信江特大桥施工监控实施细则.docx

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信江特大桥施工监控实施细则

信江特大桥施工监控

实施细则

华东交通大学土木建筑学院

桥梁工程研究所

二〇一一年八月

信江特大桥施工监控实施细则

一、工程概况

信江特大桥桥孔分布72+3*116+76m,采用悬臂浇注挂篮施工，全线采用无碴轨道，行车速度高，对桥梁的施工质量控制要求很严格。

确保大桥在施工阶段的安全以及成桥后的线型，是关系到该工程完成后是否能正常运营的关键。

因此对大桥进行施工阶段的监控、监测是有必要的。

二、施工监控的目的、原则与方法

2.1施工监控目的

信江特大桥为大跨径预应力混凝土连续梁桥，为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控制。

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

预应力混凝土连续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必需的数据，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。

2.2控制原则

施工控制主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目标的影响，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：

线形主要是主梁的中线偏移与标高、桥墩各组成部分的轴线和标高。

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：

调整立模标高是主梁线形调整最直接的手段。

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及后续梁段的影响。

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施工梁段前端点。

4．预防：

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。

2.3监控方法

预应力混凝土连续梁桥施工过程比较复杂，影响参数多。

如：

结构刚度、梁段的重量、施工荷载、砼的收缩徐变、温度和预应力等。

求施工控制参数的理论设计值时，都假定这些参数值为理想值。

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不一致性，我们在施工过程中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。

具体流程见附图1。

1．设计参数识别

通过在典型施工状态下对状态变量（位移和应力应变）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

根据已施工梁段设计参数误差量，采用合适的预测方法预测未来梁段的设计参数可能误差量。

3．优化调整

施工控制主要以控制主梁标高和控制截面弯矩为主，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），调整本梁段与未来梁段的立模标高，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受力安全。

三、施工监控工作的主要内容

3.1结构施工仿真分析

复核设计计算所确定的成桥状态和施工状态，即对施工过程进行实时仿真。

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，对施工过程进行正装计算，并以正装计算得到的各施工阶段结果，对结构进行倒装计算，以期得到各施工阶段以及成桥状态下更加准确的结构受力和变形等控制数据。

主要计算模拟内容包括：

1．使用设计方相同的平面杆系有限元软件（桥梁博士2.9）对整个结构各施工阶段进行正装平面分析，与设计资料进行对比分析，核实设计提供的各施工阶段及成桥状态下状态变量的理论数据：

主梁标高及各控制截面应力、应变；

2．使用空间分析软件Midas6.32，对桥梁结构的各施工阶段及成桥状态通过正装计算，并与平面分析结果进行对比研究，分析两软件计算结果的差异，并研究原因，以得到更加准确的理论数据，为倒装计算提供依据；

3．以正装计算结果为基础，使用Midas6.32软件对结构进行空间倒装计算，得到各施工阶段的控制数据理论值：

梁段立模标高；

这些数据与设计单位相互校对，并经业主、监理等确认无误后作为施工控制的理论轨迹。

3.2施工控制有关的基础资料、试验数据的收集

1．混凝土龄期为3、7、14、28、90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另做一套试验；

2．气候资料：

晴雨、气温、风向、风速；

3．实际工期与未来进度安排；

4．挂篮主要尺寸及支点反力；

5．其他施工荷载在桥上布置位置与大小。

以上数据由相关单位提供。

3.3施工过程结构变位、应变和温度观测

本次施工监控以桥墩为基础，从墩顶零号块开始，所以监控之前，需要对各桩的承载力进行检测，并分别采用全站仪和水准仪对墩帽的位置及标高进行监测。

各控制参数误差必须在规范允许范围内。

施工一个梁段称为一个阶段，为了准确掌握主梁标高和内力变化，必须进行连续跟踪测量。

特将每一悬浇施工阶段分成三个工况：

a）挂篮定位、主梁立模；b）混凝土浇筑结束后；c）主梁预应力张拉后。

1、主梁挠度观测

1测点布置：

在预应力砼连续梁桥箱梁悬臂施工中，为正确反映桥梁施工的变位，把梁底标高作为施工控制的目标。

通过在每个悬浇梁段上布置3个对称的高程观测点（顶面3个），可以同时观测箱梁的竖向挠度及扭转变形情况。

观测点为预留露出混凝土（约5cm）的钢筋头，顶板钢筋头布置在中心和翼缘边缘，底板布置在底板中心和底板边缘,钢筋头都用红漆作了标记。

②测试方法：

用精密水准仪或高精度全站仪测量测点标高。

测试时间：

须在稳定温度场进行测量，对于晴天，尽量选择在日出前。

2、截面混凝土应变观测

应变计采用长沙市金码高科公司生产的JMZX-215AT型应变计，采用相应的应变计专用仪器测试。

所有测试元件都必须具有可靠的标定数据。

混凝土应变测点的截面位置分别设置在悬臂根部、四分之一截面、二分之一截面。

沿纵桥向截面布置应变测点，不断的对施工过程进行应变监测，以保证结构的施工安全，其中支座截面上腹板测点与水平方向成45度之外，其余测点均沿顺桥向布置。

在主桥主墩临时锚固区域布设应变测点，测试临时锚固点的应力状态，以监测施工时产生的不平衡力矩对临时锚固点的影响，确保安全。

由于实际施工中受结构自重，挂篮刚度，施工荷载等复杂因素的影响，可能还需要根据结构的实际状况，对某些截面进行适当的调整。

3、温度及其影响观测

1措施

在这方面，我们已有成熟的经验。

首先要抓好施工工序和工艺关。

采取有效措施，把内外温差降下来，把温度的影响降为最低。

②测试方法

混凝土温度元件选用长沙市金码高科公司生产的JMZX-215AT型应变计（这种应变计可同时测应变和温度）。

在桥梁主要构件的标准截面内预埋JMZX-215AT型应变计，以测量其内部的温度场。

3.4设计参数误差分析和识别

1．根据挂篮预压试验，分析挂篮刚度对标高的影响；

2．梁段自重误差对结构的影响；

3．梁的刚度误差对结构的影响；

4．混凝土收缩徐变对结构的影响；

5．施工荷载变动对结构的影响；

6．外界气温的影响；

7．预应力误差的影响。

3.5对未来梁段设计参数误差进行预测

根据采集的有关资料和数据，经过误差分析，去伪存真，预测其合适的采用值。

3.6预告主梁下一施工阶段立模标高

利用在已建的梁段上采集的数据，经过预拱度分析，预告下一施工阶段的立模标高，为保障结构线形提供科学依据。

3.7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、合拢施工方案作重大调整。

四．施工控制实施程序

4.1基础施工阶段

1、预防措施

a、审查施工单位提交的控制点在施工坐标中的计算值，确保其正确无误；

b、定期对控制网中的关键观测点进行复测，确保其可靠性。

2、几何测量操作

a、宏观控制：

对每一个墩的理论位置进行测量，确保全桥宏观几何尺寸；

b、水平标高控制：

对每一墩的承台标高、墩顶标高进行测量，确保其到达设计值。

3、组织安排

成立以监控、监理、施工三方的联合测量小组，三方同时到位，测量结果三方认可后签字，由监控方和施工方分别计算一致后交施工单位，在下一施工阶段采用。

4、主墩关键部位混凝土应力测量

对称施工可能发生不平衡力矩时，随时监测主桥主墩临时锚固区域布设的应变测点，以监测施工时产生的不平衡力矩对临时锚固点的影响，确保安全。

4.2挂篮施工

在悬臂浇筑混凝土的过程中，挂篮体系的变形不可忽视。

挂篮体系的变形一般由挂篮体系在混凝土重量作用下的弹性变形及挂篮系统各连接杆件因松动而引起的几何变形组成的。

要求对挂篮实施预压，得出挂篮在模拟荷载作用下，从加载到卸载的过程挂篮体系的弹性变形和几何变形，求出挂篮变形与荷载关系曲线。

为确定梁段施工预抛高提供参考依据。

为避免挂篮体系的几何变形难以预测，要求施工单位在挂篮定位时紧固挂蓝。

4.3主梁施工阶段

主梁施工阶段的测量工作较为繁杂，主梁施工过程中，主要对其标高、截面应力（应变）及温度进行施工监控。

（如附图3所示）

1、组织安排

继续采用由监控、监理、施工三方组成的联合测量小组，操作方式同上。

2、时间

尽量在固定的稳定温度场进行，一般定在6:

00左右，也可由监理根据工作需要、当时天气状况（如阴天）确定测量时间。

3、具体操作细则和阶段

（1）、挂篮到位、立模

施工方按施工控制指令表中的立模标高进行挂篮定位，然后通知监理和监控方检测其标高值，本工况测试内容为：

主梁标高：

前端5个梁段（包括挂篮上的测点）

要求：

a、必须确保空挂篮处于正常施工阶段，其上不能有任何堆积物等临时荷载；

b、检测时间应避开局部温差影响，在规定的标准时段内检测；

c、立模标高误差<±5mm。

（2）、浇完混凝土

本工况测试内容：

主梁标高：

前5个梁段

要求：

控制好混凝土数量，标高误差在±3cm以内。

（3）、主梁预应力张拉完毕

本工况测试内容：

a、主梁标高：

前5个梁段

b、控制截面应力、应变

要求：

标高误差在±3cm以内；避免温度影响；应力、应变符合预定规律。

4.4合拢段施工阶段

合拢段施工是全桥的关键阶段，需对其进行严格的监控，主要内容为主梁的标高和控制截面的应力应变变化，拟分以下四种工况：

1、安装合拢段平衡重（一般为水箱）；

2、边浇筑混凝土、边放水；

3、张拉合拢段预应力；

4、去掉平衡重（空水箱及其它荷载）。

4.5阶段施工控制验收

在主梁施工一段后，监控单位即汇总前一阶段的成果，进行小结，作出简评，并将这些内容上报，在此基础上分析计算出下一阶段的采用值，下达下一阶段的指令。

五．施工控制的精度、原则与总体要求

5.1控制精度和原则

1．控制指令执行原则与允许误差

①立模与张拉必须在一天中相对稳定均匀温度场中完成；

②立模标高允许误差：

（+/-）5毫米；

2．局部线形控制要求

相邻节段相对标高误差不超过0.3%（附加纵坡）。

3．已浇梁段以及成桥后主梁系统控制误差

标高误差：

（+/-）L/5000，其中L为跨径；

4．主梁重量控制要求

按施工规程要求对主梁横截面尺寸的误差严格控制。

5．其他

①主梁轴线：

主梁中线水平方向允许偏差（+/-）10mm，高程允许偏差（+/-）10mm；

②桥面平整度：

允许偏差（+/-）8mm（两米直尺检测）。

5.2实施中的总体要求

1．严格控制施工临时荷载。

材料堆放要求定点、定量；

2．测量工作由施工、监理平行进行，以便于在现场及时校对，同时由施工、监理河监控3方会同确认；

3．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；

4．每一施工工况完成后，由有关方进行测试，确认测量结果无误后方可进行下一工况的施工；

5．主梁挂篮立模前后的测试工作必须回避日照温差的影响；

6．控制指令表经有关方签认后方可执行，才能进行下一梁段的施工。

六．组织机构

6.1机构组成

施工控制是个高难度的但不是孤立的施工技术问题，它涉及业主、设计、监理、监控、施工等单位的工作。

为做好本桥的监控工作，建议在组织形式上分两个层次开展施工控制工作，即设立施工控制领导小组与施工控制办公室。

重大技术问题由领导小组讨论决定，具体工作由施工控制办公室实施，指令通过监理发出。

施工监控领导小组：

监控方负责人、监理方负责人、施工方项目经理、设计代表及本标段业主负责人。

6.2各单位分工

1．业主

协调各成员单位的工作，及时召集主梁施工控制会议。

2．设计单位

（1）提供结构计算数据文件、图纸、结构最终内力状态和线形。

a．成桥状态下的主梁和桥墩控制截面内力和应力；

b．成桥线形要求；

c．考虑施工过程的主梁累计挠度。

（2）会签控制小组发布的控制指令表。

（3）讨论决定重大设计修改，负责变更设计后各种验算。

3．施工单位

（1）施工组织设计与进度安排，如有变更原定施工方案应及早提出。

（2）挂篮挠度计算与试验。

（3）混凝土弹性模量试验。

（4）桥面施工荷载调查与控制。

（5）负责测试元件的现场保护，并为监控单位提供现场测试的便利条件。

（6）主梁的位移测试，测试结果在每一梁段完成后及时汇交施工控制工作办公室。

4．监理单位

（1）签发施工控制指令。

（2）监测主梁标高。

（3）提供主梁断面尺寸测量结果。

（4）每一梁段完成后将有关监测结果及时汇总给施工控制工作办公室。

5．监控单位

（1）拟定施工控制方案。

（2）施工过程结构变位、应力、应变和温度观测。

（3）识别设计参数误差，并进行有效预测。

（4）优化调整分析。

（5）预告下阶段挂篮立模标高。

（6）发生重大修改及时向领导小组汇报并会同设计单位提出调整方案。

（7）主桥竣工后两个月内提交施工控制与监测成果报告。

6.3施工控制工作程序

由施工控制领导小组从总体上指挥施工控制工作的进行，具体实施由施工工作办公室完成。

首先由施工控制方发出施工控制指令表，由设计方对主梁标高等数据进行复核，然后报监理方确认签发至施工单位具体实施。

一个阶段施工完成后，监理将各方相关数据汇总至施工控制办公室进行简要小结，进而进入下一阶段的施工工作程序（详见附图2）。

七．施工控制表格

7.1表格类型

（1）信江特大桥施工控制指令表；

（2）墩顶标高实测值与设计值比较表；

（3）主梁标高实测数据记录表；

（4）梁底标高实测值与理论值比较表；

（5）应力应变测试数据记录表；

（6）应力应变实测值与理论值比较表；

（7）华东交通大学信江特大桥项目部监控报告单。

7.2表格编号规则

为了管理好施工控制中的大量数据和表格，对表格进行如下方式的编号：

（1）表格编号格式：

表格P—T—N（—C）

（2）编号中各部分的具体含义为：

①P：

部位号（Positionofthebridge），按照设计分区作为部位编号；

②T：

表格类型号（Typeofform），分为标高、应变及温度。

（3）N：

梁段号（Numberofbeam），按设计梁段编号；

（4）C：

工况号（Caseofconstruction）

01—挂篮定位；

02—浇完全部砼；

03—预应力张拉后。

华东交通大学土木建筑学院

桥梁工程研究所

2011-8-1

附图1施工控制框图

附图2：

主梁标准梁段施工流程图