系杆拱桥吊杆更换施工监测方案Word文档格式.docx
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墩身为矩形抹圆双立柱加帽梁,立柱高14.5m。
a.桥梁总体布置图(单位:
cm)
b.中跨跨中截面横断面图(单位:
c.中跨桥墩位置截面横断面图(单位:
图1.1.2某系杆拱桥总体布置及主梁横断面图
某系杆拱桥主桥于1997年11月开始施工,2000年5月竣工,2000年12月通车运营。
从2005年开始,桥梁管理部门委托专业检测机构对本桥进行了多次检测,主要对本桥的吊杆内力、桥面线形、拱轴变形、主梁自振频率等进行定期检测。
检测报告显示,全桥吊杆内力变化幅度较小,桥面线形未发生明显的恒载变形,各桥墩之间未发生明显的不均匀沉降,主拱未发生明显变形。
由于中跨线形不利于排水,雨后桥面存在积水现象。
大量积水导致雨水沿吊杆的桥面封锚处裂缝渗入吊杆,使得部分吊杆下端存在锈蚀的可能。
2013年对本桥全部吊杆锚具及锚头进行专项检查,检测评定结果表明,个别吊杆下锚头渗水较多,W08吊杆锚头钢丝头有锈迹附着。
2015年1月开始,地铁维护保障有限公司开展了“吊杆更换方案研究”的相关科研和试验工作。
根据科研试验成果和中期评审情况,某系杆拱桥吊杆更换方案分期进行,一期工程只更换一根有明显锈蚀的W08吊杆。
根据对更换一根吊杆后的结构较长时间的观察和监测结果,研究下一步换索实施的时间和方案。
1.2施工流程
某系杆拱桥吊杆替换施工主要目的是在不影响地铁运营的前提下,安全、快速、有效的进行吊杆更换。
待拆除吊杆在拆除更换前,需在相应部位有一个临时加固(兜吊系统),施工方案采取设置临时吊杆的施工方式。
兜吊系统的设置采取整体式兜吊形式,这样避免在桥梁上打孔,对桥梁结构不造成损伤。
1.2.1总体施工流程
根据施工组织方案,设置临时吊杆的兜吊系统更换方案总体上分为5个步骤,具体如下:
步骤一,如图1.2.1所示:
1、安装拱肋背行走通道;
2、拱肋端操作平台搭设。
图1.2.1步骤一施工示意图
步骤二,如图1.2.2所示:
1、在W08吊杆位置安装兜吊系统(采用4根PSB930级φ50精轧螺纹钢作为临时吊杆);
2、梁底移动操作平台安装。
图1.2.2步骤二施工示意图
步骤三,如图1.2.3所示:
1、拆除W08吊杆;
2、清理套管内环氧铁砂浆料。
图1.2.3步骤三施工示意图
步骤四,如图1.2.4所示:
1、新W08吊杆安装、张拉施工。
图1.2.4步骤四施工示意图
步骤五,如图1.2.5所示:
1、拆除W08处临时吊杆;
2、移走梁底移动平台;
3、对拆除下来的原08号索进行评估。
图1.2.5步骤五施工示意图
步骤六,如图1.2.6所示:
1、吊杆替换工作完毕后,拆除拱肋行走通道、拱肋端操作平台,完成全桥维修施工。
图1.2.6步骤六施工示意图
1.2.2施工流程框图
W08#吊杆更换设计总体施工流程框图如图1.2.6所示:
图1.2.6总体施工流程框图
1.3施工监测目的
本桥结构形式独特,吊杆更换施工过程中结构体系将随施工阶段的不同而变化,结构将经历两次受力转换过程。
吊杆更换施工过程中可能存在着许多误差对成桥目标的实现产生干扰,同时,本桥吊杆更换施工过程中仍保持桥上地铁正常运营,这对于施工过程中的结构安全要求非常之高。
因此,施工过程中须对桥梁结构线形、应力及索力等指标进行监测控制,及时掌握结构实际状态,在必要时对施工步骤及控制条件做出调整,防止施工中的误差积累,保证吊杆更换过程中的结构安全,确保吊杆更换完成后桥梁的线形和内力状态符合设计及规范要求。
1.4施工监测依据
1、某系杆拱桥设计、施工、养护及历次检测资料
2、市轨道交通某系杆拱桥吊杆更换工程-W08吊杆更换施工图及设计说明,铁道第三勘察设计院集团有限公司,2016年3月
3、某系杆拱桥W08吊杆替换施工方案,市基础工程集团有限公司,2016年10月
4、规范标准,包含但不限于以下规范和标准
Ø
行业标准,《铁路桥涵设计基本规范》(TB10002.1-2005)
行业标准,《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》(TB10002.3-2005)
行业标准,《铁路桥梁检定评估工作规则》(铁运函[2004]42号发布)
行业标准,《铁路桥梁检定规范》(铁运函[2004]20号发布)
行业标准,《铁路桥隧建筑物劣化评定标准》(TB/T2820.1~8)
行业标准,《铁路桥隧建筑物修理规则》(TG/GW103-2010)
行业标准,《铁路工程结构混凝土强度检测规程》(TB10426—2004)
行业标准,《城市桥梁养护技术规范》(CJJ99-2003)
行业标准,《公路桥梁承载能力检测评定规程》(JTG/TJ21-2011)
行业标准,《建筑变形测量规范》(JGJ8-2007)
国家标准,《城市轨道交通工程测量规范》(GB50308-2008)
国家标准,《工程测量规范》(GB50026-2007)
国家标准,《地铁设计规范》(GB50157-2013)
行业标准,《申通地铁集团有限公司企业标准》(Q/SD-WBZ-FB-SS-GW1415-2014)
国务院条例,《建设工程安全生产管理条例》中华人民共和国国务院令(第393号)
2、吊杆更换施工监测工作原则及内容
2.1施工监测工作原则
1、系统性原则
本桥是高次超静定结构,换索施工过程中,吊杆索力、温度、线形、荷载等各项因素相互影响,施工监控需全面了解吊杆索力、应力、温度、线形等指标,才能从总体上把握结构的状态;
因此施工监测布设测点和确定监测频率时必须遵循系统性的原则,具体体现为:
1)测试的数据可以互相验证。
利用不通类型监测数据间的相关性以及测点间的对称性等来相互验证实测数据的可靠性,并综合分析结构状况。
2)测试的数据要保持连续性。
本桥施工周期内对测试仪器的稳定性和安装技术有很高要求,特别是在应力测试中需要选用稳定性好的测试仪器并在测点布置时考虑一定的冗余度。
3)本次吊杆更换与后续吊杆更换施工监测相结合,从数据的连续性等角度考虑与后续吊杆更换施工监测的衔接问题。
2、与吊杆更换设计相结合原则
本桥结构形式复杂,施工监控工作应遵循与吊杆更换设计相结合的原则,具体体现为:
1)对主桥结构设计中的关键部位、受施工或其它不确定因素影响所涉及的受力部位进行重点监控,作为反演分析的依据。
2)依据设计计算情况,确定拱肋和主梁位移、主梁应力、吊杆索力的监测控制值,与设计单位的相关计算成果相互校核。
3)施工监控系统应能够保证在整个施工周期内为控制计算分析提供确切的参数,包括拱肋线形、吊杆索力、结构温度场等,以便进行施工过程验算。
4)依据设计人员提出的具体要求进行针对性布点。
3、与吊杆更换施工相结合原则
1)结合施工实际确定测试方法、监测元件的种类、监测点的保护措施。
结合施工工序采取必要的措施,防止测点损坏而造成监测数据不连续。
2)结合施工实际调整监测点的布设位置,尽量减少对施工质量影响,如在钢结构表面表贴需要打磨时,要尽可能减少对结构质量的影响。
3)在必要时适当调整监控方案,确保工程施工按计划进度开展。
4)结合施工工况和工序确定测试频率。
4、经济合理原则
1)监测方法的选择,在确保测试精度前提下结合工程经验尽可能采用直观、简单、有效的方法。
2)监测元件的选择,在确保可靠的基础上尽可能使用技术成熟的仪器。
3)监测点的数量,在确保全面、安全的前提下,合理利用监测点之间联系和结构的对称性,减少测点数量,提高工作效率。
2.2施工监测工作内容和控制要求
1、根据本桥吊杆更换设计要求,在W08吊杆更换施工过程中,对梁体、拱肋、吊杆等关键部位的应力、变形、内力进行监测,对监测数据与计算数据进行对照分析,指导施工控制。
主要监测内容如下:
(1)变形:
主梁和拱肋线形、W08吊杆锚固点相对位置变形、兜吊系统变形、线路轨道的水平和高低测量;
(2)应力:
主梁、换索断面处小纵梁、小横梁及桥面板应力;
(3)索力:
28根吊杆索力及4根临时索索力;
(4)温度:
环境及结构温度。
2、监测精度应满足施工图设计及施工规范要求,监测结果与计算结果进行核对,具体如下:
(1)施工前应通过监测温度、日照等环境影响因素的分析,在施工监测结果中合理剔除其影响,确保各监测项目所获得的信息准确可靠。
(2)施工控制应以桥面高程控制和吊杆内力控制为主。
W08吊杆更换完成后重新测定吊杆内力和复核桥面高程,并与更换前吊杆内力和原桥面高程进行比较,吊杆内力误差应≤5%,高程误差为±
0.5mm(考虑温度修正),以保持更换前后结构的受力状况基本不变。
监测精度应满足施工过程中吊杆力、梁体变形测量精度要求,变形测量精度不应低于0.3mm。
(3)对设计提供的吊杆下料长度进行复核计算,并收集吊杆的实际容重、弹性模量、实桥主梁、拱肋锚点的空间位置等参数后,对吊杆的下料长度进行合理的修正。
3、根据本桥的施工流程和施工监测内容,确定施工监测流程及频率如表2.2.1所示。
表2.2.1槽溪路桥W08吊杆更换施工监测工况和相应的测量内容
工况
节点
变形监测
应力监测
索力监测
环境监测
拱肋线形
主梁线形
梁上吊杆锚固点
拱上吊杆锚固点
扁担梁位置
梁体应力
吊杆力
临时吊杆力
温度
初始状态
√
吊杆割断前
吊杆拆除阶段
吊杆拆除后
新吊杆安装阶段
新吊杆安装完成后
施工平台拆除后
3、施工监测内容及方法
3.1结构变形监测方案
3.1.1变形测点设置方案
1、拱肋测点布置
在拱肋上每个吊杆对应的拱侧面和拱脚设置固定反光标记,每个拱14根吊杆及拱脚共计16个点,拱肋测点与历年桥梁检测测点一致,测点布置如图3.1.1所示。
采用全站仪测量各点的三维坐标,据此计算拱肋各控制点的三维变形情况。
图3.1.1拱肋变形测点布置示意图
2、主梁线形测点布置
主梁桥面线形测量利用水准测量的方法观测道床上已布设的桥面线形监测点,监测点位置与历年桥梁检测测点位置一致。
另外在W08吊杆更换位置单独增加一处变形测点,标记为GW8。
全桥桥面线形监测点共计69个,测点布置如图3.1.2所示。
图3.1.2某系杆拱桥桥面线形测点布置示意图
桥面线形
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