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高速铁路大跨径预应力混凝土连续弯梁桥施工监控技术
  时间:2013-04-10  点击量:   
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一、科技成果简介 变截面连续梁桥在悬臂现浇施工过程中要对其线形进行监控,以期在建成后和营运过程中达到设计标准,满足运营要求。铁路客运专线工程为满足高速列车运行安全性和舒适度的要求,对梁体成桥后的线形有较高的要求,因此线形监控在铁路客运专线连续梁桥施工过程中尤为重要。该成果以我国最大跨度的预应力混凝土连续弯梁桥----郑西客运专线北环线咸阳渭河特大桥为工程背景,对影响成桥线性的主要因素进行了全面分析,系统研究了高速铁路预应力混凝土连续弯桥高精度施工监控的关键技术。 1、主要研究内容 (1)研究了弯梁桥建模的作法,获得了弯梁桥悬臂施工时不同施工阶段的力学性能和力学指标的特点,明确了不同曲率半径对结构不同施工阶段内力、位移和应力的影响情况。 (2)研究了季节温差、日照温差对弯梁桥悬臂施工时不同施工状态的影响,分析了不同日照温差梯度模式对结构内力和位移的影响,得出对于弯梁桥必须考虑二维温度梯度。 (3)系统研究了高强、高性能混凝土的材料性能特点、主要材料性能指标及时变规律。明确了高强、高性能混凝土这种新型混凝土的抗压强度、弹性模量、收缩和徐变等指标的特点、影响因素及随龄期的发展规律;提出了采用ACI209模型预测高强、高性能混凝土的收缩变形,采用CEB-FIP90预测模型预测高强、性能混凝土的徐变更为准确的结论;明确了早龄期时混凝土收缩的大小和特点,指出了早龄期高性能收缩开裂的原因,并提出了解决措施。 (4)研究了实现高精度施工监控的理论、手段和方法,制定了高精度施工监控的实施要点和实施方案、细则;研究了弯梁桥高精度线形施工监控时立模标高、立模平面坐标的影响因素,并首次给出了平面线形控制的计算公式;研究了现代桥梁的实时监测技术,施行了对咸阳渭河大桥的监测;研究了理论和实际结果出现误差的处理办法,掌握了一套较为完整、简单易行的误差调整方法。 2、创新点 (1)基于现代工程控制论的思想,提出了高速铁路预应力混凝土连续弯桥高精度施工监控的监控方案及实施办法,提出了大曲率半径的预应力混凝土连续弯桥线形控制时的立模平面坐标算式。研制了适用于预应力张拉的装置。  (2)系统研究了高强高性能混凝土的基本材料性能指标随龄期发展的规律,提出了适用于高强高性能混凝土收缩、徐变的预测模型,分析了高强高性能混凝土早龄期收缩的特点,提出了避免高强高性能混凝土早期开裂的措施。研制了提高模板密封性能的密封条。  (3)研究了高速铁路预应力混凝土连续弯桥施工仿真分析模型的建立,分析了结构在不同施工状态下的力学性能,研究了不同曲率半径、温度作用对结构施工状态力学性能的影响,提出高速铁路混凝土桥施工控制时温度作用应该采用实测的环境温度和二维温度梯度模式。 3、成果应用情况 该项成果应用于郑西客运专线、杭甬客运专线,取得了良好的经济效益和社会效益。通过应用“高速铁路大跨径预应力混凝土连续弯桥施工监控技术”,采用线性监控、应力监控、温度监控综合监控手段,实现了连续弯梁桥施工的全方位监控,确保了施工安全和进度。该成果深入研究了平面线形的控制,应用混凝土连续弯梁桥线形控制时及成桥线形的立模平面坐标算式,确保了桥梁平面线形的控制精度。同时,该成果针对建筑施工材料的特性,提出的避免高性能混凝土早期开裂的措施,应用效果显著,弯梁桥施工阶段高性能混凝土早期开裂现象少见,结构外观符合施工规范要求。监控过程严密,为桥梁施工安全提供的保障,监控范围全面,技术安全可靠。 4、经济和社会效益 经济效益: (1)大桥安全、顺利施工并成功合拢,合拢后的线性满足客专桥梁施工规范要求,保证了桥梁结构的平顺性,并为下一步高精度的无砟轨道施工奠定了良好的基础,创造了直接、间接的经济效益; (2)大桥的整个施工工序和施工监控组织严密,工期比预期工期提前,节省了设备租赁费用,施工技术人员提前进入下一个项目,大大的加快了下一个项目的工程进度; (3)材料的力学性能和耐久性的研究和高精度的施工监控确保了大桥的耐久性,大大减少了桥梁将来的维修费用,避免了劣质工程拆除重建的后顾之忧; (4)加速了高性能混凝土在高速铁路桥中使用的进一步研究,为高性能混凝土在其他混凝土结构中的使用有一定的推广作用。 社会效益: (1)施工质量优秀。大桥从混凝土材料的配合比、振捣、养护到测量、控制、力筋张拉等每个工序都严格按照客专施工技术指南和项目研究成果进行,结构耐久性检测、成桥线性测量和整个工程验收都高于客专标准。 (2)施工过程安全、快速。该桥施工规模大、程度多、工艺复杂,大桥在整个施工过程中没有发生一次事故,工期比预期工期提前了1个月。 (3)最大限度地保护了周围环境。施工过程对渭河河道和桥位处地形地貌影响很小,对桥位处的植被破坏也很小,整个大桥的施工最大限度地保护了周围环境。 (4)大桥顺利、高质量的施工提高了铁路建设者的形象和威信。 二、获奖等级 中国铁道学会科学技术三等奖、中国铁道建筑总公司科学技术三等奖 三、主要完成人 刘新福、杨金成、聂武丁、张卫国、孙修德、曹会芹、王艳璐、袁俊青、王 宇  
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