连续刚构桥施工监控方案.docx

连续刚构桥施工监控方案.docx

《连续刚构桥施工监控方案.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《连续刚构桥施工监控方案.docx（25页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

连续刚构桥施工监控方案

某水电站库区省道淹没复建公路工程改隧道方案

某某大桥

施工监控实施方案

某某工程质量检测有限公司

二〇一二年十一月

1、工程概况

某某大桥主桥上部结构型式为（78+140+78）m三跨预应力混凝土连续刚构箱梁，箱梁采用单箱单室直腹板断面，顶板宽度为8m，箱梁根部梁高8.5m，跨中及边跨合拢段梁高为3m，箱梁底板下缘按1.8次抛物线变化。

0号块箱梁底板厚度为100cm，各梁段底板厚从悬臂根部至悬浇段结束处由96.3~32cm，其间按1.8次抛物线变化，跨中合拢段及边跨现浇段为32cm；在大桩号侧边跨现浇段设置直径为60cm人洞；箱梁0号块顶板厚度为50cm，其余节段为25cm；箱梁腹板厚度0~9号块为70cm，10号块为70~75cm，其余梁段为50cm。

主梁悬臂长度为1.75m，翼缘外侧厚15cm，根部为60cm，采用折线变化，翼缘厚度在端横梁设置伸缩缝处统一加厚至100cm。

边跨现浇段处设置宽度为1.6m的端横梁。

箱梁顶板水平，横坡由桥面铺装找平形成。

4、5号桥墩采用钢筋混凝土双肢变截面矩形实心墩，与主梁固结，单肢桥墩顺桥向尺寸为2.5m，横桥向墩顶尺寸为6.5m，并以1:

100的斜率往下放坡，3号、6号桥墩采用圆端形实体墩，上接盖梁，墩底承台横桥向、顺桥向均为6.6m，厚3.0m，基础采用4根直径为160cm双排钻孔灌注桩。

某某大桥主桥桥型布置图如图1-1所示。

图1-1某某大桥主桥桥型布置图

2、监控方案编制依据

（1）《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）；

（2）《公路工程技术标准》（JTGB01-2003）；

（3）《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62-2004）；

（4）《公路工程质量检验评定标准》土建工程（JTGF80/1-2004）；

（5）《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTGD63-2007）；

（6）《公路桥梁施工技术规范》（JTG/TF50-2011）；

（7）某水电站库区省道淹没复建公路工程两阶段施工设计图A1标段（K0+000~K5+400）。

3、施工监控量测目的和原则

3.1施工监控量测目的

某某大桥主桥为预应力混凝土连续刚构箱梁，为了确保主桥在施工过程中结构受力和变形始终处于安全的范围内，且成桥后的线形符合设计要求，结构恒载内力状态接近设计期望，在主桥施工过程中必须进行严格的施工监控。

为掌握施工过程箱梁内力情况，使施工过程中不致产生过大的不合理内力、残余力、裂缝等，应对其主要截面进行内力监测。

预应力混凝土连续刚构箱梁桥属大跨度超静定结构，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，且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，并通过计算，对浇筑主梁立模标高给以调整与控制，以满足设计的要求。

通过施工过程的数据采集和优化控制，在施工中逐步做到把握现在，预估未来，避免施工差错，缩短工期，节省投资。

3.2施工监控量测原则

施工监控量测是要对成桥目标进行有效控制，修正在施工过程中各种影响成桥目标的参数误差对成桥的影响，确保成桥后结构受力和线形满足设计要求。

（1）受力要求：

反映预应力混凝土连续梁桥受力的因素主要是箱梁的截面内力（或应力）状况。

通常起控制作用的是箱梁的上、下缘正应力，它们与箱梁截面轴力和弯矩有关，因为轴力的影响较小且变化不大，所以弯矩是箱梁中起控制作用的关键因素。

（2）线形要求：

线形主要是主梁的标高位置，成桥后（通常是长期变形稳定后）主梁的标高要满足设计标高的要求。

（3）调控手段：

通过调整立模标高来进行主梁线形的结构优化，将参数误差通过立模标高的调整予以修正。

进行立模标高调整，须考虑已建梁段的主梁标高。

主梁弯矩控制截面可选为各施工梁段的典型截面，主梁标高控制点可选为每一阶段施工梁段前端点。

（4）预防：

监控方将参与重大工序与工艺施工方案的审查，消除不必要的人为错误。

4、施工监控计算内容和过程

监控计算就是利用建立的监控计算体系对桥梁施工过程中各阶段结构应力和位移状态等施工控制参数进行计算，为施工提供施工控制目标值，保证施工的顺利进行并使结构最终达到或接近设计要求的成桥状态。

监控计算所采用的基本方法是倒拆正装法，即通过对从成桥状态倒拆结构的过程进行结构分析来得到每一施工阶段的施工控制目标值，然后根据施工控制目标值对结构进行正装施工控制（包括对结构某些参数的调整），使施工此阶段时结构的内力和变位等同或逼近倒装计算中同工况下的结构内力和变位，计算软件为钢筋混凝土及预应力混凝土桥梁结构分析软件，监控计算的内容和过程如下。

4.1确定监控计算初始状态和建立计算模型

监控计算初始状态一般采用设计部门确定的设计成桥状态作为初始状态。

在确定本桥监控计算的初始状态时，采用设计图纸中的成桥后的理论线型，在此基础上根据设计图纸中所反映出来的桥梁几何参数和结构参数建立结构有限元计算模型。

为实现桥梁结构的变形和应力分析，拟采用桥梁博士进行结构整体计算，采用midas/civil进行复核计算，以及采用ANSYS有限元软件进行局部分析计算。

在结构整体计算中，将结构简化为平面结构，各节段离散为梁单元，建模时不考虑桩基的影响，主桥上部结构划分为61个单元，4号墩柱划分为36个单元，5号墩柱划分为38个单元，主桥成桥状态结构计算简图如图4-1所示。

图4-1某某大桥主桥成桥状态结构单元划分图

4.2计算参数取值及修正

施工监控是个循环过程，必须根据测量、分析结果反复计算，这就涉及到计算参数的不断修正，使计算模型更接近实际结构。

在计算初期，采用规范设计参数或经验参数，在监控过程中根据测试数据不断修正。

计算参数是施工控制结构模拟计算中最基本的资料，这些参数会对桥梁的理论计算产生一定的影响，使实际变形与理论变形存在一定的差异，从而影响成桥竣工标高。

因此必须根据施工实际，随时调整理论计算模型使之与施工实际情况相符，再按修正后的模型确定新的立模标高，从而达到标高控制的目的。

理论模型的修正通过对模型中各相关参数的调整来实现。

4.3施工过程模拟计算

施工过程模拟计算是按照桥梁施工方案所确定的施工安装顺序，进行模拟实桥结构施工过程的结构分析，得到每一施工阶段的实桥线型和实桥结构受力状态，从而指导施工。

4.4施工前的预测计算

各阶段施工前的施工正装预测计算通常是结合上一阶段现场实测监控参数正装计算此阶段施工的结构内力状态和位移状态，并据此为施工单位提供此阶段各构件施工的线型放样、预应力张拉吨位和张拉顺序的调整等各项施工控制参数的目标值。

此部分计算是结合施工进程在施工现场完成的。

4.5施工后的校核计算

本阶段施工完毕后，将架设计算结果与施工检测结果进行比较，若两者差别满足要求，则提出下阶段的施工控制参数以进行下阶段的施工；若不满足要求，则根据最新的实测监控参数结构分析并对本施工阶段控制参数的目标值进行必要的修正。

4.6结构试运营计算

修建桥梁的最终目的是为了运营，同理，施工监控的最终目标是保证整个结构在施工过程的安全和施工质量并最终达到满足设计要求的成桥状态，以使整个桥梁在竣工后更好地运营。

固然，如果施工成桥后的状态与设计成桥状态，完全吻合，则完全保证了整个结构的运营要求，但是，对于特大桥来讲，施工成桥后的状态与设计成桥状态不可能完全吻合，总会存在或多或少的偏差，故在施工成桥后，部分计算要在施工完成后而桥梁运营前进行，全面了解整个结构的线型和内力状态，以使结构更好地进行运营。

4.7立模标高的确定

在大跨度预应力混凝土箱梁悬臂浇筑过程中，随着箱梁的延伸，结构自重将逐步施加于已浇筑的节段上，使其挠度逐渐增大而变化。

因此，在各节段施工时需要有一定的施工预拱（设计单位事先给出了各节段的预拱值）。

但实际施工中，影响挠度的因素较多，主要有箱梁自重、挂篮变形、预施应力大小、施工荷载、混凝土收缩徐变、预应力损失、温度变化等。

挠度控制将影响到合龙精度和成桥线形，故对其必须进行精确的计算和严格的控制。

通过实测，对设计部门给定的预拱值在一定的范围作适当修正。

否则，多跨度桥梁桥将可能出现较明显的起伏现象。

箱梁浇筑时各节段立模标高由几部分组成：

（1）

式中：

——待浇筑箱梁底板前端模板标高；

——该点设计标高；

——箱梁施工预抛高，为浇注完该节段后，由于以后的施工操作该节段所发生的变形，这种变形直到桥梁竣工时为止。

在模型计算中，即为安装完表示该节段的单元杆件后，该节段控制标高点（一般为节段远离墩的端点）所发生的变形的负值（变形位移值以向上为正，向下为负）；

——浇注本节段挂篮弹性变形对该点挠度影响值；

——混凝土后期收缩、徐变引起的变形，可通过计算求出控制截面的挠度最大值，然后按抛物线沿跨长分布；

——桥梁承受1/2静活载所引起的变形。

可通过结构计算准确求得。

在实际标高监控工作中，采用近似计算法，即先按中垮跨中截面弯矩影响线布载，求出跨中最大挠度并取其一半，然后按二次抛物线分布于该跨。

预拱分析采用与施工过程逆方向的反向分析计算方法，即认为变截面箱型连续箱梁合龙3500天后，箱梁顶面达到了设计要求给定的标高，然后在增加挂篮、模板和施工附加荷载的条件下，按实际施工的逆过程，逐步“拆除”各节段箱梁，计算剩余部分的标高，与被“拆除”节段最邻近的箱梁顶面标高减去其设计标高，即该节段的预拱度。

持续此计算过程，由合龙段反推至第二节段，由此得到各节段的预拱。

4.8系统误差识别及消除

无论是理论计算所取的各种设计参数（如材料特性，截面刚度，徐变系数等）或者是根据实测得到的数据都存在误差。

为了分析调整这些误差，可以将桥梁施工看作是一个复杂的动态过程，运用现代的信息控制理论进行分析，以确保最佳的施工控制方案，指导现场施工，使结构的实际状态逼近理想状态。

针对某某大桥主桥的特殊情况，我们采用的是自适应控制系统和预测控制系统。

自适应控制系统是认为施工工况的受力状态达不到理想状态的原因，是有限元计算模型中的计算参数与实际值有误差所致。

要得到比较准确的控制调整量，必须根据施工中的实测值来修正计算模型中的参数值，使计算模型与实际结构磨合一段时期后，自动适应结构的力学规律。

对于某某大桥主桥而言，在悬臂初期，参数不准确带来的误差对全桥的线形的影响较小，这对于自适应控制的思路是有利的。

经过几个施工阶段的调整后，计算参数已得到修正，为敏感的长悬臂施工中的节段架设创造了有利条件。

预测控制是指在全面考虑影响桥梁结构状态的各种影响因素和施工所要达到的目的后，对结构的每一个施工架设状态进行预测，使施工沿预定的目标进行。

由于预测状态与实际状态间免不了有误差存在，某种误差对施工目标的影响则在后续的施工状态的预测中予以考虑，以此循环直到施工完成和获得与设计相符的结构状态。

5、施工监测内容及方法

5.1线形测量

5.1.1基准点的设立

在主墩箱梁0号块顶面上设立水平基准点（基准点用短钢筋预埋，伸出混凝土面1.5～2.5cm，做好明显的红色标识，施工单位做好严格保护措施），利用两岸大地控制网点，使用后方交汇法，用全站仪测出主墩顶箱梁0号块基准点的三维坐标。

将主墩箱梁0号块顶面高程值作为箱梁标高的水准基点，每一主墩箱梁0号块顶面布置一个水平基准点，监理单位、监控单位和施工单位按每月至少一次联测。

以首次获得的主墩箱梁0号块顶面标高值为初始值，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。

水平基准点建立由施工单位负责完成（包括水平基准点的埋设和标高后视点引至箱梁0号块顶面基准点）。

5.1.2主梁挠度的观测

（1）测点布置：

施工单位在每一梁段悬臂端（距前端约10cm处）设立二个标高观测点。

测点须用短钢筋预埋，伸出混凝土面1.5～2.5cm，并用红油漆标明编号。

截面测点见图5-1中的“|”所示的位置，作为主梁混凝土上表面标高的