曼腊连续梁线形监控量测方案.docx
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曼腊连续梁线形监控量测方案
新建玉溪至磨憨铁路站前工程YMZQ-19标段
连续梁线形监控施工方案
编制：
复核：
审批：
中交一航局玉磨铁路项目经理部
2018年6月
1、工程概况
曼腊特大桥2#～6#墩连续梁桥，起迄点桩号为DK432+723.3～DK442+932.7，全长209.4米。
为新建玉磨铁路客货共线铁路曼腊特大桥中一座四跨预应力混凝土连续梁桥，跨度布置为40m+2*64m+40m。
下部基础采用钻孔桩基础，上部结构为单相单室直腹板变高箱梁，中支点处截面高为5m，跨中及边跨直线段箱梁高为2.8m；梁部混凝土为C50；采用纵向、横向和竖向三向预应力体系。
本桥采用挂篮悬臂浇注法施工，全桥分三个T构对称悬浇，每个T构包括0～7#块共15个梁段，两个边跨各有7.75m现浇段，边、中跨合拢段为2m。
2、施工监控监测目的和意义
为保证桥梁结构运营时期的安全性、可靠性、耐久性、行车舒适性等，实施大型连续梁桥的施工过程监控监测，已成为桥梁建设不可缺少的重要环节。
玉磨铁路-19标段项目经理部承担曼腊特大桥2#～6#墩处连续梁桥悬灌施工阶段的线形监控监测工作，结合客货共线铁路施工的相关要求，编制了线形监控实施方案。
由于大跨度连续梁桥施工过程复杂，所采用的施工方法、材料性能、浇筑程序及立模标高等都直接影响成桥的线形与受力，如果施工过程中梁体挠度控制不严，桥梁线形不顺，不仅影响梁体表观质量，合拢难以进行，而且影响穿束工作，增加钢束张拉阻力，甚至增大梁体扭矩。
因此，为保证结构体系转换时的合拢精度和成桥运营状态下的线形，必须对挠度进行精确计算和严格控制。
再者施工现状与设计的假定总会存在差异，为此必须在施工中采集需要的数据，及时掌握结构实际状态，并通过修正计算，对浇筑主梁立模标高及轴线位置给以调整与控制，使成桥后线形满足设计要求。
3、施工控制依据及目标
3.1施工控制依据
1.《铁路桥涵工程施工质量验收标准》（TB10415－2003J286-2004）
2.《客货共线铁路桥涵工程施工技术指南》（TZ203－2008）
3.《玉磨施特桥参-2施工图》
4.《曼腊特大桥施工图全一册》
3.2施工控制目标
（1）根据《铁路桥涵工程施工质量验收标准》（TB10415－2003J286-2004），施工控制总目标是成桥后梁底曲线与设计值误差控制在±20mm以内；
（2）根据《铁路桥涵工程施工质量验收标准》（TB10415－2003J286-2004），合拢前两悬臂端相对高差允许偏差为合拢段长度的1/100,且不大于15mm。
（3）轴线及平整度误差超过允许值，应及时修正后再进行以后的施工；
（4）其它允许偏差要求按《铁路桥涵工程施工质量验收标准》（TB10415－2003J286-2004）检查控制；
（5）如有其它异常情况发生影响标高控制，其调整方案经控制小组分析研究，提出控制意见。
4、监控监测体系
连续梁桥的施工控制与其设计和施工有密切的联系。
根据曼腊特大桥施工特点，参考国内外施工控制工作的开展情况，我们拟建立如图1所示的控制体系进行施工控制。
施工控制体系主要由实时测量体系、现场测试体系和施工控制计算体系组成。
桥梁的施工控制过程实质上是一个信息的采集、处理、反馈的控制过程。
图1中的实时测量体系和现场测试体系是施工控制信息的采集系统。
在信息采集之后，按照控制理论对施工信息进行分析处理，对施工过程中的施工误差进行评价分析，并根据情况提出控制的目标量以及调整、修正的对策，反馈给施工单位指导下阶段施工，从而完成控制的工作。
图1曼腊特大桥施工控制体系
为保障施工控制过程的顺利实施，尤其是为保障信息传递的通畅，在组织体系上应成立专门的施工控制组。
根据施工控制管理系统的要求，结合实际情况，建议由甲方、设计院、施工、监理和监控单位的人员组成施工控制协调组。
为保障施工控制过程中信息传递的准确、高效，在施工控制的具体工作中还应建立一套完整的报表体系。
报表体系由施工控制组根据施工现场具体情况和施工控制工作的特点来设计。
施工单位在一个施工阶段完成后的实测数据通过施工控制报表及时报告监理单位，再传递给施工控制组；施工控制组对施工信息分析处理后得到的施工控制参数也通过报表以指令的形式及时发给施工单位。
5、施工控制方法
5.1施工控制流程
大跨度连续梁桥的施工控制是一个“预告→施工→量测→识别→修正→预告”的循环过程。
施工控制中最基本的原则是确保施工过程中大桥结构的安全，在大桥施工过程安全性满足要求的前提下，再对大桥施工过程中结构的线形进行控制，确保大桥最终线形满足预期目标。
在曼腊特大桥2#～6#墩连续梁桥的施工过程中，不仅要经历悬臂浇注节段形成主梁的过程，还要完成由静定结构转变为超静定结构的体系转换过程。
大桥施工过程复杂，线形影响参数多，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，这些参数都会直接影响成桥后的线形与受力。
计算线形控制中立模标高的理论值时，都假定这些参数值为理想（规范）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，在施工过程中需要对这些参数进行采集，及时掌握结构实际状态，并通过计算，识别出各参数对主梁标高的影响程度，进而对未浇注主梁的立模标高进行修正，以满足设计要求。
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，通过优化进行调整与修正即可。
施工控制流程如图2所示，其中技术流程是指理论计算的循环过程，实施流程是指参与施工控制的各协作单位的工作关系。
图2施工控制流程图
5.2结构计算内容
为了达到施工控制的目的，我们首先必须通过施工控制计算来确定桥梁结构施工过程中每个阶段在受力和变形方面的理想状态，以此为依据来控制施工过程中每个阶段的结构行为，使其最终成桥线形和受力状态满足设计要求。
计算时按照施工组织设计中确定的施工方案来确定施工加载顺序，并进行结构分析，严格计入结构自重、预应力、温度以及混凝土收缩徐变等影响。
5.2.1数据处理
结构计算的目标是提供以下理论控制数据：
1.各施工梁段的计算挠度值
计算活载挠度值，阶段挂篮弹性变形，自重、预应力以及混凝土收缩徐变引起的悬臂前端挠度值等。
2.各施工梁段的立模标高
大跨度连续梁桥悬臂施工过程中，施工控制的关键是挠度控制。
挠度控制的目的是：
根据计算结果和各阶段实测数据，并与设计计算结果对比，调整梁段预拱度值（在立模标高计算中体现），确保成桥线形符合设计要求，保证合龙精度。
箱梁悬臂浇筑段的各节段立模标高可参考下式计算：
（1）
式中：
——节点i（待浇筑段箱梁底板前端点）立模标高；
——节点i的设计标高，由于设计时给出的是线路轨底标高，故应根据设计轨底标高和梁高等数据反推各节段梁底的设计标高；
——节点i在施工过程中由恒载引起的该点向下的累计挠度值，包括箱梁结构自重、预应力及收缩徐变引起的挠度；
——节点i由静活载引起的向下的挠度值；
——挂篮弹性变形值，由挂篮预压及高程实测确定。
在挂篮悬浇施工过程中，挂篮弹性变形是预拱度设置中必须考虑的因素。
其具体大小主要与浇筑梁段重量、挂篮吊带松紧程度等因素有关。
在挂篮初次进行梁段混凝土浇筑前，一般均需进行挂篮预压试验，以消除挂篮的非弹性变形，同时可得到比较理想的挂篮弹性变形与梁段重量的线性关系。
然而在悬臂浇注各个梁段过程中，由于不可预见的一些因素如挂篮的吊带松紧程度不同，实际的挂篮弹性变形往往与预压得到的结果有偏差。
这就需要监测挂篮在浇注过程中的实际弹性变形，并与预压结果比较，从而正确预测下一梁段的弹性变形。
在本桥施工过程中，采用下面的公式来推算挂篮的实际变形值：
（2）
式中：
——浇筑第n号块件时挂篮的弹性变形值；
，
，
——浇筑第n块混凝土后第n、n-1、n-2号梁段前端的变位；
，
——第n、n-1号梁段长度。
需要注意的是，
是混凝土底模前端的变位，是本节段挂篮定位标高与浇筑混凝土后标高的差值，它包括有已施工节段定位引起的刚体位移和挂篮的弹性变形两部分。
当
=
时，由公式
（2）得出
（3）
为此，由上述公式可以得到已施工节段的挂篮变形，再参照挂篮组装后的荷载实验结果可推断出挂篮变形规律，进而可以比较准确地预测施工节后的挂篮弹性变性规律。
5.2.2提供计算表格
在考虑了各种情况的计算后，施工控制小组应在每个梁段浇筑前向施工单位提供以上计算数据，并报由监理单位审核签字，以作为最终立模标高的依据。
计算表格见附表1和2。
5.2.3设计参数的测定
在进行结构设计时，结构设计参数主要是按规范取用，由于部分设计参数的取值一般小于实测值，因此，大多数情况下，采用规范设计参数计算的结构内力及位移均较实测值大，这对设计受力是偏于安全的，但对于结构线形控制来说是不容忽视的偏差，因为它将直接影响到成桥后的结构线形是否满足设计要求。
因此，应对部分主要设计参数提前进行测定，以便在施工前对部分结构设计参数进行一次修正，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技术参数有很多个，就其对结构行为影响程度而言可将基本技术参数分为两大类：
主要技术参数和次要技术参数。
在这些基本技术参数中，有些参数是可以测定的，而另一些则是难以用试验来确定的。
在此只考虑主要的、而且可测定的参数。
具体测定工作的进行，由施工单位根据该桥所在的自然环境、所用材料情况、施工工艺及工序情况来加以测定，监理及监测单位参与并进行审查。
根据实际情况，测定的主要参数为混凝土弹性模量及混凝土自重，其它参数按照《铁路桥涵设计规范》（TB10002.1～TB10002.5-2005）取值。
对于每一梁段，测量其弹性模量及容重，将实际的弹性模量和容重与计算中采用的弹性模量和容重进行对比，从而进行修正，使计算更好地反映实际情况。
1．混凝土弹性模量的测定
采用现场取样通过万能实验机试压的方法，分别测定混凝土在2d、7d、14d、48d、60d龄期的值，以得到完整的E-t曲线，为主梁预拱度的修正提供数据。
2．混凝土容重的测定
采用现场取样，在实验室用常规方法进行测定。
6、主梁线形监测
大桥主梁的轴线和里程用全站仪进行测量，高程用自动安平水准仪进行测量。
6.1墩顶测点布置
利用大桥两岸大地控制网点，使用后方交汇法，用全站仪测出墩顶测点的三维坐标。
将墩顶标高值作为箱梁高程的水准基点，每一墩顶布置一个水平基准点和一个轴线基准点（做好明显的红色标识，施工单位做好严格保护措施），监理单位、监控单位和施工单位按每月至少一次联测。
以首次获得的墩顶标高值为初始值，每一工况下的测试值与初始值之差即为该工况下的墩顶变位。
布置0号块高程观测点是为了控制顶板的设计标高，同时也作为以后各悬浇节段高程观察的基准点。
其中，位于墩顶截面上的水准控制点，其标高在整个施工过程中可以认为是不变的，因此选取桥梁纵轴线上墩顶点为水准控制点，以测量其他各点的标高。
0号块的顶板布置1个水准控制点和6个测点，为方便得到梁底标高，在箱梁里面的墩顶横隔板处加设一个水准控制点。
0号块测点位置如图4。
图30#块高程测点布置示意图
6.2截面测点布置
梁体标高测量的精度直接关系到线形控制的成功与否。
采用精密水准仪，并由专业人员进行高程测量，测量精度在±1mm以内。
为方便得到施工过程中梁体标高的变化过程以及成桥后线形复测，各梁段施工时需预埋测点，并保持高程测点在整个施工过程中不损坏。
各梁段高程测点布置在梁段前端处，用短钢筋在垂直方向与至少两层普通钢筋点焊牢固，保证梁段混凝土浇筑后钢筋头露出箱梁表面一定距离，且在浇筑过程中不移动。
浇筑梁段悬臂前端测点布置如图5，其中顶板测点可以控制梁顶的设计标高，底板测点可控制梁底标高，两者结合亦可得到精确的梁高。
图4截面侧点布置图
6.3主梁平面线形控制
主梁平面线形通过采用全站仪控制，通过立模前放样、立模后自检、监理复测多次测量确保梁体平面线形控制在允许误差范围内。
6.4主梁各节段的挠度观测
在悬浇节段的过程中，施工队人员积极配合监控小组的测量工作，每个梁段均在悬臂前端布置10个测点进行测量，其布置图见图4。
施工过程中梁段标高测量的具体操作如下：
6.4.1调整模板标高时测量
根据监控小组提供的立模标高，专业测量人员对底模标高进行现场精测，使调整后的模板标高精确符合立模标高，误差不超过2mm。
6.4.2绑扎钢筋后复测
即混凝土浇筑前，对立模标高进行复测，如误差过大，须再次调整模板，直至与立模标高精确吻合，调整后误差不超过2mm。
调整合格后，对前面2个已浇筑梁段的梁顶测点进行测量。
6.4.3混凝土浇筑完后测量
在混凝土浇筑完后半天内（强度达到测量条件），对新浇筑梁段的10个测点进行测量，并对前2个已浇筑梁段的梁顶测点进行测量。
6.4.4预应力张拉前测量
在混凝土养护时间足5天后，预应力钢筋张拉前半天内，对新浇筑梁段10个测点进行测量。
6.4.5预应力张拉后测量
在本梁段预应力钢筋张拉完、模板拆除后半天内，对张拉梁段10个测点进行测量。
6.5测量时间
测量时间在早7：
00左右和下午5：
00以后进行。
监控单位在测量过程中，除考虑工序进展必须对每一工况进行例行测量外，还要对温度变化引起的挠度进行测量。
为了找出温度变化引起主梁挠度变化的规律，对于一些重点工况，在工况不变的情况下，分别在早晨6：
00左右（即温度较低）和中午12：
30～14：
30（即温度较高）间对其挠度进行测量，找出温差变化较大时挠度变化的极值，从而为确定待施工各节段预拱提供较为可靠的依据。
6.6同跨两边对称截面相对高差的直接测量
当两边施工节段相同时，对称截面的相对高差可直接进行测量和分析比较。
当施工节段不同时，对称节段的相对高差不满足可比性，此时，可选择较慢的一边最末端截面和较快的一边已施工的对应截面作为相对高差的测量对象，在测量过程中，同一对称截面可测多点，根据其横坡取其平均值，可得到对称截面的对应点的相对高差。
6.7多跨线形的通测
除保证各跨线形在控制范围内外，主梁全程线形应定期或不定期进行通测，确保全桥线形的协调性。
6.8结构几何形状测量
结构几何形状的测量主要包括：
箱梁上下表面的宽度、腹板厚度、上顶板和下底板的厚度、箱梁截面高度以及箱梁施工节段的长度等。
监控单位采用抽查的方式，不定期的进行测量。
6.9测量精度控制
按验标要求，主梁悬臂浇筑时，施工控制精度如下：
1、立模标高允许偏差：
+10mm
2、局部线形控制要求
相邻节段相对标高误差：
10mm。
3、已浇梁段以及成桥后主梁系统控制误差
标高误差：
+15~-5mm；
4、轴线偏位：
+15~-10mm；
5、合拢段相对高程差:
合拢段长的1/100,且不大于15mm；
6.10测量仪器
自动安平水准仪：
徕卡NA724自动安平水准仪，每公里往返测高程高差中误差2.0mm。
全站仪：
徕卡TCRP1201+全站仪，仪器标称精度为：
±（1.5mm+1ppm·D）；H：
1″，V：
1″。
7、合拢段施工注意事项
合拢段施工是体系转换的重要环节，是控制全桥受力状况和线型的关键工序。
线形控制过程中，监控小组和施工单位应就合拢顺序和方法进行核实，如有重大变动，施工单位应与监控小组成员协商，确保施工控制计算模式与实际施工相符合，从而保证预拱度设置的合理性。
根据曼腊特大桥2#～6#墩连续梁桥施工组织设计，本桥分为2个中跨合拢段，2个边跨合拢段，合拢段施工顺序为先合拢两个边跨合拢段，最后合拢中跨合拢段，合拢段应在当天温度最低时浇注混凝土。
边跨合拢段混凝土浇筑后，张拉边跨预应力束，解除主墩顶临时固结，使悬臂T构变为简支结构；中跨合拢后，使两个简支结构形成一个连续梁，完成两次体系转换。
合拢段施工主要需解决4个问题：
1）吊架或挂篮的安装和卸载问题；
2）合拢段的临时锁定和配重问题；
3）合拢段混凝土浇筑问题；
4）中跨合拢前临时锁定的拆除。
吊架或挂篮的安装和卸载问题应相互沟通，确保施工控制计算过程中所取临时荷载的合理性。
合拢段因混凝土浇筑后，温度变化和早期混凝土的收缩徐变会引起梁体的伸缩变形，同时梁体左右日照温度不同还会引起梁的扭曲变形，因此需对合拢段进行临时锁定保持合拢段无相对变形。
合拢段临时锁定要抵抗温度应力、T构两端不平衡弯矩等多种外力，保证悬臂T构施工安全和合拢段不出现裂纹。
合拢段两侧悬臂块段底板标高相差不大时，则可以不用合拢段配重，并在临时锁定后立即浇筑砼（即在当日午夜或次日凌晨温度最低时），且一次性浇筑完成，浇筑时间不多于3小时。
附录：
记录表格
玉磨客货共线铁路19标（40+2*64+40）m连续梁桥箱梁悬浇立模标高指令单
附表1 xx号墩1#块前端立模标高（x和x截面编号处）单位：
米
日期：
时间：
温度：
天气：
阴天
施工状态：
浇注xx号墩x#块
位置
梁顶
梁底
标高点号
N1
N2
N3
N4
N5
N6
x块（xx号墩方向）x截面
DKxxx+xxx
梁顶设计标高
顶板厚
修正值
挂篮变形
立模标高
x块（xx号墩方向）x截面
DKxxx+xxx
梁顶设计标高
顶板厚
修正值
挂篮变形
立模标高
备注
x、x横截面翼缘边梁高：
xm；重量：
x吨；标高点均位于即将浇筑的节段前端截面处；立模标高均为模板顶面标高。
注：
1、本表一式3份，一份送交监理方，一份送交施工方，一份监控方自存，表中数据单位均为米；2、立模标高＝设计标高+修正值+挂篮变形－顶板厚。
标高点号布置图（单位：
cm）
监控方：
计算人员：
复核人员：
施工方：
中交一航局玉磨客货共线铁路19标项目经理部
玉磨客货共线铁路19标（40+2*64+40）m连续梁桥箱梁监控标高联系单
附表2 xx号墩1#块前端实测标高（x和x截面编号处）单位：
米
日期：
浇筑状态
天气：
号墩块张拉后
标高点号
N1
N2
N3
N4
N5
号块（号墩方向）截面
立模标高
浇筑前
钢筋头1
浇筑后
钢筋头2
差值（2-1）
张拉前
钢筋头3
张拉后
钢筋头4
差值（4-3）
挂篮行走前5
挂篮行走后6
差值（6-5）
设计标高
号块（号墩方向）截面
立模标高
浇筑前
钢筋头1
浇筑后
钢筋头2
差值（2-1）
张拉前
钢筋头3
张拉后
钢筋头4
差值（4-3）
挂篮行走前5
挂篮行走后6
差值（6-5）
设计标高
备注
标高点均位于即将浇筑的节段前端截面处；立模标高均为模板顶面标高,设计标高均为混凝土面标高。
测量：
复核：
监理工程师：
示意图：
注：
1、本表一式3份，一份送交监理方，一份送交施工方，一份监控方自存，表中数据单位均为米。
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