高速公路立交桥T构梁转体施工监测方案.docx
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高速公路立交桥T构梁转体施工监测方案
附件2：
XX至XX高速公路跨沪蓉铁路
立交桥T构梁转体施工
监
测
方
案
XX市XX工程质量检测有限公司
20XX年6月1日
XX至XX高速公路跨沪蓉铁路
立交桥T构梁转体施工
监测技术方案
编制：
复核：
审核:
批准：
XX市XX工程质量检测有限公司
20XX年6月1日
1、工程概况
1.1项目概况
利万高速XX西枢纽互通A匝道和B匝道并行，在公路里程AK1+186.894处与沪渝高速交叉，在公路里程AK1+270.26处与沪蓉铁路交叉，顺设计线方向沪渝高速公路边至铁路下行线距离为72m。
桥位处公路路线为直线，与铁路的交角为73度。
A匝道跨铁路立交桥的起点为AK1+218.894，终点为AK1+328.894，桥长110m;B匝道跨铁路立交桥的起点为BK0+248.315，终点为BK0+358.315，桥长110m.两个匝道均为33+43+33m连续箱梁。
A、B匝道跨铁路主跨采用42+30mT型刚构，连续梁T构部分为预应力混凝土变高度箱梁，箱梁采用单箱双室直腹板箱型截面，根部高4.5m,端部高2.5m，梁底线形按二次抛物线变化。
箱梁顶板宽15.1m,底板宽10m,两侧悬臂板长各2.55m,悬臂板端部厚0.2m，根部厚0.6m；箱梁体顶、底板倾斜形成桥面横坡。
采用支架现浇后转体施工。
T构梁段划分图
1.2设计相关技术标准
1、公路等级：
高速公路
2、车道数：
双向四车道
3、路基宽度：
24.5m
4、设计速度：
80km/h
5、汽车荷载等级：
公路-I级
6、铁路界限：
双层集装箱运输桥隧建筑限界（电力牵引区段）：
≥8.2m
7、地震作用：
桥位区地震动峰值加速度为0.05g（相当于地震烈度为6度），桥梁提高一级设防。
8、设计基准期：
100年。
1.3桥址自然条件
1.3.1工程地质构造
互通区位于小清垭背斜南侧，岩层产状210°∠10°至160°∠25°，未见明显的断裂痕迹，地质构造相对简单。
新构造运动以间歇式抬升、差异剥蚀为显著特征，水平向运动微弱，断裂构造发震活动较弱，近代无强震记录，属地壳相对稳定区块。
1.3.2水文地质条件
互通区地表水系较发育，有一小型河流-旗杆河从互通区流过，水量呈季节性变化，总体流量不大，其余冲沟多为季节性流水，主要接受大气降水和地下水的补给；地下水主要为第四系孔隙水和基岩裂隙水，主要接受大气降水的下渗补给，地下水水量较丰富。
根据区域水温资料及工点试验资料，互通区地表水、地下水对混凝土有微腐蚀性，对钢结构具微腐蚀性。
1.3.3.地震区划
根据国家质量技术监督局2001年2月发布的中国地震动参数区划图（GB-18306-2001），勘查区地震动反应普特征周期为0.35s，地震动峰值为0.05g，相应地震基本烈度为VI度。
根据《公路桥梁抗震设计细则》（JTGTB02-01-2008），该互通区桥梁抗震设防类别均为B类，可只采取抗震结构措施。
1.3.4.不良地质及特殊性岩土
互通区未见明显不良地质现象，主要地质工程问题是因沪渝高速和宜万铁路的修建，局部存在近期人工填土，对地基稳定性及基础施工有一定的影响。
2、施工监控方案编制依据
1）本工程相关的勘察、设计图纸或文件及相关会议的精神
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）《公路桥涵地基与基础设计规范》JTGD63-2007
5）《公路污工桥涵设计规范》JTGD61-2005
6）《公路路基设计规范》JTGD30-2004
7）《公路桥涵施工技术规范》JTG/TF50-2011
8）《公路桥梁抗震设计细则》JTG/TB02-01-2008
9）《工程测量规范》（GB50026-93）
10）《国家一、二等水准测量规范》（GB/T12897-2006）
3、施工监控的目的
桥梁在分段施工过程中，由于桥梁的结构形式、所受荷载、边界支撑条件以及环境温度等的不断变化，结构内力和变形状态也在发生不断的变化。
要使成桥后的桥梁线形和内力状态均达到设计要求，就需要对桥梁的整个施工过程进行有效的控制。
尽管在桥梁的设计阶段就可以确定桥梁施工过程中的结构状态参数，但在实际施工过程中，这种设计的理想状态却难以准确实现，这是因为设计时所采用设计参数（包括对环境条件的考虑等）与实际施工过程中所表现出来的并不完全一致，从而使结构的实际状态不能完全达到设计理想状态。
这就是设计与实际施工的不一致性，这种不一致性是客观存在的，也就是存在着影响施工状态偏离设计理想状态的各种因素，这些因素在悬臂施工的连续梁桥中具体表现为：
（1）梁段自重误差对结构的影响；
（2）预应力张拉实际效果的影响；（3）梁、墩的刚度误差对结构的影响，截面剪力滞效应对结构的影响；（4）混凝土收缩徐变对结构的影响；（5）施工荷载变动对结构的影响；（6）温度的影响；7）转体过程的影响。
这些因素在设计阶段很难准确把握，如果不在施工过程中进行有效的控制，就会造成施工过程中主梁的变形、应力变化值与设计值存在差异，这种差异具有累计效应并且事后无法再进行调整。
因此，在施工过程中，有必要对结构的内力和变形状态进行实时监测，当结构的实测状态与理论计算结果不相符时，应及时分析出现误差的原因。
如果是由计算参数取值引起的误差，要根据施工过程中结构的实测值对主要设计参数进行重新估计、修正，然后将被修正的设计参数反馈到控制计算中去，重新给出施工过程结构控制参数的理论期望值，以消除理论值与实测值不一致的主要部分，使模型的输出结果与实际测量的结果相一致，从而可以对施工状态进行更好的控制，使设计的施工过程得以准确的实现。
4、施工监控的原理
桥梁的施工控制是一个施工→量测→判断→修正→预告→施工的循环过程，为了能够控制桥梁的外型尺寸和内力，首先必须安排一些基本的和必要的量测项目，其内容包括主梁各施工工况的标高、主梁部分控制断面的应力、结构温度场、气温以及对混凝土材料的一些常规试验。
在每一工况返回结构的量测数据之后，要对这些数据进行综合分析和判断，以了解已存在的误差，并同时进行误差原因分析。
在这一基础上，将产生误差的原因予以尽量消除，给出下一个工况的施工控制指令，在现场施工形成良性循环。
5、施工监控的内容
对桥梁施工过程实施监控的目的是确保在施工过程中桥梁结构的绝对安全，并使桥梁建成后结构的线形和内力在很小的误差范围内达到设计值。
为了达到此监控目的，本项目的施工控制方法是：
通过有限元方法进行结构分析，仿真模拟施工过程，计算出施工过程中各个受控变量（主要是各段主梁的施工标高、主梁应力等）的理论值，并在实际施工过程中对这些受控变量进行有效地控制以保证主梁的应力状态和线形达到设计要求。
监控工作将紧跟施工过程，确保预定的施工过程得以准确实现，使主梁线形及结构整体内力和变形在整个施工过程中始终处于较为理想的状态，以保证大桥安全、顺利建成。
具体的施工监控工作内容为：
1）编写施工监控实施细则。
2）按照设计的施工步骤对桥梁施工的全过程进行动态仿真模拟计算，并对设计单位提供的施工流程及其控制参数进行复核。
3）按预先拟定的施工步骤，用监控程序计算主梁在各施工阶段的内力以及主梁空间坐标等控制参数的理论计算值，以备对比分析。
4）给出梁段施工时的立模标高。
5）在桥墩和主梁的控制部位安装测试元件（如应力、温度测试元件等）和布置测点以便随时监测墩和梁的应力变化情况、梁的位移情况及结构的温度变化规律。
6）在每一阶段的施工过程中及时进行主梁应力、主梁坐标测试及主墩沉降监测。
根据实测资料，计算分析桥梁在当前施工阶段所处的实际应力及变形状态。
如实测值与计算值偏差不容忽视时，及时分析原因，必要时对结构的设计参数进行新的估计，并将修正过的设计参数反馈到控制计算中，重新给出施工中控制变量的理论期望值，以消除理论值和实测值不一致中的主要部分。
当实测值与设计控制值相差较大时，及时通知有关单位，并提出调整主梁标高的建议，以指导施工。
7）提交施工监控最终成果报告。
6、施工监测控制目标
通过对桥梁施工中的结构标高，关键截面温度、应力进行跟踪测量，对施工支架等进行复核计算，掌握施工中结构受力情况，对事故起到预警作用，以保证施工过程中的安全。
本监控最终目标是使成桥后的线形与设计线形在各测点的误差均控制在规范规定和设计要求的范围之内。
根据这一目标，按交通部《公路工程质量检验评定标准》（JTJ071—98）和《公路桥涵施工技术规范》（JTGD60—2004）要求，在施工中制定如下的误差控制水平：
全桥建成后在15°C基准温度下：
1）施工监测总目标是成桥后梁底曲线与设计值误差控制在±3.0cm以内；
2）最大悬臂时合拢段两端高差控制在±2.0cm以内；
3）主梁竖向线形误差：
控制在±2.0cm以内，且线形匀顺；
4）桥面中线偏位：
1.0cm；
5）桥面宽偏差：
±1.0cm；
6）桥头高程衔接误差：
±2.0cm。
根据以上总目标，每个施工循环阶段分目标为：
1）模板定位标高与预报标高之差控制在＜＋1.0cm以内；
2）预应力索张拉完后，如梁端测点标高与控制小组预报标高之差超过±2.0cm，需经施工监控单位研究分析误差原因，以确定下一步的调整措施；
如有其它异常情况发生影响到标高和应力控制，其调整方案也应经施工监控单位分析研究，提出控制意见。
7、施工过程的结构分析
桥梁的施工过程是桥梁的结构形式、体系及受力状态不断变化的过程，结构所受的荷载如结构自重、预应力等是在施工过程中逐步施加的，施工荷载的作用位置也在不断变化，每一施工阶段都伴随着各种荷载（对混凝土结构包括收缩、徐变）的作用、约束条件的改变及施工临时荷载的增减等。
另外，结构的成桥内力状态和线形与施工方案（或施工过程）有密切地联系。
因此，施工控制中的结构计算应该是在既定的施工方案下，用计算机仿真模拟施工过程，计算出每个施工阶段结构的内力及变形以指导实际的施工过程。
如果施工方案有所调整，则施工控制计算的参数也应做出相应的调整。
施工过程仿真分析方法采用“正装分析法”，即按照桥梁结构的实际施工顺序来分析结构的变形和内力，得到桥梁结构在各个施工阶段的位移和内力。
这是一种以保证施工的合理与安全为目的的施工过程仿真分析方法。
施工控制仿真计算采用有限元理论，由于主桥上部结构为箱形梁结构，其总体效应仍表现为梁的力学特征，特别是在施工阶段，梁的受力主要以自重、预应力、挂篮以及施工临时荷载为主，相对主梁截面中线而言偏心荷载很小甚至没有，故在实际计算中采用普通梁单元进行模拟。
单元划分对计算精度和计算效率均有一定的影响。
采用MIDAS/Civil软件进行施工模拟分析，按设计要求输入材料的力学性能参数、截面尺寸及考虑混凝土收缩徐变的时间依存性参数等；建立模型的边界条件，用弹性支承模拟现浇支架；按照设计的施工梁段建立结构组，并根据制定的施工流程划分施工阶段，在每一阶段中施加相应的荷载。
即按照实际的施工顺序，模拟结构的形成、荷载的施加、边界条件的变化及结构体系的转变等对结构内力和变形的影响。
在计算中准确模拟临时支撑，混凝土浇注、预应力张拉及支架的设置与拆除等工况。
计算结果将输出每一个施工阶段中结构的位移、内力及应力等。
8、线形监控的实施方案
8.1承台沉降观测测量
1）测点布置
为了观测承台沉降，在下转盘上布置4个测点，在上转盘上布置4个测点，位置见图8-1。
图8-1承台沉降观测测点位置
2）测量工况
在承台施工完成后测得初始值，以后分别在桥墩完成后、0#梁段完成后、1#梁段完成后、2#梁段完成后3#梁段完成后各测量一次,支架拆除实施转体前测量一次,用高精度水准仪进行沉降变形观测。
8.2线形高程监测
8.2.1箱梁转体前支架现浇线形监控测量
1）测点布置
箱梁转体前支架现浇线形监控测量的主要任务是测量梁段混凝土浇筑前各梁段的梁底控制标高，也就是底模的控制标高。
标高控制点在施工图所注明截面编号位置处，为了精确控制梁底标高，在各截面编号之间适当增加了控制截面，同时在每个控制截面横向设2个点。
测点布置如8-2图所示：
图8-2标高制测点布置横断面示意图
2）测量工况
根据施工程序，将箱梁施工线形监控的测量时机分为3个工况，即混凝土浇注前、混凝土浇注后及预应力钢束张拉后。
每个梁段混凝土浇注前，需严格按照监控方提供的理论立模标高进行各控制点的底模标高定位，误差控制在±5mm之内。
混凝土浇筑后以及预应力钢束张拉后也要分别测量
支架拆除后，实施转体前，测量所有梁段控制点的标高。
主梁标高的具体测量由施工方配合实施，并将测量结果报监控单位进行数据分析。
理论立模标高由监控单位提供，实际立模时，考虑加上支架的弹性变形值。
支架的变形控制是梁体线形控制的主要关键，必须通过预压消除支架及基础的非弹性变形值，得到准确的支架弹性变形值。
8.2.2箱梁转体过程中的线形监控测量
主要监控箱梁悬臂端部4个（每个悬臂端2个）控制点的标高在转体过程中的变化情况。
测点在3#梁段前端梁顶处。
在转体过程中，每个顶程结束后及时测量标高，保证转体到位后的标高和转体前相同，误差不超过5mm。
转体过程中结构的安全性是实施转体的关键。
要有可靠的转体设备和安全保障措施。
8.3结构内力监测
1.测点布置概述
主梁内力监测是连续刚构桥应力监测的重点之一，测点一般布置在悬臂根部、跨中等应力关键控制截面，以保证能及时反映受监测的梁体在各施工阶段的实际应力分布情况。
本方案在梁体部分的靠近墩的梁根部截面（负弯矩最大）和跨中截面（正弯矩最大）分别布置监测断面。
本工程为三跨式变截面连续梁，分纵向和横向分别布置应力测点。
梁体测点布置示意图可见图4-2和图4-3。
三跨式变截面连续梁纵向共有靠近墩的梁根部监测断面4组、1/4截面处4组、跨中监测断面3组，其中每个连续梁靠近墩的梁根部截面、1/4截面处、跨中截面分别布设8个测点，共合计88个应力测点；横向共有靠近墩的梁根部监测断面4组、跨中监测断面3组，各截面分别布设2个测点，共合计14个应力测点；总合计为102个应力测试点。
图8-3梁体应力测点布置截面位置示意图
图8-4梁体应力测点布置示意图
2.测试方法
（1）混凝土应力仪器使用及方法
a、采用内埋式混凝土应力计。
布设测点时，根据具体的工程需要，当混凝土达到所要求的相应强度，在指定位置固定表面应变计。
与钢筋应力测点类似，
混凝土应力测点在布设和后续的监测阶段，都必须始终注意切实保护好引线。
设置醒目的标志，以免被现场的人员和机械作业时所破坏。
进行钢筋应力监测时，将频率接收仪和钢筋计的引线相连接，根据每次所测得的各测点电信号频率，可依据各钢筋计的应力--频率标定曲线来直接换算出相应的应力值；监测混凝土应力时，先得到表面应变，再根据应力应变关系转化出混凝土应力。
最后可绘制主梁应力随连续梁施工工况的变化曲线，供设计、施工、监理等各方参考。
b、测试原理及方法
监测仪器：
拟采用振弦式表面应变计进行桥梁应力监测。
振弦式表面应变计由应变计、安装夹具、信号传输电缆等组成。
图8-5混凝土埋入式应力计安装示意图
①用途
振弦式表面应变计适用于长期布设在混凝土结构物或其它材料结构物的表面上，测量结构物的应变量，并可同步测量布设点的温度。
②规格及主要技术参数
规格代号
580
尺寸参数
测量标距L，mm
100
有效直径d，mm
22
端部直径D，mm
24
性能参数
应变测量范围
拉伸，με
1000
压缩，με
1500
温度测量范围，℃
-25～+60
温度测量精度，℃
±0.5
温度修正系数b，10-6／℃
≈13.5
弹性模量Eg,MPa
300～500
绝缘电阻，MΩ
≥50
③测量原理
当被测结构物发生变形时，将带动表面应变计产生变形，变形通过前、后端座传递给振弦转变成振弦应力的变化，从而改变振弦的振动频率。
电磁线圈激振振弦并测量其振动频率，频率信号经电缆传输至读数装置，即可测出引起被测结构物变形的应变量。
同时可同步测出布设点的温度值。
振弦工作原理如下图所示，振弦式仪器是将固定在端块或被测元件之间的钢弦，通过测量张紧钢弦的频率变化来获取钢弦的张力／应变等物理量，钢弦的振动频率与弦的张力之间的关系为：
式中：
－钢弦的谐振频率
－钢弦的长度
－钢弦的质量
－钢弦的张力
图8-6振弦仪器工作原理示意图
（2）钢筋应力仪器使用及方法
a、采用预埋钢筋计。
需在施工单位配合下进行布设。
在布设过程中，首先确定钢筋应力测点位置所对应的主筋的位置，然后从中切断一定的长度，将钢筋计焊接在相应位置，或者采用钢扎丝绑扎在测试钢筋上。
8-7钢筋应力计埋设示意图
支撑架设过程以及后续的测量阶段，都必须始终注意切实保护好引线。
测点布设完毕后把导线引出，将其绕在施工护栏上予以固定，并在该处设置醒目的标志，以免被现场的人员和机械作业时所破坏。
b、测试原理及方法
测试原理与埋入式混凝土应力计相同。
8.4施工过程温度变化影响观测
混凝土桥梁的温度场是指受桥位环境温度的影响，桥梁结构表面和内部所形成的瞬时不均匀温度状态，其主要体现在长期温差和短期温差两种形式的作用上。
两种形式的温差对本桥的线型产生重要影响，特别是最大悬臂时，温度对悬臂端标高影响是施工过程中不可忽略的因素，因而在施工过程中须对主桥温度场进行长期监测。
大气温度及主桥桥址处环境温度场采用水银温度计进行测量。
主梁梁体温度场采用在梁体内埋设智能数字温度传感器方法进行，使用数字式读数仪直接测量测点温度。
智能数字温度传感器测温具有较高的测量精度，最大测量误差为±（0.1℃）。
温度场的测量值作为控制参数供施工控制计算之用。
温度场的测试断面及测点布置与钢筋应力测试布置基本一致，见下图。
8-8温度测点布置图
8.5几何形态挠度监控
桥梁的悬臂施工中，施工挠度计算与控制以及科学合理确定悬臂每一待浇梁段或悬拼段的预拱度是至关重要。
只有预拱度设置合理，才能保证一个跨径内将要合拢的两个悬臂端可能在同一水平线上，也才能使桥梁上部结构经历施工和运营状态，反复发生向上或向下的挠度后，在结构运营一定时间后达到设计所期望的标高线型。
影响挠度的因素有很多，其中最主要的因素包括以下几个方面：
（1）施工阶段的一期恒载，即梁自身静载和预加应力；
（2）施工临时荷载；（3）悬浇的挂篮和模板机具设备重；（4）悬拼的吊梁机具设备重；（5）人群荷载、大自然的温度变化、湿度变化、风荷载；（6）桥墩变位、基础沉降、施工误差等。
9、项目人员组织及仪器设备
9.1监测人员配备
施工监控是大型桥梁结构施工不可缺少的部分，是一项技术性、时间性、协调性要求都很强的工作。
其贯穿于整个施工过程的始终，牵涉到许多与施工有关的关键技术问题。
它不是孤立的施工技术服务，它涉及到与业主、设计、监理、施工等单位的协调沟通工作。
针对该项目规模及监测工期拟对该项目监测人员的
组织安排如下表。
表9-1监控人员岗为职责表
序号
姓名
性别
年龄
学历
技术
职称
工作年限
拟担任
的职务
1
邹常进
男
48
本科
高工
27
项目负责人
2
郭朝阳
男
44
本科
高工
21
项目负责人
3
田照远
男
40
本科
高工
20
项目负责人
4
罗世干
男
49
硕士
高工
16
技术负责人
5
王学彦
男
40
本科
高工
20
技术负责人
6
程海根
男
44
博士
高工
11
技术负责人
7
王爱祥
男
51
大专
工程师
25
专业监测人员
8
柳霆
男
32
本科
工程师
11
专业监测人员
9
陈俊峰
男
35
本科
工程师
15
专业监测人员
10
刘辅
男
33
本科
工程师
14
专业监测人员
11
马长青
男
49
本科
工程师
27
专业监测人员
12
贺安宁
女
42
本科
工程师
21
专业监测人员
13
相斌辉
男
33
硕士
工程师
6
专业监测人员
14
谢松平
男
37
本科
工程师
15
专业监测人员
15
盛云华
男
31
本科
助理工程师
8
专业监测人员
16
肖建
男
27
大专
助理工程师
8
专业监测人员
2.现场监测工作组织情况
为做好本桥的监控工作，我们在组织形式上设立施工监测控制协调专门负责人。
重大技术问题由项目负责人牵头邀请业主、设计、施工方等负责人讨论决定，具体工作由施工控制业主及监理监督实施，指令通过监理发出。
同时，建议项目部成立施工监控领导小组，成员包括：
监控方负责人、监理方负责人、施工方项目经理、设计代表及本标段业主负责人。
9.2仪器设备
该项目使用主要仪器设备及型号见下表9-2所示。
表9-2项目主要投入的检测仪器设备
序号
仪器设备名称
测试精度
生产厂家
型号
数量
用途
1
精密水准仪（内置测微器）
每公里往返≤0.5mm
安平：
±0.3″
苏州-光仪器有限公司
DSZ2/FSI
2套
沉降、挠度等检测
2
应力综合测试
应变精度：
±1uε
金码科技有限公司
JMZX－300X
2台
测试应力、应变
3
全站仪
测角精度：
0.5″/1″
测距精度：
0.5mm+1ppm
拓普康（北京）科技有限公司
MS05
1套
偏移、挠度等测试
4
笔记本电脑
/
联想
G480A
5台
储存分析数据
5
对讲机
最大通话距离:
5km-10km（含10km）
摩托罗拉
SMP818
2对
现场通信
6
数码照像机
有效像素:
2000万像素以上
索尼
DSC-HX50
1个
拍照检查
7
钢直尺
50cm
天津雄狮工量具有限公司
N2020
2个
测长/距
8
越野车
/
东风悦达起亚
狮跑
1辆
现场用车
10、监测工作质量保证措施
1）成立监测管理小组，由领导和有经验的监测人员组成，在项目开展初期，编写、制定详细的监测实施大纲，使监测按计划、有步骤进行。
针对本工程监测项目的特点建立专业组织机构，由我单位派驻现场人员组成监控量测及信息反馈小组，成员由多年从事施工监测的技术人员组成，组长由具有丰富设计、科研经验，具有较高分析能力及组织协调能力的专家担任。
对监测方案及施工措施作出决策
项目经理
审核监测方案，制定施工对策
项目总工
制定监测方案，分析处理数据
处理
监测主管
日常监测工作
监测小组
图10-1施工监测组织机构图
2）建立质量责任制，确保施工监测质量。
3）测点布置力求合理，应能反映出桥梁施工过程中的实际情况。
4）测试元件及监测仪器必须是正规厂家的合格产品,测试元件要有合格证，监测仪器要定期校核、标定。
确保仪器的质量、稳定可靠性，保证观测精度满足需要。
5）观测前，采用增加测回数的措施，保证初始值的准确性。
6）制定各监测点位的保护措施，定期对使用的基准点或工作基点进行稳定性检测。
7）量测资料的储存、计算、管理均采用计算机系统进行。
8）各个项目的监测资料必须保持有完整、清晰的监测记录、图表、曲线及文字报告。
9）量测项目人员要相对固定，保证数据
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