信息化施工技术在南宁大桥中的应用Word格式文档下载.docx
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②预测各因素对体系的影响及其权重和后果分析;
做出施工方案可行性和可靠性评估;
④随施工过程作出风险评估和失控分析;
⑤提供决策依据,并提出采取的措施。
信息化施工管理过程可用图一(信息化施工管理过程流程图)表示,分为三个阶段:
日常管理:
结构变形、位移及应力数据采集,管理;
现状分析和下阶段预测:
将观测数据与设计参数及结果进行比较分析,判断施工工程结构的安全性,并在此基础上对结构下阶段的施工进行预测;
决策:
根据分析,预测,必要时改变施工方案,重新进行设计。
图1信息化施工的管理过程流程图
二、信息化施工技术在南宁大桥中的应用
2.1南宁大桥概况
南宁大桥横跨邕江由主桥、南北两岸引桥、引道及附属工程组成,其中主桥为大跨径曲线梁非对称外倾拱桥,单孔跨度300m,由两个非对称钢拱肋、混凝土拱肋、肋间横墙、钢箱梁桥面及肋间平台组成,主桥基础为直径2.5m的钻孔桩承台。
引桥全长434m,采用等高度预应力砼连续箱梁结构,基础均为直径1.5m的钻孔桩承台。
图2南宁大桥效果图
南宁大桥主桥基础采用填土筑岛平台方案,填土筑岛施工桩基后采用钢筋砼排桩+旋喷桩止水帷幕支护方案,基坑开挖后施工承台。
主桥上部结构施工采用“先拱后梁、以拱承梁,钢肋拱通过斜拉扣挂悬臂拼装”的施工方案,其中拱肋架设采用“缆索吊机吊装,斜拉扣挂”方案,主梁架设采用“缆索吊机吊装,拱肋支承”方案。
引桥桩基采用冲击钻成孔,导管法水下砼灌注工艺。
引桥水中墩施工方案跟主墩类似。
陆上引桥墩采用直接放坡开挖施工承台。
引桥混凝土箱梁采用碗扣式支架搭设平台逐跨现浇方案。
2.2信息化施工技术在主墩承台施工中的应用
2.2.1主墩承台基坑开挖
1)基坑支护结构
南宁大桥主墩承台长38.2米,宽42.2米,两墩均位于水中,经方案比较采用筑岛方案,变水上施工为陆上施工。
依据邕江主航道布置图,筑岛施工以不侵占航道宽度,满足邕江三级航道标准为前提,顶面尺寸为43.2×
47.2m,筑岛边坡为1:
1。
基坑支护采用钢筋砼排桩+旋喷桩止水帷幕支护方案,排桩直径1.0m,间距1.3m,排桩顶用宽1.2m,高0.6m钢筋砼冠梁将排桩联成整体,旋喷桩布置在排桩之间,桩径0.8m。
为方便承台开挖和钢筋安装施工,缩短工期,基坑支护设计为悬臂排桩支护结构。
钢筋混凝土排桩采用旋转钻机分区间隔钻孔施工,导管法水下砼灌注;
旋喷桩止水帷幕采用二重管高压旋喷工艺。
图3排桩、旋喷桩支护结构立面图
承台基坑采用挖掘机开挖,推土机推运、平整,开挖前先进行坑内降水,开挖分层均衡进行,层高不超过1.0m,开挖土石方用于筑岛平台加宽。
2)基坑支护监测布置
基坑开挖过程中,必须保证支护结构的稳定性,以确保基坑施工安全。
为此施工过程中必须采取相应的监控保护措施,了解围护结构的受力﹑变形及坑周土体的沉降情况,对围护结构的稳定性进行评价。
基坑侧壁安全等级为二级。
为保证基坑施工阶段安全,实现施工阶段的信息化管理,以监测结果指导基坑施工进程,基坑开挖运营期间进行如下监测项目:
结构水平位移监测
将顶面刻划“+”的道钉在浇筑冠梁混凝土过程中,在设计位置处直接将其埋入作为水平位移、沉降观测点;
每个基坑支护布设4个,两个基坑总计8个位移观测点。
以大桥控制网控制点为基础,采用全站仪对观测点进行监测;
采用南方公司测量平差软件,对数据进行平差处理后,得出观测点坐标,最后计算出位移量。
桩身水平位移监测
采用美国RocTest公司生产的Accutalk2000型测斜仪测定支护桩的水平位移。
沿基坑周边布设4个测斜孔,两个基坑共设测斜孔8个。
先以测斜孔底为起测基准,以0.5m点距由下向上进行测试,每次测试均用全站仪测量测斜管口的偏移量,利用全站仪测得的孔口位移进行测斜成果的修正,经计算处理产生测斜曲线及数据报表。
支护桩内力监测
支护桩内力监测采用GYL钢弦式钢筋应力计。
钢弦式钢筋计与支护桩的受力主筋轴心对焊,通过测得的钢筋计的频率值计算出支护桩受力钢筋的应力值,然后根据钢筋与混凝土共同工作、变形协调条件等再计算得到支护桩的内力。
每个基坑选择二根桩进行桩身内力观测,两个基坑共4根桩。
每根桩测5个断面,每个断面2个钢筋应力计,总计40个钢筋应力计。
支护桩内外侧土压力量测
土压力计采用钢弦式土压力计,规格:
0.2~1.6MPa,钻孔埋设,距离支护桩0.5m,测读仪为钢弦式频率仪。
每个基坑布设2个土压力观测剖面,每个剖面埋设5个土压力计(坑外侧3个,坑内侧2个)。
总计20个土压力测点。
地下水位监测
在基坑内设置地下水位观测井2个,采用意大利SisGeo公司生产的30M型专用水位计对基坑地下水位进行监测。
其他监测项目
地表开裂状态(位置、宽度)与基坑渗、漏水情况由现场施工人员管查。
3)支护监测数据采集及分析
为确保工程快速安全顺利施工,监测工作从基坑开挖开始,到基坑回填土或墩承台完工结束。
各项监测数据采集频率相同。
施工前初测两次。
开挖深度0~4m时,每两天观测一次;
开挖深度>4.0m时,每天观测1次;
开挖完成后第1~2周每2天观测1次;
第3周每3天观测1次,以后每5天观测1次,至基坑回填结束时止。
观测期间出现异常情况(所测物理量的变化速率明显增大、雨天和雨后、河水位上涨以及围护结构有较大渗漏水现象等)时,增加监测次数。
数据分析控制指标及其预警值:
⑴护坡桩测斜:
最大位移取50mm,每天发展不超过6mm;
⑵桩身内力:
根据设计计算书确定,将桩身内力(弯矩和弯应力)警戒值设定在设计最大值的80%。
2.2.2主墩承台混凝土浇筑
图4承台外观尺寸图
承台采用纵桥向变高度设计,外形尺寸为38.2m(长)×
42.2m(宽)×
5.0~8.0m(高)。
承台设计为C30砼,浇筑方量达11300m3。
承台砼浇筑分两层进行,浇筑厚度分别为4.4m、3.6m。
层间砼浇筑间歇期5~7天。
砼浇筑量分别为7092m3、4208m3。
第一层混凝土浇筑铺设四层冷却水管,第二层混凝土浇筑铺设三层冷却水管,冷却水管的水平间距均为1.0m,竖直间距均为1.2m,水管内径3cm。
设计冷却水流速为0.5~0.8m/s。
1)主墩承台大体积混凝土温控系统
图5测温系统图
大体积承台砼浇筑裂缝主要由变形作用引起,包括温度变形(水泥的水化热、气温变化、环境生产热),收缩变形(塑性收缩、干燥收缩、碳化收缩)及地基不均匀沉降(膨胀)变形。
由于这些变形受到约束引起的应力超过混凝土的抗拉强度导致裂缝,统称“变形作用引起的裂缝”。
由温度收缩引起的应力又分为由平均降温差引起的外约束应力和砼内外非均匀降温差引起的自约束应力。
外约束应力是产生贯穿性裂缝的主要原应,自约束应力主要引起表面裂缝。
为了防止大体积承台砼产生裂缝,通过实测混凝土内部温度的变化,计算温度收缩应力,预测砼温度应力发展趋势,调整温控措施,以确保将内外温差控制在允许范围内,防止混凝土内外温差过大,造成温度应力大于同期混凝土抗拉强度而产生裂缝。
测温系统
工程采用“寰宇夺标®
现场定时自动测温记录仪”对承台混凝土温度变化进行监测。
系统由温度传感器、记录仪、计算机组成。
系统温度测量最大分辨率0.1℃,自动巡检记录时间120分钟。
系统记录仪设有误差自动校正模块,每次测量值进行自动校正和补偿,并设有高亮发光LED显示器件,可对任意时刻温度进行测量显示。
系统对应软件可对测量数据进行报表打印、温度变化曲线绘制,提供测量温度及随时间变化的温度曲线,以便分析。
测点布置
测点布置采用典型布点方案,即考虑取样点的典型性,照顾到整体区域内关键部位,同时避免重复,降低成本。
测点在承台四分之一角区内布置,每个承台设置7个平面测点,每平面测点厚度方向布置7个立面测点,共设48个温度测点,全桥共计96个。
每两个相邻平面测点,即14个温度测点共用一个测温记录仪,单个承台设4个,全桥共设8个测温记录仪。
图6温度测点立面布置图
图7温度测点平面布置图
其他测温项目有:
混凝土原材料温度、混凝土出料温度、混凝土入模温度、混凝土表面温度、大气温度、循环水进口温度、循环水出口温度、承台四周蓄水水温。
监测频率为中心温度达最大值后5天内间隔2小时,之后每间隔4小时进行观测一次。
2)温度监测及结果分析
温度控制标准:
混凝土最大温升<
35℃;
混凝土内外温差<
25℃;
上层混凝土与下层混凝土温差<
20℃;
淋水养护水温与混凝土表面温度差<
15℃;
蓄水水温与混凝土表面温度差<
循环冷却水水温与混凝土温度差<
循环水进出水口温度差<
混凝土的降温速率≤3℃/d;
每次监测数据与温度控制标准相比较,在有即将超过标准值情况出现时,对养护方案进行调整,保证温度在控制标准内。
2.3信息化施工技术在主桥吊装中的应用
2.3.1缆索吊装系统
缆索吊装系统包括:
由主缆索、起重索、牵引索、主缆索跑车及下挂结构、塔顶索鞍、横移系统等构成的主缆索体系;
承载索、起重索、牵引索、承载索跑车及下挂结构、塔顶索鞍、横移系统等构成的辅助工作索体系;
钢绞线前扣索、后锚索、拱肋扣点结构、扣塔架上扣索与锚索张拉锚固梁、吊装节段侧向缆风索体系等构成的扣挂体系;
塔架基础、门式钢管桁架、塔架风缆索等构成的塔架体系;
主索地锚、扣锚索地锚、缆风地锚组成的锚固体系;
牵引、起重卷扬机及自动控制系统等。
图8缆吊体系总体布置图
2.3.2索塔监测系统
组合式索塔由索塔管结构、索塔H型钢柱、索塔万能杆件横梁及索塔塔顶分配梁共四部分组成,北塔高127m,南塔高137m。
索塔是吊扣一体结构,是索道系统的基础,施工过程中承受各种工况下的压弯组合,受力很大。
主索承重索在吊装阶段承受很大的拉力,并把荷载传递给扣塔;
吊装过程中扣、锚索同样作用于索塔,所以索塔安全是整个缆索起重系统的基础。
根据有限元仿真分析的结果,在索塔应力比最大的部位设置钢弦应变计,监测索塔构件的施工阶段应力。
布点位置为:
管结构
内侧底部-A截面;
内侧顶-B截面;
管结构中部柱间系杆。
H型钢结构
内侧大立柱底部-C截面;
内侧大立柱顶部-D截面。
万能杆件结构
有H型钢连接部位-E、G截面;
杆件横梁跨中-F截面。
北岸索塔测点对称布置,A~D断面共64个钢弦应变计,万能杆件上设16个应力测点,在钢管联结系上设8个测点。
全桥扣塔共88个应力元件。
图9索塔测点布置图
索塔监测系统在测点安装后进行初读,缆索吊机试吊验收工程中对索塔整体
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