• ISSN 0258-2724
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千米级混合梁斜拉桥双目标控制施工监控体系

谢明志 杨永清 卜一之 赵灿晖 张克跃 王学伟

谢明志, 杨永清, 卜一之, 赵灿晖, 张克跃, 王学伟. 千米级混合梁斜拉桥双目标控制施工监控体系[J]. 西南交通大学学报, 2018, 53(2): 244-252, 321. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.02.004
引用本文: 谢明志, 杨永清, 卜一之, 赵灿晖, 张克跃, 王学伟. 千米级混合梁斜拉桥双目标控制施工监控体系[J]. 西南交通大学学报, 2018, 53(2): 244-252, 321. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.02.004
XIE Mingzhi, YANG Yongqing, BU Yizhi, ZHAO Canhui, ZHANG Keyue, WANG Xuewei. Construction Control System for Thousand-Meter-Scale Hybrid Girder Cable-Stayed Bridge Based on Double Target Control[J]. Journal of Southwest Jiaotong University, 2018, 53(2): 244-252, 321. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.02.004
Citation: XIE Mingzhi, YANG Yongqing, BU Yizhi, ZHAO Canhui, ZHANG Keyue, WANG Xuewei. Construction Control System for Thousand-Meter-Scale Hybrid Girder Cable-Stayed Bridge Based on Double Target Control[J]. Journal of Southwest Jiaotong University, 2018, 53(2): 244-252, 321. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.02.004

千米级混合梁斜拉桥双目标控制施工监控体系

doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.02.004
基金项目: 

中央高校基本科研业务费专项资金资助项目 2682013BR015EM

国家自然科学基金资助项目 51508474

国家自然科学基金资助项目 51178394

教育部"春晖计划项目" Z2014034

详细信息
    作者简介:

    谢明志(1985-), 男, 实验师, 博士研究生, 研究方向为桥梁结构空间行为及施工控制, E-mail:mzxie@home.swjtu.edu.cn

    通讯作者:

    杨永清(1965-), 男, 教授, 博士, 研究方向为大跨度预应力混凝土桥结构行为, E-mail:yangyongqingx@home.swjtu.edu.cn

  • 中图分类号: U445;U448.27

Construction Control System for Thousand-Meter-Scale Hybrid Girder Cable-Stayed Bridge Based on Double Target Control

  • 摘要: 为确保千米级混合梁斜拉桥施工监控的高效性、高精度以及安全性,以鄂东大桥为背景,通过理论分析、有限元数值计算,在充分考虑结构非线性效应,并结合现场实际及工程面临问题的基础上,开展了特大跨度混合梁斜拉桥施工监控理念、监控方法及监控内容研究,构建了适用于该复杂结构的监控体系.首先,根据千米级混合梁斜拉桥施工控制特点及面临的问题和挑战,基于几何控制理论,构建了双目标监控体系;其次,根据双目标控制系统关键问题,重点针对初始无应力状态量的确定、关键构件计算分析、制造浇筑及安装控制、施工期安全稳定等问题进行深入研究,得到了其计算分析及安装控制方法;最后,利用建立的监控体系,对鄂东桥进行了全过程控制.研究结果表明:采用的监控系统,制造阶段误差梁顶最大为16 mm,轴线误差2.7 mm,累计梁长误差10.8 mm;非线性稳定安全系数最小2.5,满足要求;边跨混凝土线形最大误差11 mm,中跨钢箱梁最大误差157 mm;塔偏相对误差为L/12 434,混凝土梁单根拉索索力最大误差为4.50%,钢梁索力最大为6.30%,全桥应力合理,监控各项指标均满足规范要求.

     

  • 图 1  鄂东大桥总体布置图(单位:m)

    Figure 1.  General layout of Edong Bridge (unit: m)

    图 2  双目标控制系统流程

    Figure 2.  Operation flowchart of double target control system

    图 3  鄂东大桥全桥有限元模型

    Figure 3.  Finite element model of Edong bridge

    图 4  超大跨度混合梁斜拉桥初始无应力状态量迭代求解

    Figure 4.  Initial unstressed state amount iterative of super long-span hybrid girder cable-stayed bridge

    图 5  中跨钢主梁制造线形

    Figure 5.  Fabrication profile of steel girder of middle span in south

    图 6  边跨混凝土梁立模标高

    Figure 6.  Formwork erection elevation of side spans in Huangshi of south

    图 7  制造浇筑阶段控制流程

    Figure 7.  Operation flowchart in manufacturing and cast-in-place process

    图 8  成桥线形差(浠水侧)

    Figure 8.  Geometric profile difference upon completion of the bridge in Xishi side

    图 9  超大跨度混合梁斜拉桥斜拉索控制流程

    Figure 9.  Operation flowchart of cable control of super long-span hybrid girder cable-stayed bridge

    图 10  施工全过程稳定安全性变化

    Figure 10.  Stability and safety variety of whole-procedure construction

    图 11  成桥线形对比

    Figure 11.  Comparison with profile upon completion of the bridge

    图 12  成桥索力对比

    Figure 12.  Comparison with cable force upon completion of the bridge

    表  1  梁段制造成果误差

    Table  1.   Errors of manufacturing process

    mm
    类别 梁顶制造线形 轴线制造 累计梁长
    北岸(浠水侧) 15.0 2.7 10.8
    南岸(黄石侧) 16.0 2.6 9.7
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    表  2  大悬臂阶段拉索“超张”、“放张”方案

    Table  2.   Over tension and loosening process of cables under the longest cantilevered construction stage

    m
    拉索编号 设计二张索长 调整后二张索长 二张超张量 放回设计索长时间
    中跨21# 362.423 362.380 0.043 25号索二张完成后
    中跨22# 376.813 376.768 0.045 26号索二张完成后
    中跨23# 391.256 391.172 0.084 27号索二张完成后
    中跨24# 405.874 405.758 0.116 28号索二张完成后
    中跨25# 420.480 420.317 0.163 28号索二张完成后
    中跨26# 435.118 434.949 0.169 29号索二张完成后
    中跨27# 449.742 449.513 0.229 29号索二张完成后
    中跨28# 464.409 464.150 0.259 30号索二张完成后
    中跨29# 479.140 478.872 0.268 30号索二张完成后
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    表  3  临时配重施加方案

    Table  3.   Temporary balance weight application method

    施加时间 施加位置及大小 卸除情况
    中跨25#索2张完, 26#段吊装前 21、22#索处各施加500 kN
    中跨26#索2张完, 27#段吊装前 23#索处施加500 kN
    中跨27#索2张完, 28#段吊装前 24#索处施加900kN, 25#索处施加500 kN
    中跨28#索2张完, 29#段吊装前 在25#索处再施加800 kN 拆除21、22#索处500 kN
    中跨29#索2张完, 30#段吊装前 26#索处施加800 kN 拆除23#索处500 kN
    中跨30#索2张完 拆除24、25、26#索处压重
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    表  4  监控实施效果汇总

    Table  4.   Summary of construction control error

    项目 成桥误差 容许误差
    钢梁线形/mm 157.0 235.0
    混凝土梁线形/mm 11.0 31.0
    轴线/mm 19.7.0 51.0
    混凝土梁索力/% 4.50 5.00
    钢梁索力/% 6.30 8.00
    混凝土箱梁应力/MPa 1.2 1.5
    塔偏/mm 18.9 30.0
    注:表中为误差绝对值; 索力误差指单根拉索误差.
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  • 收稿日期:  2016-05-24
  • 刊出日期:  2018-04-25

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