广西河池天峨县二桥施工控制方案.docx
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广西河池天峨县二桥施工控制方案
广西河池天峨县二桥施工监控方案
一工程概况
天峨县二桥位于河池市天峨县塘英新区林朵林场附近跨越红水河，东岸为云林路林朵林场场部，接天峨至南丹二级公路，西岸为塘英开发区，接天峨至东兰二级公路，交通便利。
天峨县二桥为69+125+125+69m预应力混凝土变截面刚构连续梁（图1），全桥长396m。
主梁为单箱单室箱梁，箱梁顶做平，桥面横坡2%靠调整桥面铺装厚度形成，箱梁顶板宽1250cm，底板宽600cm。
支点截面梁中心高度680cm，底板厚100cm，跨中梁高250cm，底板厚度36cm。
刚构悬臂箱梁采用变截面，梁高及底板厚度均按1.8次抛物线渐变。
全桥设纵、横、竖三向预应力。
图1天峨县二桥桥型示意图（单位：
m）
桥墩基础均采用双排桩基础，横桥向每排3根，桩径200cm，按嵌岩桩设计。
全桥上部结构采用C55混凝土，刚构墩柱、桥墩桩基均采用C40混凝土；其余所有桩基采用C30混凝土。
主要技术标准如下：
（1）道路等级：
二级公路；
（2）计算行车速度：
40km/h；
（3）桥面宽度：
0.25m（人行道护栏）+1.5m（人行道）+9.0米（行车道）+1.5m（人行道）+0.25m（人行道护栏）；
（4）桥梁设计荷载：
公路-I级；人群荷载3.0KN/m2
（5）设计基准风速：
30.2m/s；
（6）设计基准期：
100年；
（7）地震峰值加速度0.05g，地震动反应谱特征周期为0.35s。
每段梁段浇筑程序：
（1）安装挂篮就位；
（2）测标高；（3）立模；（4）绑扎钢筋；（5）浇筑箱梁砼；（6）测标高；（7）待砼强度达到85%后，先张拉竖向预应力，后张拉纵向预应力束；（8）测标高；（9）移动挂篮，进行下一段的施工；（10）对已张拉的预应力孔道及时压浆。
二施工控制的目的与意义
天峨县二桥为69+125+125+69m预应力混凝土变截面刚构连续梁（图1），全桥长396m。
上部结构箱梁采用悬臂施工工艺，其施工节段较多，周期长，工艺复杂，施工难度大。
大跨度连续刚构（连续梁）桥的主梁应力和线形受梁重、预应力、温度、混凝土收缩和徐变等的影响显著，施工过程复杂。
施工过程中各种影响结构变形和受力的参数（如梁重、结构刚度、温度场、有效预应力等）与理论计算值存在误差，这些误差会不同程度地对桥梁设计目标的实现产生干扰，如果不加以控制调整，可能导致合龙困难，成桥后主梁的线型和结构中内力都将难以满足设计要求，并且施工过程中很易导致超应力情况，造成严重后果。
因此，为了确保主桥在施工过程中结构内力和变形始终处于安全的范围内，且成桥后的线形符合设计要求，结构恒载受力状态接近设计期望，在桥梁施工过程中必须进行严格的施工控制。
通过施工过程的数据采集和优化控制，在施工中逐步做到把握现在，预估未来，避免施工差错，缩短工期，节省投资。
施工过程中记录的数据将作为该桥健康档案的原始资料，为把握桥梁建造质量和桥梁运营期间的健康诊断提供科学依据。
三施工监控的依据
（1）《公路工程技术标准》JTGB01-2003；
（2）《公路桥涵设计通用规范》JTGD60-2004；
（3）《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTGD62-2004；
（4）《公路桥涵施工技术规范》JTJ041-2000；
（5）《公路桥涵地基与基础设计规范》JTJ024-85；
（6）《公路工程抗风设计规范》JTG/TD60-01-2004；
（7）《公路工程抗震设计规范》JTJ004-89；
（8）《高速公路交通安全设施设计及施工技术规范》JTJ074-94；
（9）《公路工程质量检验评定标准（土建工程）》JTGF80/1-2004；
（10）有关设计图纸、设计变更文件和相关的施工、监理资料。
以上所列标准以设计文件执行的版本为准。
四施工监控的主要工作内容
1．理论控制数据计算
复核设计提供的成桥恒载状态和各施工状态的变形和内力以及应力计算结果，以确定各施工状态的控制数据，如主梁立模标高；并且得到施工过程相应的状态变量，如主梁标高、控制截面应力。
2．施工监测
收集和监测各施工状态下主梁标高；监测主梁控制截面的应力应变；测试典型天气下箱梁的温度场。
3．控制分析与调整
根据各施工状态下的实测结果与相应理论计算结果进行比较，识别出主要影响参数（如梁重、结构刚度等），并对这些参数的误差进行预测，进而对本段梁以及未来施工梁段的控制数据进行调整，以满足在存在参数误差的情况下，最大限度地接近设计成桥状态，并且保证施工过程中受力安全。
五监控目标
通过施工现场的结构测试，跟踪计算分析及成桥状态预测得出合理的反馈控制措施，给施工过程提供决策技术依据，也为结构行为控制提供理论数据，从而正确地指导施工。
施工监控的目的是对成桥目标进行有效控制，修正在施工过程中各种影响成桥目标的参数误差对成桥目标的影响，确保成桥后结构内力和线形满足设计要求。
（1）受力要求：
反应连续刚构桥受力的因素应包括主梁、桥墩二大部分的截面内力（或应力）。
通常起控制作用的是主梁的上下缘正应力和桥墩左右侧的正应力。
在恒载已定的情况下，预应力索是影响主梁正应力的主要因素。
（2）线形要求：
线形主要是主梁的标高。
成桥后（通常是长期变形稳定后）主梁的标高要满足设计标高的要求。
六施工监控实施组织及具体实施方案
6.1理论控制数据计算
按照设计单位、施工单位预先设定的施工工序，模拟桥梁施工过程进行仿真分析，以确定桥梁各施工状态的控制数据，并且得到施工过程相应的状态变量。
（1）提供悬浇施工时主梁立模标高、验算及监测施工过程中各控制断面的内应力
采用我校开发的大跨度桥梁设计计算与控制分析软件BRanalysis及购买的商业软件MIDAS、ANSYS等复核设计计算所确定的成桥状态和施工状态。
按照施工和设计所确定的施工工序，以及设计所提供的基本参数，对施工过程进行一次正装计算，得到各施工状态以及成桥状态下的结构内力和变形等控制数据。
与相关设计数据相互校对确认无误后作为桥梁施工监控的理论轨迹。
各施工状态以及成桥状态下的状态变量的理论数据：
主梁标高、高桥墩的偏位和控制截面内力或应力应变。
施工监控数据理论值：
立模标高。
各施工梁段的状态变量值：
混凝土浇筑完成以及预应力张拉后的悬臂前端主梁测点标高值；
典型状态下全桥的标高以及控制截面应力值，其中典型状态包括合龙前后状态、二期恒载前、后状态。
合龙方案及桥面铺装标高：
根据设计所提供的基本参数和施工工序，采用我校开发的大跨度桥梁设计计算与控制分析软件BRanalysis及购买的商业软件MIDAS、ANSYS等对施工过程进行计算分析，对合龙方案提出建议，并根据计算分析结果提供桥面铺装标高。
6.2施工过程中箱梁的线型监控
测定主梁挠度、主梁轴线偏差和桥墩位移的变化情况，主要观测混凝土浇筑前、浇筑后及预应力张拉后各控制点的线型等。
箱梁的线型监控如下：
测点布置
当前施工梁段砼达到强度前测点临时布置在挂篮底模的最前端处，上游、中轴线、下游各布一个，共三个，这三个点是立模标高的观测点，断面中心测点同时也作为主梁轴线偏位的测点。
同时在每个悬臂浇筑梁段的顶板处设置三个主梁标高控制测点，分别布置在梁段前端顶面的两侧和断面中心处，距箱梁最前沿约10cm的距离。
待砼达到一强度后，测定顶板测点标志与挂蓝上立模测点间的高差，已施工完梁段的后续测量就全部转移至梁顶测点上。
测点须用短钢筋预埋设置并用红漆标明编号，测点钢筋露出混凝土表面2-3m。
施工方一定要注意埋设在顶板的钢筋头测点的保护工作，所有梁段的钢筋头测点在桥面铺装之前不能被损坏。
为了确保桥面的平顺性，以利于桥面铺装的顺利实施，在控制梁底标高的同时，要同时控制梁高、桥面横坡和桥面的平整性。
测试方法
用精密水准仪DNA03（精度：
0.01mm）测量测点标高，用高精度全站仪监测主墩上临时水准点标高。
主梁立模定位应尽量回避温度影响，一般在日出前完成测试工作。
6.3施工过程中箱梁、桥墩的应力监控
本桥的应力监控如下：
（1）测试方法
目前，砼的应变测试有多种方法，其中电阻式应变计长期观测效果差；光纤光栅应变计由于仪器太贵仍未普及；而振弦式应变计由于使用频率作为输出信号，特别适用于恶劣环境下的应变长期观测，其稳定性好，测试方便，精度高。
施工过程中控制截面的关键点位采用振弦式应变计，采用振弦检测仪JMZX-300及VU-403（精度：
1με）测试。
所有的测试元件都应有可靠的标定数据。
（2）测点布置
为做好大桥施工监控及方便以后的成桥荷载试验工作，确保大桥安全、正常施工和运营，必须测定主梁和桥墩控制截面的混凝土应变在施工过程中的变化情况。
应力应变测试断面的测点布置如下：
（1）桥墩底部位置（承台上来2米的横截面位置），布置见图4；
（2）主梁的根部位置，布置见图2；
（3）主梁L/2跨的位置，布置见图3；
（4）主梁L/4跨的位置，布置见图3；
图2主梁根部横截面测点布置图
图3主梁L/2跨、L/4跨横截面测点布置图
图4桥墩底部横截面测点布置图
6.4温度场测试
（1）温度场观测
观测主梁、桥墩的温度场及主梁挠度、桥墩位移等随气温和时间的变化规律。
①测试方法
混凝土中温度测试选用NIC型直径4mm的热敏电阻，使用读数精度达4位半的DT数字型阻值表测出。
在桥梁主要构件的标准截面内预埋温度元件，以测量其内部的温度场分布。
②测点布置
主梁上选取1个截面为温度测试截面，每个截面布置20个温度测点；桥墩上选取1个截面为温度测试截面。
箱梁温度测试断面测点布置图见图5，主墩温度测试断面测点布置图见图6，每个截面布置24个温度测点。
③测试时间
在施工期间选择有代表性的天气进行24小时连续观测，例如：
每个季节选择一个晴天、多云天和阴雨天。
图5箱梁温度测试断面测点布置图
图6主墩温度测试断面测点布置示意图
6.5桥梁施工过程中及成桥后的稳定性分析
在施工过程中，主要进行结构静力稳定性分析。
它的目的是使结构在预定的外荷载作用下具有足够的安全性。
结构的破坏一般可分为两种基本形式。
一种称为强度破坏，此时截面的内力超过了截面材料的最大抵抗能力，由此造成结构构件甚至整个结构的破坏；另一种称为丧失稳定破坏，此时虽然截面上的内力并未超过它的最大抵抗能力，但结构的平衡状态发生了分枝，或者是随着变形的开展内外力的平衡已不可能达到，于是结构在外荷载基本不变的情况下可能发生很大的位移并最终导致结构的破坏。
随着桥梁跨径和桥墩高度的大幅度提高、轻质高强材料的应用以及科学技术的不断进步，结构已趋向于大跨度和轻型化，原有的桥梁计算理论和模式难以对它们进行准确地分析、计算。
在以往设计、施工验算和校核过程中，往往以强度作为控制指标。
但对高墩、大跨桥梁来说，施工和营运过程中的稳定性常成为验算和校核的控制因素，对于这类桥梁的设计和施工，有必要进行稳定性验算，以保证结构安全。
6.6提供中间过程及完工后的全过程监控报告
主梁预应力张拉完毕是连续梁桥一个阶段施工结束的标志。
一个梁段完成后，由控制方对所有的监测数据和理论分析结果进行整理。
报告中将对结构现处状态进行讲述，对施工监控工作进行阶段总结，同时提出下一施工阶段的立模标高的建议值，经设计方签认后实施。
主桥完工后，由监控方对所有的监测和理论分析资料进行整理，提交施工监控与监测成果报告。
6.7施工监控精度和原则建议
根据交通部颁《公路桥涵施工技术规范》JTJ041-2000以及《公路工程质量检验评定标准》JTJ071-98，悬臂浇筑预应力混凝土梁的质量标准如下：
1．轴线偏位：
L/10000；
2．高程：
L/5000；
3．相邻节段高差：
10mm；
4．同跨对称点高程差：
L/5000，其中L为桥梁最大跨径。
七施工监控工作程序流程
施工监控是个高难度的但不是孤立的施工技术问题，它涉及设计、施工、监理等单位的工作。
施工监控领导小组组长由业主担任，施工、监理、监控单位派员参加，负责组织、协调处理和确定在施工过程可能出现的重大技术问题。
施工监控工作程序流程框图见图7。
图7施工监控工作程序流程框图
八采用先进的、有效可靠的控制手段和方法
（1）控制手段
施工监控的目的是要对成桥目标进行有效控制，修正在施工过程中各种影响成桥目标的参数误差对成桥目标的影响，确保成桥后结构内力和线形满足设计要求。
对于主梁线形的调整，调整立模标高是最直接的手段。
将参数误差引起的主梁标高变化通过立模标高的调整予以修正。
主梁内力（或应力）控制截面可选为施工过程中和成桥后的受力控制截面，主梁标高控制点可选为各施工梁段前端。
（2）控制方法
大跨径梁桥施工过程复杂，影响参数多。
如：
结构刚度、梁段的重量、施工荷载、混凝土的收缩徐变、温度和预应力等。
求解施工监控参数的理论设计值时，都假定这些参数值为理想值。
为了消除因设计参数取值的不确切所引起的施工中设计与实际的不一致性，我们在施工过程中对这些参数进行识别和预测。
对于重大的设计参数误差，提请设计方进行理论设计值的修改，对于常规的参数误差，通过优化进行调整。
设计参数识别
通过在典型施工状态下对状态变量（位移和应力应变）实测值与理论值的比较，以及设计参数影响分析，识别出设计参数误差量。
设计参数预测
根据已施工梁段设计参数误差量，采用合适的预测方法（如灰色模型等）预测未来梁段的设计参数可能误差量。
优化调整
施工监控主要以控制标高、控制截面内力或应力为主，优化调整也就以这两方面的因素建立控制目标函数（和约束条件）。
通过设计参数误差对桥梁变形和内力的影响分析，应用优化方法（如采用带权最小二乘法）调整本梁段与未来梁段的预应力以及未来梁段的立模标高，使成桥状态最大限度地接近理想设计成桥状态，并且保证施工过程中受力安全。
长沙理工大学
二〇〇九年六月
附表1：
天峨县二桥线形监控数据记录表
墩号：
施工梁段号：
施工工况：
测试日期：
测试时间：
天气：
温度：
悬臂浇筑梁段立模底板标高记录表
梁段号
位置描述
上游
中轴
下游
悬臂浇筑梁段立模标高对比表
梁段号
位置描述
理论立模标高
（m）
立模误差（mm）
上游
中轴
下游
备注：
主梁梁底立模标高已包括施工单位提供的挂篮本身的变形（包括弹性变形和非弹性变形）
测量：
填表：
校对：
审核：
悬臂浇筑梁段底板标高记录表
梁段号
位置描述
上游
中轴
下游
1#
悬臂浇筑梁段挠度对比表
梁段号
位置描述
本阶段理论挠度
（mm）
实测挠度（mm）
上游
中轴
下游
附表2：
天峨县二桥温度测试记录表
工况：
日期：
月日
时间
测点
测量值
测量值
测量值
测量值
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
记录：
复核：
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