南溪长江大桥施工监控实施细则文档格式.docx
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南北锚碇分别为隧道锚和重力式锚，隧道锚中轴线长度为69.7m，其中前锚室轴线长度为39.7m，锚塞体轴线长度为27m，后锚室轴线长度为3m，隧道锚上方为公路隧道；
重力式锚基础采用浅埋箱型扩大基础，其前部为空心箱式（内填卵石）基础和散索鞍支墩，后部为实心锚块基础，结构中心后移有利于锚碇抗倾覆。
二索塔施工监控
本阶段要做的主要工作内容有：
（1）索塔的应变计的安装及测试，即索塔每浇注1～2个阶段后对主要应变计埋设截面进行一次观测；
（2）根据施工工序，本阶段对索塔的应力测量，主要以观测为主，掌握应力状态及其变化规律；
（3）分析混凝土收缩与徐变的对结构线形及内力的影响；
（4）加强温度观测，分析温变效应对索塔线形及内力的影响；
（5）索塔完成后，选择具有典型代表意义的天气，对索塔塔顶位移进行24小时连续观测；
（6）了解索塔承台在施工过程中的沉降及变位情况，为后续主梁施工监控做准备。
三猫道施工监控
3.1监控内容
（1）猫道形成后的标高
（2）猫道承重绳空缆状态下的标高
（3）猫道施工过程中塔的偏位及索塔根部应力
（4）猫道及承重绳温度
3.2计算内容
在猫道架设前，通过仿真计算，得出猫道空缆线形和成型线形控制点坐标，猫道架设过程中的控制截面应力及塔顶偏位。
3.3监控流程
（1）索塔偏位测量：
在调整承重绳线形之前，首先测量索塔偏位情况，根据实测偏位情况对承重绳控制点坐标进行修正。
（2）温度测量：
测量承重绳温度，作为控制点坐标调整依据。
（3）猫道空缆线形调整：
根据实测的索塔偏位和温度，修正猫道承重绳控制点坐标，调整线形。
（4）猫道成型线形调整：
采用与空缆线形调整相同的方法进行成型线形的调整。
（5）索塔应力测试：
由于采用中边跨不平衡方式架设猫道，在猫道架设过程中定期对索塔关键截面应变计进行测量
3.4监控实施方法
（1）线形控制：
在夜间气温、风速稳定的时间段对猫道承重绳进行调整。
猫道承重绳在架设阶段为自由悬挂状态其线形为悬链线，跨中垂度f一旦确定，线形就确定下来。
猫道空缆线形及成型线形通过中跨跨中及边跨跨中3个控制点的标高来控制。
在承重绳架设过程中，由于无法在承重绳上架设棱镜测量，故基于三角高程与前方交会测量原理，根据猫道线形控制点坐标来计算测站点-后视点连线与测站点-控制点连线之间坐标方位角，以此来调整猫道线形。
猫道施工过程中，承重绳长度与标高之间的调整关系可参考：
中跨：
Δf=2.07×
ΔL，南边跨：
Δf=5.753×
ΔL，北边跨：
Δf=6.279×
ΔL。
猫道承重绳调整过程中用点温计测量承重绳的温度，由于此时猫道无法上人，因此只测量承重绳在塔顶及锚碇的温度作为承重绳的平均温度，为承重绳的调整提供依据。
由于日照温差对承重绳的影响很大，因此承重绳的最终测量应在阴天或早晨太阳未出前温度稳定时进行。
猫道全部形成后，由于施工误差及设计荷载与实际荷载的不一致，需对猫道标高进行整体调整，此时，仍可采用点温计测量边跨的锚固点及跨中（共3点），中跨的锚固点、四分之一跨中、跨中（5个点）的上下左右的温度，以此求得猫道的温度。
根据实测温度对猫道线形控制点坐标进行修正。
（3）应力测试：
在承重绳架设过程中定期对索塔关键截面应变计进行测量，及时预警。
同时在猫道施工开始前、承重绳施工完成后、全部猫道施工完成后分三次对塔内的所有应力传感器进行测量。
（4）索塔偏位测量：
以《南溪长江大桥主塔变位观测报告》中的测量数据作为索塔空间位置的初值，在猫道施工的各个阶段对索塔的偏位情况采用侧边前方交会法进行测量，根据索塔的偏位情况及时调整施工，保证索塔的安全，并考虑索塔偏位对承重绳标高的影响。
具体棱镜预埋见下示意图。
图2棱镜预埋示意图
图3棱镜支座示意图
四塔、锚联测
上部结构施工前，应进行塔、锚联测，获得准确的各关键控制点的实际数据。
在上部构造施工前，首先收集锚锭、索塔和散索鞍、主鞍座控制测量和竣工测量的资料，分析了解这些与悬索桥上部构造施工密切相关的建筑物和机械构件的施工和安装的精度。
4.1测量内容
（1）、主索鞍和散索鞍的具体坐标；
（2）、各主索鞍、散索鞍的里程、中线和高差；
（3）、南北索塔间跨径和高差；
（4）、同岸索塔上下游两塔柱间距和高差；
4.2测量方法
根据局部测量控制网点，采用测边交会或边角交会或极坐标方法和悬挂钢尺水准测量或直接水准测量的方法，实测主鞍座和散索鞍的三维位置以及各主鞍座、各散索鞍的里程、中线和高差的测量，而南北索塔间跨径和高差的测量以及同一索塔上下游两塔柱间间距和高差的测量，可在塔顶和上横梁，直接采用测距仪或全站仪测量跨径和间距；
在塔顶，直接采用精密水准仪以跨河水准测量的方式，测量南北索塔间的高差以及同一索塔上下游两塔柱间的高差。
以上数据，是悬索桥上部构造施工监控计算和变形监测的重要依据和原始数据，必须在上部构造施工前准确地采集。
五猫道架设完成后索塔测试
5.1温度测试
在索塔沿竖向设置两层温度传感器（索塔底部及塔顶），测量索塔外表面的温度。
每间隔1h记录一次环境温度及索塔表面温度，通过上述测量确定日照温差对索塔偏移的影响，并建立二者的关系，同时确定主缆架设时夜晚调索的最佳时间段。
5.2观测索塔控制截面应力
猫道架设完成后，对索塔控制截面的应力进行连续观测，剔除温度变化产生的影响，再一次验证理论计算结果的准确性或对计算参数进行修正，以为后续进行的主缆施工奠定坚实基础。
5.3索塔（主索鞍）间距、标高测试
导索及猫道架设后，即有荷载作用于索塔上，此时索塔要发生偏移。
滤去日照温差及猫道影响，调整主索鞍，使其与索塔轴心吻合，即跨距达到设计值L0一△0，△0为温差及猫道的影响值，这是一个反复过程。
通过非线性计算，将计算结果与裸塔状态进行比较，确定猫道对未来的影响，并校核测量主索鞍预偏移量。
六主缆架设监控
6.1基准索股架设监控
6.1.1索鞍预偏量的确定
悬索桥加劲梁吊装过程中索塔受中跨主缆的拉力T、边跨主缆的拉力T＇及索塔本身的重力作用。
中、边跨主缆张力水平分力的不同及主缆拉力的竖向分力的偏心导致索塔发生偏位
，
的变化又引起主缆的拉力及索鞍中心（即主缆拉力的竖向分力作用点）发生变化，当
较大时，索塔截面将出现较大的拉压应力，这将不利于截面受力，为此可通过对主索鞍鞍座进行预偏，来逐步消除此项因素给索塔结构带来的影响；
此外，由于散索鞍的两侧的索力不等将对散索鞍产生类似的影响，因此，在监控过程中应对主索鞍及散索鞍进行预偏。
对主索鞍预偏量，采用大型游标卡尺通过量测主索鞍固定标志点与索塔塔顶偏位固定观测点之间的几何位置关系，获取主鞍在塔顶的相对预偏量。
对散索鞍预偏量，采用在散索鞍顶面中心设置固定观测点，利用全站仪观测固定点的坐标变化，然后依据几何关系推求散索鞍预偏量。
6.1.2控制参数的确定基准索股在架设阶段为自由悬挂状态其线形为悬链线，跨中垂度f一旦确定，索股线形就确定下来。
跨中垂度f由跨中标高来确定，在这一阶段选取跨中标高H1、H2、H3及索鞍处（共5个点）的标高作为控制参数，通过对跨中标高的调整来调整跨中垂度f1，f2，f3，达到调整基准索股线形的目的。
基准索股在中跨、边跨进行标高控制，在锚跨则进行张拉控制，选取张力控制力为控制参数。
6.1.3参数的计算
在考虑温度、施工误差、猫道影响及吊装顺序的情况下对基准索的控制参数进行计算，得到不同温度情况下的控制参数的值。
6.1.4温度测试
温度测试断面沿索长布置，共布置7个断面，每个断面上下左右布设4个温度传感器测得温度。
基准索股架设时，温度测点加密一倍，并根据温度变化情况增减测点（由施工单位配合监控单位完成）。
具体布置如下图
图4主缆温度测点布置图
6.1.5主缆标高监测
（1）测点布置：
在主缆边跨跨中、索塔顶、中跨四分点（L/4、L/2、3L/4）上（共7个点、上下游共14个点）设置标高观测点，如图5所示，测点须用红漆做出明显标记。
主缆索股架设阶段标高的观测可只用主缆索股边跨跨中、中跨跨中这3个点即可。
图5主缆标高测点布置
（2）测试方法：
通过对测点的绝对标高的观测确定主缆线形，一般采用全站仪进行三角高程测量。
主缆基准索股绝对垂度的监控，实质上是基准索股线形的监控，也就是对基准索股等重要部位进行测量，如图5所示的部位的绝对垂度即标高的测量，并将其与理论值相比较，以控制和调整索股的线形。
垂度测量应采用两种不同的测量方法进行测量，以便相互验证、相互校核，从而确保索股的线型。
基准索股标高的调整在悬索桥上部结构构造施工过程中占据十分重要的位置，基准索股的线性基本上决定了今后主缆的线形，因为主缆其它索股的标高是根据基准索进行相对控制的，因而基准索的测量应绝对可靠和满足精度要求，同时还应考虑温度等其它因素的影响。
为尽量避免温度场的影响，一般选择夜间进行测量。
基准索股垂度测量的方法一般有两种：
单向三角高程中间法及单向三角高程测量法。
基准索股垂度测量的第一种方法是：
单向三角高程中间法，众所周知。
宽阔水面上空进行三角高程测里，由于水网地这大气折光的影响复杂性和竖直角对高差的影响随距离的增大而增大，所以长距离的三角高程测量的精度较低，一般1000~1500m的距离三角高程的精度在5~10cm左右，甚至更大；
而对向三角高程可较大程度地减少大气折光的影响，但对于基准索股垂度的测量，根本无法进行对向观测，因此，为了达到基准索股垂度测量的精度要求，在单向的情况下，只能采用三角高程中间法，即在待测点附近，选择外界条件与待测点相似的水准点。
垂度量测时，在测站上分别观测待测点和水准点的竖直角，继而求出水准点和待测点间的高差，最后根据水准点的高程和观测高差计算待测点高程，此法由于能观测到的是高差值，可认为大气折光的影响在高差的计算中得到大部分的消除，因而待测点的高程能达到一定的精度，如果此法运用得当，在1000m~1500m的范围内，绝对垂度的测量可达到正负2.0~2.5cm的精度，可满足大型悬索桥基准索股架设精度要求。
基准索股测量的第二种方法是：
单向三角高程测量，在数据处理时考虑由于当地大气折光系数的改正和地球曲率的改正，而当地水面大气折光系数的获取，可根据跨河水准测量和同时对向三角高程对比实验的方法，在当地不同气象条件下经过实验获取，若实验的方法得当，实验的次数足够多的情况下，所获得的大气折光系数具有一定的代表性。
可对观测的垂直角进行改正，最后采用改正后的垂直角计算待测点的高程。
此法运用得好的话，亦可达到第一种方法的精度，因而两种方法可交替或同时使用，相互校核，以达到测量值绝对可靠和高精度的目的。
在宜昌长江大桥和四渡河大桥、虎门大桥及海沧大桥悬索桥上部构造施工过程中，基准索股、普通索股和主缆绝对垂度的测量，大多采用第二种方法，即用经球气差系数改正后的单向三角高程测量的方法，关键部位采用第一种方法即单向三角高程中间法进行复核，实践证明这个测量方案在多座大桥的监控中取的较好的监控效果，因此，本桥的上部构造施工中，也将采用该测量方案进行主缆索股监控。
6.1.6基准索调整
索股垂度的调整，在夜间气温、风速稳定的时间段进行，气温稳定的基本条件为：
索股径向温差＜1℃；
索股轴向温差＜2℃。
垂度调整量△f与索长调整量△L关系，随垂跨比ni而变化，边跨考虑倾角α的影响（中跨关系为△L=16ni△f/3、边跨关系为△L=16ni△f/（3cos3α）。
在进行索股调整前对基准索股的两边跨及中跨跨中标高进行观测，得当时的值fi，进行温度、猫道影响、施工误差修正后与设计值比较，计算出中跨索股的调整量△fi，进而得到调整长度△li。
为防止索股在鞍槽前产生垂曲现象，一般在拖拉出发侧的塔顶将索股固定，即在北塔顶固定，在南塔顶用牵引设备牵拉索股，由中跨向边跨牵入长度△l2，可在鞍内作记号以控制牵入长度。
为加快调整进度也可同时调整北边跨索股的垂度。
在中跨跨中垂度符合设计要求后，将南塔主索鞍处索股锚固好不产生移动，进行南边跨索股垂度调整。
边跨索长调整量为△li（i=1，3）。
在基准索股架设调整完后连续观测3天以上，每天观测选在夜间温度稳定的时段进行，每隔1小时观测一次，直至基准索股垂度稳定度达到要求，才可进行一般索股的架设与调整。
6.1.7基准索锚跨张力的控制
当中跨、边跨的标高调整完成后，即可进行锚跨的张力。
锚跨主缆索股张拉时，通过设置于千斤顶上的压力传感器进行张拉力的控制，并与油压表的读数相互复核。
一般压力传感器精度较高，但是当两者出现明显差异时，应及时分析原因。
传感器测定精度较高，但是成本较大，不可能大规模采用。
频率式测索仪的测量方便快捷，但是使用前必须进行必要的标定、参数识别及误差分析，并与传感器测试结果进行比较。
锚跨张力的后期观测主要使用频率法。
6.2非基准索股架设监控
目前，用预制平行钢丝索股编缆架设时，通常有2种方法：
标志法和垂度调整法。
白天用标志法，即索股在工厂预制，利用工厂的精密丈量设备，在钢丝上标明各鞍座中心的对应标志，在架设时将此标志与鞍座中点相符；
夜晚用垂度调整法，就是在温度稳定的夜间与基准索股比照，进行架设索股垂度测定，通过温度修正进行垂度调整。
对一般索股的架设，采用两法合用的架设方法，工作程序如下：
（1）白天将索股N岸侧标志对准此岸侧鞍座圆弧标志点，并将跨中垂度抬高规定高度，采用标志法将索股架好。
（2）午夜温度稳定后，再用垂度调整法调索。
首先，用专用卡尺测定架设索股中跨垂度与基准索股的垂度差；
见图6。
同时，还测定基准索股与架设索股的索温，并确定相对温差。
（3）测定后，相对垂度差，由下式计算：
△f1=H-（di＋D＋△h1十△h2）
式中：
H——卡尺测得的尺寸；
di——所调索股与基准索股间的设计高差；
D——索股直径。
△h1、△h2，——可直接测读的上、下尺寸。
索长增量△L同时还应考虑它与基准索股之间的相对温度差，其值可由下式计算：
△L=α（△f1十△f）
（α=16n2/3，△f为相对温差引起的垂度调整量）
图6其它索股调整
（4）当S岸侧塔顶鞍座处放出调整量后，在鞍座处将索股锁定。
（5）此后，分别在两边跨，测量被调索股与基准索股的索温及垂度差，并作边跨垂度调整，其方法同中跨，只是其缆索增量由下式计算：
△L=β（△f1＋△f）
（β=16ni/（3cos3α），△f为相对温差引起的垂度调整量）
（6）在散索鞍处放出调整量后锁定。
（7）锚跨按张拉力控制，使其索股张力与设计计算值误差在设计充许范围内。
（8）反复调整，直至所有索股张力及垂度均达设计要求。
七索夹施工放样监测
主缆施工完成后，应先实测出主缆的线形、两个索塔塔顶的里程、以及两个索塔间的间距（即跨径），以为索夹位置的监控计算和测量放样提供一组初始数据，索夹位置的测量放样，可采用全站仪极坐标方法进行。
施测时，测站点和后视点均设置在索塔的塔顶，测量放样的时间应选择在风小和夜间温度稳定的时候进行，因为在夜间，主缆的顺桥向和横桥向温度、主缆的内外温度以及上下游主缆间的温度较差较小，主缆不发生扭转；
索夹位置测量放样的数据计算包括两方面的内容：
吊索中心线和主缆中心线在空缆线形下的坐标，其次是计算各个索夹的中心线到其两端的距离，对于前者，计算的依据是任意两吊索中心线与主缆中心线交点之间主缆的无应力长度在任何线形状态下均相等，这方面的计算内容较为复杂，由监控单位计算提供，对于后者，不同位置的索夹，计算出的放样数据也不同：
由于索夹的数量较多，需要多次（天）完成，因而放样时应量测空气温度和主缆温度，并尽量在温度基本相同的条件下进行索夹放样。
八加劲梁架设阶段的监控
8.1吊装前的测量准备工作、数据收集及考虑因素
本阶段对成桥线形的影响因素很多，一般来说有吊装加劲梁前结构的实际状态、结构实际材料特性的变化、温度场、施工荷载、索鞍位置调整，加劲粱吊装及固结次序、施工中结构的实际受力体系、索夹的安装、吊索的长度、加劲梁自重及尺寸等。
（1）吊装前结构实际状态
吊装加劲梁前结构的实际状态参数，特别是主缆成缆线形对结构的非线性计算有很大的影响，须对这些状态参数进行测定：
Ⅰ、索塔塔顶标高和纵向水平偏移的测定
这些数据的观测，应选择主缆表面温度相对稳定时进行。
Ⅱ、散索鞍顶面中心标高测定
在紧缆后解除对散索鞍的约束，导致散索鞍的初始倾角发生变化，有必要对散索鞍顶面中心标高及其倾角再次进行测定，这一观测也应在主缆表面温度相对稳定时进行。
Ⅲ、成缆线形的测定
成缆线形的测定宜安排在与塔顶水平、纵向位移以及散索鞍顶中心标高测量的同一时间（同一温度）进行。
施测时确保主缆表面温度达到相对稳定。
主缆线形测点应加密布置，具体为：
两边跨布置在跨距的1/4、1/2及3/4处，中跨布置在两索塔中心距的1/8、1/4、1/2、3/4及7/8处。
对这些点位放样时，应按实测的各跨跨径施放。
点位施放好后，选择主缆表面温度相对稳定的阶段进行线形观测。
Ⅳ、主鞍座纵向预偏差的测定
主鞍座纵向预偏量，可采用水平尺结合钢尺丈量的方法在塔顶直接量得。
在塔顶量得的主鞍座纵向预偏量应扣除塔顶水平位移的影响，最终给出主鞍座中心相对于索塔理论中心的绝对预偏量。
V、主缆成形后的直径测定
对主缆成形后的直径测定，选择主缆表面温度相对稳定时，在两边跨及跨中选择多个截面进行测定，最后取得平均值并修正到标准温度条件下。
这里有二个问题，其一是内外温度差，其二是缆索的孔隙率。
通过对结构的实际状态进行观测，便得到整个结构非线性分析所需的结构初始状态，为结构的非线性分析计算作好了准备工作。
（2）结构材料特性
在结构计算中考虑混凝土塔的收缩与徐变；
主缆及加劲粱材料特性，据实测数据而定。
（3）温度场
在进行状态参数观测时，进行温度观测，再利用计算程序进行温度场计算。
此时的温度场沿纵向（索的方向）是变化的，缆索内外温度也是不同的。
（4）加劲梁吊装及固结或铰结次序
加劲梁吊装及固结次序，根据设计要求、施工要求和成桥后结构内力尽可能小以及结构梁线形能符合设计要求的原则来确定。
（5）主索鞍的顶推次数及顶推量的确定
主缆架设前，在塔顶设置主索鞍预偏量。
在加劲梁吊装过程中，对主索鞍进行顶推。
对索鞍顶推量的控制，其实质就是要控制索塔身应力不超过容许值，确保索塔塔身在施工中的安全。
要确定主索鞍的顶推量与顶推次数，应首先确定主索鞍自由滑移量在吊装过程中的位移累积量，然后，再根据索塔顶沿纵桥向分别向前与向后容许水平位移量之和，来确定主索鞍的一次顶推量，进一步可确定出主索鞍的顶推次数与顶推时间。
索塔顶沿纵桥向分别向前与向后的容许水平位移量，主要由索塔身应力来确定，即其塔身应力不应超过限定值。
在塔身拉、压限定应力范围内，吊装初期由于塔顶竖向压力较小，主索鞍偏离塔中心较远，塔顶相应容许水平位移量最小。
随着施工吊装的进行，塔顶竖向压力也相应增大，主索鞍偏离塔中心的距离也相应减小，故此，塔顶相应容许水平位移量也相应增大。
（6）施工荷载
对于施工荷载，在每个阶段都进行实际统计，作为外荷载直接加到非线性结构计算中。
（7）施工中结构的实际受力体系
从施工过程来看，对结构实际受力体系影响最大的因素有加劲梁吊装及固结或铰结次序、施工猫道，在上面已对加劲粱吊装及固结次序确定下来了，这样在结构计算中按确定方案进行计算，至于施工猫道，可将其视为结构体系中的一部分，直接代入非线性分析系统中一并考虑。
（8）索夹的安装位置和吊索长度确定
索夹的安装位置及吊索的长度，是设计理想状态下的计算值。
因而必须根据施工情况进行修正计算。
其方法是，利用前面观测得到的结构初始状态进行结构计算，对理想设计值进行修正，从而得到修正后的索夹安装位置及吊索长度，以消除由第一阶段施工所带来的误差。
悬索桥吊索长度的准确计算是十分重要的，因为主缆架设完成后线型就是固定的，桥面线型的形成主要由吊索长度控制。
吊索长度的计算分成三部分：
（1）求出主缆及桥面在设计线型时吊点处主缆中心至加劲梁内锚面的距离；
（2）根据主缆的外径（索夹的内径）、索夹壁厚、吊索夹具将吊索收拢的距离、夹具距主缆中心的尺寸等进行吊索长度的弧长及斜度等的几何修正，从而得到吊索的几何长度；
（3）扣除恒载内力下各分段的弹性伸长量即得出吊索的无应力长度。
吊索几何长度的修正计算，除了考虑钢丝绳实际弹性模量的变化及实际空缆线型与设计空缆线型不一致造成的修正外，在确定吊索的实际下料长度时还应适当考虑下列有关因素：
（1）主缆实际直径与计算直径误差的长度修正；
（2）索夹索槽厚度制造误差引起的长度修正；
（3）钢箱梁锚垫板与箱梁上、下底板之间的制造误差引起的长度修正；
（4）钢丝绳实测弹性模量变化引起的长度修正；
（5）温度影响的长度修正；
（6）钢丝绳变形滞后于应力情况下对下料长度的影响；
（7）钢丝绳卷盘对下料长度的影响；
（8）钢丝绳在恒载力作用下下料时扭转对长度的影响；
（9）锚头顶压伸出量对长度的影响。
（9）加劲梁自重及尺寸
在加劲梁加工好后，对其尺寸进行现场量取。
至于其重量，可以在施工现场用油压千斤顶对其进行称重，亦可据用钢量计算。
8.2实施步骤
（1）获取实际结构状态及材料状态参数，节段进行全面预拼装。
（2）通过非线性计算，与设计吊装顺序及固结或铰结顺序进行比较，最终确定可能的吊装次序。
（3）预测第一节段吊装后的主要点控制
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