某某特大桥连续刚构桥线形监控方案.docx

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某某特大桥连续刚构桥线形监控方案

目录

一、项目概述1

1、工程概况1

2、施工监控目的和意义2

二、施工监控原则与方法2

1控制原则2

2控制方法3

三、施工监控主要工作内容4

1施工监控有关的基础资料的收集4

2理论计算4

3施工挂篮静力荷载试验5

4挂篮施工过程监测5

5设计参数误差分析和识别9

6对未来梁段设计参数误差进行预测与反馈分析10

四、施工监控精度和原则10

五、施工监控实施方案11

1施工监控现场组织机构11

2施工监控工作流程11

3施工监控实施的保证措施11

六、本项目拟投入的人员及仪器设备12

一、项目概述

1、工程概况

1）结构形式

⑴桥面宽度：

**特大桥桥面宽12.2m。

挡碴墙内侧净宽9m。

⑵梁全长为505m，计算跨度为（80+2×112+2×80+41m，中支点截面中心梁高8.5m/6.4m，跨中5m/4.5m/4m，80m边跨侧直线段截面中心梁高为5m，41m边跨侧直线段截面中心梁高为4m，梁底分别按R=403.035m/255.125m/229.963m/294.169m/182.502m的圆曲线变化，边支座中心线至梁端0.85m。

边支座横桥向中心距为5.1m，中支座横桥向中心距为5.5m。

⑶梁体构造

桥跨布置为80+2×112+2×80+41m预应力混凝土连续梁。

梁体为单箱单室、变高度、变截面结构。

全桥箱梁顶宽12.2m、底宽6.4m，顶板厚0.44～0.69m，按折线变化。

腹板厚按以下规律变化：

从0#墩至3#墩，腹板厚度按0.45m、0.65m、0.85m和1.30m呈折线变化；3#墩顶右侧悬臂段腹板厚按0.5m、0.7m、0.9m和1.3m呈折线变化；其余当梁段按0.5m、0.8m和1.1m呈折线变化。

底板厚度0.5m～1.2m，按曲线变化。

底板设105cm×25cm梗肋。

全联在两端处底板设0.25×1m检查孔，并在端支点、中支点处设横隔梁，在第2、3、4、5跨跨中设横隔板；横隔梁及横隔板上设有孔洞，供检查人员通过。

中支点横隔梁厚3m和2.6m，左端支点横隔梁厚2m，右端支点横隔梁厚5m，跨中横隔板厚0.6m。

各支座处支点截面加厚设计。

2）桥梁采用的主要建筑材料

混凝土：

梁体混凝土强度等级为C50，封端采用强度等级为C50的无收缩混凝土，挡碴墙、遮板混凝土强度等级为C40，人行道板采用C40混凝土。

纵向预应力钢筋：

低松弛高强度15－7φ5（φ15.20mm）钢绞线。

横向预应力钢筋：

低松弛高强度4－7φ5（φ15.20mm）钢绞线。

竖向预应力钢筋：

φ32mm高强度精轧螺纹钢筋。

普通钢筋：

采用HPB235钢筋、HRB335钢筋。

2、施工监控目的和意义

为了确保大桥在施工过程中结构内力和变形始终处于安全范围内，成桥线形符合设计要求，结构恒载受力状态接近设计期望，在施工过程中必须进行严格的施工监控。

通过现场的监控量测，达到如下目的：

1）通过对挂篮的现场静载荷试验，消除挂篮的永久变形，测试各部位的弹性变形，为立模高程提供依据。

2）通过对桥梁实施线形控制，尽量减少结构尺寸与设计尺寸的偏差，最终误差应符合桥规的规定，把尺寸偏差控制在一定范围内，保证桥梁顺利合拢、成桥线形符合设计要求。

3）通过对结构主要截面的应力监测，使实际应力状态与设计应力状态的误差在允许范围内变化。

避免可能的工程事故。

4）桥梁结构的稳定性关系到桥梁结构的安全，桥梁的稳定安全系数是衡量结构安全的重要系数。

通过稳定分析计算（稳定安全系数），并结合结构应力、变形的监测数据综合评定，控制施工过程中各阶段结构的稳定性。

5）通过对箱梁温度场的测试，了解在季节温差、太阳辐射温差和寒潮温差等条件下箱梁内外壁温度变化情况，为箱梁的温度应力的理论和计算积累数据。

二、施工监控原则与方法

1控制原则

为了实现施工控制的目的，在施工过程中必须修正各种影响成桥目标实现的参数误差的影响，以确保成桥后结构内力和线形满足设计要求。

根据预应力混凝土连续刚构桥的结构类型、受力特点而确定的施工监控原则是以主梁标高控制为主，主梁应力控制为辅，同时兼顾桥墩偏位与应力。

具体来讲，在施工控制过程中，应坚持如下几条原则：

1）状态线形要求

线形主要指主梁线形和桥面线形。

在施工过程中，主梁线形满足施工状态理论期望值要求；成桥后（通常是长期变形稳定后）主梁线形（控制点的平面坐标和标高）和桥面标高的偏差要满足设计容许的偏差范围；桥墩偏位处于设计容许范围内。

2）受力要求

受力要求主要指要确保主梁控制截面的内力（或应力）在施工期间处于安全范围内；同时在成桥恒载状态下，主梁应力也应满足设计要求。

3）调控手段

对于主梁线形的调整，最直接有效的手段是通过调整当前悬浇梁段立模标高，使主梁的实际线形与理论期望值相符合；对于桥面线形的调整，可以通过小幅调整铺装层厚度使线形达到目标状态。

2控制方法

预应力混凝土连续刚构桥悬浇施工过程复杂，影响控制精度的参数较多，如：

主梁刚度与自重、挂篮刚度与自重、混凝土收缩徐变、结构温度、施工荷载等。

在计算施工监控的理论值时，计算参数一般都取自《桥规》中的建议值。

为了消除因设计参数取值不确切而引起的设计计算与实际施工的不一致性，在施工过程中必须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。

1）设计参数识别

通过在施工状态下对状态变量（主梁标高和应力应变）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。

2）设计参数预测

根据已施工节段设计参数误差量，采用合适的预测方法（如灰色模型等）预测未来节段的设计参数可能误差量。

3）优化调整

施工监控主要以主梁标高控制为主，主梁应力控制为辅，优化调整也就以这二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主梁变形和受力的影响分析。

应用优化方法（如采用加权最小二乘法、线性规划法等），调整本节段与未来节段的立模标高，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主梁的应力、稳定性等方面的安全要求。

三、施工监控主要工作内容

1施工监控有关的基础资料的收集

通过对设计图纸的深入理解，向设计、施工、监理单位等单位收集有关资料，作为监控计算的主要依据，资料主要包括：

1）混凝土梁结构尺寸、弹性模量、梁段重量及材料热膨胀系数等；

2）挂篮设计参数；

3）桥面铺装、栏杆等二期恒载；

4）施工工艺、实际工期与未来进度安排；

5）施工荷载在桥上布置位置与大小；

6）气象资料：

晴雨、气温、风向、风速。

2理论计算

1）计算方法和计算内容

用我校自主开发的大跨度桥梁设计计算与控制分析软件、桥梁博士与Midas软件共同来计算理论控制数据，并相互验证，为施工提供以下理论控制数据：

（1）各施工梁段的控制应力（应变）和主梁立模标高；

（2）各施工梁段的状态变量值：

挂篮前移后、砼浇筑完成以及预应力张拉后的悬臂前端4个梁段主梁测点标高值；

（3）典型状态下全桥的标高以及控制截面应力值。

典型状态包括合拢前后状态；二期恒载前、后状态。

同时采用Midas或桥梁博士2.9等通用结构分析软件对施工过程中各阶段及成桥后进行有针对性的分析,为该桥进行有效的控制提供更详细的数据。

2）计算参数的选用

施工控制前期准备阶段，计算软件中参数主要取自设计提供的有关资料，但在施工阶段其参数则应根据各梁段的实际情况选用，这样根据两套理论计算数据的对比分析为本桥的施工控制提供坚实的理论基础。

施工阶段各参数的选用应根据一系列的相关试验确定，主要有：

（1）通过挂篮试验确定挂篮的实际荷载和刚度；

（2）通过混凝土试验确定混凝土的原材料性能、容重及混凝土7d、28d、施加预应力龄期的弹性模量、强度和收缩徐变系数；

（3）实测预应力材料的弹性模量、强度，锚具检测，预估预应力的有效值；

（4）实测施工状态下结构中温度场的分布情况。

3施工挂篮静力荷载试验

1）施工挂篮静力荷载试验的目的

挂篮的安全性是施工体系安全性的关键因素。

为确保挂篮在施工中的安全，作到万无一失，需要采取双重的保险性措施。

检查挂篮施工的安全性的最有效的方法就是进行挂篮现场静载试验。

首先对挂篮主要部件进行必要的检测，以排除部件在运输途中的损伤或制作材料的缺陷，更重要的是在现场对组拼好的挂篮作加载试验，以评价施工挂篮承载能力（安全系数）。

另外还应该检查挂篮行走的便捷性和使用的便利性。

特别对于旧挂篮，需考察其在本桥改装后的适用性。

挂篮静力荷载试验同样也是施工控制的需要。

通过试验消除挂篮的永久变形、测试各部位的弹性变形，为立模高程提供依据。

2）技术路线

a．挂篮主要杆件的受力试验

按悬臂段最大荷载下（包括挂篮自重）挂篮各主要杆件相应受力值的1.5倍在试验机上分别进行拉力试验。

拉、压杆的计算安全系数均要求在1.5以上。

b．挂篮现场静力荷载试验

采用吊重或压重法，其试验荷载按最大悬臂段相应混凝土重量的1.5倍，分五级进行加载试验，测试各部件的受力状态及吊点的挠度。

分两部分压重试验：

挂蓝底模部分和箱梁翼板、顶板支架部分。

c．挂篮行走试验：

考察挂篮行走时的安全保障。

d．应力测试截面布置：

按挂篮形式布置在主要受力杆件上。

e．位移及挠度测点布置：

在挂篮的前、后端及中部、两侧。

3）挂篮静力荷载试验及有关试验均由施工单位完成，我们予以指导。

4挂篮施工过程监测

1）结构变位测量

（1）测试方法

用精密水准仪测量主梁及承台标高，用TC1800全站仪测量主梁轴线偏位及桥墩偏位。

（2）测点布置

①两主墩的墩顶位移和转角测试

在两个主墩的0号块施工完成后在0号块顶布置位移和转角测点。

在承台顶面上、下游各设一个桥墩沉降观测点，在0号块顶面中心和上、下游各设一个桥墩偏位观测点。

②桥面线性监测

桥面线形测试断面位置如图1所示：

图1箱梁位移测点示意图

每个悬臂浇筑梁段的前端顶面作为主梁标高控制测点，在断面上布三个点，分别布置在梁段前端顶面的两侧和断面中心处，混凝土达到强度前该测点临时布置在挂篮模板相应位置处，并在梁顶测点处预埋好测点标志，测定该测点标志与挂篮上临时测点间的高差，待混凝土达到强度后，以后的测量就全部转移至梁顶测点上。

挂篮上的临时测点也是立模的测点。

断面中心测点也作为主梁偏位测量的测点。

桥面线形测试断面132个，共计测点132×3=396个

（3）测试状态和数量

在每个标准梁段施工过程中，测试挂篮前移、立模、混凝土浇注完成及预应力张拉后的主梁悬臂前端4个梁段的标高。

间隔一定时间测一次承台标高与桥墩偏位。

在合拢前后、二期恒载前后对全桥主梁及平面位置、桥墩偏位及承台标高各作一次统测。

以上工况对主梁标高与主梁平面位置、桥墩偏位及承台标高测量由施工单位完成，经监理及时复验后，向监控单位提交测量结果，以便进行监控计算反馈分析。

2）主梁控制截面应力应变监测

（1）测试方法

在施工过程控制截面的监测点位置拟采用振弦式应变计，采用相应的专用仪器测试。

（2）测点布置

控制截面根据设计要求以及施工过程正装计算结果来确定。

主梁应力应变测试断面选择施工过程中应力控制截面以及成桥后活载作用下的应力控制截面。

本桥箱梁应力测试断面24个，选取每幅悬臂梁的0#段与1#段连接截面以及1/2跨处，还包括合拢段截面对称布置。

应变测点总数为24×8=192个，测点布置见图2。

成桥后，所有的应变元件均可用于成桥监测。

图2主、边跨断面应变测点布置示意图

（3）测试状态和数量

施工过程中的控制截面测点在各标准梁段施工中在最后一次张拉后测试一次，在合拢前后以及二期恒载前后等重大施工状态下均需作测试。

表1应力温度测试截面汇总

测试