铁一院青荣城际铁路五沽河特大桥跨越S道连续梁桥施工监控方案.docx
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铁一院青荣城际铁路五沽河特大桥跨越S道连续梁桥施工监控方案
青荣城际铁路五沽河特大桥跨越S394省道
32+48+32m连续梁
施工监控方案
编制：
复核：
审核：
中铁第一勘察设计院集团有限公司
二〇一二年八月
目录
目录1
施工监控方案3
一、施工控制目的与意义3
二、施工控制的原则与方法4
（一）控制原则4
1、应力控制4
2、线形（变形）控制4
3、调控手段4
（二）误差调整理论和方法5
1、设计参数识别5
2、设计参数预测5
3、优化调整5
三、施工控制主要工作内容5
（一）理论计算5
（二）施工过程中结构的应力、变形和温度监测6
1、应力监测6
2、主梁挠度监测7
3、墩顶水平变位测量8
4、温度及其影响观测8
5、预应力测试9
（三）施工控制有关的基础资料试验与收集9
（四）设计参数误差分析和识别9
1、梁段自重误差9
2、预应力误差9
3、结构刚度误差9
4、混凝土收缩徐变9
5、施工荷载9
6、温度。
10
（五）对未来梁段设计参数误差进行预测10
（六）预告主梁下阶段立模标高10
（七）重大设计修改10
1、设计参数作重大修改11
2、对预应力作适当调整11
3、合拢施工方案作重大调整11
（八）数据库建立与监测数据的录入11
四、施工控制的工作程序11
五、施工控制精度和原则12
六、施工工况操作说明12
七、施工阶段监控实施的总体要求13
八、安全事项13
九、施工监控人员名单14
附表1拟投入本合同主要设备表（含软件）16
附表2（）桥主梁立模标高通知单17
附表3（）桥主梁标高测量单18
施工监控方案
一、施工控制目的与意义
新建青岛至荣成城际铁路跨越五沽河特大桥位于山东省青岛市即墨市和莱西市境内，主要跨越蒙沙河、五沽河、S209省道、S394省道，桥址范围内地形平坦，跨域多条乡村干道。
本桥正线为双线地段，线间距4.6m，设计速度目标值采用250Km/h。
该桥在DK72+494.28~DK72+607.98处以32+48+32m现浇预应力混凝土连续梁跨越S394省道，公路与铁路法向交角20.02度，净高6.5m。
桥面宽12.2m。
主梁横断面为单箱单室，梁高为3.05~4.05m，采用挂篮悬臂浇筑的方法施工。
全桥均为钻孔灌注桩基础。
主桥的立面示意图如图1-1所示。
连续梁桥施工过程复杂，设计与施工高度耦合，施工过程中各种影响结构变形和内力的参数（如梁重、结构刚度、温度场、有效预应力等）存在误差，如果不加以控制调整，这些误差会导致结构变形和受力严重偏离理论计算轨迹，成桥后主梁的线形和结构中内力都将难以满足设计要求，并且施工过程中很易导致超应力情况，造成严重后果。
为了确保主桥在施工过程中结构内力和变形始终处于安全的范围内，且成桥后的线形满足设计要求，结构恒载受力状态接近设计期望，在桥梁施工过程中必须进行严格的施工监测和控制。
施工过程中记录的数据将作为该桥健康档案的原始资料，为桥梁运营期间的健康诊断提供科学依据。
图1-1主桥立面示意图（单位：
cm）
二、施工控制的原则与方法
（一）控制原则
施工控制就是根据施工监测所得的结构参数、材料参数真实值进行施工阶段计算，确定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、预测和对下一立模标高进行调整，以此来保证成桥后桥面线形、合拢段两悬臂端标高的相对偏差不大于规定值以及结构内力状态符合设计要求。
施工控制的目的是要确保施工过程中结构的可靠度和安全性，针对成桥状态的目标进行有效控制，修正在施工过程中各种影响成桥目标的参数误差对成桥目标的影响，确保成桥后结构受力和线形满足设计要求。
连续梁桥的施工控制包括两个方面的内容：
应力控制和线形（变形）控制。
1、应力控制
应力控制是控制主梁在施工过程中和成桥后的应力，尤其是合拢前后，由于存在结构体系的转换，应使主梁应力在安全范围内，满足规范的要求。
此外各梁段浇筑混凝土、张拉预应力阶段，施加的恒载发生较大变化，亦应使主梁应力在安全范围内。
其中主梁应力控制截面为主梁支点最大负弯矩截面。
反映连续梁受力的因素包括主梁和刚接桥墩的截面内力（或应力）。
通常起控制作用的是主梁的上下缘正应力以及腹板的主拉应力。
起控制作用的因素是主梁自重和预应力。
2、线形（变形）控制
主梁线形（变形）控制主要是严格控制主梁每一节段的竖向挠度及横向偏移。
通过误差分析，确定调整方法，为下一节段更为精确的施工做好准备。
主梁线形（变形）控制的最终目标是保证主梁的整体标高和局部平顺性要求，成桥后（通常是长期变形稳定后）主梁的标高要满足以上两方面的要求。
其次主梁的实际桥轴线与理论桥轴线的偏差应符合设计要求。
3、调控手段
对于主梁线形的调整，调整立模标高是最直接的手段。
将参数误差调整引起的主梁标高的变化通过立模标高的调整予以修正。
必要时还需对预应力作适当调整。
（二）误差调整理论和方法
连续梁桥施工过程问题多、困难大，影响参数复杂。
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。
在施工控制初期理论计算时，都取这些参数值为理想设计值。
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偏差，则应在施工过程中通过观测对这些参数进行识别和正确估计。
对于重要的设计参数有较大的偏差时，应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
通过在典型施工状态下对状态变量（主梁应力、位移）实测值与理论值的比较，以及设计参数权重影响分析（或称参数敏感性分析），识别出设计参数误差量。
2、设计参数预测
根据已施工主梁段设计参数误差量，采用合适的预测方法（如灰色模型等）预测未来主梁的设计参数可能误差量。
3、优化调整
本桥施工控制主要以控制主梁线形、控制截面应力为主，优化调整也就以这些因素建立控制目标函数（和约束条件）。
通过设计参数误差对桥梁变形和内力的影响分析，应用优化方法，调整主梁施工阶段立模标高、温度模式的选取、预应力的适当调整，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受力安全。
三、施工控制主要工作内容
（一）理论计算
连续梁桥的施工均采用分阶段逐步完成的，结构的最终形成必须经过一个漫长而复杂的施工过程。
对于施工过程中的每一个阶段进行详细的变形和受力分析，是施工控制的最基本的内容之一。
具体过程是：
计算按照施工和设计所确定的施工工序，以及设计所提供的基本参数，对施工过程进行一次正装计算，得到各施工状态以及成桥状态下的结构受力和变形等状态控制数据。
与设计和监理相互校对确认无误后再作为连续刚构桥施工控制的理论轨迹。
具体数据有：
a、各施工状态下以及成桥状态下状态变量的理论数据：
主梁标高、控制截面应力应变
b、施工控制数据理论值：
立模标高
（二）施工过程中结构的应力、变形和温度监测
在施工过程中，通过监测主梁和桥墩在各施工阶段的应力和变形，达到及时了解结构实际行为的目的。
根据监测所获得的数据，首先确保结构的安全和稳定，其次保证结构的受力合理和线形平顺，为大桥安全、顺利地建成提供技术保障。
监测的主要内容有：
1、应力监测：
测定主梁控制截面钢筋应力或混凝土应力在施工过程中的变化情况。
应力测试选用埋入式智能弦式数码应变传感器，共计32个，其中顺桥向布置24个，腹板45度布置8个。
控制截面的具体位置见图2-1，各控制截面的测点布置见图2-2。
图2－1主桥应力、温度监测截面布置图
注：
1.图中尺寸以厘米计；2.图中1～4为应力及温度监测截面；
图2-2应力、温度测点横截面布置示意图
注:
埋设传感器应记录其精确的位置尺寸
2、主梁挠度监测
测定主梁挠度的变化情况，主要观测混凝土浇筑及预应力张拉对各梁段控制点标高的影响。
挠度测量采用NA2精密水准仪测量。
测点布置：
a、在0#块的中心点上布一个高程基准点，要求精确定位，即从附近的相对水准点（或假定水准点）引测，将测点固定牢靠加以保护，并在附近的不动点布设第二个高程基准点或利用已有的水准点，进行水准闭合测量，互相校核。
b、在每一梁段悬臂端截面梁顶布置7个高程测点，测点位置见图2-3。
c、钢筋头磨平，并涂上红油漆，并注意保护。
7
6
图2-3高程测点布置图
图2-4高程测点布置大样图
测试时间：
在施工期间选择早晨或傍晚日照较弱时观测。
3、墩顶水平变位测量
测点布置：
在263#、264#墩的墩顶沿上下游布二个测点（图2-3的1、3点），布置在0#梁段顶面的腹板附近。
观测次数：
标高异常时检测。
墩顶水平变位测量采用全站仪（天宝S8）。
4、温度及其影响观测
温度是影响主梁挠度的主要因素之一。
温度变化包括季节温度变化和日照温度变化两类。
在这两类温度变化中，季节温差对主梁挠度的影响比较简单，变化具有均匀性，可通过采集各节段在各施工阶段的温度，输入计算机中，分析其对主梁挠度的影响。
而日照温差的变化最为复杂，尤其是日照作用会引起主梁顶板、底板的温度差，导致主梁发生挠曲。
日照温差对主梁挠度的影响一般需要埋设温度测点，摸清主梁日照温度变化的规律。
1）温度场观测
观测主梁的温度（温度场）及主梁挠度、桥墩位移等随气温和时间的变化规律。
①测试方法
混凝土中温度测试选用温度传感器直接读取。
在桥梁主要构件的标准截面内预埋温度传感器，以测量其内部的温度场分布情况。
②测点布置
主梁上选取4个标准截面，具体位置及测点布置见图2-1、图2-2和图2-3。
③测试时间
在施工期间选择有代表性的天气进行24小时连续观测，例如：
每个季节选择一个晴天、多云天和阴雨天。
2）温度对结构变形和内力影响的测量
①测试内容：
主梁标高以及相关截面应力应变。
②测试时间：
与温度场观测同步进行。
5、预应力测试
对纵、横向预应力进行摩阻实验，至少取2个不同设计线形的预应力筋，测得孔道摩阻力，以校核控制力和确定初始张拉力。
分批抽样测试竖向预应力的有效应力，确定合理的张拉力以保证竖向预应力的有效应力。
测试方法：
采用单端张拉的方法，通过压力传感器读数控制张拉试验力尽可能接近设计值，且分批张拉，测试力从设计值的10%开始，分8-9级张拉至设计张拉力。
对测试数据采用最小二乘法原理计算摩阻力。
（三）施工控制有关的基础资料试验与收集
1、混凝土龄期5天的弹性模量试验以及按规定要求的强度实验。
如施工现场改变水泥品种批号或砂石集料及配合比时须做一套试验。
2、气象资料：
晴雨、气温、风向、风速。
3、实际工期与未来进度安排。
4、挂篮支点反力及其他施工荷载在桥上布置位置与数值。
（四）设计参数误差分析和识别
设计参数误差主要包含以下内容：
1、梁段自重误差：
主要表现为主梁横截面尺寸的偏差导致梁段重量与设计的误差。
2、预应力误差：
主要体现在预应力各项损失与设计值的误差，以及张拉控制力偏差。
3、结构刚度误差：
主要体现在混凝土材料的弹性模量、有效预应力值、梁体截面尺寸等与设计值的误差，导致结构刚度偏差。
4、混凝土收缩徐变：
主要体现在混凝土材料的收缩、徐变系数与设计值的误差。
5、施工荷载：
主要体现在实际施工荷载与设计值的误差。
6、温度：
实际环境温度、日照温差与设计值的误差。
以上设计参数误差均可通过结构应力、变形体现出来，因此通过应力、标高现场实测和模型计算进行识别。
（五）对未来梁段设计参数误差进行预测
根据已测量的各设计参数的误差规律，预测未来施工梁段的各设计参数的误差，在将来的立模标高中考虑这些误差的影响，并加以调整，以尽可能保证每一梁段的理论计算尽可能精确、符合实际。
（六）预告主梁下阶段立模标高
根据理论的线型控制的前期理论计算和施工现场的实测高程，通过理论与实测数据的差异分析，修正原设计中的各项参数，准确地预测下一节段箱梁的立模标高。
箱梁立模标高的理论计算公式如下：
（1）
式中：
—第
节点在第
阶段高程（若第
施工阶段为
节点的安装阶段，则
为
节点的立模标高）；
—
节点的设计高程；
—
节点的预拱度；
—
节点从第
个施工阶段到成桥的累计挠度。
由于温度、收缩徐变和非线性等因素，实际情况和理论计算不可能一致，因此对理论立模标高要不断修正。
箱梁实际立模标高为：
+fz
（2）
式中：
—第
节点实际立模标高；
—根据挠度观测结果和悬臂梁下挠（上挠）趋势而确定的挠度调整值；
—挂篮弹性压缩变形。
fz—桥墩的偏移产生的悬臂端挠度值。
（七）重大设计修改
如果出现较大的施工误差，可能需采取以下重大修改措施：
1、设计参数作重大修改。
2、对预应力作适当调整。
3、合拢施工方案作重大调整。
此时需由监理组织，业主、监理、设计、施工、施工控制和有关专家参加，对施工中出现的问题给予纠正或协调解决。
（八）数据库建立与监测数据的录入
按照该桥施工控制、荷载试验和运营健康监测系统的总体设计方案，建立该桥施工控制子数据库，并将监测数据录入存储在数据库中。
四、施工控制的工作程序
施工控制的工作程序如下
五、施工控制精度和原则
1、立模必须在一天中相对稳定均匀温度场（一般为日出前）完成；
2、立模标高允许误差：
0～+10mm；
3、局部线形控制要求
相邻节段相对标高误差不超过5mm。
4、已浇梁段以及成桥后主梁系统控制误差
标高误差：
（+15mm/-5mm）；
5、主梁重量控制要求
按《高速铁路桥涵工程施工质量验收标准》要求对主梁横截面尺寸的误差严格控制。
6、其他
主梁轴线，桥面平整度等参数允许误差按《高速铁路桥涵工程施工质量验收标准》取用，偏差不超过5mm。
7、合龙前两悬臂端相对高差不大于合龙段长度的1/100，且不大于15mm。
六、施工工况操作说明
1、标高测量每一个施工梁段分为六个标高测量工况。
要求：
检测时间避开局部温差影响（选择在一天中结构内温度场最均匀的时间）。
（1）立模后。
测试内容：
挂篮立模标高。
（2）钢筋绑扎后。
测试内容：
主梁标高：
主梁悬臂前端7个测点
（3）主梁混凝土浇筑后。
测试内容：
主梁标高：
主梁悬臂前端7个测点
（4）预应力张拉前。
测试内容：
主梁标高：
主梁悬臂前端7个测点
（5）预应力张拉后。
测试内容：
主梁标高：
主梁悬臂前端7个测点
（6）脱模后。
测试内容：
主梁标高：
主梁悬臂前端7个测点
（7）挂篮前移并定位。
测试内容：
主梁标高：
主梁悬臂前端7个测点
2、其它观测内容：
（1）主梁截面应力或应变观测；观测次数选在预应力张拉前后、合龙前后和二期恒载后等典型工况测读。
（2）墩顶水平变位测量
观测次数：
主梁标高异常时检测。
七、施工阶段监控实施的总体要求
1、严格控制施工临时荷载。
材料堆放要求定点、定量。
2、测量工作主要由施工单位执行，监控单位辅助执行，以便于在现场及时校对。
3、每一施工阶段完成后，由监控单位进行测试，确认测量结果无误后方可进行下一阶段的施工。
4、主梁挂蓝立模、混凝土浇筑前、混凝土浇筑完成和预应力张拉后的测试工作必须回避日照温差的影响。
日照温差大的天气在午夜后2时至日出前进行，日温差小的天气可在其他温度场比较均匀的时间进行。
5、所有观测记录须注明工况（施工状态）、日期、时间、天气、气温、桥面特殊施工荷载和其他突变因素。
6、每一阶段测量完成后，监控单位及时收集整理数据。
八、安全事项
为了确保试验安全顺利进行，防止发生安全事故，特制定本安全规程，全体试验人员必须认真执行。
1、牢固树立安全意识，提高警惕，消除各种安全隐患，杜绝安全事故的发生。
2、加强组织与管理，并设置专职安全员，全面负责安全检查与监管工作，全体试验人员必须严格遵守现场纪律，服从统一指挥。
3、各种仪器设备由专人负责，并做好防水防潮工作，确保仪器设备的安全。
4、严禁穿拖鞋、高跟鞋等易滑倒的鞋上桥。
不准在桥上嬉闹。
5、对关键的作业平台区，加设安全网、防护栏、照明等必要的保护措施。
进入高空作业，必须佩带安全带、安全帽。
安全防护工具使用前，必须认真做好检查工作。
九、施工监控人员名单
序号
姓名
项目任职
单位
职称
1
张新禹
总工
中铁一局青荣城际铁路第一项目部
工程师
2
刘铭
工程部部长
工程师
3
袁杰
测量主管
工程师
4
张建新
测量员
测量员
5
闫小刚
技术员
助理工程师
6
李海国
技术员
助理工程师
7
任根春
项目负责人
甘肃环通青荣城际铁路检测项目部
高工
8
牛迎国
项目技术负责人
高工
9
梁宗旭
技术员
高工
10
李海滨
技术员
工程师
11
叶露
检测员
工程师
12
马振华
检测员
工程师
13
穆伟
技术员
工程师
14
赵其光
副院长
北京交大建筑勘察设计院
教高
十、施工监控组织安排
施工监测及控制是个高难度但不是孤立的施工技术问题，为做好桥梁监控工作，除了要开展上述的各单位的分工协作外，还应该建立高效合理的组织管理机构和制定清晰合理的总体工作程序。
成立线型监测领导小组如下：
组长：
张新禹
副组长：
任根春赵其光
现场监测控制组：
刘铭张建新闫小刚李海国穆伟叶露马振华
数据分析处理组：
袁杰牛迎国马振华梁宗旭李海滨
在组织形式上分两个层次开展监控工作，即设立施工监控领导小组和施工监控项目组，工作关系见下图。
重大技术问题由施工监控领导小组召集各方和专家进行讨论决定，现场数据采集，线型控制调整工作由现场监测控制组负责实施，数据处理，施工监控指令由数据分析处理组发出，由监理方监督执行。
监控领导小组和监控项目组工作关系
施工监控领导小组主要是协调各方工作，从总体上指挥施工监控工作的进行。
组内人员分工职责如下：
组长：
张新禹，组织协调各方工作，全面负责连续梁施工标高、线型、应力的监控监测工作。
副组长：
任根春，组织协调现场监测控制组具体工作，对现场原始数据的采集负责，签署立模调整标高通知单。
赵其光，组织协调数据分析处理组具体工作，对数据的分析处理负责。
现场监测控制组：
负责预埋件埋设、数据采集、按照数据分析处理组的指令指导现场施工。
数据分析处理组：
负责对原始数据进行分析，发出监控指令，指导现场施工。
附表1拟投入本合同主要设备表（含软件）
设备名称
规格型号
场牌及出场时间
数量（台）
新旧程度（%）
小
计
其中
拥有
新购
租赁
电子水准义
DL-102C
托普康公司
1
√
80
混凝土弹性模量测定仪
TM-2
扬州天恒电子开发公司
1
√
80
振弦式应变计
ZX-2010A
长沙金码高科技公司
32
√
100
全站仪
天宝S8
日本天宝
1
√
90
桥梁博士V2.9软件
同济大学
1
√
韩国桥梁结构
分析软件
MIDAS7.41
韩国
1
√
湿度测定仪
DWHJ2
长春气象仪器厂
1
√
100
温度传感器及读数仪
HM4
北京建研院
6
√
100
振弦应变计采集仪
FIZX-300
丹东虬龙公司
1
√
100
连续式温度计
上海气象仪器厂
1
√
100
附表2
五沽河特大桥跨S394省道32+48+32米连续梁立模标高通知单
墩号：
264号
梁段号：
___2___号
项目
截面号：
_264#-2‵_号
青岛方向
截面号：
___264#-2____号
荣成方向
顶面设计标高（m）
42.790
42.696
梁高H（m）
3.361
3.361
预拱度总值（m）
0.025
0.025
顶面控制标高（m）
42.815
41.721
底模立模标高（m）
39.454
39.36
状
态
栏
监控单位签字：
日期：
施工单位签字：
日期：
备注：
1、挂篮定位应在早晨太阳出来之前进行，避免日照影响。
2、挂篮定位标高误差应控制在0~+10mm之内。
3、定位时必须确保空挂篮状态，不能堆放钢筋。
附表3
五沽河特大桥跨S394省道32+48+32米连续梁标高测量单
视测位置：
1、青岛侧□2、荣成侧□当前梁段号：
_______号
状态描述
工况：
1、立模后□2、钢筋绑扎后□3、混凝土浇筑后□4、张拉前（混凝土养生期）□5、张拉完毕□6、脱模后□7、挂篮移动后□
观测时刻：
年月日时分
天气：
1、晴□2、阴□3、小雨□温度℃
测点1
测点2
测点3
测点4
测点5
测点6
测点7
截面号
测点标高
测点标高
测点标高
测点标高
测点标高
测点标高
测点标高
1
2
3
4
7
6
注：
测点编号一律以面向大里程方向为准。
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