工程施工新技术新工艺新材料新设备使用Word格式.docx
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三角托架采用[30b和[25a槽钢拼制而成，并通过横系梁处预留的孔道用Φ32精轧螺纹钢连接起来，为保证托架与墩身接触紧密，每根螺纹钢需用千斤顶张拉54t力后锚固。
具体形式见托架示意图。
托架支立完成后，在托架顶面铺设[28分配梁，并加铺混凝土楔块后放置4m段底模。
为验证此托架的安全性，我们选取了两个墩身分别进行了模拟加载试验，结果证实，该托架实际变形只有4mm，有效地保证了施工的强度、刚度和稳定性。
0#段、1#段施工最短工期为25天，使梁部施工工期大大地缩短，为悬灌梁的施工提供了大量的时间。
预应力三角托架示意图
5、C50高性能混凝土的配制和应用
吴忠黄河特大桥主桥采用C50级高性能混凝土施工，高性能混凝土主要以混凝土的高工作性、高强度、高耐久性为特征，从而区别于普通混凝土。
（1）高性能混凝土配合比的配制
根据施工规范对高性能混凝土的要求，混凝土中的原材料要严格进行控制，细骨料应采用级配良好的中砂，细度模数在2.6～2.9之间，含泥量应小于2%；
粗骨料应使用坚硬、级配良好的碎石，骨料的抗压强度应比所配的混凝土强度提高50%以上，含泥量应小于1%，针片状颗粒含量应小于5%，骨料的最大粒径宜小于25mm；
所用水灰比宜控制在0.24～0.38的范围内；
高效减水剂的掺量宜为胶结料的0.5%～1.8%。
我们在高性能混凝土的配合比选取时，进行了多种配合比试验，最后配合比选定为水泥:
细骨料:
粗骨料:
粉煤灰:
硅粉:
水:
减水剂=1:
1.49:
2.24:
0.1:
0.08:
0.356:
0.0177,其中混凝土中的水泥用量为480kg/m3。
吴忠黄河特大桥高性能混凝土所用材料的选用及指标如下：
①水泥:
采用银川生产的赛马牌P.O42.5R普通硅酸盐水泥，其中水泥的各项检测指标见表
（一）。
水泥各项指标检测表表
（一）
试验项目
试验结果
技术标准GB175—92
细度
80μm方孔筛余（%）
2.0
＜10.0%
凝结时间
初凝/终凝
2h32min/3h47min
＞45min/＜10h
安定性（沸煮法）
合格
无裂缝、无翘曲
稠度
标准稠度（%）/用水量（ml）
26.8/134
胶砂流动强度（cm）（W/C=0.44）
11.6
1:
2.5胶
砂流动强度（Mpa）
抗折
3天
7.08
5.0
28天
9.52
7.0
抗压
40.4
23.0
67.9
52.5
结论
②粗骨料：
选取青铜峡卡子庙产的5～16mm石灰岩碎石，其级配及其它指标见表
（二）。
粗骨料各项指标检测表表二
筛孔尺寸（mm）
20.0
16.0
10.0
2.5
筛底
累计筛余（%）
0.5
33.2
97.1
99.8
累计筛余符合规范级配（%）
0—10
30—60
90—100
95—100
视比重（g/cm3）
2.7
压碎值（%）
6.6
堆集密度（g/cm3）
1.58
软石含量（%）
19.3
振实密度（g/cm3）
1.63
堆集空隙率（%）
41
振实空隙率（%）
40
符合5～16mm连续级配
③细骨料：
采用渠口中砂，其级配及其它指标见表（三）。
细骨料各项指标检测表表三
12.5
0.63
0.315
0.16
筛余
22.1
37.1
58.6
82
90.9
0—25
10—25
41—70
70—92
堆集密度（g/cm3）
1.75
1.78
35
细度模数MX
2.9
振实空隙率（%）
34
④粉煤灰：
采用青铜峡大坝电厂生产的I级袋装干灰，其化学成分分析见表（四）。
粉煤灰化学成分分析表表四
检验项目
细度
烧矢量
CaO
MgO
FeO3
AL2O3
SiO2
K2O
Na2O
SO3
单位
%
标准指标
GB1596—91
（I级）
≤12
≤5
FeO3+AL2O3+SiO2≥70
≤3
检验结果
干灰
6.40
3.66
4.77
4.9
7.67
27.14
48.13
0.67
0.93
1.21
⑤硅粉：
石嘴山市普通硅粉，SiO2含量在85%以上。
⑥减水剂：
山西万荣厂生产的UNF—3A型缓凝高效减水剂。
⑦拌合水：
吴忠市自来水
经过试验试配，高性能混凝土的7天强度达到54.8Mpa，28天强度达到59.6Mpa，同时在吴忠黄河特大桥梁部高性能混凝土的施工过程中，梁体混凝土的28天强度均超过了混凝土设计强度标准，证明了高性能混凝土在桥梁建设上已成功进行运用。
（2）高性能混凝土的特点
①高性能混凝土中掺有粉煤灰和硅粉，提高了混凝土的强度和耐久性。
A、粉煤灰对混凝土性能的影响
在混凝土中掺入一定量的粉煤灰以后，取代了混凝土中的部分水泥和骨料，能够减少混凝土的用水量，相应降低了水灰比，改善了混凝土的和易性，减少了混凝土的泌水率，防止了混凝土离析现象的发生，同时能够提高混凝土的密实性及抗渗性，并改善混凝土的抗化学侵蚀性。
B、硅粉对混凝土性能的影响
①硅粉的主要成分是二氧化硅，占其含量的85～95%,硅粉粒径为0.1～1.0μm，是水泥颗粒粒径的1/50~1/100，硅粉松散容重为250～300kg/m3,填充在水泥颗粒之间，能将水泥水化产生的Ca（OH）2转化为CSH凝胶（即火山灰反应），从而大幅度提高混凝土强度和降低混凝土的渗透性。
掺硅粉后的水泥浆体中的毛细孔会相应减小，从而能提高混凝土的密实性、抗渗性和耐久性。
由于硅粉颗粒极细，能改善混凝土拌合物的和易性，增加粘聚力，减少离析，增强可泵性，可配制高流动度的混凝土。
②低水灰比
与普通混凝土相比，高性能混凝土的水灰比较低，在吴忠黄河特大桥梁部混凝土中的水灰比为0.356，从而减小了混凝土的孔隙率和渗透性，因此低水灰比是保证混凝土高耐久性和高强度的前提条件之一。
③水泥用量低
吴忠黄河特大桥主桥梁部C50高性能混凝土中的水泥含量为480kg/m3，而普通C50级混凝土中的水泥含量均超过500kg/m3，由于水泥用量的减少，从而降低了混凝土的水化热，而由于混凝土中粉煤灰和硅粉的掺入，提高了混凝土的强度。
④粗骨料中的最大粒径小
高性能混凝土中粗骨料最大粒径为16mm，因为骨料最大粒径小，则骨料与水泥浆界面应力差较小，而应力差大会引起混凝土裂缝。
（3）高性能混凝土施工过程质量控制
①混凝土拌制
高性能混凝土的拌制与普通混凝土拌制有很大的区别，必须采用强制式拌合机进行拌合，而且拌制时宜采用“二次投料法”的拌合施工工艺进行施工，因采用“二次投料法”可以达到提高水泥砂浆与砂子界面粘结强度的目的。
其拌合施工工艺如下：
混凝土拌合时，先投入粗骨料和细骨料，并加入70%的水，先拌合30秒钟，然后投入水泥继续拌合，最后再加入粉煤灰、硅粉和减水剂以及剩余的30%的水量进行拌合，每盘混凝土的拌合时间不少于2分钟。
②混凝土浇注
高性能混凝土中由于掺加了粉煤灰和硅粉，和易性较好，不易产生离析的现象，同时由于混凝土中的各种成分之间粘结能力比普通混凝土增强，造成其流动性差，因此混凝土浇注完毕后要立即进行收面，而且不能采用普通混凝土中所使用的木抹子进行，应该用铁抹子代替木抹子。
③混凝土养护
高性能混凝土浇注过程中，混凝土表面失水较快，在其表面形成一道硬壳，即“假凝”现象，因此吴忠黄河特大桥主桥梁部施工时，在混凝土浇注完毕后立即用润湿的麻布进行覆盖养护，并不断地向麻布上洒水，使其充分润湿，以达到混凝土养护的目的。
6、光纤传感测试技术
吴忠黄河持大桥跨度大，施工工艺复杂，技术含量高，而且设计和施工的难度较大。
为了保证桥梁结构的安全性和可靠性，首先应从设计、施工及运营三个阶段加以考虑，做好桥梁施工阶段的实时健康监测是保证其安全的重在环节，而采用先进有效的光纤传感测试技术又是做好整个桥梁健康监测的重要条件。
将光纤传感器应用于吴忠黄河特大桥施工阶段的应力监测，不仅可以检验施工质量，保证施工安全，测定各施工阶段的结构受力状态和结构性能，为完善桥梁设计理论和施工工艺提供科学的依据，还可推动光纤传感测试技术在我国桥梁结构健康监测中的应用和发展。
此外，施工阶段埋设的光纤应变传感器可以永久使用，这不仅为今后通车鉴定试验提供梁体内部测点初始数据，也为今后通车若干年该桥的长期健康监测打下了重要的基础。
（1）监测孔跨的确定
根据大桥的总体布置情况，并结合施工进度计划，选择黄河大桥上游幅桥梁的固定墩旁两主跨进行监测，即16~18号墩之间的两跨。
该孔跨跨度最大，且因固定墩的存在，使得其受力比其它孔跨复杂。
（2）监测断面的选择
在悬臂施工过程中，支座截面（即悬臂根部）的变矩随着悬臂长度的增加而增大，所以在首先考虑监测该截面附近的应力状况，这里选择距离墩中心2m的两个截面。
在悬臂施工阶段，跨中断面应力较小，但为监测体系转换过程中的应力变化，以及合拢通车后最大正弯矩区的应力状况，必须对跨中截面的应力进行监测。
因此选择16~17及17~18号墩之间的两个跨中断面。
根据连续梁的受力特点，单跨的1/4截面弯矩和剪力相对较大，也应进行监测。
因此施工过程中共计选择了6个断面，即44号段、55/56号段、61号段、67号段、76号段和81/82号段。
（3）测点布置
在断面上根据梁的受力特点，其上下翼缘的应力最大，所以传感器尽量布置在上下翼缘，且具有一定的保护层；
考虑到箱梁的扭转和畸变影响的特点，应在各角点布置传感器；
再考虑到箱梁的剪力滞效应，应该在各室顶底板中间布置传感器，以确定该处与腹板处（角点）的差异。
所以光纤传感器测点的布置为各断面处箱梁顶板布设7个，箱梁底板布设5个传感器。
（4）施工阶段传感器布置数量
布置光纤应变传感器总数为72个，差动应变传感器布置总数为30个。
（5）主要仪器设备
现场主要使用的是FTI—10光纤传感数据采集仪，SQ—2数字电桥差动传感器数据采集仪，笔记本电脑等设备。
（6）数据采集周期
A、各截面的传感器测试初值的时间为该截面所在梁段的现浇混凝土终凝时刻（即混凝土浇注完毕8~10小时，以实际测得的终凝时间为准）。
B、每天例行测试两次：
第一次为早晨日出前开始；
第二次为中午最高温度时间内测完。
C、每一节段的预应力张拉前后各测一次。
D、每次移动或安装挂篮前后各测一次。
E、每次浇注下一段混凝土前后各测一次。
F、各截面的应变测试工作一直进行到全桥合拢后10天暂告一段落。
G、待桥面铺装施工（二期荷载）开始后再恢复例行测试工作，一直到大桥竣工进行动静载试验前结束。
（7）光纤应变传感器的安装埋设
A、根据绑扎钢筋和浇注混凝土的顺序，按先底板后顶板的顺序安装埋设传感器。
光纤应变传感器安装埋设施工的主要材料设备
项目
内容
说明
光纤应变传感器
72只EOF型埋入式光纤应变传感器
按监测大纲要求，吴忠黄河特大桥监测6个断面的应变情况，每个断面埋入12只光纤应变传感器，共计72只光纤应变传感器。
光纤信号传输线
72条两端带标准ST型光纤插头的TC/FO型光纤信号传输线
按每个测点位置到测试集线箱的距离，确定每条传输线的长度。
法兰盘
144个标准ST型光纤连接法兰盘
72个用于传输线的连接，72个用于与测试仪器相连的ST型光纤插头的保护。
热缩管
20米规格为Φ12mm的热缩管
用于传输线连接处的密封
金属波纹软管
400米规格为Φ12mm的金属波纹管
用于传感器自带传输线的保护
集线箱
6个600mm×
300mm×
400mm的集线箱
共计6个测试断面，每个断面配置一个集线箱。
光纤信号测试仪器
FTI—10型光纤测试仪2台
B、按照方案要求，在距中腹板1500mm处，以底板钢筋为固定端焊接集线箱固定支架，将集线箱固定在距底板上方300mm处。
直径为100mm的钢管从底板钢筋处连接到集线箱，以作为传输线进入集线箱的孔道。
C、确定传感器的埋设位置，作出明显的标记，以利于确定焊接传感器安装支架的位置和传感器的精确定位，按照监测技术的要求，埋设传感器的角度误差应不超过1度，位置误差不超过5mm。
D、在预埋传感的位置处焊接传感器安装支架。
传感器安装支架应确保传感器的精确定位，并起到对传感器与传输线的保护作用。
E、将传感器的中间传感器部分用白纱布缠裹好，使用钢筋绑扎丝将传感器固定在安装支架上，并在传感器上方用均匀密排的钢筋棒（其长度应大于200mm，以便绑扎）进行防护，以避免混凝土浇注时对传感器的直接冲击。
F、将传输线沿横向钢筋的下缘走线，并穿入进入集线箱的钢管孔道，将传感器传输线的尾部固定在集线箱内的预定位置。
在传输线沿钢筋下缘走线时，应将传输线用绑扎丝与钢筋绑扎一起，以防止混凝土浇注时对传输线的冲击破坏，
G、在集线箱内，将传感器传输线尾端的光纤插头接入光纤信号测试仪，检验传感器的传输信号，如测试数据正常，则传感器已成功安装，可按混凝土的正常浇注过程进行混凝土的浇注。
H、在进行顶板传感器安装时，先用直径为100mm的钢管从顶板钢筋处连接到集线箱，之后便可是按照上述方法安装传感器，并将传输线引入到集线箱内。
（8）光纤应变传感器的数据采集
A、考虑到施工现场的实际情况，采用FTI—10型光纤测试仪进行现场数据采集。
B、将传感器的编号和出厂系列号输入FTI—10型光纤测试仪。
C、在每次采集前应检查接头是否干净。
D、在每次采集前，确认仪器中的出厂系列号和所采用传器号对应。
E、采集并记录时间、数据及结构状态。
（9）监测数据分析
大桥在未通车之前，影响混凝土内部应力的因素为混凝土收缩、混凝土徐变、和温度的影响，其计算方法为：
A、混凝土收缩：
其混凝土收缩计算公式为：
εs（t,τ）=148×
10-6（1—e-0.03t）
其中：
εs（t,τ）——为计算龄期t时的收缩应变值；
t——为计算龄期（天）
B、混凝土徐变：
采用CEB-FIP1978模式，计算表达式为：
Ψ（t,τ）=βa+βb+βf+0.108
计算说明：
因徐变与应力相关，要比收缩的处理复杂得多，有可变荷载、加载龄期、计算龄期等因素的影响并且考虑徐变后应力发生变化，反过来再影响徐变，因此是一个迭代收敛的过程。
但对于静定结构而言，如不考虑预应力损失的影响，混凝土收缩和徐变只引起位移的变化，不引起内力和应力的变化，只需对不同的加载龄期和计算龄期内的荷载（自重、预加力等）引起的徐变迭加即可。
而预应力的损失一般占张拉力的30%左右，张拉时已发生大部分，而长期应力损失只占张拉力的8%~10%，其影响比较小，因此对于徐变计算的影响可以考虑折减5%。
C、温度影响的处理
温度影响可以根据实际温度场进行温度分布分析，进而对结构进行温度应力分析。
由于实际温度要引起混凝土应力产生，因此在应变中去除其它应变后所得即为由应力引起的应变。
（10）大桥合拢后的监测结果
根据上述理论和计算分析，可得各断面各测点的应变结果，参照规范C50混凝土的弹性模量取35Gpa，从而得到应力。
根据初步分析结果，大桥合拢后的各断面应力汇总如下：
断面
梁段号
底板应力（Mpa）
顶板应力（Mpa）
1
44
-1.0~1.6
-3.1~-7.8
2
55~56
-16.1~-17.8
-4.9~-8.1
3
61
-1.1~-4.3
-3.8~-8.6
4
67
-1.6~1.0
-4.4~-7.6
5
76
-2.4~-4.7
-4.1~-8.6
6
81~82
-15.0~-20.5
-4.6~-9.2
注：
表中应力拉应力为正，压应力为负。
7、90米悬灌梁线型控制技术
吴忠黄河特大桥是叶中高速公路的重点、难点工程，工期紧、质量要求高，而大跨径预应力连续梁采用挂篮法施工，较困难的就是挠度的计算和控制，为确保两个“T”构悬臂端部的合拢精度，及在结构运营相当长时间内达到设计要求的标高，施工时保证上部结构的精确度是相当重要的。
箱梁从0号段开始进行T构悬灌，到边跨合拢，最后到次中跨、中跨合拢，中间需若干个工序和三次体系转换过程，为桥梁的实际受力状态与计算分析一致，使主桥成形后最终线型符合设计纵向线型要求，保持桥梁外形美观，是施工控制的重要目标。
线型控制技术是通过有效控制施工过程中各节段的挠度，使合拢精度达到设计要求，从而使桥梁上部结构达到一个完美的线形。
通过结构的计算和分析，合理地确定主梁的预拱度及立模高度，使成型后的混凝土外观线型平顺美观。
影响主梁线型主要有以下几方面的因素：
（1）结构自重；
（2）施工荷载（挂篮、吊架自重）；
（3）预应力张拉；
（4）混凝土的收缩和徐变；
（5）施工时的温度、温差和日照；
（6）挂篮、吊架等施工设备的非弹性变形。
因此，我合同段制定了切实可行的施工方案，并与西南交通大学联合，对主桥连续梁施工的线型控制技术进行开发，并应用于黄河特大桥悬灌梁施工，并取得了设计单位的认可。
在施工过程中，我合同段进行了严格的控制，全部合拢段合拢高程偏差均小于10mm，确保了黄河特大桥的合拢精度，使黄河特大桥的线型平顺美观。
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