桥梁监控方案(参考).doc

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目录

一、工程概况 1

二、施工控制的目的、意义 1

三、施工监控方法和依据 2

（一）施工控制方法 2

（二）施工监测方法 3

（三）施工控制的技术依据 4

四、施工控制的主要内容 4

（一）施工控制结构分析 4

（二）施工控制误差分析 5

（三）设计参数识别及实时跟踪分析 6

（四）预告主梁下阶段立模标高 8

（五）模型优化 8

五、施工过程的参数监测方法 9

（一）控制截面应力监测 9

（二）主梁温度观测 11

（三）主梁标高观测 11

（四）主梁平面位置及桥面横坡观测 14

（五）混凝土收缩徐变参数测定 14

（六）钢铰线管道摩阻损失的测定 14

（七）混凝土弹性模量测试 14

（八）混凝土容重的测量 14

（九）施工临时荷载的测定 14

（十）施工挂篮性能测定 15

六、施工控制工作具体进程 15

（一）悬臂浇注前的准备工作 15

（二）悬臂施工 15

（三）合拢段施工 15

（四）几个试验监控 16

七、施工控制的实现 17

（一）确定结构施工控制参数 17

（二）确定结构的受力状态——前进分析法 17

（三）确定结构的施工理想状态——倒退分析法 18

（四）施工误差的调整——反馈控制分析法 18

（五）确定梁段施工立模标高 19

（六）标高控制的实现 19

八、组织与管理 20

（一）施工控制领导小组 21

（二）施工控制工作小组 21

（三）监控责任和义务 21

九、其他需要说明的问题 22

十、施工监控主要仪器设备 22

十一、监控工作使用的表格表式 23

XXXX连续箱梁桥施工监控方案

XXXX连续箱梁桥施工监控方案

一、工程概况

……。

主箱梁预应力采用纵、横、竖三向预应力体系。

主梁采用C50混凝士，按照悬臂现浇法施工。

下部采用板式墩身，钻孔灌注桩基础。

本桥采用节段悬臂灌注法施工。

先由0＃段对称向两侧悬臂施工，形成单“T”，先合拢边跨，再合拢中跨，完成梁部施工。

主梁最大悬臂施工长度64m，分成18个悬臂段，边跨直线段长22.85m，再边墩旁搭设支架现浇施工。

桥梁设计设计时速100km/h；设计荷载取按公路——I级的1.3倍，温度作用、汽车制动力及冲击力按《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）规定计算。

二、施工控制的目的、意义

对于分节段悬臂浇筑施工的预应力混凝土连续梁桥来说，从开工到成桥要经过一个复杂的施工过程，结构要经过多次体系转换，结构内力和变形亦随之不断发生变化，并决定成桥后结构的受力及线形。

由于各种因素的直接和间接影响，使得实际桥梁在施工过程中的每一状态几乎不可能与设计状态完全一致，施工控制就是在施工过程中根据施工监测所得的结构参数真实值进行施工阶段计算，确定出每个悬臂浇筑节段的立模标高，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，以此来保证施工沿着预定轨道（能达到成桥设计目标的施工路径）进行，从而保证主梁合拢段两悬臂端标高的相对偏差不大于规定值（±15mm），成桥后主梁各控制点的标高与设计值最大相差控制在30mm以内，成桥后主梁各控制截面的内力与设计值最大相差控制在10%以内。

总之，桥梁施工控制的目的就是保证施工过程中主桥结构的安全、桥梁顺利合拢、桥梁成桥受力状态及合拢后桥面线形良好。

三、施工监控方法和依据

本桥采用悬臂施工，属于典型的自架设施工方法。

由于连续梁桥在施工过程中的已成结构（悬臂梁段）几何状态（平面、立面）是无法事后调整的，所以，施工控制主要采用事前预测和事中控制法，主要体现在施工控制结构仿真分析、施工监测（包括结构变形与应力监测）、施工误差分析与后续施工状态预测、梁段施工立模标高提供等几个方面。

（一）施工控制方法

大跨度连续梁桥，悬臂施工中每个节段的受力状态达不到设计所确定的理想目标的重要原因是计算模型中计算参数的取值问题，主要包括混凝土弹性模量、材料的容重、徐变系数和预应力张拉力与施工中实际情况有一定的差距以及环境温度、临时荷载的影响。

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来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。

在闭环反馈控制基础上，再加上一个系统辨识过程，整个控制系统就成为自适应控制系统。

当实际测量到的结构受力状态与模型计算结果不相符时，通过将误差输入到辨识算法中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。

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

具体步骤详见图1。

前期结构分析计算

预告变位和立模标高

施工

测量

误差分析

修改设计参数

结构计算

主梁标高、悬臂端挠度、

有效预应力、温度、

弹性模量、

收缩徐变系数

立模标高误差

预应力张拉误差

弹性模量误差

温度影响

徐变影响

计算图式误差

图1施工控制框图

桥梁的施工控制是一个预告→施工→量测→识别→修正→预告→施工的循环过程。

施工控制的要求首先是确保施工中结构的安全，其次是保证结构的内力合理和线形平顺。

为了达到上述目的，施工过程中必须对桥梁结构内力（如箱梁应力）和主梁标高进行双控。

（二）施工监测方法

施工监测是在施工现场通过对桥梁结构的线形及位移（或变形）监测与应力监测，来得到桥梁结构实际变形和内力分布。

通过监测，来保证在施工中桥梁结构的安全和受力合理。

为此，对桥梁结构采用以下的监测方法。

（1）主梁结构线形及位移监测

在主梁每一节段的施工过程中，对箱梁顶面的挠度进行观测，并且在节段浇筑、预应力张拉及挂蓝前移的前后都需观测主梁挠度变化。

（2）主梁结构应力监测

通过在主梁结构中布设混凝土绝对应力计，对主梁悬臂根部、L/4截面进行应力监测。

（3）主梁温度影响监测

温度是影响主梁挠度的主要因素之一。

在主梁悬臂根部预埋温度传感器，来监测主梁的日照温度分布。

在此基础上，研究温度对主梁挠度与内力的影响，从而进一步研究主梁开裂与温度变化的关系。

（4）有效预应力的监测

对于纵向预应力索，通过测定管道摩阻系数，得到预应力钢绞线摩阻损失，以此来确定实际有效预应力和伸长量。

为了有效地解决箱梁腹板开裂，确保竖向预应力的有效性，选取长度不同的竖向预应力筋，用测力计测试其有效预应力大小。

为研究主梁开裂提供有效预应力实测数据。

（5）结构几何及物理参数的检测

测试主梁断面各部分的几何尺寸及混凝土材料的容重、强度和弹性模量，为结构的分析与计算提供更加符合实际的结构几何及物理参数，以使结构的分析结果能更加切实地反映实际结构的受力性能。

（三）施工控制的技术依据

《XXX连续箱梁桥》设计文件；

《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）；

《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTGD62-2004）；

《公路桥梁抗震设计规范》（JTJ004-2005）；

《公路桥涵施工技术规范》（JTJ04l-2000）；

《公路工程质量检验评定标准》（JTGF80/1-2004）。

四、施工控制的主要内容

（一）施工控制结构分析

1、分析软件介绍

本项目拟用MIDAS/Civil软件进行结构有限元分析。

MIDAS/Civil是一款功能强大的桥梁结构专用分析设计软件，软件中嵌入了我国最新桥梁规范，材料特性及车辆荷载可以通过数据库直接选取。

在分析模块中能考虑材料的收缩、徐变及弹性模量等与时间有关的时变非线性效应，能考虑结构的变形非线性，能输入空间预应力实际形状并自动考虑其损失，而且能通过激活、钝化预先设定的结构组、荷载组、边界组方便实现桥梁施工全过程的仿真分析。

2、施工控制结构分析

通过施工控制分析，确定各施工理想状态的线形及位移，为施工提供目标与决策依据；对随后施工状态（线形及位移）作出预测，必要时实施控制，使施工沿着设计的轨道进行。

施工过程结构分析采用倒退分析与前进分析两种方法。

通过这两种分析方法的分析计算，可实现以下目的：

（1）对结构设计主要计算数据进行复核；

（2）复核结构初始状态的预拱度；

（3）确定各施工理想状态的内力与位移；

（4）通过比较确定出结构最大内力与位移的相应状态；

（5）给出有关施工的建议。

（二）施工控制误差分析

通过结构的倒装计算分析可以确定桥梁结构各施工阶段中间理想状态，但施工中结构的实际状态与这种理想状态与并不总是吻合，甚至很难达到，即桥梁结构的实际状态与理想状态总存在一定的误差。

施工中结构偏离目标的原因涉及的范围很广，包括设计参数误差（如材料特性、截面特性、容重等）、施工误差（如制作误差、架设误差、预应力张力误差等）、测量误差、结构分析模型误差等等。

一般施工控制误差指结构的实测值与实时修正后理论分析计算值之间的偏差。

对误差进行分析先建立容许误差标准，构件误差、材料特性误差可按一般施工、设计规范规定选取，对一些特殊控制项目的容许误差还没标准可查，需根据实际情况进行研究和优化，其原则时即要确保施工准确度，又要给予施工一定的宽容度，方便施工。

本项目误差分析包括以下几个方面：

1）梁段自重误差对结构的影响

2）梁段刚度（截面尺寸）误差对结构的影响

3）混凝土收缩徐变对结构的影响

4）施工荷载误差对结构的影响

5）温度的影响

6）预应力误差对结构的影响

通过分析可以对未来梁段设计参数误差进行预测和及时的调整。

（三）设计参数识别及实时跟踪分析

1、设计参数的识别

结构设计参数的变化能导致桥梁结构内力的变化和形状的改变，因此我们在大跨度桥梁的施工控制中，必须对设计参数进行识别和修正。

不同的设计参数对结构状态的影响程度是不同的。

总的来说，对于连续梁主要的设计参数有以下几个方面：

（1）结构几何形态参数：

主要是桥梁结构的跨径、高跨比、线型、墩高等，它们表征了结构的形状和结构最初的状态。

（2）截面特征参数：

墩截面和抗推刚度；主梁截面抗弯惯性矩和截面面积等。

在桥梁结构的施工控制中，这些参数对结构的内力变化和结构变形有较大的影响。

（3）与时间有关的参数：

温度、混凝土龄期、收缩徐变是随着时间而变化的参数。

（4）荷载参数：

主要是结构构件自重力、施工临时荷载和预加力，对本项目来说风荷载也是不容忽略的。

（5）材料参数：

在桥梁的施工控制中要对其进行识别，比如混凝土的强度、不同阶段的弹模、预应力特性等。

这五类设计参数在同一座桥梁的施工控制中并不是每一个设计参数对桥梁结构状态的影响都是一样的，因此我们要对设计参数进行识别，一方面要确定设计参数的实际值，另一方面要辨别对结构状态影响较大的设计参数即主要参数。

总的来讲，对设计参数的识别将采用以下两种方法和手段：

其一，通过现场测量来确定设计参数的值。

这主要是结构几何形态参数、截面特征参数和材料特征参数，它们可以通过现场测量方法或试验测量手段来确定。

其二，通过结构计算分析来确定主要设计参数，也就是从理论上对设计参数进行调整。

2、现场测试

为了确保施工控制的顺利实施，施工过程中各项技术参数的准确测定至关重要，它是进行施工控制的必要初始参数，它为施工的仿真分析提供了实测依据，是最终实现施工控制目的的最关键的一步。

主要现场测试的内容如下：

（1）应变观测：

在大桥上部结构的控制截面布置应变测点，以观察在施工过程中这些截面的应变变化与应变分布情况。

然后把结果及时反馈给分析技术人员，和计算结果相验证，在计入误差和变量调整后由分析计算人员分析以后每阶段乃至竣工后结构的实际状态，同时可以根据当前施工阶段向前计算至竣工，预告今后施工可能出现的状态，并预报下一阶段当前已安装构件或即将安装的构件是否出现不满足强度要求的状态，以确定是否在本施