80m连续梁施工监控方案80m最终.docx
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80m连续梁施工监控方案80m最终
时速250公里客运专线铁路有砟轨道（48+80+48）m悬灌施工预应力混凝土连续梁
施工监控方案
2016年1月27日
单位名称
第一部分施工监控实施大纲
一、工程概况
1.1概述
本项目桥梁位于石家庄市境内，设计起讫里程为：
D2K2+949.89～D3K12+048.44，全长9098.55m，共计268跨。
本工程位于184～187#墩处，采用（48+80+48）m连续梁上跨既有石家庄东二环立交，连续梁对应里程D2K9+206.28～D2K9+383.78，梁体位于直线段，轨面线坡度7.5‰。
梁全长177.5m，连续梁顶面宽12.2m，桥面中心至挡砟墙内侧4.5m。
连续梁采用LXQZ球型钢支座，固定支座设在185#墩上。
结构形式为有砟轨道（48+80+48）m预应力混凝土连续梁；梁体混凝土为C50混凝土；纵（横）向预应力钢束采用抗拉强度标准值为1860MPa钢绞线，公称直径15.2mm；该桥如图1-1所示。
图1-1有砟轨道连续梁
1.2设计规范
（1）《铁路桥涵设计基本规范》（TB10002.1-2005）；
（2）《铁路桥涵钢筋混凝土与预应力混凝土结构设计规范》（TB10002.3-2005）；
（3）《铁路混凝土结构耐久性设计规范》（TB10005-2010）；
（4）《铁路工程抗震设计规范》（2009年版）（GB50111-2006）；
（5）“关于发布《铁路桥涵钢筋混凝土与预应力混凝土结构设计规范》等三项标准局部修订条文的通知”（铁建设[2009]22号）；
（6）“关于发布《铁路工程地质勘察规范》等44项铁路工程建设标准局部修订条文的通知”（铁建设[2009]62号）
1.3适用范围
（1）设计速度：
客车250km/h
（2）线路情况：
双线，直线，直线标准线间距4.6m。
（3）有砟轨道，轨底至梁顶高度：
0.766m。
（4）环境：
一般大气条件下无防护措施的地面结构，环境类别为碳化锈蚀环境，作用等级T2级。
（5）施工方法：
适用于挂篮悬臂浇筑施工。
（6）地震烈度：
基本地震烈度6度（地震动峰值加速度Ag=0.05g）。
1.4结构设计参数
1.4.1结构形式
（1）桥面宽按人行道栏杆内侧12m，桥面总宽12.2m，线路中心至挡砟墙内侧2.2m，轨底轨枕以下道砟厚0.35m。
（2）梁全长177.3m，跨度为48+80+48m，中支点梁高6.49m，跨中梁高为3.89m，边支座中心线至梁端0.65m，边支座横桥向中心距5.30m，中支座横桥向中心距4.30m。
（3）主梁构造
梁体为单箱单室、变高度、变截面结构，箱梁顶宽12.2m，底宽6.4m，顶板厚度34~69cm，腹板厚度50~100cm，在端支点，中支点共设5个横隔板，隔板设有孔洞，供检查人员通过，如图1-2所示
图1-2半中支点半跨中截面示意图
全梁共分46个节段，中支点0号块长8m，一般梁段长度为3.5m~4m，边跨和中跨合龙段均为2.0m；边跨直线段7.65m,如图1-3~1-5所示。
图1-3184#~185#跨各梁段分段示意图
图1-4185#~186#跨各梁段分段示意图
图1-5186#~187#跨各梁段分段示意图
（5）混凝土
箱梁主体采用C50混凝土，挡砟墙、遮板采用C40混凝土，保护层采用C40纤维混凝土，人行道板采用C40钢筋混凝土或RPC混凝土。
（6）预应力体系
预应力形式：
纵向及横向预应力筋采用抗拉强度标准值为fpk=1860MPa，弹性模量为Ep=195GPa，公称直径为15.20mm高强度钢绞线，其技术条件符合GB5224标准，竖向预应力采用抗拉强度标准值为fpk=830MPa，弹性模量为Ep=200GPa预应力混凝土用螺纹钢筋，本梁全梁采用竖向预应力。
管道形式：
预应力钢绞线采用金属波纹管成孔。
张拉锚固体系：
采用符合现行国家标准，经部产品认证中心认可的锚具及其配套产品，并核对其尺寸是否满足设计要求。
（7）钢筋
普通钢筋采用HPB300和HRB400，其技术条件应符合现行国家标准《钢筋混凝土用热轧光圆钢筋》（GB13013）和《钢筋混凝土用热轧带肋钢筋》（GB1499）的要求。
（8）支座
支座采用连续梁球型钢支座。
（9）桥面附属
桥面附属主要包括挡砟墙、人行道栏杆及基础、避车台、接触网基础、桥面防水层及保护层等，梁体施工过程中需注意预埋钢筋、钢板。
1.4.2箱梁节段结构参数
表1-1箱梁节段结构参数表
梁端
编号
梁段体积/m3
节段重量/t
梁端长度/mm
截面
编号
截面高度/mm
顶板厚度/mm
腹板厚度/mm
底板厚度/mm
A11
115.3
299.6
7650
1
3890
990
1050
1050
2
3890
990
1050
1050
3
3890
990
1050
1050
4
3890
340
500
500
5
3890
340
500
500
C1合拢段
22.9
59.3
2000
6
3890
340
500
500
A10
46.87
121.9
4000
7
3920
340
500
506
A9
46.36
120.6
4000
8
4011
340
500
523
A8
47.34
123.1
4000
9
4162
340
500
552
A7
45.52
118.4
3500
10
4344
340
750
587
A6
51.06
132.8
3500
11
4573
340
750
631
A5
53.22
138.4
3500
12
4848
340
750
683
A4
55.77
145.0
3500
13
5171
340
750
745
A3
50.78
132.1
3000
14
5484
340
750
806
A2
52.69
137.0
3000
15
5832
340
750
873
A1
58.00
150.8
3000
16
6215
340
750
947
A0
228.07
592.9
8000
17
6490
690
1000
1000
18
6490
1040
1000
1300
19
6490
1040
1350
1300
20
6490
1040
1350
1300
21
6490
690
1350
1000
22
6215
340
1000
947
B1
59
153.4
3000
23
5832
340
750
873
B2
53.69
139.6
3000
24
5484
340
750
806
B3
50.31
130.8
3000
25
5171
340
750
745
B4
56.27
146.3
3500
26
4848
340
750
683
B5
53.72
139.7
3500
27
4573
340
750
631
B6
51.91
135.0
3500
28
4344
340
750
587
B7
47.02
122.3
3500
29
4162
340
500
552
B8
47.34
123.1
4000
30
4011
340
500
523
B9
46.86
121.9
4000
31
3920
340
500
506
B10
45.87
124.5
4000
32
3890
340
500
500
D1合拢段
17.73
46.2
2000/2
33
3890
340
500
500
（1）0号块长度8m，墩顶直线段长4m，伸出墩顶部分长4m，采用二次抛物线。
墩顶梁高6.49m，顶板厚1.04m，底板厚1.3m，腹板厚1.35m，0号块端部梁高6.215m，底板厚0.947m，腹板厚1.0m，设临时支座锁定。
（2）边跨现浇段长度为7.65m，梁高3.89m，底部为直线段，梁端顶板厚从0.99m变到0.34m，腹板厚度从1.05m变到0.50m，底板厚度从1.05m变到0.50m。
（3）合拢段长度为2m，合龙段梁高3.89m，腹板厚度为0.50m，顶板厚度0.34m。
1.4.3设计荷载
1.4.3.1恒载
（1）结构构件自重：
按《铁路桥涵设计基本规范》（TB10002.1-2005）第4.2.1条采用。
（2）桥面附属设施自重（二期恒载
轨下枕底道砟厚度为350mm，荷载包括钢轨、道砟、轨枕、防水层、保护层、人行道栏杆、遮板或声屏障、防护墙、接触网支柱、电缆槽盖板及竖墙等附属设施重量，有声屏障直线梁按190kN/m，曲线梁按205.9kN/m计算，无声屏障直线梁按163.3kN/m、曲线梁按179.2kN/m计算。
（3）基础不均匀沉降：
相临两支点不均匀沉降按不大于20mm检算。
1.4.3.2活载
（1）设计列车荷载采用“中—活载”，并满足开行双层集装箱的要求，客运专线客车采用ZK荷载。
（2）列车活载动力系数如下：
1+μ=1+α6/（30+L）
式中α=4（1-h）≤2，其中，h为轨底至梁顶道砟厚度；L为桥梁跨度，以米计。
ZK标准活载作用下：
动力系数应按下列公式计算
计算剪力时：
计算弯矩时：
式中Lφ——加载长度（m）、取平均跨度乘以1.3的扩大系数，当计算Lφ大于最大跨度时，取最大跨度。
（3）横向摇摆力：
取100kN，作为一个集中荷载取最不利位置，以水平方向垂直线路中线作用于钢轨顶面。
（4）作业通道设计时竖向静活载采用5kN/m2。
主梁设计时人行道的竖向静活载不与列车活载同时计算，在检算栏杆立柱及扶手时，水平推力按0.75kN/m考虑。
对于立柱、水平推力作用于立柱顶面处，立柱和扶手还应按1.0kN的集中荷载检算。
1.4.3.3附加力
（1）桥上列车制动力或牵引力按列车竖向静活载的10%计算。
但当与离心力或列车竖向动力作用同时计算时，制动力或牵引力应按列车竖向静活载的7%计算。
双线桥采用一线的制动力或牵引力。
（2）温度变化影响力：
按《铁路桥涵设计基本规范》（TB10002.1-2005）办理。
纵向温度荷载按顶板升温5℃考虑。
运梁阶段时，按竖向温度梯度20℃考虑。
对于单箱单室形截面，其横向计算按升温、降温两种情况考虑温度变化的影响力，其计算模式如下图1-6所示：
图1-6升温、降温计算模式图
1.4.3.4特殊荷载
（1）列车脱轨荷载：
根据《新建时速200~250公里客运专线铁路设计暂行规定》（铁建【2005】140号）第6.2.2.7条及《新建时速200公里客货共线铁路设计暂行规定》（铁建【2005】285号）第2.2.3.5条规定办理
（2）施工荷载：
当采用的施工荷载大于设计荷载或本设计检算荷载时，应结合具体运架梁方式对运输架设荷载进行检算。
（3）地震力：
按《铁路工程抗震设计规范》（GB50111-2006）规定计算。
1.4.3.5荷载组合
荷载组合分别应以主力、主力+附加力进行组合，取最不利组合进行设计。
二、施工方案及要求
2.1施工方案与注意事项
采用悬臂灌注法施工，墩顶梁段分别在各墩顶灌注，其余各梁段采用活动挂篮悬臂灌注，挂篮及附属设备重不得大于70t，悬臂灌注时最大不平衡重不得大于8t，施工时除严格遵守《客运专线铁路桥涵工程施工技术指南》外，还应注意：
（1）悬臂施工时，各中墩采取临时锚固措施，临时锚固措施应能承受中支点处最大竖向力为34356kN，相应不平衡弯矩为7485kNm，临时固结构造图仅供施工单位参考，施工单位也可采用其他构造形式。
（2）本梁采用纵横向预应力体系，由于钢筋管道密集，如管道与普通钢筋发生冲突时，允许进行局部调整，调整原则是先普通钢筋，后横向预应力筋，保持纵向预应力管道不动。
钢索管道位置用定位钢筋固定，定位网基本间距为0.5m，并保证管道位置正确，锚具垫板与喇叭口中心线要严格垂直，喇叭口与波纹管的衔接要平顺、不得漏浆、并杜绝堵塞孔道。
（3）为提高结构耐久性，混凝土耐久性指标应符合《客运专线铁路桥涵用高性能混凝土技术条件》，施工工艺应参考《客运专线铁路桥涵施工技术指南》以及《客运专线预应力混凝土预制梁暂行技术条件》。
（4）各梁段预应力钢索终张拉必须在该梁段混凝土强度及弹性模量达到设计值约100%，混凝土龄期不少于6天后方可进行、张拉顺序按施工顺序从外到内左右对称张拉。
各节段横向预应力筋在纵向预应力筋张拉后再张拉，并即时压浆。
预应力筋张拉前应作若干管道的摩阻试验，并校核设计张拉值。
（5）管道压浆
a、终张拉完成后，应在两天内进行管道压浆。
压浆材料及工艺应满足《客运专线预应力混凝土预制梁暂行技术条件》和《铁路后张法预应力混凝土梁管道压浆技术条件》的各项规定。
b、压浆前管道内应清楚杂物及积水。
压入管道的水泥浆应饱满密实。
c、水泥浆搅拌结束至压入管道的时间间隔不应超过40min。
d、冬季压浆时应采取保温措施，冬季压浆或压浆后3天内，梁体及环境温度不得低于5℃。
（6）预埋件
a、所有预埋件应位置准确，外露部分进行相应的防腐处理，其中接触网支柱预埋螺栓基础面以下150mm及外露部分范围采用多元合金共渗+达可乐+封闭层处理；支座预埋钢板、套筒、接触网预埋钢板1采用多元合金共渗或渗锌+封闭层处理；接触网支柱预埋螺栓以外的其它螺栓采用渗锌处理。
其中渗层厚度不小于50μm，达可乐涂层厚度6~8μm，封闭层厚度为5~8μm。
其防腐涂层工艺及检验方法应满足《钢铁制件粉末渗锌》JB/T5067-99、《钢铁制件多元合金共渗》Q/S0JC4-2005、《锌洛涂层技术条件》GB/T18684-2002、《磁性金属基体上磁性覆盖层厚度测量磁性法》GB/T4956-1985、《人造气氛中的腐蚀试验盐雾试验》GB/T10125-1997。
b、支座预埋钢板应保持平衡。
c、预埋钢筋应绑扎牢固。
d泄水管及梁端现浇桥面伸缩缝与桥面结合处应注意进行防水封边处理。
（7）防水层及保护层的铺设
a、挡砟墙内侧防水层及保护层可在桥位上铺设，挡砟墙外侧防水层及保护层应在电缆槽竖墙浇筑后铺设。
b、为保证桥面排水畅通，在保护层施工时，应注意桥面排水坡的设置，同时应根据泄水孔的位置设置一定的汇水坡。
该桥采用悬臂施工法施工，要求对称浇筑，如难以实现，应控制两侧混凝土浇筑进度差不大于3立方米，且两侧施工不平衡荷载不超过20吨。
具体施工流程见图2-1。
2.2施工线形控制
（1）设计提供的挠度值为设计理论值，包括各施工阶段的恒载、预应力和混凝土收缩、徐变产生的挠度累积之和，考虑了临时施工荷载作用，但未包含墩台变形、变位，挂篮变形及温度变化的影响。
（2）施工时，应根据实际施工荷载及监测情况，重新计算挠度值，确定立模标高，做好线形控制。
图2-1桥梁施工流程图
三、施工监控的内容
3.1施工监控的目的与意义
时速250公里客运专线铁路有砟轨道（48+80+48）m悬灌施工预应力混凝土连续梁为大跨度预应力混凝土连续梁桥，由于桥下有石家庄市东二环路，因此采用悬臂法进行桥梁施工。
悬臂法施工大跨径连续梁，对安装施工精度要求高，必须提出切实可行的优化施工安装顺序，明确合理的安装控制标准等，通过施工过程中的监测－反馈－调整控制来保证拱桥安装的线型正确和结构受力安全合理，这对于确保大桥安全、可靠、优质、快速地建成意义重大、十分必要。
在实际施工过程中由于各种结构参数不可避免会与设计值存在偏差，尽管在设计时已经考虑了施工中可能出现的情况，但是由于施工过程的复杂性，事先难以精确估计结构的实际状态。
对采用悬臂法的预应力混凝土连续梁为例，影响结构线形和内力的因素有挂篮的变形、结构自重误差和温度对结构的影响等。
所以在施工中对桥梁结构进行实时监测，并根据监测结果对施工过程中的控制参数进行相应调整是十分必要的。
在国内已建成的桥梁中就出现过施工控制不好，造成内力分配不合理、结构线形不和顺的情况，影响桥梁的使用。
根据以往桥梁施工控制的经验，并根据该桥的具体情况，估计在施工过程中影响桥梁结构内力和线形的因素主要有以下几方面：
混凝土浇筑时的立模标高、主梁和支架变形、预应力钢束张拉、系统温度、梯度温度、桥梁施工临时荷载的误差等。
当上述因素与设计不符，而且不能及时识别引起控制目标偏离的真正原因时，必然导致在以后阶段的施工中采用错误的纠偏措施，引起误差积累。
所以，施工控制是大跨径连续梁桥悬臂法施工过程中不可缺少的工序。
监控目的在于确保时速250公里客运专线铁路有砟轨道（48+80+48）m悬灌施工预应力混凝土连续梁在施工过程中桥梁的主梁结构截面应力分布、挠度变化都能处于安全合理的范围之内，特别是控制梁体悬臂浇筑及预应力张拉过程，确保梁体在悬臂浇筑施工过程中的安全与成桥状态下线型满足设计要求。
对主要结构进行监测、跟踪分析，确保桥梁受力和桥梁线型尽量与理想的设计状态一致。
通过实际监测数据对设计参数进行估计，修正结构计算结果，用于指导和控制施工，最终实现结构的顺利成型，确保桥梁的施工安全和正常运营。
3.2施工监控组织机构和监控工作内容
3.2.1施工监控组织机构
施工监控是个高难度施工技术问题，但不是孤立的施工技术问题，它涉及设计、施工、监理单位的实际工作内容，为做好本项工作，在组织形式上分两个层次开展施工监控工作，即设立施工监控协调小组与施工监控工作小组。
施工监控协调小组由业主、设计、监理、施工和施工监控等单位参加，包括业主、设计、监理、施工和施工监控等单位的领导同志或技术负责人，其中业主单位同志任组长。
施工监控协调小组不定期开会，由组长召集，讨论施工监控中出现的重大问题，并提出修改方案。
施工监控工作小组由施工监控、监理、设计、施工等单位参加，包括施工监控单位的现场负责人、监理单位的现场代表及测量人员、施工单位的现场施工负责人和测量人员、设计单位的设计代表和业主单位的配合同志，其中施工监控单位的现场负责人任组长。
施工监控工作小组定期开会，由组长召集。
讨论施工控制中存在的问题，并提出修正方案。
如遇到重大施工问题，或需要修改设计的，提交施工监控领导小组讨论。
3.2.2施工监控工作内容
根据目标桥梁的结构特点和拟采用的施工工艺特点，施工期的监控将主要包括以下几方面的内容：
●计算分析：
对桥梁的施工过程中一些关键工况进行计算分析，为提交各种施工指令正确合理指导施工提供依据；
●应力监测：
在施工过程中所有关键工况监测主梁各关键截面的应力状态；
●位移监测：
在施工过程中所有关键工况监测主梁支座、跨中、1/4跨、1/8跨各截面的竖向位移；
●温度监测：
在施工过程中所有关键工况监测主梁表面和内部各点处的温度。
施工过程中的一些技术服务内容将主要包括：
（1）模拟计算桥梁的施工过程
根据设计提出的控制目标和计算结果，预告下阶段梁体安装定位标高及水平位置，并提出施工指令
（2）施工过程的结构监测
综合考虑设计单位提供的设计文件以及施工单位采用的施工方案，并结合环境以及施工过程中可能出现的不利因素，进行考虑施工过程的结构安全性、稳定性监测。
将施工各阶段结构应力、位移和温度等监测结果提交给设计方，验证设计意图是否实现，否则将变更施工指导书内容，重新给出施工控制参数。
（3）协助进行施工方案以及专项施工工艺的论证
作为项目的参建单位，可就施工方案的可行性、可靠性以及部分专项施工工艺实施的高效性为业主及相关单位提供咨询和技术支持。
（4）参与进行施工过程中的检测及试验
包括支架的预压试验，结构施工过程中的混凝土浇注质量检查、混凝土外观和裂缝检查、检测等。
3.3监控依据
1）《铁路桥涵设计基本规范》（TB10002.1-2005）
2）《铁路工程抗震设计规范》（GB50111-2006）；
3）《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）
4）《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》（TB10002.3-99）
5）《高速铁路桥涵工程施工质量验收标准》（TB10752.3-2010）
6）《高速铁路桥涵工程施工指南》（铁建设[2010]241号）
7）《铁路桥涵施工规范》（TB10203-2002）
8）《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204-2002）
9）《建筑工程施工质量验收统一标准》（GB50300－2001）
10）《工程测量规范》（GB50026-2007）
11）《混凝土强度检验评定标准》（GBT50107-2010）
12）《混凝土中钢筋检测技术规程》（JGJ/T152-2008）
13）相关的桥梁设计，施工图纸等资料
3.4施工控制方法与流程
3.4.1施工控制基本原理
大跨度桥梁的施工控制方法有开环、闭环反馈和自适应控制等。
对于较简单的桥型，我们可以在设计中估计结构的恒载和活载，由此计算出结构的预拱度，在施工过程中只要按照这个预拱度来施工，施工完成后的结构就基本上能达到设计所要求的线型和内力，这就是开环施工控制方法。
在施工过程中实际状态和理想状态中总会存在误差，即使对实际状态进行测量，得到与理想状态之间的误差，再将这些误差反馈，通过分析计算求出控制参数的修正量，这就形成了一个闭环控制过程。
在闭环反馈控制基础上，再加上一个系统辩识过程，整个控制系统就成为自适应控制系统。
当测量到的结构受力与变形状态与模型计算结果不相符时，把误差输入到参数辩识算法中去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，再按上述的反馈控制方法对结构进行控制。
这样，经过几个施工周期的反复辩识后，计算模型就基本上与实际结构相一致了，在此基础上可以对施工状态进行更好的控制。
3.4.2施工监控流程
大跨度拱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（见图3-1）。
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外型美观。
由于主梁采用悬臂法施工，因而主梁的线型控制主要是在施工过程中支架定位时的预抛高控制，同时考虑后期预应力张拉力的影响。
因此在施工过程中主要以线形控制为主。
（a）技术流程
（b）工作流程
图3-1施工控制流程
3.5施工监测及控制目标
施工监测与控制过程包括施工控制结构计算；分阶段确定的监（检）测项目；跟踪实际施工历程进行实时控制等内容。
按照设计单位要求，参考《铁路桥涵施工规范》，并结合所使用的测试仪器的精度，确定本项目施工监控成果的控制精度。
3.5.1控制指令执行原则与允许误差
（1）主梁标高定位必须在一天中相对稳定均匀的温度场中完成；
（2）定位坐标允许误差：
±5mm；
3.5.2局部线形控制要求
相邻箱梁节段接缝错台误差不超过±2mm。
3.5.3成桥系统控制误差
（1）线形：
全桥建成后在32°C基准温度下：
●主梁竖向线形误差：
±L/5000mm，且线形匀顺；
●桥面中线偏位：
10mm
●桥面宽偏差：
±30mm
●桥长偏差：
+30，-100mm
●桥头高程衔接误差：
±5mm
（2）对结构内力的控制精度目标为：
在成桥状态下实测应
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