚性连接24混凝土浇注25预应力张拉26拆除合拢段支架中跨合拢吊架拆除27桥面施工二期恒载28收缩徐变收缩徐变3650天3.主要施工过程分析结果3.1 主要施工阶段应力分析计算结果的相关说明：拉应力为“+”，压应力为“-”。1） 最大悬臂状态：主梁上缘无拉应力，上缘最大压应力为-9.55MPa。主梁下缘端部产生0.35 MPa拉应力，下缘最大压应力为

10、-8.00MPa。各梁段应力分布图如下：图3.1 主梁上缘应力图（MPa）图3.2 主梁下缘应力图（MPa）2） 边跨合拢边跨合拢张拉后，主梁上缘均为受压状态，最大压应力为-12.74MPa；主梁下缘在悬臂端出现0.26MPa的拉应力，最大压应力为-11.55MPa。 应力图分布如下图：图3.3 主梁上缘应力图（MPa） 图3.4主梁下缘应力图（MPa）3） 中跨合拢中跨合拢后，主梁上缘为受压状态，上缘最大压应力为-11.13MPa；主梁下缘最大压应力为-13.16MPa；各梁段应力分布图如下：图3.5主梁上缘应力图（MPa） 图3.6主梁下缘应力图（MPa）4） 二期恒载加载主梁上缘均为压应

11、力，最大压应力为-10.35MPa；下缘均为压应力，最大压应力为-12.08Mpa。应力图如下所示：图3.7主梁上缘应力图（MPa）图3.8主梁下缘应力图（MPa）5）10年收缩徐变主梁上缘均为压应力，最大压应力为-9.90MPa；下缘均为压应力，最大压应力为-10.89Mpa。应力图如下所示：图3.9主梁上缘应力图（MPa）图3.10主梁下缘应力图（MPa）6） 主梁施工过程应力包络图在整个施工过程中，主梁最大拉应力在边跨现浇段处为0.55Mpa，施工阶段为边跨现浇段浇注，由于模型模拟支架是直接支撑于节点上，与实际支架模板有一定差别，实际边跨现浇段浇注应不会产生拉应力。最大压应力在6#梁段处

12、为-14.80Mpa，施工阶段为安装中跨合拢吊架。应力图如下所示：图3.11施工过程主梁最大应力包络图（MPa）图3.12施工过程主梁最小应力包络图（MPa） 各施工阶段应力峰值如下表：表3.1 施工阶段应力峰值表（MPa）主梁位置1#张拉2#张拉3#张拉4#张拉5#张拉6#张拉7#张拉8#张拉9#张拉10#张拉11#张拉边跨张拉中跨张拉二期恒载运营10年上缘最大-1.23-0.96-1.01-1.01-1.01-1.01-1.00-1.00-1.01-1.01-1.010.000.000.000.00最小-2.22-3.52-4.64-5.77-6.80-7.74-8.66-9.50-9.5

13、9-9.61-9.55-12.74-11.13-10.35-9.90下缘最大0.370.370.150.00-0.24-0.57-0.64-0.650.190.340.350.260.000.000.00最小-0.27-0.76-1.13-1.72-2.16-2.63-3.30-4.15-5.26-6.54-8.00-11.55-13.16-12.08-10.893.2 主要施工阶段位移分析1）最大悬臂状态： 主梁累积位移最大为0mm，最小为-9.8mm，当前步骤位移最大为5.3mm，最小为0mm。位移图如下：图3.13 主梁累积位移图图3.14 主梁当前步骤位移图2）边跨合拢： 主梁累积位移

14、最大为10.9mm，最小位移为-6.9mm。当前步骤位移最大为11.8mm，最小为-0.5mm。位移图如下：图3.15 主梁累积位移图图3.16 主梁当前步骤位移图3）中跨合拢： 主梁累积位移最大为30.8mm，最小位移为-43.5mm。当前步骤位移最大为19.6mm，最小为-7.1mm。位移图如下：图3.17 主梁累积位移图图3.18 主梁当前步骤位移图4）二期恒载加载：主梁累积位移最大为21.3mm，最小位移为-40.0mm。当前步骤位移最大为0.3mm，最小为-8.0mm。位移图如下：图3.19 主梁累积位移图图3.20 主梁当前步骤位移图5）10年收缩徐变完成：主累积位移最大为21.1

15、mm，最小位移为-37.1mm。当前步骤位移最大为2.9mm，最小为-0.1mm。位移图如下：图3.21 主梁累积位移图图3.22 主梁当前步骤位移图6）活载荷载： 在静活载作用下，主梁向下最大位移位移为-11.0mm。位移图如下：图3.23 活载荷载位移图各施工阶段位移计算结果见表3.2，计算结果说明：向上位移为“+”，向下位移为“-”，仅分析半跨，另半跨与之对称。表3.2 施工阶段各梁累计位移表（m）节段里程桩号1#张拉2#张拉3#张拉4#张拉5#张拉6#张拉7#张拉8#张拉9#张拉10#张拉11#张拉边跨张拉体系转换中跨张拉二期恒载运营10年11#块6751-5.410.430.030.

16、821.221.110#块6753.5-3.7-8.46.826.827.618.118.19#块6756-2.3-5.4-9.74.825.025.816.616.78#块6758.50.5-0.9-3.7-7.56.026.126.818.118.37#块6761.50.81.60.3-2.1-5.36.626.126.718.618.96#块6764.51.01.82.21.1-0.9-3.46.625.025.518.218.55#块6767.50.91.82.32.41.5-0.1-2.05.822.723.016.816.84#块6770.50.81.52.02.22.21.50.

17、4-0.94.619.519.714.514.43#块6773.50.61.11.51.71.81.71.30.6-0.33.215.715.711.611.42#块6776.50.40.60.80.91.01.00.90.60.2-0.31.611.311.28.38.11#块6779.50.30.50.50.50.50.50.50.40.30.1-0.20.57.17.05.25.0N20#块6782.50.00.00.00.00.00.00.0-0.1-0.1-0.2-0.2-0.13.02.92.22.16787.50.00.00.00.00.0-0.1-0.1-0.1-0.1-0.2

18、-0.2-0.2-3.5-3.3-2.8-2.61#块6790.50.30.40.40.50.50.40.40.30.20.0-0.3-0.2-7.3-6.8-5.7-5.52#块6793.50.30.60.70.90.90.90.80.50.1-0.4-0.2-11.2-10.3-8.7-8.33#块6796.50.51.01.41.61.61.61.10.4-0.50.0-14.9-13.3-11.3-10.64#块6799.50.81.51.92.12.01.30.2-1.1-0.4-19.2-16.8-14.5-13.45#块6802.50.91.72.22.21.3-0.3-2.2-

19、1.2-23.8-20.6-18.0-16.56#块6805.50.91.72.10.9-1.0-3.6-2.2-28.7-24.9-22.0-20.17#块6808.50.81.50.2-2.2-5.4-3.6-33.9-29.9-26.8-24.58#块6811.50.5-1.0-3.8-7.6-5.2-39.4-35.5-32.2-29.79#块6814-2.3-5.4-9.7-6.9-44.3-40.7-37.4-34.610#块6816.5-3.7-8.4-5.1-45.7-42.8-39.4-36.511#块6819-5.3-1.5-45.3-43.5-40.0-37.1附注：N2

20、号T构位移与N1号T构沿着中跨跨中对称。梁体局部坐标x以N2号墩侧梁端起算，放样应换算到总体坐标系表3.3 施工阶段各梁段位移增量表（m）节段里程桩号1#张拉2#张拉3#张拉4#张拉5#张拉6#张拉7#张拉8#张拉9#张拉10#张拉11#张拉边跨张拉体系转换中跨张拉二期恒载运营10年11#块67515.311.816.3-6.8-8.01.410#块6753.54.64.511.716.8-7.0-7.81.59#块67563.93.83.811.617.0-7.1-7.41.68#块6758.56.13.23.23.111.117.1-7.1-7.01.67#块6761.54.74.82.5

21、2.52.49.916.8-7.0-6.31.56#块6764.53.43.53.61.91.91.88.516.2-6.7-5.51.35#块6767.52.52.52.52.51.41.31.36.815.1-6.3-4.61.04#块6770.51.71.71.71.71.70.90.90.94.813.7-5.7-3.70.63#块6773.51.01.11.01.01.11.10.60.60.63.011.7-4.9-2.70.32#块6776.50.50.60.50.50.50.50.60.30.30.31.79.3-3.8-1.80.11#块6779.50.40.20.20.20

22、.20.20.20.20.10.10.10.66.4-2.7-1.00.0N20#块6782.50.10.00.00.00.00.00.00.00.00.00.00.13.1-1.3-0.40.06787.50.10.00.00.00.00.00.00.00.00.00.00.0-3.21.40.20.01#块6790.50.40.20.20.20.20.20.20.20.10.10.10.0-7.13.20.20.12#块6793.50.50.50.50.50.50.50.50.30.30.30.0-11.05.20.00.33#块6796.51.01.01.01.01.01.10.60.6

23、0.60.0-14.87.5-0.30.54#块6799.51.61.71.61.61.70.90.90.90.0-18.79.8-0.60.95#块6802.52.42.52.52.51.31.31.30.0-22.612.2-1.01.36#块6805.53.43.53.51.91.81.80.0-26.514.4-1.41.87#块6808.54.64.72.52.42.40.0-30.316.3-1.82.28#块6811.56.03.23.13.10.0-34.217.7-2.12.59#块68143.93.83.70.0-37.418.7-2.32.710#块6816.54.54.

24、50.0-40.719.3-2.42.811#块68195.20.0-43.919.6-2.52.8附注：N2号T构位移与N1号T构沿着中跨跨中对称。梁体局部坐标x以N2号墩侧梁端起算，放样应换算到总体坐标系4.预拱度理论值按照桥规(JTG D62-2004) 恒载+收缩徐变+1/2静活载 考虑主梁的预拱度，见下表4.1，预拱度设置图见图4.1。表4.1 各梁段悬臂端预拱度节段里程m节点坐标m恒载挠度mm活载挠度mm预拱度=-（恒载+1/2静活载）mmN3#墩k6+720.000.00.00.0边跨支架现浇段k6+720.10.10.00.00.0k6+720.60.60.00.00.0k6+

25、721.31.30.9-0.4-0.8k6+722.82.82.8-1.2-2.2k6+725.055.4-2.4-4.2k6+728.088.7-4.0-6.7k6+731.01111.7-5.5-9.0k6+734.01414.2-6.9-10.7k6+737.01716.0-8.2-12.0k6+740.02017.5-9.2-12.9k6+743.02318.8-10.0-13.8k6+746.02620.0-10.6-14.7k6+749.02921.1-10.9-15.611#k6+751.03121.1-11.0-15.610#k6+753.533.518.1-10.9-12.7

26、9#k6+756.03616.7-10.6-11.48#k6+758.538.518.3-10.2-13.27#k6+761.541.518.9-9.5-14.16#k6+764.544.518.5-8.6-14.25#k6+767.547.516.8-7.5-13.14#k6+770.550.514.4-6.3-11.23#k6+773.553.511.4-5.0-8.92#k6+776.556.58.1-3.7-6.21#k6+779.559.55.0-2.3-3.8N2#墩0#k6+782.562.52.1-1.0-1.6k6+784.0640.9-0.4-0.7k6+785.0650.

27、00.00.0k6+786.066-1.0-0.31.2k6+787.567.5-2.6-0.93.11#k6+790.570.5-5.5-2.06.52#k6+793.573.5-8.3-3.29.93#k6+796.576.5-10.6-4.412.94#k6+799.579.5-13.4-5.616.25#k6+802.582.5-16.5-6.719.96#k6+805.585.5-20.1-7.724.07#k6+808.588.5-24.5-8.628.78#k6+811.591.5-29.7-9.234.39#k6+814.094-34.6-9.739.410#k6+816.59

28、6.5-36.5-10.041.511#k6+819.099-37.1-10.142.211#k6+821.0101-35.8-10.140.810#k6+823.5103.5-35.2-10.040.29#k6+826.0106-33.4-9.738.28#k6+828.5108.5-28.5-9.233.17#k6+831.5111.5-23.4-8.627.66#k6+834.5114.5-19.1-7.723.05#k6+837.5117.5-15.6-6.719.04#k6+840.5120.5-12.6-5.615.43#k6+843.5123.5-10.0-4.412.22#k6

29、+846.5126.5-7.8-3.29.41#k6+849.5129.5-5.2-2.06.2N1#墩0#k6+852.5132.5-2.5-0.93.0k6+854.0134-1.0-0.31.1k6+855.01350.00.00.0k6+856.01360.8-0.4-0.6k6+857.5137.51.9-1.0-1.41#k6+860.5140.54.7-2.3-3.52#k6+863.5143.57.6-3.7-5.83#k6+866.5146.510.8-5.0-8.34#k6+869.5149.513.7-6.3-10.65#k6+872.5152.516.1-7.5-12.

30、46#k6+875.5155.517.7-8.6-13.47#k6+878.5158.518.1-9.5-13.48#k6+881.5161.517.6-10.2-12.59#k6+884.016416.1-10.6-10.810#k6+886.5166.517.5-10.9-12.011#k6+889.016920.5-11.0-15.0边跨支架现浇段k6+891.017120.6-10.9-15.1k6+894.017419.6-10.6-14.3k6+897.017718.4-10.0-13.4k6+900.018017.1-9.2-12.5k6+903.018315.7-8.2-11.

31、6k6+906.018613.9-6.9-10.4k6+909.018911.5-5.5-8.7k6+912.01928.6-4.0-6.6k6+915.01955.3-2.4-4.1k6+917.2197.22.8-1.2-2.2k6+918.7198.70.9-0.4-0.8k6+919.4199.40.00.00.0k6+919.9199.90.00.00.00#墩k6+920.02000.00.00.0附注：预拱度（-（恒载+1/2静活载）未考虑挂篮变形，立模高程=设计高程+预拱度+挂篮变形图4.2 预拱度设置图5.计算结论与建议5.1结论：通过分析可以得出结论：（1）施工过程中，最大

32、悬臂状态下，主梁最大竖向位移为1.0cm，最大拉应力为0.35MPa0.7=1.28MPa，出现在悬臂端；0号块附近的截面上产生最大压应力，值为-9.55 MPa0.7=15.68MPa。（2）全桥合拢后，边跨最大竖向位移为3.1cm，跨中最大竖向位移-4.3cm，主梁均为受压状态，应力最大值为-13.16MPa0.7=15.68MPa。（3）通过对全桥施工阶段及成桥分析得出，65+70+65m连续梁桥受力合理，满足规范要求，并有一定的安全储备。5.2建议：（1）严格施工，预应力施工按照规范执行，确保有效预应力。（2）预拱度未考虑挂蓝施工自身变形的影响值，该值由施工单位自定，可通过挂篮预压试验

33、确定。6.悬浇施工不平衡荷载计算马鞍山引桥悬臂浇筑过程中，对0-2#支架全部拆除。其图示如下：图6-1 0-2#块支架全部拆除后图示经验算，不平衡荷载为30吨时，桥墩未出现拉应力，最小压应力为-0.07Mpa，出现在最大悬臂阶段，桥墩应力图见图1，其它悬臂施工阶段不平衡荷载为30吨时，桥墩应力均为压应力。图6-2 桥墩应力图 不平衡荷载为30吨时，在墩顶产生的不平衡弯矩为9200KN.m。根据设计院临时锚固构造图，最大不平衡荷载为20吨，在墩顶产生的不平衡弯矩为6800 KN.m，故悬臂施工时最大不平荷载为20吨。在挂蓝安装阶段最大不平衡荷载为24吨时（距墩中心线10.5m），桥墩未出现拉应力

34、，最小压应力为-0.14Mpa，桥墩应力图见图2，此不平衡荷载在墩顶产生的不平衡力矩为2520KN.m，根据设计图纸最大悬臂施工不平衡荷载控制在20吨以内，可知，墩顶最大不平衡弯矩为（20吨作用在最大悬臂处）6800 KN.m，故挂蓝安装阶段最大不平衡荷载为24吨时结构安全。图6-3 桥墩应力图7.监控实施细则为了保证桥梁线性及边、中跨合拢精度，应在箱梁截面设置观测点。箱梁轴线控制点设置-在各箱梁0#梁段施工时，把20020010的钢板预埋在箱梁顶板中心；0#梁段施工完后，把0#块中心及水准引到钢板上。平面线型监控操作流程：监控单位提供线型施工单位测量监理单位复核。监控单位在提供立模标高前，施

35、工单位需将已浇梁段的测量数据反馈给监控单位。为了减少温度对挠度的影响，主梁挠度观测应尽量安排在早晨日出之前进行,具体时间根据季节来定。在整个施工过程中，每个梁段主要观测工况包括：立模（混凝土浇注前）、混凝土浇注后、预应力张拉后，边（中）合拢前。各工况下均需对以上各截面进行观测。7.1悬臂浇注阶段主梁悬臂浇注3-11#段，在每个截面设置5个观测点，采用在箱梁顶板、底板主筋上焊接钢筋的方法，钢筋宜露出混凝土约3cm，并做好标记。施工过程中注意保护好观测点。测点位置见下图。各观测点编号：梁段号+点号。图7.1-1 高程控制断面测点布置横截面图图7.1-2 悬浇梁段顶板控制点平面布置图图7.1-3 悬

36、浇梁段底板控制点平面布置图7.1.1 立模（混凝土浇注前）应严格按照监控单位给出的各控制点立模标高进行立模。立模完成后浇注混凝土前对底板立模控制点进行复测，将立模误差控制在5mm内，并提交该梁段截面实测立模控制点标高。7.1.2 混凝土浇注后在每段混凝土浇注后，应再次测量当前梁段截面底板、顶板的标高。提交底板、顶板控制点标高。7.1.3 预应力张拉后在每段T束和F束预应力张拉后，应再次测量顶板各截面钢筋头标高并与之前对比，得出张拉后挠度。提交顶板各截面钢筋头标高。7.2 边跨现浇段浇注阶段边跨现浇段设置6个观测截面，从边合拢段截面边墩每5米设置一个观测截面，每个截面共设置5个测点。具体布置形式如下（立面图同6.1-1）：图7.2-1 边跨现浇段梁顶测点平面布置图图7.2-2 边跨现浇段梁底测点平面布置图7.2.1 边跨现浇段浇注前浇注前，测量现浇段端部底板、顶板制点标高。并及时提交数据。7.2.2边跨现浇段浇注后在边跨混凝土浇注后，应再次测量现浇段底板、顶板控制点标高。并及时提交数据。7.3合拢施工阶段7.3.1边跨合拢在立模前测量合拢口两侧主梁的底板、顶板标高，并及时提交数据