铁路桥主桥上部结构顶推法施工中的监控监测

铁路桥主桥上部结构顶推法施工中的监控监测

韩葛亮

哈尔滨铁道职业技术学院 150060

摘要:在铁路桥主桥上部结构的顶推施工中，由于结构系统的频繁变换，使其受到的荷载也是不断的改变，既要承担纵向荷载，又要承担横向荷载。造成桥梁的开裂，对工程的安全构成了严重的影响，为了保证其在工程中的安全性和稳定性，保证其在工程建设中的工作和耐久性。通过对一座铁路桥主桥在整个顶板上的应力进行了实时监控，并对其进行了监测，为同类工程提供了有益的借鉴。

关键词:铁路桥，结构，顶推施工，监控，现状分析.

一、引言

为了保证铁路桥主桥线路的正常运营和施工过程中的行车安全，最大限度地减少对铁路的影响，选择合适的施工工艺和监测方法已成为关键。顶推法施工因其结构方便、干扰小，在外部环境中得到广泛应用。设计原则是在桥墩后沿桥梁纵轴设置预制场地，并逐步预制支撑体。预应力纵向张紧后，通过水平千斤顶将其向前推，并在轨道和滑块的帮助下将其放置在该区域，以便梁脱落并更换正式支架。在连续工艺过程中，梁体通过张力索移动，结构系统经常发生变形。因此，作用在上部弹簧上的垂直力也会发生变化，从而导致水平摩擦力的持续变化。为了保证某些结构物在施工过程中的安全稳定，有必要对位移进行实时监测。通过对顶推法施工连续实时监测研究，分析了顶推法施工过程中桥墩的受力情况[1]。

二、铁路桥主桥施工的现状

2.1、铁路桥施工

铁路桥主桥施工控制是保证桥梁施工安全和桥梁施工条件的重要手段，桥梁施工管理概念的首次应用可追溯到20世纪50年代初。在第一座现代电缆束桥——斯特罗姆松大桥的施工过程中，桥梁连接器检查了制造和吊装方法。斜拉桥于1958年竣工后，设计师首次提出了一种“重新分析”方法，以计算每个施工阶段的结构高度。日本将控制理论应用于工程实践，开发了基于现场监控的索桥施工双精度控制系统和分析方法。它包括自动测量数据采集系统、预测控制系统、故障分析系统、计算机结构分析、测量参数和计算参数。随着国外桥梁施工监控技术的研究和应用，许多工业化国家已经将施工管理融入到以往的施工中。控制方法由人工测量、分析、预测、自动控制、计算机自动分析和设定控制发展而来，形成了较为完整的桥梁结构控制[2]。我国对现代桥梁施工管理技术的研究虽然落后，但发展迅速。在铁路桥施工管理中，采用先进的滤波方法对铁路桥施工过程中的参数进行识别。在此基础上，开发了由设计方案确定、辨识和预测修正组成的自适应控制系统，使铁路桥控制技术的研究取得了重大进展。以控制长距离桥梁和表面张力桥梁的设计管理为目的，提出了上部结构顶推法桥梁非线性优化控制的理论和方法。

与国外相比，对桥梁施工管理、监测工具和影响施工管理的因素的综合研究不够深入，在理论和实践中预测和评估的准确性较低。我国对长距离桥梁施工管理的理论研究和实际应用较多，对于大跨度组合桥梁，尤其是采用顶推法施工的组合桥梁，有必要进一步研究施工监理的理论和方法。加强桥梁施工控制理论研究，开发合理实用的控制软件，开发更简单、更准确的监测设备，建立桥梁施工管理体系和组织管理体系，已成为一项紧迫的任务。

2.2、工程概况

广州珠江河西大桥采用顶推法施工，但由于连续梁位置的变化，各截面内力也发生变化，各截面正弯矩和负弯矩交替出现。在推力过程中，每个桥梁不仅承受垂直压力，还承受水平推力[3]。因此，有必要及时监测箱形支架和法兰关键部位的应力变化，掌握结构的受力状态，为评估结构的安全性提供依据。顶推过程中调压部分的电压监测（顶推过程中最正常无电压部分的电压监测）；观察弹簧底部的张力（最不利槽张力监测）观察箱体的裂纹。

三、铁路桥顶推法施工中的监控监测

3.1、测试方法

在桥梁上部结构（箱位）和下部结构（桥墩）的控制部位设置应力测点，观察施工过程中的应力变化和应力分布，实时监测分析系统考虑调整误差和变量，分析各阶段结构的实际情况。同时，根据目前预完工的施工阶段，可以预测未来施工的可能性，预测下一阶段的注入电流是否能满足强度要求。

3.2、仪器简介

在珠江大桥西大桥的施工监理中，监测设备采用进口钢筋表面应变仪、进口钢丝绳应变仪读卡器和国产钢筋应变仪自动数据采集系统。根据变形测量原理，将应变仪粘贴在钢丝绳表面的箱体横截面上。应变仪检测箱体的变形位置，并通过驱动器将其发送至Nari自动数据采集系统。在顶推结构之间的实时现场数据处理中，监测珠江大桥连续箱梁的安全性，确定箱梁的电压分布和位置，使用计算机进行连续采样，并自动调整各段之间的顶推，记录变形数据。在本研究中，我们将及时检测桥梁的应力变化，为评估桥梁施工和建筑工程的安全性提供有效的观测数据。

3.3、测点布置

根据连续箱梁桥驱动工程的受力特点和珠江大桥的仿真分析结果，在每座桥的箱位设置两个变形监测单元，监测珠江大桥西桥货车的安全性，掌握结构的张力。在每个监测单元中，监测单元配置在每个桥架的插座上，具有八个测量点，监测单元配置在桥架的第二主脚上，并且在每个监测单元中配置四个测量点，该综合桥梁配有六个变形监测单元和40个变形点。

3.4、监测结果分析

当对顶推的结构进行实时监控，在实际测量中，我们无法将梁向前移动时，上部桥梁的位移与梁移动到此位置时的理论位移进行比较，也无法评估受损桥梁的安全荷载。结合技术实践，确定了每道工序的桥墩位移限值。如果墩尖位移低于极限值，则认为是安全的。由于空间限制，该方法给出了5mm永久性位移和局部电压的监测结果。根据位移监测结果，结果表明，5°墩顶实测位移基本在极限范围内，墩顶张拉是安全的，但最终超过极限。如果位移超过极限，必须尽快开始施工。通过对墩底张力监测结果的分析，得出墩底张力变化与前一水平的总体趋势一致的结论[5]。在前后阶段，桥墩下部的压应力与理论值相差很大，桥墩上部后半部分水平位移的趋势相同。结果表明，电压监测结果比位移监测结果更敏感。但是，由于变形试验后的应力监测计算结果不容易直接监测挤压过程中的位移，因此仍建议以控制台的水平位移作为控制条件。图7显示，由于梁体不均匀、滑动误差或PTFE滑板在施工过程中的手动插入引起的摩擦变化，测量电压在理论值上下波动。

3.5、改进措施及建议

近年来，顶推技术在我国发展迅速，学习和推广顶推技术还不够全面，鉴于在监测桥墩时遇到的问题，提出以下建议。

建议在梁端增加一个弧形布置的后导杆，以减少梁端穿过梁时悬臂梁的长度，提高梁和梁的张力。裂缝高度和梁底板平整度之间的微小差异会影响结构上的荷载。因此，必须严格控制爆破层腹板的平整度，初始摩擦系数≤0.1，动态摩擦系数≤0.05。

由于梁体较重，人工使用滑板降低水平推力非常不稳定，为了保证传动过程的平稳运行，必须研究一种更安全、更可靠的轧制系统。

四、小结

在施工过程中，由于连续梁位置的变化，各部分的内力也不断变化，各间隔的正负时间交替出现，在推力过程中，每个弹簧不仅承受垂直压力，还承受水平推力。因此，有必要及时监测箱形支架和法兰关键部位的应力变化，掌握结构的受力状态，为评估结构和建筑安全提供依据。

结果表明，为保证部分结构在施工过程中的安全稳定，通过监测墩尖水平位移，提前有效制定施工方案。预警信号使顶推及时停止，及时发现问题，消除施工过程中的安全隐患。监测墩尖水平位移是桥梁连接最直观、最有效的指标，监测电桥上的电压变化可以让我们更清楚地了解情况。

参考文献：

[1]杨沪湘，陈湘林.预应力连续梁顶推技术的成熟[J]]公路，2019（3）.

[2] Marco Rosignoli . PRESTRESSING SCHEMES FOR INCREMENTALLY LAUNCHED BRIDGES [J]. Journal of Bridge Engineering, 2020, 4 (2) .

[3]颜全胜，王卫锋，邹小江.顶推法施工过程仿真分析软件的研制[J].世界桥梁，2018（3）.

[4]林俊峰，王卫锋，马文田.珠江西桥顶推法施工中制梁台座后移的分析叨.世界桥梁，2020（2）.

[5]王卫锋.广州市内环路广佛出口放射线珠江大桥西桥顶推法施工监控总结报告[R]，华南理工大学，2019.

文章来源：《工程建设标准化》2022年5期（文章仅用于本网站交流学习，转载请注明出处，侵权必删）