神定河大橋監(jiān)控報(bào)告

十堰市發(fā)展大道神定河大橋施工監(jiān)測監(jiān)控報(bào)告PAGEPAGEii目錄TOC\o"1-3"\h\z第1章概述 11.1橋梁簡介 11.1.1工程概況 11.1.2主要技術(shù)參數(shù) 31.2施工監(jiān)測與監(jiān)控 41.2.1開展的監(jiān)測與施工控制工作 41.2.2施工監(jiān)測監(jiān)控工況 41.3監(jiān)測監(jiān)控組織機(jī)構(gòu) 51.4橋梁監(jiān)測監(jiān)控依據(jù) 6第2章結(jié)構(gòu)有限元計(jì)算 82.1施工控制結(jié)構(gòu)計(jì)算方法 82.2平面剛架有限單元法 92.3GQJS簡介 132.4計(jì)算內(nèi)容 142.5荷載 152.6計(jì)算參數(shù)取值 152.7施工階段劃分 172.8結(jié)構(gòu)計(jì)算結(jié)果分析 182.8.1GQJS計(jì)算結(jié)果 182.8.2設(shè)計(jì)院提供的預(yù)拱度 29第3章線形控制 323.1施工預(yù)拱度控制指令 323.1.1施工預(yù)拱度控制原理 323.1.2預(yù)拱度指令 333.2箱梁線形監(jiān)測 373.2.1結(jié)構(gòu)幾何形狀測量 383.2.2箱梁撓度跟蹤觀測 383.2.3箱梁立模標(biāo)高抽查 383.2.4箱梁頂面高程測量 393.2.5同跨對稱截面相對高差測量 393.2.6多跨線形通測 393.3測量誤差分析 393.4線形監(jiān)測與控制結(jié)果分析 403.4.1合攏段的相對高差 403.4.2立模標(biāo)高偏差 443.4.3截面幾何尺寸偏差 443.4.4箱梁混凝土表面高程測量 44第4章應(yīng)力測試與分析 494.1概述 494.2箱梁混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)變測量 494.2.1混凝土鋼弦應(yīng)變計(jì) 494.2.2控制截面及測點(diǎn)布置 514.2.3鋼弦應(yīng)變計(jì)埋設(shè) 544.3應(yīng)力測試方法 544.4應(yīng)力測試與誤差分析 554.4.1鋼弦應(yīng)變計(jì)位置誤差 554.4.2鋼弦應(yīng)變計(jì)調(diào)零 554.4.3混凝土彈性模量影響 564.4.4混凝土應(yīng)變滯后影響 564.4.5溫度影響 574.4.6混凝土收縮徐變影響 584.5箱梁結(jié)構(gòu)應(yīng)力測量結(jié)果 604.5.1箱梁根部應(yīng)力測量結(jié)果 604.5.2箱梁其它部位應(yīng)力測量結(jié)果 724.6箱梁結(jié)構(gòu)應(yīng)力分析 754.6.1箱梁根部應(yīng)力分析 754.6.2其它部位應(yīng)力分析 764.6.3合攏后應(yīng)力分析 77第5章施工監(jiān)測監(jiān)控結(jié)論 79參考文獻(xiàn) 80附件：施工控制指令、抽測報(bào)表、應(yīng)力測量報(bào)表、線形測量報(bào)表十堰市發(fā)展大道神定河大橋施工監(jiān)測監(jiān)控報(bào)告PAGE83第1章概述1.1橋梁簡介1.1.1工程概況十堰市發(fā)展大道神定河大橋位于十堰市區(qū)，附近有較密集建筑物，橋址區(qū)地形屬于丘陵地形。本橋跨越神定河大橋干流及漢江路，神定河干流為由北向南流向，流域平均寬度15～45m，水深0.5～1.2m。神定河干流分屬十堰城區(qū)河道三大流域之一神定河流域是南水北調(diào)中線工程丹江口水庫的直接水源區(qū)，不僅為城區(qū)提供了生活生產(chǎn)用水水源，而且承擔(dān)著汛期行洪的重要任務(wù)。神定河大橋橋梁跨徑組成：66+120×3+66m=492m。橋梁上部為（66＋120×3+66）m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)連續(xù)箱梁，箱梁采用單箱單室截面，箱梁頂寬15.0米，底寬8.0米，頂板懸臂長度3.5米。頂板懸臂端部厚20cm，根部厚70cm。箱梁根部梁高7.0m，跨中梁高2.8m，頂板厚28cm，墩頂箱梁頂板加厚到70cm，底板厚從跨中至根部由32cm變化為82.5cm，腹板從跨中至根部分兩段采用50cm、70cm兩種厚度，箱梁高度以及箱梁底板厚度按1.8次拋物線變化。箱梁0號(hào)節(jié)段長11m，每個(gè)懸澆“T”縱向?qū)ΨQ劃分為14個(gè)節(jié)段，梁段數(shù)及梁段長從根部至跨中分別為2×3.0m、4×3.5m、5×4.0m、3×4.5m，節(jié)段懸澆總長53.5m。中跨合攏段長均為2m，邊跨現(xiàn)澆段長6.9m。剛構(gòu)箱梁根部設(shè)兩道厚1.4m的橫隔板，連續(xù)支承處的橫梁厚2.5m，邊跨梁端設(shè)一道厚1.2m的橫隔板。主橋下部構(gòu)造采用雙薄壁墩，連續(xù)墩為實(shí)體矩形墩，橋墩均配樁基礎(chǔ)。雙薄壁墩單幅橋橫橋向?qū)挾扰c箱梁一致，為8米。順橋向和箱梁0號(hào)塊內(nèi)橫隔板厚度一致，為1.4米。橋墩承臺(tái)厚3.5m，基礎(chǔ)采用樁徑2.0m的鉆孔灌注樁，基樁按縱向三排、橫向兩排布置，每墩共6根樁。連續(xù)墩為實(shí)體橋墩，墩身采用等截面矩形實(shí)體墩，截面尺寸8×3.5m.，承臺(tái)厚3m，基礎(chǔ)為雙排6根直徑2.0m的鉆孔灌注樁。0號(hào)橋臺(tái)為U臺(tái)，樁基礎(chǔ)；5號(hào)臺(tái)為樁柱式橋臺(tái)。本橋樁基礎(chǔ)樁尖持力層主要為中風(fēng)化基巖，樁基按端承樁設(shè)計(jì)。本橋上部構(gòu)造按全預(yù)應(yīng)力混凝土設(shè)計(jì)，采用三向預(yù)應(yīng)力，縱、橫向預(yù)應(yīng)力采用國家標(biāo)準(zhǔn)《預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絞線》（GB/T5224-2003）高強(qiáng)度低松弛鋼絞線，其標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度fpk=1860Mpa，Ep=1.95×105Mpa，松弛率小于0.035，設(shè)計(jì)錨下張拉控制應(yīng)力1395Mpa或1302Mpa。箱梁縱向鋼束每股直徑15.2mm，大噸位群錨體系；頂板橫向鋼束每股直徑15.2mm，扁錨體系；豎向預(yù)應(yīng)力采用鋼絞線、精軋螺紋鋼筋?？v向預(yù)應(yīng)力束管道采用預(yù)埋塑料波紋管成孔，真空輔助壓漿工藝。橫、豎向預(yù)應(yīng)力管道采用預(yù)埋塑料波紋管成孔。該橋梁的主要技術(shù)指標(biāo)如下：公路等級(jí)：一級(jí)公路設(shè)計(jì)行車速度：100公里/小時(shí)橋梁寬度：左右幅橋梁單幅寬15.0米設(shè)計(jì)荷載：公路Ⅰ級(jí)。神定河大橋上構(gòu)施工中：箱梁與橋墩固結(jié)形成Ｔ構(gòu)，每個(gè)T構(gòu)分14施工節(jié)段，采用掛籃懸臂現(xiàn)澆法分段對稱、獨(dú)立施工。全橋合攏順序?yàn)椋?1\*GB3①兩邊跨合攏；=2\*GB3②中跨合攏；=3\*GB3③二期恒載，以此順序進(jìn)行施工。圖1.1神定河大橋布置圖（單位：m）(a)墩梁固結(jié)處截面(b)跨中截面圖1.2神定河大橋單幅箱梁截面（單位：m）1.1.2主要技術(shù)參數(shù)1結(jié)構(gòu)參數(shù)（1）主梁箱梁根部梁高7.0m，跨中梁高2.8m，頂板厚28cm，墩頂箱梁頂板加厚到70cm，底板厚從跨中至根部由32cm變化為82.5cm，腹板從跨中至根部分兩段采用50cm、70cm兩種厚度，箱梁高度以及箱梁底板厚度按1.8次拋物線變化。主橋上部構(gòu)造按全預(yù)應(yīng)力混凝土設(shè)計(jì)，采用三向預(yù)應(yīng)力?？v向預(yù)應(yīng)力束管道采用預(yù)埋塑料波紋管成孔，真空輔助壓漿工藝。橫、豎向預(yù)應(yīng)力管道采用預(yù)埋塑料波紋管成下部結(jié)構(gòu)固結(jié)墩采用雙壁墩，單幅橋橫橋向墩寬和箱梁一致，為8米；順橋向和箱梁0號(hào)塊內(nèi)橫隔板厚度一致，為1.4米。橋墩墩承臺(tái)厚3.5m，基礎(chǔ)采用樁徑2.0m的鉆孔灌注樁，基樁按縱向三排、橫向兩排布置，每墩共6根樁。連續(xù)墩為實(shí)體橋墩，墩身采用等截面矩形實(shí)體墩，截面尺寸8×3.5m.，承臺(tái)厚3.5m，基礎(chǔ)為雙排6根直徑2.0m的鉆孔灌注樁。本橋橋墩基礎(chǔ)均為樁基礎(chǔ)，樁尖持力層主要為中風(fēng)化基巖，樁基按端承樁設(shè)計(jì)。（2）橋面系單幅箱梁頂面全寬15m，主橋范圍橋面鋪裝層為10cm厚的瀝青混凝土，外側(cè)防撞墻寬0.5m，內(nèi)側(cè)寬0.5m。2設(shè)計(jì)荷載荷載等級(jí)：公路Ⅰ級(jí)。3材料參數(shù)主梁采用C55混凝土。鋼材采用低松馳高強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力鋼絞線應(yīng)當(dāng)符合GB/T5224－2005的規(guī)定。單根鋼絞線直徑φs15.2mm，鋼絞線面積A=139mmPP2PP，鋼絞線標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度fpk=1860Mpa，松弛率3.5%，彈性模量Ey=1.95×10PP5PPMPa。神定河大橋的建設(shè)單位：十堰市建設(shè)工程項(xiàng)目管理中心；設(shè)計(jì)單位：十堰規(guī)劃設(shè)計(jì)院；施工單位：中南建設(shè)有限公司；監(jiān)理單位：湖北利民工程咨詢監(jiān)理有限公司；施工監(jiān)測與監(jiān)控單位：武漢理工大學(xué)。1.2施工監(jiān)測與監(jiān)控根據(jù)施工進(jìn)度，按照《神定河大橋施工監(jiān)測監(jiān)控實(shí)施細(xì)則》的要求，武漢理工大學(xué)交通學(xué)院神定河大橋監(jiān)測監(jiān)控組于2012年12月進(jìn)駐施工現(xiàn)場，開展神定河大橋施工控制工作，2014年3月現(xiàn)場監(jiān)測工作基本完成，橋面線形和橋面瀝青混凝土與防撞墻立模標(biāo)高確定后，監(jiān)控工作暫告一段落，完成監(jiān)控報(bào)告后，神定河大橋監(jiān)測監(jiān)控項(xiàng)目結(jié)束。1.2.1開展的監(jiān)測與施工控制工作=1\*GB3①進(jìn)行了神定河大橋結(jié)構(gòu)有限元計(jì)算與分析，提供了箱梁各施工節(jié)段的立模標(biāo)高(預(yù)拱度控制)，保證了正常施工和箱梁的順利合攏。=2\*GB3②監(jiān)測了各種工況下各箱梁節(jié)段變形和撓度；并定期復(fù)核主梁高程控制基準(zhǔn)點(diǎn)，使橋面線形處入受控狀態(tài)。=3\*GB3③監(jiān)測了各種工況下箱梁混凝土控制截面上的應(yīng)變,并進(jìn)行應(yīng)力分析與結(jié)構(gòu)應(yīng)力控制，以報(bào)表的形式及時(shí)將測試結(jié)構(gòu)報(bào)告監(jiān)理、施工單位、業(yè)主等，保證了橋梁結(jié)構(gòu)的安全。=4\*GB3④重點(diǎn)部位的裂縫觀察，觀察表明，箱梁結(jié)構(gòu)重點(diǎn)部位無可見裂縫。1.2.2施工監(jiān)測監(jiān)控工況神定河大橋主橋箱梁混凝土懸澆7-12天施工一節(jié)段，每一節(jié)段為一施工周期:(1)箱梁各節(jié)段掛籃前移、立模；(2)箱梁各節(jié)段混凝土箱梁懸澆后；(3)箱梁各節(jié)段預(yù)應(yīng)力索張拉后。此后有箱梁合攏階段：各跨剛性聯(lián)接前后、各跨合攏段現(xiàn)澆后、各跨剛性聯(lián)接解除后、各腹板索、頂板索、底板索和通長索張拉后，即成橋前各施工工況發(fā)生較大變化等，隨著施工的進(jìn)展而開展監(jiān)測監(jiān)控工作。1.3監(jiān)測監(jiān)控組織機(jī)構(gòu)大跨度橋梁施工監(jiān)測監(jiān)控是一項(xiàng)難度與精度要求高且需要各方配合和良好組織的技術(shù)課題，它涉及業(yè)主、設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理等各個(gè)方面的工作。為做好神定河大橋主橋的施工監(jiān)測監(jiān)控工作，在組織形式上分兩個(gè)層次開展工作，第一層次為由業(yè)主、監(jiān)控單位和監(jiān)理單位、設(shè)計(jì)單位等組建的施工監(jiān)控協(xié)調(diào)機(jī)構(gòu)，第二層次為具體負(fù)責(zé)主橋施工監(jiān)控工作實(shí)施的施工監(jiān)測監(jiān)控項(xiàng)目組。1施工監(jiān)控協(xié)調(diào)小組組長：王善林副組長：李燕峰、張英富、常治庭、王向陽成員：程業(yè)新、鐘丹順、胡有軍、駐地監(jiān)理、設(shè)計(jì)代表、鄒高定、陳偉、胡向宇等施工監(jiān)測監(jiān)控協(xié)調(diào)小組主要負(fù)責(zé)橋梁施工監(jiān)測監(jiān)控過程中各方關(guān)系的協(xié)調(diào)、重大事項(xiàng)的決策和緊急事件的處理。2施工監(jiān)測監(jiān)控實(shí)施小組施工監(jiān)控實(shí)施小組由建設(shè)單位、監(jiān)控單位、施工單位和監(jiān)理單位、設(shè)計(jì)單位共同組建：建設(shè)單位：十堰市建設(shè)工程項(xiàng)目管理中心監(jiān)控單位：武漢理工大學(xué)施工單位：中南建設(shè)有限公司監(jiān)理單位：湖北利民工程咨詢監(jiān)理有限公司設(shè)計(jì)單位:十堰規(guī)劃設(shè)計(jì)院3施工監(jiān)測監(jiān)控項(xiàng)目組神定河大橋施工監(jiān)測監(jiān)控項(xiàng)目組負(fù)責(zé)大橋施工監(jiān)測監(jiān)控的日常工作的開展，包括：擬定施工監(jiān)測監(jiān)控實(shí)施細(xì)則；完成監(jiān)控方案中提及的各項(xiàng)施工監(jiān)測監(jiān)控任務(wù)，即結(jié)構(gòu)分析計(jì)算、提交下段掛籃立模標(biāo)高（提前24小時(shí)）、結(jié)構(gòu)應(yīng)力和箱梁高程測量、結(jié)構(gòu)裂縫觀察、不平衡荷載觀測等；識(shí)別設(shè)計(jì)參數(shù)誤差，并進(jìn)行有效預(yù)測；發(fā)生重大修改及時(shí)向相關(guān)部門匯報(bào)，并會(huì)同設(shè)計(jì)單位提出調(diào)整方案；每一梁段完成后及時(shí)將有關(guān)監(jiān)測監(jiān)控結(jié)果匯交施工監(jiān)控協(xié)調(diào)小組。如有重要情況發(fā)生，則以書面形式及時(shí)報(bào)告。主橋監(jiān)測監(jiān)控項(xiàng)目組還將負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)內(nèi)部工作，以及協(xié)調(diào)業(yè)主、設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理、監(jiān)控各方面的工作、執(zhí)行監(jiān)控協(xié)調(diào)小組的指示，提交階段監(jiān)控成果和竣工后的監(jiān)控報(bào)告等。監(jiān)控管理程序如圖1.3所示。圖1.3施工監(jiān)控管理程序1.4橋梁監(jiān)測監(jiān)控依據(jù)01、《神定河大橋施工圖設(shè)計(jì)》02、《神定河大橋施工監(jiān)控項(xiàng)目合同書》03、《神定河大橋施工監(jiān)控實(shí)施細(xì)則》04、《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（JTGB01-2003）05、《公路工程質(zhì)量評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》（JTGF80/1-2004）06、《公路工程抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTJ004-89）07、《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》（JTGD60-2004）08、《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTGD62-2004）09、《公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTJ024-85）10、《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》（JTJ041-2011）11、《焊縫符號(hào)表示法》（GB324-88）12、《公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTJ014-97）13、《公路勘測規(guī)范》（JTJ061-99）14、《城市橋梁設(shè)計(jì)準(zhǔn)則》（CJJ11-93）15、《公路工程混凝土結(jié)構(gòu)防腐技術(shù)規(guī)范》（JTG/TB07-01-2006）16、《城市橋梁橋面防水工程技術(shù)規(guī)程》（CJJ139-2010）17、《城市道路和建筑物無障礙設(shè)計(jì)規(guī)范》（JGJ50-2001）18、《公路工程水文勘測設(shè)計(jì)規(guī)范》JTGC30—200219、《公路橋梁抗震設(shè)計(jì)細(xì)則》JTG/TB02—01—2008第2章結(jié)構(gòu)有限元計(jì)算2.1施工控制結(jié)構(gòu)計(jì)算方法大跨度連續(xù)梁橋采用逐段懸臂澆筑施工方法，結(jié)構(gòu)的最終形成，經(jīng)歷了一個(gè)較長而又復(fù)雜的施工過程及結(jié)構(gòu)體系轉(zhuǎn)換過程。對施工過程中每一工況下結(jié)構(gòu)的計(jì)算分析，是橋梁控制中最基本的內(nèi)容。因此，通過合理的計(jì)算和理論分析來確定橋梁結(jié)構(gòu)施工過程中每個(gè)階段在受力和變形方面的理想狀態(tài)，以便控制施工過程中的結(jié)構(gòu)行為，使其最終的成橋線形和受力狀態(tài)滿足設(shè)計(jì)要求。從這個(gè)意義上講，施工控制中的結(jié)構(gòu)計(jì)算不僅能對整個(gè)施工過程進(jìn)行描述，反映整個(gè)施工過程中結(jié)構(gòu)的受力行為，而且還能確定結(jié)構(gòu)各個(gè)階段的理想狀態(tài)，為施工提供中間目標(biāo)狀態(tài)。目前橋梁結(jié)構(gòu)的計(jì)算方法主要包括：正裝分析法、倒裝分析法和無應(yīng)力狀態(tài)計(jì)算法。雖然上述方法都能用于各種型式橋梁的結(jié)構(gòu)分析，但是不同型式的橋梁結(jié)構(gòu)所采用的施工方法往往是不同的，因而對于不同型式的橋梁結(jié)構(gòu)分析是有所側(cè)重的。神定河大橋施工控制結(jié)構(gòu)計(jì)算采用正裝分析法和倒裝分析法，這兩種計(jì)算方法均是以有限單元法原理為基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)計(jì)算方法。有限單元法是將連續(xù)體理想化為有限個(gè)單元的集合體，使單元僅在有限個(gè)結(jié)點(diǎn)上相連接，即以一個(gè)有限單元體系代替一個(gè)無限個(gè)自由度的連續(xù)體，作為物理上的近似。先進(jìn)行單元分析，用結(jié)點(diǎn)位移表示單元內(nèi)力，然后將單元再合成結(jié)構(gòu)，進(jìn)行整體分析，建立整體平衡條件。通過結(jié)構(gòu)幾何條件、結(jié)點(diǎn)荷載等求出結(jié)構(gòu)單元中的結(jié)點(diǎn)位移和內(nèi)應(yīng)力。在求解力學(xué)問題時(shí)，最普遍的是以單元上結(jié)點(diǎn)位移作為基本未知量，這種方法稱為位移有限元法。在有限單元法中，原來連續(xù)體的材料特性，如正交異性、非線性、彈塑性等可在單元中保留，對于復(fù)雜的結(jié)構(gòu)形式、邊界條件及荷載情況，在這方法中均可以處理，因此有限單元法有很大的優(yōu)越性。2.2平面剛架有限單元法(1)坐標(biāo)系和符號(hào)規(guī)則平面剛架各桿方向不盡相同，為方便起見，在單元分析時(shí)宜采用局部坐標(biāo)系，而在整體分析時(shí)，又應(yīng)采用統(tǒng)一的整體坐標(biāo)系。兩種坐標(biāo)系都是右手坐標(biāo)系。結(jié)構(gòu)整體坐標(biāo)系用表示，單元局部坐標(biāo)系用表示。力和位移的正方向規(guī)定如下：以坐標(biāo)軸的正方向作為線位移和作用力的正方向，以順時(shí)針方向作為角位移和力矩的正方向。根據(jù)以上規(guī)定，就可以確定力和位移的正負(fù)號(hào)。上述規(guī)則適用的范圍是：局部坐標(biāo)系和整體坐標(biāo)系中的單元桿端力和單元桿端位移；局部坐標(biāo)系中的單元非結(jié)點(diǎn)荷載；整體坐標(biāo)系中的結(jié)點(diǎn)荷載和結(jié)點(diǎn)位移。(2)單元坐標(biāo)轉(zhuǎn)換矩陣在平面剛架的矩陣分析中，需要建立單元桿端力或單元桿端位移在兩種坐標(biāo)系中的轉(zhuǎn)換關(guān)系式。從軸正方向逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)到軸正方向所形成的夾角為α角，局部坐標(biāo)系中的單元桿端力分量用、、表示，整體坐標(biāo)系中則用、、表示，兩者之間有如下轉(zhuǎn)換關(guān)系(2.1)(2.2)式中：—局部坐標(biāo)系中的單元桿端力列陣；—整體坐標(biāo)系中的單元桿端力列陣；—單元坐標(biāo)轉(zhuǎn)換矩陣。單元坐標(biāo)轉(zhuǎn)換矩陣是正交矩陣，其逆矩陣等于其轉(zhuǎn)置矩陣(2.3)同理，可以求出單元桿端位移在兩種坐標(biāo)系中的轉(zhuǎn)換關(guān)系式。設(shè)局部坐標(biāo)系和整體坐標(biāo)系中的單元桿端位移列陣分別用和表示，則(2.4)(2.5)其中(3)單元?jiǎng)偠染仃囋O(shè)平面剛架單元的長度為L,截面面積為A，截面慣性矩為I，彈性模量為E。在局部坐標(biāo)系中，單元桿端力和桿端位移的關(guān)系可用下式表示(2.6)其中(2.7)式中的66階矩陣是局部坐標(biāo)系中的單元?jiǎng)偠染仃?。在整體坐標(biāo)系中，單元桿端力和桿端位移的關(guān)系為(2.8)式中—是整體坐標(biāo)系中的單元?jiǎng)偠染仃?。求出了單元坐?biāo)轉(zhuǎn)換矩陣和局部坐標(biāo)系中的單元?jiǎng)偠染仃嚕梢酝茖?dǎo)得。把式(2.1)和式(2.3)分別代入式(2.8)(2.9)(2.10)顯然有(2.11)其中(4)總體剛度矩陣通過單元?jiǎng)偠染仃?，可建立結(jié)構(gòu)總體剛度矩陣進(jìn)行整體分析。1)結(jié)構(gòu)剛度方程剛架的結(jié)點(diǎn)荷載列陣{P}和結(jié)點(diǎn)位移列陣之間的關(guān)系可寫成(2.12)式中—結(jié)構(gòu)總體剛度矩陣。2)結(jié)構(gòu)剛度矩陣的集成由單元?jiǎng)偠染仃嚰山Y(jié)構(gòu)剛度矩陣，采用剛度集成法。利用單元節(jié)點(diǎn)編號(hào)，能把單元?jiǎng)偠染仃嚫髟卣_地疊加到結(jié)構(gòu)剛度矩陣中。3)結(jié)構(gòu)剛度矩陣的特性結(jié)構(gòu)剛度矩陣有如下特性：第一，是對稱、正定矩陣；第二，是非奇異矩陣，可以直接求解；第三，是帶形矩陣；第四，在中，主對角元素由i的相關(guān)單元的剛度矩陣的主對角元素疊加而成；第五，對于非對角元素，若i和j是相關(guān)量，則；若i和j不是相關(guān)量，則。(5)結(jié)構(gòu)等效結(jié)點(diǎn)荷載結(jié)構(gòu)剛度方程反映了結(jié)構(gòu)的結(jié)點(diǎn)荷載與結(jié)點(diǎn)位移之間的關(guān)系。因此，平面剛架單元上作用的非結(jié)點(diǎn)荷載，應(yīng)該轉(zhuǎn)換成結(jié)構(gòu)的等效結(jié)點(diǎn)荷載。形成等效結(jié)點(diǎn)荷載的步驟為：第一，計(jì)算單元的固端內(nèi)力：在局部坐標(biāo)系中，把單元視為兩端固定梁，求得單元固端內(nèi)力為(2.13)第二，計(jì)算單元的等效結(jié)點(diǎn)荷載：將局部坐標(biāo)系中的單元固端力轉(zhuǎn)換成整體坐標(biāo)系中的單元固端力(2.14)第三，形成結(jié)構(gòu)的等效結(jié)點(diǎn)荷載：求得單元等效結(jié)點(diǎn)荷載后，利用單元編號(hào)，就可將的各分量疊加到中去；在結(jié)構(gòu)上若還有直接結(jié)點(diǎn)荷載，則結(jié)構(gòu)總的結(jié)點(diǎn)荷載列陣為(2.15)(6)結(jié)構(gòu)的內(nèi)力計(jì)算單元的桿端內(nèi)力由兩部分組成：單元桿端位移引起的桿端力和非結(jié)點(diǎn)荷載引起的單元固端力。在求出結(jié)構(gòu)的結(jié)點(diǎn)位移后，利用單元編號(hào)，可以直接從中取出單元桿端位移，求出整體坐標(biāo)系中的單元桿端力，進(jìn)而求出局部坐標(biāo)系中的單元桿端力(2.16)再與單元固端力相疊加，可求出單元總的桿端力(2.17)2.3GQJS簡介GQJS系統(tǒng)于1998年8月正式推出Windows版，其前身是由交通部組織行業(yè)專家聯(lián)合開發(fā)的橋梁綜合程序。該程序1978年投入試用，1980年通過交通部技術(shù)鑒定，在公路系統(tǒng)推廣應(yīng)用20年多年來，歷經(jīng)許多橋梁界計(jì)算機(jī)專家的修改完善，在工程上得到廣泛的使用與驗(yàn)證。Windows版改變過去橋梁結(jié)構(gòu)計(jì)算只能以文本文件操作方式進(jìn)行的模式，對橋梁綜合程序輸入數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)做了改造，特別改變了單元坐標(biāo)和預(yù)應(yīng)力信息數(shù)據(jù)表達(dá)方式，使數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)大為簡化，并改為在仿Office的軟件界面中直接輸入、查詢和修改數(shù)據(jù)的全新運(yùn)行方式，使輸入數(shù)據(jù)、結(jié)構(gòu)計(jì)算、察看計(jì)算結(jié)果集成于同一界面系統(tǒng)之中。用戶還可以先在AutoCAD中用line、arc、circle命令繪制橫斷面，并形成DXF文件，系統(tǒng)再將DXF文件中線段坐標(biāo)信息轉(zhuǎn)換成截面變寬點(diǎn)信息。系統(tǒng)運(yùn)行于中文Windows平臺(tái)（Win95、Win98&WindowsNT），并提供網(wǎng)絡(luò)版，全人機(jī)對話操作，具有豐富的數(shù)據(jù)前后處理功能，計(jì)算功能強(qiáng)大，使用方便，易于掌握。2008年推出的GQJS9.7版本，在新規(guī)范的運(yùn)用、文件輸出、結(jié)果閱讀與處理等方面，比前幾個(gè)版本更加優(yōu)越，使用更加方便。GQJS的主要功能：本系統(tǒng)適用于任意可作為平面桿系處理的橋梁結(jié)構(gòu)體系，如：簡支梁、簡支-連續(xù)梁橋、連續(xù)梁橋、連續(xù)梁橋、連續(xù)拱、桁架結(jié)構(gòu)、剛架結(jié)構(gòu)、T型剛構(gòu)、斜拉橋以及框架結(jié)構(gòu)等。橋梁材料可以是預(yù)應(yīng)力混凝土、鋼筋混凝土、混凝土、鋼、磚石結(jié)構(gòu)以及上述各種結(jié)構(gòu)體系的組合。結(jié)構(gòu)的不同構(gòu)件可采用不同的材料類型。結(jié)構(gòu)體系可分階段形成，各階段可具有不同的靜力圖式。系統(tǒng)能對大跨徑橋梁各種目前常用的施工工藝，如：懸臂施工、頂推法施工、臨時(shí)支架組裝等結(jié)構(gòu)體系，進(jìn)行施工階段和使用階段綜合分析。系統(tǒng)采用了兩端帶剛臂的偏心梁單元，因而考慮了多根桿件交匯于一個(gè)結(jié)點(diǎn)的結(jié)點(diǎn)剛域效應(yīng)。該系統(tǒng)施工階段計(jì)算荷載包括：體系調(diào)整(包括脫離工作的桿件恢復(fù)工作、頂推施工過程中支座的撤換)、張拉預(yù)應(yīng)力鋼束、拆除臨時(shí)鋼束、結(jié)構(gòu)自重、集中荷載、分布力、強(qiáng)迫位移、拆除桿件元荷載、單向受力桿脫離工作荷載、混凝土收縮徐變引起的二次內(nèi)力、混凝土收縮徐變引起的預(yù)應(yīng)力損失等。該系統(tǒng)使用階段計(jì)算荷載包括：集中荷載、分布荷載、強(qiáng)迫位移及溫度變化(包括支座滑動(dòng)產(chǎn)生的摩阻力荷載)等各種靜荷載，汽車荷載：汽-10；汽-15；汽-20；汽超-20、任意汽車車列、掛車荷載：掛-80；掛-100；掛-120、特殊車輛荷載、滿橋人群荷載、步道人群荷載等各種設(shè)計(jì)活載。該系統(tǒng)的計(jì)算內(nèi)容包括：階段內(nèi)力、累計(jì)內(nèi)力、截面沿高度6點(diǎn)的正應(yīng)力、剪應(yīng)力、主應(yīng)力及其方向、張拉錨固后的鋼束沿程應(yīng)力、鋼束張拉伸長量、各受力階段的鋼束永存應(yīng)力、沿截面高度非線性溫度變化的截面自應(yīng)力、使用階段各種荷載作用下的截面內(nèi)力、位移、應(yīng)力及其最不利組合。輸出內(nèi)容全部為中文標(biāo)題便于閱讀和理解，可以根據(jù)需要繪制各施工階段靜力計(jì)算圖示、撓度圖及應(yīng)力包絡(luò)圖、位移影響線、內(nèi)力影響線等。2.4計(jì)算內(nèi)容神定河大橋施工過程結(jié)構(gòu)分析分別采用國內(nèi)外有相當(dāng)聲譽(yù)的正版結(jié)構(gòu)有限元分析軟件GQJS對全橋的各施工階段進(jìn)行了計(jì)算，計(jì)算分析內(nèi)容主要包括：結(jié)構(gòu)形變分析；控制截面結(jié)構(gòu)應(yīng)變應(yīng)力及內(nèi)力計(jì)算；結(jié)構(gòu)預(yù)拱度計(jì)算分析；2.5荷載(1)重力考慮了連續(xù)梁橋各梁段單元的自重、掛籃自重及鋼筋、人員和設(shè)備的重量，掛籃移動(dòng)各施工階段的施工荷載，同時(shí)考慮二期恒載的重力。(2)預(yù)應(yīng)力索的張拉力計(jì)算中采用可模擬預(yù)應(yīng)力鋼絞線后張法的曲索單元，當(dāng)索受到一定的拉力時(shí)，將能夠反映預(yù)應(yīng)力索對混凝土的壓縮作用，經(jīng)計(jì)算可分析預(yù)應(yīng)力索的張拉所引起混凝土內(nèi)部應(yīng)力的重新分布，以及新索的張拉產(chǎn)生的內(nèi)力重分配。依據(jù)《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTGD62—2004)，根據(jù)預(yù)應(yīng)力束的幾何要素，并計(jì)入預(yù)應(yīng)力束的摩阻損失；徐變收縮中考慮環(huán)境溫度、理論厚度和收縮應(yīng)變終值。(3)其他荷載其他荷載包括：①溫度荷載，溫度荷載的影響非常復(fù)雜，因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)溫度場的分布和溫度的變化難以準(zhǔn)確測量、定量分析，只能按公路橋梁規(guī)范取值，考慮其變化±10°C的影響。②與結(jié)構(gòu)的形成過程有關(guān)的荷載，如混凝土的收縮徐變等，這些荷載能引起結(jié)構(gòu)的附加變形和應(yīng)力?；炷恋氖湛s、徐變是一種十分復(fù)雜的化學(xué)物理過程，按公橋規(guī)的有關(guān)規(guī)定取值，同時(shí)通過簡化模型的計(jì)算結(jié)果與實(shí)測值的對比分析，掌握有關(guān)混凝土的收縮、徐變的第一手資料，為進(jìn)一步的深入研究打下一定的基礎(chǔ)。2.6計(jì)算參數(shù)取值截面抗彎慣矩、截面面積以及截面高度均采用設(shè)計(jì)方提供的資料，并以此來劃分材料的類型；預(yù)應(yīng)力束信息是根據(jù)預(yù)應(yīng)力束的幾何要素以及計(jì)入預(yù)應(yīng)力束的摩阻損失來獲得；徐變收縮信息主要是依據(jù)《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTGD62—2004)中的公式并考慮環(huán)境溫度、理論厚度和收縮應(yīng)變終值。(1)混凝土質(zhì)量密度的確定混凝土質(zhì)量密度分別取2500、2600、2700kg/m3時(shí)，利用有限元軟件計(jì)算得到的各節(jié)段砼重量與設(shè)計(jì)值對比情況見表2.1。表2.1各節(jié)段砼重量設(shè)計(jì)值與計(jì)算值比較表/KN梁段號(hào)驗(yàn)證容重（KN/m3）設(shè)計(jì)重量25262712517.52618.22718.92619.021970.02048.82127.62049.031917.51994.22070.01995.041867.51942.22016.91941.051817.51890.21962.91889.061767.51838.21908.91838.071922.51999.42076.32000.081865.01939.62014.21940.091810.01882.41954.81881.0101877.51952.62027.71953.0111817.51890.21962.91890.0121760.01830.41900.81830.0131705.01773.21841.41772.0141920.01996.82073.61998.0從表2.1可見，混凝土質(zhì)量密度取值為2600kg/m3時(shí)，計(jì)算得到的各節(jié)段砼重量才與設(shè)計(jì)值比較接近，故在結(jié)構(gòu)計(jì)算時(shí)混凝土質(zhì)量密度取值定為2600kg/m3(考慮鋼絞線、鋼筋、錨具、齒板及其它因素的影響)。(2)孔道摩阻系數(shù)和偏差系數(shù)的確定根據(jù)國內(nèi)外有關(guān)研究成果及同類橋梁孔道摩阻損失偏差系數(shù)k的測試結(jié)果，神定河大橋孔道摩阻損失偏差系數(shù)、摩阻系數(shù)等結(jié)構(gòu)分析參數(shù)取值如下：應(yīng)力混凝土材料物理性質(zhì)抗壓彈性模量3.45104MPA抗彎彈性模量3.45104MPA容重2.600103kg/m3線膨脹系數(shù)1.010-5②預(yù)應(yīng)力混凝土徐變有關(guān)信息彈性繼效系數(shù)0.3徐變增長速度系數(shù)0.021徐變特征終極值2.0收縮速度系數(shù)0.0063收縮特征終極值1.510-4③預(yù)應(yīng)力索力學(xué)性能彈性模量1.95105MPA張拉控制應(yīng)力1395MPA和1302MPA松馳率0.035摩阻系數(shù)0.25孔道偏差系數(shù)0.0015鋼索回縮值（錨具變形）0.006m(3)載荷情況除混凝土自身重量和鋼束張拉力在正常施工考慮外，掛藍(lán)重量按80噸計(jì)算，合攏吊架按50噸計(jì)算，防撞墻按57kN/m^3計(jì)算，瀝青混凝土按27.6kN/m,活載按規(guī)范計(jì)算。2.7施工階段劃分表2.2為根據(jù)設(shè)計(jì)確定的施工階段劃分及鋼束張拉順序等情況。表2.2施工階段劃分階段階段施工內(nèi)容階段階段施工內(nèi)容1橋墩施工34安裝11#掛籃2澆注0#35澆注11#3張拉0#預(yù)應(yīng)力束36張拉11#預(yù)應(yīng)力束4安裝1#掛籃37安裝12#掛籃5澆筑1#38澆注12#6張拉1#預(yù)應(yīng)力束39張拉12#預(yù)應(yīng)力束7安裝2#掛籃40安裝13#掛籃8澆注2#41澆注13#9張拉2#預(yù)應(yīng)力束42張拉13#預(yù)應(yīng)力束10安裝3#掛籃43安裝14#掛籃11澆注3#44澆注14#12張拉3#預(yù)應(yīng)力束45張拉14#預(yù)應(yīng)力束13安裝4#掛籃46移走掛籃及澆筑邊跨現(xiàn)澆段14澆注4#47邊跨合攏段15張拉4#預(yù)應(yīng)力束48張拉邊跨鋼束及拆除臨時(shí)固結(jié)16安裝5#掛籃49次邊跨跨中安裝吊架及加水配重17澆注5#50澆注次邊跨跨中合攏口18張拉5#預(yù)應(yīng)力束51張拉次邊跨跨中預(yù)應(yīng)力束19安裝6#掛籃52中跨跨中安裝吊架及加水配重20澆注6#53澆注中跨合攏口21張拉6#預(yù)應(yīng)力束54張拉中跨預(yù)應(yīng)力束22安裝7#掛籃55張拉全橋鋼束23澆注7#56防撞墻施工24張拉7#預(yù)應(yīng)力束57調(diào)平層施工25安裝8#掛籃58瀝青混凝土施工26澆注8#27張拉8#預(yù)應(yīng)力束28安裝9#掛籃29澆注9#30張拉9#預(yù)應(yīng)力31安裝10#掛籃32澆注10#33張拉10#預(yù)應(yīng)力束2.8結(jié)構(gòu)計(jì)算結(jié)果分析2.8.1GQJS計(jì)算結(jié)果(1)預(yù)拱度計(jì)算結(jié)果考慮1/2活載影響時(shí)神定河大橋主橋預(yù)拱度計(jì)算結(jié)果見表2.3，預(yù)拱度圖見圖2.1。圖2.1神定河大橋GQJS全橋預(yù)拱度（含1/2活載）表2.3神定河大橋全橋GQJS(含1/2活載)預(yù)拱度（單位:mm）節(jié)點(diǎn)號(hào)預(yù)拱度節(jié)點(diǎn)號(hào)預(yù)拱度108157435824753383376598428769852286786189598714104988121137891112269011131692111499713153981516-3991817-41002218-41012719-3102332001034123510452249105652513106772618107902723108102283110911229391101153049111111316011203271113823381114923489115943594116893693117803783118713801196039110120494011412138411101223042100123234388124174476125124563126846511275474013004832131-34925132-45020133-45116134-252131354531213695610137166091382661913937621014049631314159641614267652014369662614459673514533684514635695514907064717472817382747575076797785788479768067從表2.3可見，神定河大橋預(yù)拱度最大值為0.115m，位于合攏段附近。圖2.2神定河大橋全橋預(yù)拱度(2)不同施工狀態(tài)下關(guān)鍵點(diǎn)的應(yīng)力計(jì)算結(jié)果對于大跨度三向預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋，箱梁結(jié)構(gòu)在混凝土懸澆中各截面的應(yīng)力分布有很大的差別?？紤]到主橋施工先后順序、施工人員、施工時(shí)間、預(yù)應(yīng)力索應(yīng)力損失測定等因素，箱梁應(yīng)力測試斷面選擇在0#塊附近(懸梁根部)、跨中合攏段(L/2)和(L/4)等處(L為橋梁主跨)，每一測試截面力求具有代表性。各測試斷面見圖6。橋墩控制斷面8個(gè)，每個(gè)截面布置1個(gè)應(yīng)力測點(diǎn)，采用鋼弦式應(yīng)變計(jì)，應(yīng)變計(jì)順著橋墩豎向固定在主筋上，測試導(dǎo)線引至橋墩斷面之外，并作好標(biāo)記，做好保護(hù)。橋墩截面應(yīng)力測點(diǎn)布置如圖2.3所示圖2.3橋墩截面應(yīng)力測點(diǎn)布置圖圖2.4主要測試斷面表2.4正常施工階段1T構(gòu)節(jié)段應(yīng)力(單位：MPa)施工階段1號(hào)墩T構(gòu)根部小里程上緣小里程下緣大里程上緣大里程下緣1＃塊澆注-0.060.06-0.060.061＃塊張拉1.58-0.131.58-0.131＃塊移籃1.52-0.071.52-0.072＃塊澆注1.350.101.350.102＃塊張拉3.25-0.253.25-0.252＃塊移籃3.19-0.193.19-0.193＃塊澆注2.860.142.860.143＃塊張拉4.77-0.214.77-0.213＃塊移籃4.69-0.134.69-0.134＃塊澆注4.240.324.240.324＃塊張拉6.21-0.096.21-0.094＃塊移籃6.13-0.016.13-0.015＃塊澆注5.560.545.560.545＃塊張拉7.540.157.540.155＃塊移籃7.460.237.460.236＃塊澆注6.800.886.800.886＃塊張拉8.830.438.830.436＃塊移籃8.750.518.750.517＃塊澆注7.891.367.891.367＃塊張拉9.920.939.920.937＃塊移籃9.821.019.821.018＃塊澆注8.861.968.861.968＃塊張拉10.631.5510.621.558＃塊移籃10.531.6310.531.639＃塊澆注9.472.689.472.689＃塊張拉11.222.3111.222.319＃塊移籃11.122.3911.122.3910＃塊澆注9.973.529.973.5210＃塊張拉11.723.1111.723.1110＃塊移籃11.633.2011.633.2011＃塊澆注10.404.4110.404.4111＃塊張拉12.124.0412.124.0411＃塊移籃12.034.1312.034.1312＃塊澆注10.545.5910.545.5912＃塊張拉12.275.1812.275.1812＃塊移籃12.165.2812.165.2813＃塊澆注10.576.8510.576.8513＃塊張拉12.296.4512.296.4513＃塊移籃12.186.5412.186.5414＃塊澆注10.478.2310.478.2314＃塊張拉12.137.8412.137.8414＃塊移除掛籃13.146.8313.146.83邊跨合攏12.986.7913.126.83張拉邊跨合攏束13.136.8213.126.84次邊跨合攏12.207.7212.207.73張拉次邊跨14.195.7414.365.57中跨合攏14.265.6514.435.49張拉中跨13.895.8914.065.72二期恒載-防撞墻12.087.5312.287.33二期恒載-瀝青層11.118.3611.328.14表2.5正常施工階段2T構(gòu)節(jié)段應(yīng)力(單位：MPa)施工階段2號(hào)墩T構(gòu)根部小里程上緣小里程下緣大里程上緣大里程下緣1＃塊澆注-0.060.06-0.060.061＃塊張拉1.58-0.131.58-0.131＃塊移籃1.52-0.071.52-0.072＃塊澆注1.350.101.350.102＃塊張拉3.25-0.253.25-0.252＃塊移籃3.19-0.193.19-0.193＃塊澆注2.860.142.860.143＃塊張拉4.77-0.214.77-0.213＃塊移籃4.69-0.134.69-0.134＃塊澆注4.240.324.240.324＃塊張拉6.21-0.096.21-0.094＃塊移籃6.13-0.016.13-0.015＃塊澆注5.560.545.560.545＃塊張拉7.540.167.540.165＃塊移籃7.460.237.460.236＃塊澆注6.800.886.800.886＃塊張拉8.830.438.830.436＃塊移籃8.750.518.750.517＃塊澆注7.891.367.891.367＃塊張拉9.920.939.920.937＃塊移籃9.821.019.821.018＃塊澆注8.861.968.861.968＃塊張拉10.621.5510.621.558＃塊移籃10.531.6310.531.639＃塊澆注9.472.689.472.689＃塊張拉11.222.3111.222.319＃塊移籃11.122.3911.122.3910＃塊澆注9.973.529.973.5210＃塊張拉11.723.1111.723.1110＃塊移籃11.633.2011.633.2011＃塊澆注10.404.4110.404.4111＃塊張拉12.124.0412.124.0411＃塊移籃12.034.1312.034.1312＃塊澆注10.545.5910.545.5912＃塊張拉12.275.1812.275.1812＃塊移籃12.165.2812.165.2813＃塊澆注10.576.8510.576.8513＃塊張拉12.296.4512.296.4513＃塊移籃12.186.5412.186.5414＃塊澆注10.478.2310.478.2314＃塊張拉12.137.8412.137.8414＃塊移除掛籃13.146.8313.146.83邊跨合攏12.986.8313.126.83張拉邊跨合攏束13.136.8213.126.84次邊跨合攏12.107.8313.086.84張拉次邊跨15.224.7313.086.84中跨合攏15.034.8912.107.80張拉中跨15.194.5914.215.46二期恒載-防撞墻12.956.6512.566.92二期恒載-瀝青層11.717.7411.427.89表2.6正常施工階段3T構(gòu)節(jié)段應(yīng)力(單位：MPa)施工階段3號(hào)墩T構(gòu)根部小里程上緣小里程下緣大里程上緣大里程下緣1＃塊澆注-0.060.06-0.060.061＃塊張拉1.58-0.131.58-0.131＃塊移籃1.52-0.071.52-0.072＃塊澆注1.350.101.350.102＃塊張拉3.25-0.253.25-0.252＃塊移籃3.19-0.193.19-0.193＃塊澆注2.890.142.890.143＃塊張拉4.77-0.214.77-0.213＃塊移籃4.69-0.134.69-0.134＃塊澆注4.240.324.240.324＃塊張拉6.21-0.096.21-0.094＃塊移籃6.13-0.016.13-0.015＃塊澆注5.560.545.560.545＃塊張拉7.540.167.540.165＃塊移籃7.460.237.460.236＃塊澆注6.800.886.800.886＃塊張拉8.830.438.830.436＃塊移籃8.750.518.750.517＃塊澆注7.891.367.891.367＃塊張拉9.920.939.920.937＃塊移籃9.821.019.821.018＃塊澆注8.861.968.861.968＃塊張拉10.621.5510.621.558＃塊移籃10.531.6310.531.639＃塊澆注9.472.689.472.689＃塊張拉11.222.3111.222.319＃塊移籃11.122.3911.122.3910＃塊澆注9.973.529.973.5210＃塊張拉11.723.1111.723.1110＃塊移籃11.633.2011.633.2011＃塊澆注10.404.4110.404.4111＃塊張拉12.124.0412.124.0411＃塊移籃12.034.1312.034.1312＃塊澆注10.545.5910.545.5912＃塊張拉12.275.1812.275.1812＃塊移籃12.165.2812.165.2813＃塊澆注10.576.8510.576.8513＃塊張拉12.296.4512.296.4513＃塊移籃12.186.5412.186.5414＃塊澆注10.478.2310.478.2314＃塊張拉12.137.8412.137.8414＃塊移除掛籃13.146.8313.146.83邊跨合攏13.126.8312.986.80張拉邊跨合攏束13.126.8413.146.82次邊跨合攏13.086.8412.107.83張拉次邊跨13.086.8415.144.80中跨合攏12.117.7914.934.98張拉中跨14.205.4715.124.66二期恒載-防撞墻12.546.9412.906.60二期恒載-瀝青層11.427.9011.677.78表2.7正常施工階段4T構(gòu)節(jié)段應(yīng)力(單位：MPa)施工階段4號(hào)墩T構(gòu)根部小里程上緣小里程下緣大里程上緣大里程下緣1＃塊澆注-0.060.06-0.060.061＃塊張拉1.58-0.131.58-0.131＃塊移籃1.52-0.071.52-0.072＃塊澆注1.350.101.350.102＃塊張拉3.25-0.253.25-0.252＃塊移籃3.19-0.193.19-0.193＃塊澆注2.890.142.890.143＃塊張拉4.77-0.214.77-0.213＃塊移籃4.69-0.134.69-0.134＃塊澆注4.240.324.240.324＃塊張拉6.21-0.096.21-0.094＃塊移籃6.13-0.016.13-0.015＃塊澆注5.560.545.560.545＃塊張拉7.540.167.540.165＃塊移籃7.460.237.460.236＃塊澆注6.800.886.800.886＃塊張拉8.830.438.830.436＃塊移籃8.750.518.750.517＃塊澆注7.891.367.891.367＃塊張拉9.920.939.920.937＃塊移籃9.821.019.821.018＃塊澆注8.861.968.861.968＃塊張拉10.621.5510.621.558＃塊移籃10.531.6310.531.639＃塊澆注9.472.689.472.689＃塊張拉11.222.3111.222.319＃塊移籃11.122.3911.122.3910＃塊澆注9.973.529.973.5210＃塊張拉11.723.1111.723.1110＃塊移籃11.633.2011.633.2011＃塊澆注10.404.4110.404.4111＃塊張拉12.124.0412.124.0411＃塊移籃12.034.1312.034.1312＃塊澆注10.545.5910.545.5912＃塊張拉12.275.1812.275.1812＃塊移籃12.165.2812.165.2813＃塊澆注10.576.8510.576.8513＃塊張拉12.296.4512.296.4513＃塊移籃12.186.5412.186.5414＃塊澆注10.478.2310.478.2314＃塊張拉12.137.8412.137.8414＃塊移除掛籃13.146.8313.146.83邊跨合攏13.126.8312.986.80張拉邊跨合攏束13.126.8413.146.82次邊跨合攏12.207.7312.197.73張拉次邊跨14.405.5314.245.70中跨合攏14.485.4414.325.59張拉中跨14.105.6813.935.85二期恒載-防撞墻12.317.3012.117.50二期恒載-瀝青層11.348.1211.138.33說明：負(fù)號(hào)為拉應(yīng)力，正號(hào)為壓應(yīng)力。表2.8四分之一截面施工階段應(yīng)力（單位：MPa）施工階段4號(hào)墩T構(gòu)根部小里程上緣小里程下緣大里程上緣大里程下緣9＃塊澆注-0.150.21-0.150.219＃塊張拉1.91-0.121.91-0.1210＃塊澆注1.290.741.290.7310＃塊張拉3.440.253.450.2511＃塊澆注2.551.472.561.4511＃塊張拉4.651.144.651.1212＃塊澆注3.372.893.382.8512＃塊張拉5.532.405.552.3713＃塊澆注3.934.603.954.5413＃塊張拉6.084.116.104.0614＃塊澆注4.186.734.206.6514＃塊張拉6.266.256.316.17邊跨合攏7.224.947.094.75張拉邊跨合攏束7.224.948.814.86次邊跨合攏6.306.208.134.87張拉次邊跨10.117.629.495.10中跨合攏9.947.499.434.83張拉中跨10.118.059.345.76二期恒載-防撞墻9.958.098.786.39二期恒載-瀝青層9.718.238.416.75說明：負(fù)號(hào)為拉應(yīng)力，正號(hào)為壓應(yīng)力。表2.9合攏口關(guān)鍵點(diǎn)應(yīng)力（單位：MPa）施工階段邊跨合攏口中跨合攏口次邊跨合攏口小里程上緣小里程下緣小里程上緣小里程下緣小里程上緣小里程下緣邊跨合攏-0.21-0.11--張拉邊跨合攏束4.233.69--次邊跨合攏4.312.28--0.42-0.72張拉次邊跨4.065.33--4.1713.63中跨合攏4.154.670.37-0.993.9913.25張拉中跨3.776.745.4812.154.48613.448二期恒載-防撞墻4.056.155.9010.775.93210.593二期恒載-瀝青層4.1775.8686.4199.4416.4719.421說明：負(fù)號(hào)為拉應(yīng)力，正號(hào)為壓應(yīng)力。2.8.2設(shè)計(jì)院提供的預(yù)拱度圖2.5設(shè)計(jì)院提供的預(yù)拱度設(shè)計(jì)院提供的十堰市發(fā)展大道神定河大橋預(yù)拱度詳見圖2.5和表2.10。表2.10設(shè)計(jì)院提供的預(yù)拱度/mm節(jié)段截面預(yù)拱度節(jié)段截面預(yù)拱度節(jié)段截面預(yù)拱度邊跨現(xiàn)澆段-0.302#-2T2-26.603#-8'T3-8’15.00邊跨合攏段1.302#-1T2-16.403#-9'T3-9’17.201#-14T1-14-22.102#-00T2-09.203#-10'T3-10’17.601#-13T1-134.309.103#-11'T3-11’18.101#-12T1-1219.302#墩中心8.703#-12'T3-12’11.001#-11T1-1128.1010.003#-13'T3-13’-1.301#-10T1-1028.602#-00'T2-0’10.903#-14'T3-14’-23.101#-9T1-928.102#-1'T2-1’8.904#-14T4-14-1.901#-8T1-825.402#-2'T2-2’10.104#-13T4-1316.101#-7T1-721.702#-3'T2-3’11.604#-12T4-1225.601#-6T1-618.502#-4'T2-4’13.304#-11T4-1129.901#-5T1-515.702#-5'T2-5’15.504#-10T4-1027.201#-4T1-413.402#-6'T2-6’18.104#-9T4-924.801#-3T1-311.502#-7'T2-7’21.504#-8T4-821.001#-2T1-210.002#-8'T2-8’25.404#-7T4-717.001#-1T1-18.702#-9'T2-9’28.804#-6T4-613.801#-00T1-010.302#-10'T2-10’30.304#-5T4-511.508.302#-11'T2-11’31.804#-4T4-49.801#墩中心6.402#-12'T2-12’25.704#-3T4-38.507.702#-13'T2-13’14.204#-2T4-27.601#-00'T1-0’9.002#-14'T2-14’-7.104#-1T4-16.801#-1'T1-1’6.803#-14T3-14-7.104#-00T4-09.001#-2'T1-2’7.603#-13T3-1314.207.701#-3'T1-3’8.503#-12T3-1225.704#墩中心6.401#-4'T1-4’9.803#-11T3-1131.808.301#-5'T1-5’11.503#-10T3-1030.304#-00'T4-0’10.301#-6'T1-6’13.803#-9T3-928.804#-1'T4-1’8.701#-7'T1-7’17.003#-8T3-825.404#-2'T4-2’10.001#-8'T1-8’21.003#-7T3-721.504#-3'T4-3’11.501#-9'T1-9’24.803#-6T3-618.104#-4'T4-4’13.401#-10'T1-10’27.203#-5T3-515.504#-5'T4-5’15.701#-11'T1-11’29.903#-4T3-413.304#-6'T4-6’18.501#-12'T1-12’25.603#-3T3-311.604#-7'T4-7’21.701#-13'T1-13’16.103#-2T3-210.104#-8'T4-8’25.401#-14'T1-14’-1.903#-1T3-18.904#-9'T4-9’28.102#-14T2-14-23.103#-00T3-010.904#-10'T4-10’28.602#-13T2-13-1.3010.004#-11'T4-11’28.102#-12T2-1211.003#墩中心8.704#-12'T4-12’19.302#-11T2-1118.109.104#-13'T4-13’4.302#-10T2-1017.603#-00'T3-0’9.204#-14'T4-14’-22.102#-9T2-917.203#-1'T3-1’6.40邊跨合攏段1.302#-8T2-815.003#-2'T3-2’6.60邊跨現(xiàn)澆段-0.302#-7T2-712.303#-3'T3-3’6.902#-6T2-610.103#-4'T3-4’7.602#-5T2-58.603#-5'T3-5’8.602#-4T2-47.603#-6'T3-6’10.102#-3T2-36.903#-7'T3-7’12.30從表2.10可見，設(shè)計(jì)院提供的預(yù)拱度最大值為31.8mm，位于跨中附近。第3章線形控制3.1施工預(yù)拱度控制指令3.1.1施工預(yù)拱度控制原理箱梁懸澆段的各節(jié)段立模標(biāo)高可按下式確定（3.1）式中:為待澆筑段箱梁底板前端點(diǎn)處掛籃盤模板標(biāo)高（張拉后）；為該點(diǎn)設(shè)計(jì)標(biāo)高；為本施工段及以后澆筑的各段對該點(diǎn)的影響值；為本施工段頂板縱向預(yù)應(yīng)力束張拉后對該點(diǎn)的影響值；為掛籃彈性變形對該施工段的影響值；為由徐變、收縮、溫度、結(jié)構(gòu)體系轉(zhuǎn)換、二期恒載、活載等影響值。上述各參數(shù)在有限元分析的基礎(chǔ)上，根據(jù)實(shí)測信息進(jìn)行前期預(yù)測和后期調(diào)整，確定最佳預(yù)拱度。傳統(tǒng)的誤差調(diào)整方法主要有卡爾曼（kalman）濾波法、灰色系統(tǒng)（如：GM（1，N））、最小二乘法等。這些方法在橋梁施工控制應(yīng)用中取得了一些成效，但是對于非線性系統(tǒng)，有的方法還存在一定的局限性。在十堰神定河大橋施工預(yù)拱度控制中，運(yùn)用了人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（BP網(wǎng)絡(luò)）系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)拱度信息預(yù)測和調(diào)整。這種方法既克服了灰色理論GM（1，N）輸入?yún)?shù)單一的缺點(diǎn)，又改進(jìn)了卡爾曼（kalman）濾波法中僅能考慮輸入與輸出的線性關(guān)系的不足，建立了輸入與輸出之間的多參數(shù)、非線性的映射關(guān)系。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是一種模擬人腦結(jié)構(gòu)和功能的信息處理系統(tǒng)，具有學(xué)習(xí)和容錯(cuò)等特點(diǎn)，現(xiàn)已成功地運(yùn)用于許多領(lǐng)域。本項(xiàng)目將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法應(yīng)用于橋梁施工控制中，通過大跨度橋梁混凝土懸臂現(xiàn)澆節(jié)段已產(chǎn)生的標(biāo)高偏差，訓(xùn)練BP網(wǎng)絡(luò)（前向無反饋的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)），建立網(wǎng)絡(luò)輸入變量與輸出變量之間的全局非線性映射關(guān)系，讓自學(xué)習(xí)后的網(wǎng)絡(luò)預(yù)測后續(xù)節(jié)段施工中可能發(fā)生的偏差，從而對其立模標(biāo)高進(jìn)行調(diào)整，以達(dá)到與設(shè)計(jì)值盡量一致的目的。選用了圖3.1所示的3層網(wǎng)絡(luò)，輸入層和輸出層有與網(wǎng)絡(luò)輸入變量及輸出變量相應(yīng)的L和N個(gè)神經(jīng)元，而隱層取M(M=2L+1)個(gè)神經(jīng)元，將可以描述任意復(fù)雜的輸入變量和輸出變量之間的圖3.13層BP網(wǎng)絡(luò)示意圖非線性映射關(guān)系。在實(shí)施方案中，取影響標(biāo)高偏差的因素(即神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入變量)為：時(shí)間；測量溫度T(℃)；張拉截面、討論截面的箱梁高度(m)及其至Ｔ構(gòu)中心的距離(m)；理論計(jì)算的張拉后標(biāo)高變化值W(m)，等等,共計(jì)11個(gè)參數(shù)。樣本的期望輸出自然取標(biāo)高偏差ΔW(m)。即BP網(wǎng)絡(luò)的輸入層神經(jīng)元數(shù)L=11，而輸出層N=1。應(yīng)用結(jié)果表明：神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的預(yù)測結(jié)果與實(shí)際發(fā)生狀態(tài)的測量值比較接近。圖3.13層BP網(wǎng)絡(luò)示意圖值得指出的是，針對影響大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁施工過程的預(yù)拱度因素復(fù)雜，僅采用灰色理論GM(1,1)的單參數(shù)一階線性灰微分方程模型預(yù)測，將無法充分考慮諸多因素例如溫度、變截面等，對施工過程中標(biāo)高誤差的影響。而神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能建立標(biāo)高誤差與其眾多影響因素之間的非線性映射關(guān)系，可以較客觀地反映施工規(guī)律。利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)這種具有自學(xué)習(xí)的智能方法于大跨度橋梁的施工控制，并取得良好效果，是對橋梁施工控制理論和方法的一種創(chuàng)新。3.1.2預(yù)拱度指令預(yù)拱度是控制箱梁線形的主要參數(shù)，也是決定主跨和邊跨能否順利合攏、應(yīng)力分布和箱梁線形是否合理的關(guān)鍵。施工指令下達(dá)有一套嚴(yán)格的程序：首先由監(jiān)測監(jiān)控組拿出方案，報(bào)監(jiān)理工程師簽字后，才能下達(dá)施工單位組織施工。施工預(yù)拱度指令除保證其合理性、科學(xué)性外，下達(dá)時(shí)間保證了施工的連續(xù)性和及時(shí)性。通過有限元計(jì)算，箱梁線形的跟蹤測量和用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法的后期預(yù)測結(jié)果，監(jiān)測監(jiān)控組共發(fā)布施工預(yù)拱度控制指令56份（詳見附件1-01～14、2-01～14、3-01～14、4-01～14；全橋合攏后，在對全橋?qū)崪y的基礎(chǔ)上，確定了神定河大橋成橋線形，同時(shí)下達(dá)了成橋線形及防撞墻、瀝青混凝土立模標(biāo)高。由于神定河大橋單跨大，在設(shè)置施工預(yù)拱度的過程中，根據(jù)實(shí)測數(shù)據(jù)和用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等智能控制方法預(yù)測，箱梁各施工節(jié)段相應(yīng)的預(yù)拱值一致，各施工節(jié)段相應(yīng)的預(yù)拱值見表3.1。預(yù)拱度的科學(xué)合理的設(shè)置，使合攏口能夠正常合攏，有效地保證了施工進(jìn)度和工程質(zhì)量。表3.1T構(gòu)懸澆時(shí)箱梁預(yù)拱度及立模標(biāo)高表節(jié)段截面樁號(hào)箱頂中點(diǎn)設(shè)計(jì)標(biāo)高監(jiān)控計(jì)算預(yù)拱/mm施工預(yù)拱度mm掛藍(lán)變形箱梁底板立模標(biāo)高小里程0#墩邊跨現(xiàn)澆段K2+730.000261.42405258.629邊跨合攏段K2+735.000261.474-120258.6941#-14T1-14K2+737.000261.494-22380.018258.7501#-13T1-13K2+741.500261.5394580.018258.7721#-12T1-12K2+746.000261.58419690.019258.7191#-11T1-11K2+750.500261.62928650.017258.5951#-10T1-10K2+754.500261.66929580.018258.4411#-09T1-9K2+758.500261.70928490.018258.2471#-08T1-8K2+762.500261.74925420.020258.0181#-7T1-7K2+766.500261.78922340.022257.7551#-6T1-6K2+770.500261.82919300.020257.4581#-5T1-5K2+774.000261.86416260.021257.1721#-4T1-4K2+777.500261.89913220.022256.8621#-3T1-3K2+781.000261.93412180.024256.5271#-2T1-2K2+784.500261.96910130.021256.1631#-1T1-1K2+787.500261.9999100.022255.8371#-00T1-0K2+790.500262.029105255.4691#墩中心K2+796.000262.08465255.0891#-00’T1-0’K2+801.500262.13995255.5791#-01’T1-1’K2+804.500262.1697100.022256.0071#-02’T1-