高速鐵路大跨徑預應力混凝土連續彎梁橋施工監控技術
  時間:2013-04-10  點擊量:   
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一、科技成果簡介 變截面連續梁橋在懸臂現澆施工過程中要對其線形進行監控,以期在建成后和營運過程中達到設計標準,滿足運營要求。鐵路客運專線工程為滿足高速列車運行安全性和舒適度的要求,對梁體成橋后的線形有較高的要求,因此線形監控在鐵路客運專線連續梁橋施工過程中尤為重要。該成果以我國最大跨度的預應力混凝土連續彎梁橋----鄭西客運專線北環線咸陽渭河特大橋為工程背景,對影響成橋線性的主要因素進行了全面分析,系統研究了高速鐵路預應力混凝土連續彎橋高精度施工監控的關鍵技術。 1、主要研究內容 (1)研究了彎梁橋建模的作法,獲得了彎梁橋懸臂施工時不同施工階段的力學性能和力學指標的特點,明確了不同曲率半徑對結構不同施工階段內力、位移和應力的影響情況。 (2)研究了季節溫差、日照溫差對彎梁橋懸臂施工時不同施工狀態的影響,分析了不同日照溫差梯度模式對結構內力和位移的影響,得出對于彎梁橋必須考慮二維溫度梯度。 (3)系統研究了高強、高性能混凝土的材料性能特點、主要材料性能指標及時變規律。明確了高強、高性能混凝土這種新型混凝土的抗壓強度、彈性模量、收縮和徐變等指標的特點、影響因素及隨齡期的發展規律;提出了采用ACI209模型預測高強、高性能混凝土的收縮變形,采用CEB-FIP90預測模型預測高強、性能混凝土的徐變更為準確的結論;明確了早齡期時混凝土收縮的大小和特點,指出了早齡期高性能收縮開裂的原因,并提出了解決措施。 (4)研究了實現高精度施工監控的理論、手段和方法,制定了高精度施工監控的實施要點和實施方案、細則;研究了彎梁橋高精度線形施工監控時立模標高、立模平面坐標的影響因素,并首次給出了平面線形控制的計算公式;研究了現代橋梁的實時監測技術,施行了對咸陽渭河大橋的監測;研究了理論和實際結果出現誤差的處理辦法,掌握了一套較為完整、簡單易行的誤差調整方法。 2、創新點 (1)基于現代工程控制論的思想,提出了高速鐵路預應力混凝土連續彎橋高精度施工監控的監控方案及實施辦法,提出了大曲率半徑的預應力混凝土連續彎橋線形控制時的立模平面坐標算式。研制了適用于預應力張拉的裝置。  (2)系統研究了高強高性能混凝土的基本材料性能指標隨齡期發展的規律,提出了適用于高強高性能混凝土收縮、徐變的預測模型,分析了高強高性能混凝土早齡期收縮的特點,提出了避免高強高性能混凝土早期開裂的措施。研制了提高模板密封性能的密封條。  (3)研究了高速鐵路預應力混凝土連續彎橋施工仿真分析模型的建立,分析了結構在不同施工狀態下的力學性能,研究了不同曲率半徑、溫度作用對結構施工狀態力學性能的影響,提出高速鐵路混凝土橋施工控制時溫度作用應該采用實測的環境溫度和二維溫度梯度模式。 3、成果應用情況 該項成果應用于鄭西客運專線、杭甬客運專線,取得了良好的經濟效益和社會效益。通過應用“高速鐵路大跨徑預應力混凝土連續彎橋施工監控技術”,采用線性監控、應力監控、溫度監控綜合監控手段,實現了連續彎梁橋施工的全方位監控,確保了施工安全和進度。該成果深入研究了平面線形的控制,應用混凝土連續彎梁橋線形控制時及成橋線形的立模平面坐標算式,確保了橋梁平面線形的控制精度。同時,該成果針對建筑施工材料的特性,提出的避免高性能混凝土早期開裂的措施,應用效果顯著,彎梁橋施工階段高性能混凝土早期開裂現象少見,結構外觀符合施工規范要求。監控過程嚴密,為橋梁施工安全提供的保障,監控范圍全面,技術安全可靠。 4、經濟和社會效益 經濟效益: (1)大橋安全、順利施工并成功合攏,合攏后的線性滿足客專橋梁施工規范要求,保證了橋梁結構的平順性,并為下一步高精度的無砟軌道施工奠定了良好的基礎,創造了直接、間接的經濟效益; (2)大橋的整個施工工序和施工監控組織嚴密,工期比預期工期提前,節省了設備租賃費用,施工技術人員提前進入下一個項目,大大的加快了下一個項目的工程進度; (3)材料的力學性能和耐久性的研究和高精度的施工監控確保了大橋的耐久性,大大減少了橋梁將來的維修費用,避免了劣質工程拆除重建的后顧之憂; (4)加速了高性能混凝土在高速鐵路橋中使用的進一步研究,為高性能混凝土在其他混凝土結構中的使用有一定的推廣作用。 社會效益: (1)施工質量優秀。大橋從混凝土材料的配合比、振搗、養護到測量、控制、力筋張拉等每個工序都嚴格按照客專施工技術指南和項目研究成果進行,結構耐久性檢測、成橋線性測量和整個工程驗收都高于客專標準。 (2)施工過程安全、快速。該橋施工規模大、程度多、工藝復雜,大橋在整個施工過程中沒有發生一次事故,工期比預期工期提前了1個月。 (3)最大限度地保護了周圍環境。施工過程對渭河河道和橋位處地形地貌影響很小,對橋位處的植被破壞也很小,整個大橋的施工最大限度地保護了周圍環境。 (4)大橋順利、高質量的施工提高了鐵路建設者的形象和威信。 二、獲獎等級 中國鐵道學會科學技術三等獎、中國鐵道建筑總公司科學技術三等獎 三、主要完成人 劉新福、楊金成、聶武丁、張衛國、孫修德、曹會芹、王艷璐、袁俊青、王 宇  
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