吉溪村特大桥施工监控方案及技术设计书Word文档下载推荐.docx

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采用符合国家标准、经铁道部产品认证中心认可的锚具及其配套产品，并核对其尺寸是否满足设计要求。

设计0#节段长12m，1#~3#节段2.5m，4#～8#节段长3m，9#～11#节段长3.5m，12#节段长4m,边跨现浇段3.75m，边跨合拢段长2m，中跨合拢段长2m。

本桥采用挂篮悬臂施工方式，悬臂施工法是预应力混凝土连续梁桥的主要施工方法，对于预应力混凝土连续梁桥来说，采用悬臂施工方法虽有许多优点，但是这类桥梁的形成要经过一个复杂的过程，当跨数增多，跨径较大时，为保证合拢前两悬臂端竖向挠度的偏差不超过容许范围，须对该类桥梁的施工过程进行控制。

2、编制依据：

2.1．《高速铁路桥涵工程施工质量验收标准》（TB10752-2010）

2.2．《高速铁路桥涵工程施工技术指南》铁建设[2010]241号；

2.3．《铁路桥涵工程施工安全技术规程》TB10303-2009；

2.4．《吉溪村特大桥连续梁安全专项方案》；

2.5．《新建铁路合福线合肥至福州段施工图---吉溪村特大桥》，图号：

合福施（桥）-460；

2.6．《新建铁路合福线合肥至福州段施工图---无砟轨道预应力混凝土连续梁通用设计，双线（48+2×

80+48）m预应力砼连续梁（挂篮悬臂浇筑施工）》，图号：

合福施（桥）参18

3、编制原则

3.1遵循符合性原则。

积极响应和遵守招标文件中的工期、质量、安全、环境保护、文明施工等要求的规定及铁路建设施工合同、施工合同协议条款内容。

3.2遵循科学、经济、合理的原则。

树立系统工程的理念，统筹分配各专业工程的工期，搞好专业衔接，合理安排施工顺序，组织均衡施工，连续生产，以关键线路为中心，进行工期资源优化；

管理目标明确，指标量化，措施具体，针对性强。

3.3遵循设计文件的原则。

在编制施工组织设计时，认真阅读核对所获得的技术设计文件资料，了解设计意图，掌握现场情况，严格按设计资料和设计原则编制施工组织设计，满足设计标准和要求。

3.4遵循“安全第一、预防为主，综合治理”和“管生产必须管安全”的原则。

严格按照铁路施工安全操作规程，从制度、管理、方案、资源方面制定切实可行的措施，确保施工安全和既有铁路、公路及其他被交道路的畅通和安全，服从建设单位指令，服从监理工程师的监督检查，严肃安全纪律，严格按规程办事。

3.5遵循引进创新、发展的原则。

积极采用研发新技术、新材料、新工艺、新设备，提高工程技术和施工装备水平，保证施工安全和工程质量，加快施工进度，降低工程成本。

3.6遵循专业化队伍施工和综合管理相结合的原则，充分发挥专业人员和专用设备的优势，采用先进的施工技术，综合管理，合理调配，运用网络技术，科学安排各项施工程序，组织连续、均衡、紧凑有序地施工。

3.7遵循节约资源、保护环境的原则。

依法用地，合理规划，科学设计，少占土地，保护林地和农田，搞好环境保护、水土保持和地质灾害防治工作，支持文物保护、景点保护，做到文明施工。

3.8遵循标准化管理的原则。

确保质量、安全、环境三体系在本项目工程施工中自始至终得到有效运行。

4施工监控的意义和目的

本桥预应力混凝土连续梁桥，采用悬臂施工。

该类桥梁的形成要经过一个复杂的过程，施工工序和施工阶段较多，各阶段相互影响，且这种相互影响又有差异，这就造成各阶段的位移随着混凝土浇筑过程变化而偏离设计值的现象，甚至超过设计允许的位移，若不通过有效的施工控制及时发现、及时调整，就可能造成成桥状态的梁体线形不符合设计要求。

在施工过程中，为保证合拢前悬臂端竖向挠度的偏差、主梁轴线的横向位移不超过容许范围、保证合拢后的桥面线形良好，必须对该桥主梁的挠度等施工控制参数做出明确的规定，并在施工中加以有效的管理和控制，以确保该桥在成桥后主梁线形符合设计要求。

对于分阶段悬臂浇筑施工的预应力混凝土连续梁桥来说，施工控制就是根据施工监测所得的结构参数真实值进行施工阶段计算，确定出每个悬浇阶段的立模标高，并在施工过程中根据施工监测的成果对误差进行分析、预测和对下一阶段立模标高进行调整，以此来保证成桥后的桥面线形、保证合拢段悬臂标高的相对偏差不大于规定值。

对该桥连续梁部分进行施工监控的目的就是确保施工过程中结构的可靠度和安全性，保证桥梁成桥桥面线形状态符合设计要求，主要控制内容为：

主梁线形。

5施工监控的原则和方法

本桥的施工监控内容：

梁的变形控制，变形控制就是严格控制每一阶段梁的竖向挠度，若有偏差并且偏差较大时，就必须立即进行误差分析并确定调整方法，为下一阶段更为精确的施工做好准备工作。

梁部结构采用的悬臂施工方法属于典型的自架设施工方法，对于本桥来讲，由于在施工过程中的已成结构（悬臂阶段）状态是无法事后调整的或可调整的余地很小，所以，针对主梁的结构和施工特点，梁部的施工监控主要采用预测控制法。

预测控制法是指在全面考虑影响桥梁结构状态的各种因素和施工所要达到的目标后，对结构的每一个施工阶段形成前后的状态进行预测，使施工沿着预定状态进行。

由于预测状态与实际状态间有误差存在，某种误差对施工目标的影响则在后续施工状态的预测中予以考虑，以此循环，直到施工完成并获得和设计相符合的结构状态。

6施工控制体系

为有效地开展施工监控工作，在本桥施工监控中需要建立如图2所示的施工监控体系

7施工控制基本理论

在吉溪村特大桥（48+2×

80+48）m连续梁桥的施工监控中，对梁体线形进行重点控制。

在控制过程中，监控方采用自适应控制方法对本桥进行线形控制，采用最小二乘法对结构参数进行调整、估计。

7.1本桥悬臂施工阶段施工控制的特点

本桥为两边跨、两次中跨、两中跨结构，跨数较多，合拢阶段有边跨合拢、次中跨合拢和中跨合拢几个阶段，合拢阶段张拉的预应力、临时支座的拆除顺序等因素对悬臂梁端的位移有较大影响，可能造成合拢段两侧的累积位移不同，在施工阶段需要对合拢段两端的梁段设置不同的预拱度，若需设置的预拱度差值较大，会使线形控制的难度增大；

合拢段两端的位移差随着跨度的增大及跨数的增加而加大；

本桥线形控制的重点在于合拢段两端梁段的预拱度设置和全桥整体线形控制。

连续梁桥在悬臂施工阶段是静定结构，合拢过程中如不施加额外的压重，成桥后内力状态一般不会偏离设计值很多，因此连续梁桥施工控制的主要目标是控制主梁的线形。

若已施工梁段上出现误差，除张拉预备预应力束外，基本没有调整的余地，且这一调整量也是非常有限的，而且对梁体受力不利。

因此，一旦出现线形误差，误差将永远存在，对未施工梁段可以通过立模标高调整已施工梁段的残余误差，如果残余误差较大，则调整需经过几个梁段才能完成。

根据上述分析，悬臂浇筑连续梁桥施工中标高控制的特点是，已完成梁段的误差无法调整，而未完成梁段的立模标高只与正装模拟计算有关，与已完成梁段的误差基本无关。

因此，在图3自适应施工控制原理图中的下半环，即控制量反馈计算，在连续梁施工控制中一般不起作用。

同时，上半环，即参数估计及对计算模型的修正就显得尤为重要，只有与实际施工过程相吻合的计算模型计算出的预报标高才是可实现的。

图2吉溪村特大桥（48+2×

80+48）m连续梁桥施工监控体系

7.2自适应施工控制系统

对于预应力混凝土连续梁桥，施工中每个工况的受力状态达不到设计所确定的理想目标的重要原因是有限元计算模型中的计算参数取值，主要是混凝土的弹性模量、材料的比重、徐变系数等，与施工中的实际情况有一定的差距。

要得到比较准确的控制调整量，必须根据施工中实测到的结构反应修正计算模型中的这些参数值，以使计算模型在与实际结构磨合一段时间后，自动适应结构的物理力学规律。

在闭环反馈控制的基础上，再加上一个系统参数辩识过程，整个控制系统就成为自适应控制系统。

图3为自适应控制的原理图。

图3自适应施工控制基本原理

当结构测量到的受力状态与模型计算结果不相符时，把误差输入到参数识别算法中去调节计算模型的参数，使模型的输出结果与实际测量到的结果相一致。

得到修正的计算模型参数后，重新计算各施工阶段的理想状态，按照上述反馈控制方法对结构进行控制。

这样，经过几个工况的反复辨识后，计算模型就基本上与实际结构相一致了，在此基础上可以对施工状态进行更好的控制。

对于采用悬臂浇筑的桥梁，主梁在墩顶附近的相对线刚度较大，变形较小，因此，在控制初期，参数不准确带来的误差对全桥线形的影响较小，这对于上述自适应控制思路的应用是非常有利的。

经过几个节段的施工后，计算参数已得到修正，为跨中变形较大的节段的施工控制创造了良好的条件。

7.3参数识别

在本桥的施工控制中按照自适应控制思路，采用“最小二乘法”进行参数识别和误差分析，其基本方法是：

当预应力混凝土连续梁悬臂施工到某一阶段时，测得已施工梁段悬臂端

个阶段的挠度为：

（1）

设原定理想状态的梁体理论计算挠度为：

（2）

上述两者有误差量：

（3）

若记待识别的参数误差为：

（4）

由

引起的各阶段挠度误差为：

（5）

（6）

式中：

—参数误差

到

的线性变换矩阵。

残差：

＝

（7）

（8）

方差：

（9）

将上式配成完全平方的形式：

+

（10）

当

时，即

＝0时，上述不等式中的等号成立，此时

达到最小，因此

的最小二乘估计为：

（11）

引入加权矩阵：

（12）

有：

（13）

在连续梁桥悬臂施工的高程控制中，可以由结构性能计算出

，按工程条件定义

，由箱梁阶段标高观测得到挠度实测值

，计算

，最后获得参数误差估计值

，根据参数误差对参数进行修正。

8桥梁施工控制结构分析

8.1结构分析依据及计算参数的确定

8.1.1结构分析计算依据

（1）《吉溪村特大桥（48+2×

80+48）m连续梁桥施工图》

（2）《铁路桥涵设计基本规范》（TB10002.1-2005）

（3）《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》（TB10002.3-2005）

（4）《铁路桥涵地基和基础设计规范》（TB10002.5-2005）

（5）《新建时速200公里客货共线铁路设计暂行规定》（铁建设函[2005]285号文）

（6）《新建客货共线铁路设计暂行规定》（铁建设[2003]76号文）

（7）《新建铁路桥上无缝线路设计暂行规定》（2003年6月颁布）

（8）其他相关规范、规程

8.1.2结构计算参数的确定

在进行结构设计和施工控制初步分析时，结构设计参数主要按规范取值，由于部分设计参数的取值小于实测值，因此在多数情况下，采用规范设计参数计算的结构内力及位移均较实测值大，这对设计是偏于安全的，但对于施工控制来说即是不容忽视的偏差，因为它将直接影响到成桥后结构线形及内力是否符合设计要求，因此应对部分主要设计参数进行测定以便在施工前对部分结构设计参数进行一次修正，从而进一步修正结构线形，为保证该桥成桥后满足设计要求奠定基础。

影响结构线形及内力的基本参数由很多个，需测定的参数主要有：

（1）混凝土弹性模量，前期结构计算按照规范取值，在施工过程中根据试验结果确定，混凝土的弹性模量的测试应采用现场取样的方法分别测定混凝土在3天、7天、28天龄期的弹模值，为主梁预拱度的修正提供数据。

（2）预应力钢绞线弹性模量，按照现场取样试验结果采用；

（3）恒载按设计图提供的尺寸，并根据施工现场采集的混凝土容重等参数进行必要的修正，考虑结构自重和临时荷载,并考虑梁面坡度的影响；

（4）混凝土收缩、徐变系数，按照规范采用，计算按规范考虑结构局部温差效应及考虑混凝土实际加载龄期的收缩、徐变的影响；

（5）材料热胀系数，按规范取值；

（6）施工临时荷载，现场进行统计，尽量减少材料等的堆放，本阶段不用的材料堆放在0＃块附近；

（7）预应力孔道摩阻系数，根据现场摩阻试验确定。

8.2施工监控结构计算

8.2.1施工监控结构计算

在施工之前，应对该桥在每一施工阶段的应力状态和线形有预先的了解，故需要对其进行结构计算，该桥的施工控制计算除了必须满足与实际施工方法相符合的基本要求外，还要考虑诸多相关的其它因素。

（1）施工方案

连续梁桥的恒载内力、挠度与施工方法和架设程序密切相关，施工控制计算前首先对施工方法和架设程序做一番较为深入的研究，并对主梁架设期间的施工荷载给出一个较为精确的数值。

在开始施工前，施工单位应给出挂篮的荷载值及刚度值（或变形），监控单位将根据此数据进行计算分析。

（2）计算图式

梁部结构要经过墩梁固结→悬臂施工→合拢→解除墩梁固结→合拢的过程，在施工过程中结构体系不断的发生变化，故在各个施工阶段应根据符合实际情况的结构体系和荷载状况选择正确的计算图式进行分析计算。

（3）结构分析程序

对于连续梁桥的施工控制计算，采用平面结构分析方法可以满足施工控制的需要，结构分析采用BSAS程序进行，并利用MIDAS程序对结果进行校核。

（4）预应力影响

预应力直接影响结构的受力与变形，施工控制应在设计要求的基础上，充分考虑预应力的实际施加程度。

（5）混凝土收缩、徐变的影响

混凝土的收缩、徐变对结构的测试应力和施工阶段中的梁体挠度有较大影响，必须加以考虑。

（6）温度

温度对结构的影响是复杂的，在本桥的施工监控中，对季节性温差在计算中予以考虑，对日照温差则在观测和施工中采取一些措施予以消除，以减小其影响。

（7）施工进度

本桥的施工控制计算需按照实际的施工进度以及确切的合拢时间分别考虑各部分的混凝土徐变变形。

8.2.2施工控制的计算方法

悬臂施工的连续梁桥梁结构的最终形成需经历一个复杂施工过程以及结构体系转化过程，对施工过程中每个阶段的变形计算和受力分析，是桥梁结构施工控制中最基本的内容。

施工监控的目的就是确保施工过程中结构的安全，保证桥梁成桥线形和受力状态基本符合设计要求。

为了达到施工控制的目的，必需对桥梁施工过程中每个阶段的受力状态和变形情况进行预测和监控。

因此，必需采用合理的理论分析和计算方法来确定桥梁结构施工过程中每个阶段的结构行为。

针对该桥的实际情况，采用正装分析法和倒退分析方法进行施工控制结构分析。

正装分析法是按照桥梁结构实际施工加载顺序来进行结构变形和受力分析，它能较好的模拟桥梁结构的实际施工历程，能得到桥梁结构各个施工阶段的位移和受力状态，这不仅可用来指导桥梁施工，还能为桥梁施工控制提供依据，同时在正装计算中能较好的考虑一些与桥梁结构形成历程有关的因素，如混凝土的收缩、徐变问题。

正装分析不仅可以为成桥结构的受力提供较为精确的结果，还为结构刚度、刚度验算提供依据，而且可以为施工阶段理想状态的确定、完成桥梁结构的施工控制奠定基础。

倒退分析方法假定在成桥时刻

时刻结构内力分布满足前进分析

时刻的结果，轴线满足设计线形要求，按照前进分析的逆过程对结构进行倒拆，分析每次拆除一个施工阶段对剩余结构的影响，在每一个阶段分析得到的结构位移、内力状态便是该阶段结构理想的施工状态。

结构施工理想状态就是在施工各阶段结构应有的位置和受力状态，每个阶段的施工理想状态都将控制着全桥最终形态和受力特性。

施工控制将根据每阶段的实际状态和理想状态的偏差对计算进行调整，分析误差原因，以较为准确的估计下一阶段的梁体挠度。

8.2.3结构分析的目的

（1）确定每一阶段的立模标高，以保证成桥线形满足设计要求；

（2）计算每一阶段的梁体的合理状态及内力，作为对桥梁施工过程中的每个阶段结构的应力和位移测试结果进行误差分析的依据。

8.2.4本桥施工控制分析

（1）按照施工步骤进行计算，考虑各梁段的自重、施加的预应力、混凝土收缩徐变以及温度的变化等因素对结构的影响，对于混凝土的收缩、徐变等时差实效在各施工阶段中逐步计入；

（2）每一阶段的结构分析必需以前一阶段的计算结果为基础，前一阶段结构位移是本阶段确定结构轴线的基础，以前各施工阶段受力状态是本阶段确定结构轴线的基础，以前各施工阶段结构受力状态是本阶段时差实效的计算基础；

（3）计算出各阶段的位移之后，根据后续施工阶段对本阶段的影响，进行倒退分析即可得到各施工阶段桥梁结构的合理状态和立模标高；

（4）施工监控首先根据施工图纸进行初步的计算，在施工过程中会存在许多难以预料的因素，可能导致施工进度安排等与初始计算不符，若有与施工图不同的地方应根据施工单位实际提供的施工步骤进行重新计算分析，施工单位应在开始施工前提供详细的施工步骤，包括预应力的张拉顺序、每阶段的施工持续时间、混凝土的加载龄期等。

8.3计算过程

（1）根据施工图提供的施工步骤对本桥进行前期计算，为与设计结果对比，横隔板重量、结构自重系数、摩阻系数、收缩徐变系数等参数按照设计所取参数计算，在最后阶段即成桥运营阶段考虑收缩徐变3650天后的梁体累计位移，并与设计结果进行对比，以校核计算分析模型的准确性。

（2）在施工过程中，按照实际的结构参数修正结构计算模型进行跟踪计算，使得结构预测位移与实际发生的位移吻和。

8.4立模标高的确定

在主梁的悬臂浇筑过程中，梁段立模标高的合理确定，是关系到主梁线形是否平顺、是否符合设计的一个重要问题。

如果在确定立模标高时考虑的因素比较符合实际，而且加以正确的控制，则最终桥面线形较为良好。

立模标高并不等于设计中桥梁建成后的标高，一般要设置一定的预拱度，以抵消施工中产生的各种变形（竖向挠度）。

其计算公式如下：

（14）

—

阶段立模标高；

阶段设计标高；

—由本阶段及后续施工阶段梁段自重在

阶段产生的挠度总和；

—由张拉本阶段及后续施工阶预应力在

阶段引起的挠度；

—混凝土收缩、徐变在

—施工临时荷载在

—取使用荷载在

阶段引起的挠度的50%；

—挂篮变形值。

其中挂篮变形值是根据挂篮加载试验确定的在施工过程中加以考虑，

、

在前进分析和倒退分析计算中已经加以考虑。

9线形监测

9.1线形控制工作程序

为使施工控制的各个步骤程序化，根据具体的施工进度安排制定了施工控制工作程序，其中包括两方面的内容。

9.1.1控制流程

从挂篮的前移定位至预应力钢束张拉完毕是本桥施工的一个周期，每个周期中有关施工控制的步骤如下：

（1）按照预报的挂篮定位标高定位挂篮，测量定位后的挂篮标高；

（2）立模板、绑扎钢筋；

（3）浇筑混凝土前，测量所有已施工梁段上的高程测点，复测挂篮定位标高，墩顶的水平位移；

（4）分析测量结果，如需调整，给出调整后的标高；

（5）浇筑完混凝土后第二天测量所有已施工梁段上的测点标高，测量本梁段端部梁底和预埋在梁顶的测点标高，建立测点与梁底标高的关系；

（6）按《铁路工程检验评定标准》检查断面尺寸，统计梁段混凝土超重的情况；

（7）张拉预应力钢筋后，测量所有已施工梁段上的高程测点；

（8）分析测量结果，根据上一施工周期梁底标高测量值和应力、温度等测量结果计算、预报下一施工周期的挂篮定位标高。

工作程序的关键是：

每个施工循环过程的结束都必须对已完成的节段进行全面的测量，分析实际施工结果与预计目标的误差，从而及时地对已出现的误差进行调整，在达到要求的精度后，才能对下一施工循环作出预报。

9.1.2误差控制标准

本桥施工控制的最终目标是：

使成桥后的线形与设计成桥线形的所有各点的误差均满足《铁路桥涵工程施工质量验收暂行标准》规定，成桥线形与设计线形误差在＋1.5cm和-0.5cm之间，合拢误差在1.5cm以内。

根据这一目标，在每一施工步骤中制订了如下的误差控制水平：

1）挂篮定位标高与预报标高之差控制在0.5cm以内；

2）纵向预应力钢束张拉完后，如梁端测点标高与控制小组预报标高之差超过±

0.5cm，需进行研究分析误差原因，确定下一步的调整措施；

3）如有其它异常情况发生影响到标高，其调整方案也应经分析研究，提出控制意见。

9.2位移测点布置

挠度观测资料是控制成桥线形最主要的依据，吉溪村特大桥（48+2×

80+48）m连续梁桥线形监测断面设在每一阶段的端部，如图6所示。

布置0＃块件的高程测点是为了控制顶板的设计标高，同时也作为以后各悬浇阶段高程观测基准点。

每个0＃块的顶板各布置7个高程观测点，见图7（a）。

悬浇阶段每个监测断面上布置十一个对称的高程观测点，如图7（b、c）所示，不仅可以测量箱梁的挠度，同时可以观测箱梁是否发生扭转变形，标高测点用Φ16圆钢，圆钢筋顶部磨平，露出顶板2～3

，并用红油漆作为标记。

测点布置原则：

①尽量靠近腹板；

②测点离梁段端部10

；

③不妨碍施工及挂篮的行走、固定等；

④易于保护；

⑤尽量使测量工作减少，如立一次仪器即可以测试全部测点的高程，最好设置在挂篮内侧，这样也可以减少转仪器引起的误差。

9.3观测时间与项目

为尽量减少温度的影响，挠度的观测安排在早晨太阳出来之前进行，每个施工阶段的变形测试时间根据施工阶段的进度来定。

在整个施工过程中主要观测内容包括：

（1）每阶段混凝土浇筑前的高程测量；

（2）每阶段混凝土浇筑后、预应力张拉前的高程测量；

（3）每阶段预应力张拉后、挂篮行走前的高程测量；

（4）每阶段挂篮行走后的高程测量；

（5）拆除挂篮后、边（中）跨合拢前的高程测量；

（6）最终成桥前的高程测试。

图6吉溪村特大桥（48+2×

80+48）m连续梁桥线形监测测点示意图

（a）0号块（b）支点断面（c）跨中断面标高测点

图7标高测点布置图

9.4悬臂阶段测量工作内容