阳新富河大桥施工监控细则.docx

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阳新富河大桥施工监控细则

阳新县富河特大桥

施工监测监控

实施细则

湖北楚晟科路桥技术开发有限公司

2015年6月

目录

一、工程概况3

二、施工监控组织机构与人员组成6

2.1施工监控协调小组6

2.2施工监测监控项目组6

2.3相关各方的配合7

2.4施工监控人员9

2.5计算软件和检测设备10

三、施工监控原则与方法12

3.1施工监控的原则和依据12

3.2控制方法13

3.3施工监控目标13

四、施工监测监控的主要内容15

4.1施工监测监控的内容15

4.2箱梁施工监测监控程序15

4.3结构计算16

4.4箱梁挠度测量和线性控制17

4.4.1箱梁施工预拱控制17

4.4.2预拱的预测和调整18

4.4.3箱梁线形控制程序19

4.4.4箱梁线形测量和挠度观察19

4.4.5箱梁轴线抽测21

4.4.6主梁立模标高的测量21

4.4.7同跨两边对称截面相对高差的直接测量21

4.4.8多跨线形的通测21

4.4.9结构几何形状测量22

4.5控制截面应力测量22

4.5.1传感器的选择22

4.5.2应力控制截面23

4.5.3控制截面传感器布置26

4.5.4钢弦应变计埋设27

4.5.5箱梁结构应力测量27

4.5.6测试应力误差分析28

4.6混凝土弹性模量及容重测量（根据需要进行）28

4.7裂缝观测29

4.8施工监测监控工况划分29

4.9施工控制精度29

五、施工监控的重点、难点及其对策31

5.1主梁线形控制31

5.2预应力筋的张拉力控制31

5.3主梁和桥墩应力控制31

5.4不平衡载荷控制31

六、施工监控工作及安全保证措施32

6.1监控工作的保证措施32

6.2安全保证措施32

6.2.1提高认识健全机构32

6.2.2本项目监控安全要点33

七、施工监控整体要求与工作配合34

一、工程概况

富河特大桥位于平原开阔地带及湖网中，因跨越富池拟建船闸和富水河而设。

富池拟建船闸处为三级航道，宽22.2米，与路线交角70°；富水河与路线交角68°。

大桥桥长1488米（上构为12×30m预应力砼连续T梁+43.5+75+43.5+75+120+75m变截面砼连续箱梁+23×30m预应力砼连续T梁），桥梁全宽21.5米。

本次监控内容为43.5+75+43.5和75+120+75两联的桥梁施工监控。

上部结构为变截面全预应力混凝土连续箱梁，下部结构为钢筋混凝土实体墩，低桩承台，群桩基础。

富河特大桥主桥技术标准如下：

（1）设计荷载:

公路-Ⅰ级；计算行车速度80km/h；

（2）路基宽度:

21.5m,双向4车道；

（3）环境类别:

Ⅰ类；

（4）桥梁设计安全等级:

一级,结构重要性系数

；

（5）设计基准期：

100年；

（6）地震基本烈度：

度，设计基本地震加速度为0.05g，设计地震分组为第一组，按

度设防。

图1.1富河特大桥主桥120m梁布置图（单位：

m）

图1.2富河特大桥主桥75m梁布置图（单位：

m）

（a）墩梁固结处截面

（b）跨中截面

图1.3　富河特大桥主桥120m梁单幅箱梁截面（单位：

cm）

（a）墩梁固结处截面

（b）跨中截面

图1.4　富河特大桥主桥75m梁单幅箱梁截面（单位：

cm）

二、施工监控组织机构与人员组成

大跨度桥梁施工监测监控是一项难度与精度要求高且需要各方配合和良好组织的技术课题，它涉及业主、设计、施工、监理等各个方面的工作。

为做好富河特大桥主桥的施工监测监控工作，在组织形式上分两个层次开展工作，第一层次为由业主、监控单位、设计单位、监理单位、施工单位等组建的施工监控协调机构，第二层次为具体负责大桥施工监控工作实施的施工监测监控项目组。

2.1施工监控协调小组

组长：

业主单位主管领导

副组长：

监控单位负责人、监理单位负责人

成员：

监控单位现场负责人、驻地监理工程师、施工单位项目经理、设计代表等

施工监测监控协调小组主要负责桥梁施工监测监控过程中各方关系的协调、重大事项的决策和紧急事件的处理。

2.2施工监测监控项目组

富河特大桥主桥施工监测监控项目组负责大桥施工监测监控的日常工作的开展，包括：

拟定施工监测监控实施细则；完成监控方案中提及的各项施工监测监控任务，即结构分析计算、提交下段挂篮立模标高（提前24小时）、结构应力和箱梁高程测量、结构裂缝观察、不平衡荷载观测等；识别设计参数误差，并进行有效预测；发生重大修改及时向相关部门汇报，并会同设计单位提出调整方案；每一梁段完成后及时将有关监测监控结果汇交施工监控协调小组。

如有重要情况发生，则以书面形式及时报告。

监测监控项目组还将负责协调内部工作，以及协调业主、设计、施工、监理、监控各方面的工作、执行监控协调小组的指示，提交阶段监控成果和竣工后的监控报告等。

监控管理程序如图2.1所示。

图2.1施工监控管理程序

施工监测监控中的重大技术问题在施工监测监控协调小组的领导下论证决定，必要时监测监控项目组向业主提出建议，组织专家论证。

2.3相关各方的配合

施工监测监控工作实施由建设单位、监控单位、设计单位、监理单位、施工单位等共同完成。

施工监控等具体工作由监测监控项目组和相关各方组成的施工监测监控系统实施，并承担合同赋予的权利和义务。

各协作单位在大桥监控工作中的职责如下:

（1）设计单位

①提供大桥结构计算数据文件；

②提供各工况下（工况划分见后说明）及成桥后箱梁各施工节段的应力、应变和变形设计计算结果；

③提供箱梁各节点（高程控制点）预拱度设计计算结果；

④提供大桥施工安全性检算资料；

⑤讨论决定重大设计修改，负责变更设计后的各种验算。

（2）施工单位

①提供施工设计图纸及施工体系受力计算数据（挂篮自重；施工荷载等）；

②提供详细的施工组织设计与施工进度计划，如有变更施工方案应及早提出；

③提供施工材料的物理、力学性能值；

④桥面施工荷载调查与控制；

⑤负责保护好现场元件、导线及仪器设备免遭意外或人为破坏；

⑥施工高程测量在每一梁段完成后及时汇交施工监控单位，以便对主控方的控制数据起校核作用。

⑦提供工地试验室进行有关试验的工作条件；提供现场观测及监测元件设置的工作条件。

⑧每墩安排1名工作人员，与监控人员建立正常的工作联系；

⑨安排1名张拉联系人，张拉结束后，及时通报监控人员进行应力测试；

⑩安排1名测量工作联系人，立模到位后或浇注混凝土后，及时通报监控人员进行复测或箱梁标高测量。

（3）监理单位

①认真执行监理工作，保证施工质量；

②协调好设计、施工与监测三方的现场配合；

③督促和检查监测单位按本细则按期完成任务，监督施工单位对监控单位测试元件进行有效的保护；

④提供箱梁断面尺寸、立模标高等复测结果；

⑤会签监控小组发布的监控指令表；

⑥在监测监控任务依现场需要有所增补、变更时，及时与建设单位联系，审核和报批有关事项；

⑦每一梁段完成后及时将有关监测结果汇交施工监控单位。

2.4施工监控人员

富河特大桥主桥施工监测监控项目组成员均为常年从事桥梁工程科研、施工和监理的专业技术人员，对于大跨径桥梁施工监测监控均有十分丰富的实际经验，完全具备了完成大桥施工监测监控任务的能力和条件。

富河特大桥主桥施工监测监控项目负责人王向阳，博士,教授。

1991年大学毕业后曾在公路桥梁施工建设一线工作，2001年获得武汉理工大学结构工程硕士学位，2004年获得华中科技大学固体力学博士学位，同年到武汉理工大学任教，2004年12月评为副教授，2010年10月评为正教授。

主要研究方向：

道路与桥梁结构分析研究、桥梁施工控制和荷载试验、桥梁检测与加固等。

曾获得武汉市科技论文三等奖一次，湖北省科技论文三等奖一次。

主持贵州省科技厅项目一项，作为主要参加者参与国家科技支撑计划和国家自然科学基金项目各一项，以项目负责人主持横向科研项目20余项。

发表科研论文32篇，其中被SCI收录2篇，EIcompendix收录16篇。

主要负责完成的桥梁监控项目有：

黄冈下巴河大桥、内蒙古集丰高速黑沟特大桥、内蒙古包头德胜泰黄河特大桥、内蒙古沿黄一级公路210分离式立交桥、内蒙古沿黄一级公路南沟特大桥、内蒙古大城西黄河特大桥、十堰市发展大道神定河大桥等。

具有丰富的大中桥梁施工监测监控经验。

富河特大桥主桥施工监控项目组其他成员均为既具有十分扎实的理论基础，又具有一定的施工监控实际经验的本单位教师和技术骨干，完全具备了完成大桥施工监控的条件。

拟参加大桥施工监测监控的技术人员及分工见表2.1。

表2.1拟投入的技术骨干和主要现场测试人员

姓名

年龄

拟在本项目中

担任的职务

技术职称

所从事专业及时间

参加过的类似项目

王向阳

45

项目负责人

博士

教授

硕导

道路桥梁

24年

江北一级公路兰溪河大桥、内蒙古黑沟特大桥、内蒙古树东公路磴口黄河大桥、大城西黄河大桥、沿黄公路210大桥、南沟大桥和十堰神定河大桥等施工监测监控

郭细伟

32

测量工程师

博士

道路桥梁4年

沿黄公路210大桥、南沟大桥和十堰神定河大桥等施工监测监控

冯英骥

25

结构分析、现场测试

硕士研究生

道路与桥梁2年

十堰神定河大桥

谢凯悦

24

结构分析、现场测试

硕士研究生

道路与桥梁1年

十堰神定河大桥

夏小勇

24

结构分析、现场测试

硕士研究生

道路与桥梁1年

十堰神定河大桥

余学林

24

结构分析、现场测试

硕士研究生

道路与桥梁1年

十堰神定河大桥

施文杰

23

结构分析、现场测试

硕士研究生

道路与桥梁1年

十堰神定河大桥

李甜甜

23

结构分析、现场测试

硕士研究生

道路与桥梁1年

十堰神定河大桥

按监控合同要求以及施工进度，监控项目负责人能够及时到达监控现场领导组织监控工作，建立施工监控项目部，处理日常事务，衔接各方面工作，以确保监控工作有条不紊地进行。

其他监控人员视施工进展情况陆续进驻监控现场，及时开展监控技术工作。

2.5计算软件和检测设备

计算软件和投入的仪器设备详见表2.2和表2.3所示。

表2.2分析计算软件

软件名称

主要功能

研发单位

备注

公路桥梁结构设计系统GQJS9.7

系统适用于任意可作为平面杆系处理的桥梁结构体系计算，如：

连续刚构桥、连续刚构等等，可对悬臂施工、顶推法施工、临时支架组装等结构体系，进行施工阶段和使用阶段综合分析，可输出阶段内力和位移、累计内力和位移等。

静态与动力分析均可计算

交通部公路科研所

我单位已经拥有该正版软件

2套

土木结构专用结构分析与优化设计软件MIDAS/Civil

MIDAS/Civil是基于对预应力箱型桥等土木建筑的分析中所需要的各种功能进行综合考虑而开发的最先进的土木结构分析系统，可对悬臂施工、顶推法施工、临时支架组装等结构体系，进行施工阶段和使用阶段综合分析，可输出阶段内力和位移、累计内力和位移等。

线性与非线性、静态与动力分析均可计算。

韩国研发，中国引进

我单位已经拥有该正版软件

2套

Ansys结构有限元分析软件

具有较强的结构静态与动力分析计算通用软件，适合线弹性结构与材料非线性、几何非线性、接触非线性等问题的分析计算。

美国研发，中国引进

我单位已经拥有该正版软件

2套

表2.3主要仪器设备

名称

型号

功能

使用年限

设备状态

备注

精密水准仪

LeicaNA728

线形及挠度测量

10

已有/状态良好

1台

钢弦式检测仪

JXH－2

应变测量

10

新购

2台

钢弦应变传感器

JXH-2

应变测量

5

新购

300个

测微器

苏光FS1

线形测量

5

已有/状态良好

2个

混凝土裂缝读数显微镜

国产

裂缝测量

2

已有/状态良好

4台

屏蔽导线

国产

应变

新购

10000m

万用表

DT9202A

5

已有/状态良好

1只

笔记本电脑

HP

2

已有/状态良好

2台

打印机

HP-1010

2

已有/状态良好

1台

三、施工监控原则与方法

3.1施工监控的原则和依据

施工监控的原则：

一是根据现行有关技术标准及技术规范、规程进行事前及事中控制，做到施工前根据确定的施工方案计算施工荷载并预测应力与应变，明确相应的施工控制参数；施工中及时监测相应参数，发现偏差及时反馈与修正。

二是对成桥目标参数进行有效控制，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。

力学参数:

反映连续梁桥受力的因素是主梁和桥墩的截面内力（或应力）。

位置参数:

主要指主梁的标高、坐标。

施工过程中的挠度控制（线形控制）和成桥后（通常是长期变形稳定后）主梁的标高与坐标等空间位置参数必须满足设计要求。

富河特大桥主桥施工监控的依据为：

1）富河特大桥主桥施工监测监控合同；

2）富河特大桥主桥施工图纸；

3）《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）；

4）《公路钢筋混凝土与预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62-2004）；

5）《公路桥涵施工技术规范》（JTG/TF50-2011）；

6）经业主和监理单位审核通过的《富河特大桥主桥施工监测监控实施细则》。

3.2控制方法

设计参数识别

大跨度梁桥施工过程复杂，影响参数多。

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。

在施工过程中，为了消除因设计参数取值的不确切所引起的设计与实际的不一致性，必须通过在典型施工状态下对状态变量（位移、应力和应变）实测值与理论值的比较，进行设计参数影响分析，识别出设计参数误差量。

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。

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。

参数优化调整

通过监测取得桥梁实际变形和受力与设计参数的偏差。

通过影响分析提出优化调整未来梁段相关参数的方案，将参数误差引起的主梁线形与受力的变化通过调整予以修正。

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的受力安全。

对于主梁线形的调控,调整立模标高和坐标是最直接的手段。

对于主梁受力的调控,调整预应力是最直接的手段。

3.3施工监控目标

根据现有的施工水平以及测试仪器设备的精度，参照目前国内同类型桥梁的施工监控经验，确定本桥施工监控目标。

本桥施工监控目标见表3.1。

表3.1本桥施工监控目标

控制项目

控制目标

检测方法

主梁合拢口相对高差

≤20mm

水准仪检测

桥轴线偏位

按规范

全站仪检测

控制断面砼应力偏差

≤15%

实测值与理论计算值比较

对称断面砼应力偏差

≤10%

实测值相互之间比较

四、施工监测监控的主要内容

4.1施工监测监控的内容

施工控制的主要内容：

①结构计算；②预拱度控制；③桥面线形控制；④张拉混凝土结构应力控制；⑤不平衡荷载控制。

施工监测的主要内容：

①水准基点监测；②立模标高的监测；③施工过程中箱梁混凝土表面标高的监测；④箱梁轴线的监测；⑤箱梁几何尺寸的监测；⑥箱梁混凝土应力的监测；⑦不平衡荷载观察；⑧裂缝观察；⑨桥墩混凝土应力的监测等。

4.2箱梁施工监测监控程序

箱梁施工监测监控是本桥施工监控的重点，箱梁施工控制程序框图如图4.1所示。

图4.1箱梁施工监测监控程序框图

4.3结构计算

富河特大桥主桥施工监控计算的主分析软件为“公路桥梁结构设计系统――GQJS9.7版本”，验证软件分别为“土木结构专用结构分析与优化设计软件MIDAS/Civil”和“桥梁博士”。

按照设计和施工所确定的施工工序，以及设计所提供的基本参数，对结构进行正装分析，包括：

（1）结构形变分析；

（2）控制截面结构应变应力及内力计算；

（3）结构预拱度计算分析，以确定立模标高。

富河特大桥主桥施工阶段划分为：

桥墩施工划分为一个阶段；箱梁部分，每一个施工节段的挂篮前移到位、混凝土浇筑、预应力筋张拉，各划分为一个阶段；0号块施工、张拉以及合拢口的施工、二期恒载施工等共划分为57个计算阶段。

详见表4.1。

表4.1计算阶段的划分

阶段

阶段施工内容

阶段

阶段施工内容

1

桥墩施工

31

张拉9＃预应力束

2

浇注0＃

32

挂篮前移

3

张拉0＃预应力束

33

浇注10＃

4

安装1＃挂篮

34

张拉10＃预应力束

5

浇注1＃

35

挂篮前移

6

张拉1＃预应力束

36

浇注11＃

7

挂篮前移

37

张拉11＃预应力束

8

安装2＃挂篮

38

挂篮前移

9

浇注2＃

39

浇注12＃

10

张拉2＃预应力束

40

张拉12＃预应力束

11

挂篮前移

41

挂篮前移

12

浇注3＃

42

浇注13＃

13

张拉3＃预应力束

43

张拉13＃预应力束

14

挂篮前移

44

挂篮前移

15

浇注4＃

45

浇注14＃

16

张拉4＃预应力束

46

张拉14＃预应力束

17

挂篮前移

47

浇筑边跨现浇段混凝土

18

浇注5＃

48

边跨张拉

19

张拉5＃预应力束

49

浇筑跨中合拢段混凝土

20

挂篮前移

50

张拉主跨跨中合拢束

21

浇注6＃

51

防撞墙

22

张拉6＃预应力束

52

调平层

23

挂篮前移

53

沥青混凝土

24

浇注7＃

54

3650天收缩徐变

25

张拉7＃预应力束

55

26

挂篮前移

56

27

浇注8＃

57

28

张拉8＃预应力束

58

29

挂篮前移

59

30

浇注9＃

60

4.4箱梁挠度测量和线性控制

4.4.1箱梁施工预拱控制

在大跨度预应力混凝土箱梁悬臂浇筑施工中，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拢精度和成桥线形，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：

Hi——待浇筑箱梁底板前端模板标高；

Ho——该点设计标高；

fi——本次及以后各浇筑箱梁段对该点挠度影响值；

fi预——本次浇筑箱梁段纵向预应力束张拉后对该点挠度影响值；

fi篮——挂篮弹性变形对该点挠度影响值；

fx——由收缩、徐变、温度、结构体系转换、二期恒载、活载等影响对该点挠度影响值。

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梁桥合拢3600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，计算剩余部分的坐标，与被“拆除”节段最邻近的箱梁顶面标高减去其设计标高，即为该节段的预拱度。

持续此计算过程，由合拢段反推至第二节段，由此得到各节段的预拱。

4.4.2预拱的预测和调整

在主梁施工中，结构实际线形很难与设计计算的理论线形完全吻合。

施工预拱的设置严格受到施工工期、施工时间、合拢日期等制约，将按施工单位编制的“大桥施工网络进度图”和合拢时间安排来调整确定。

实际测量值与理论计算值的偏差可通过物理—力学模型予以分析，其手段是通过前期预测和后期调整来实现。

如果线型偏离量不太大，则可以由下一节段直接调整进行一次性补偿；若偏离量较大，一次性补偿将会出现明显的桥面“波浪”，需要通过若干节段的预拱度连续修正来弥补误差。

后者的多节段调整方案，实际上是一种多目标的全局优化解。

预拱控制实际上是对成桥线型的预测，需要通过实际的桥面标高测量结果，不断反馈比较，用实践来检验理论计算的准确性与调整方案的合理性。

监控方将本着不断监测观察，理论计算、分析调整，再测量观察的方法，与施工、监理单位密切配合，搞好预拱的预测和调整，以保证大桥质量达到优质工程的目标。

4.4.3箱梁线形控制程序

为了保证箱梁轴线高程施工精度，应通过现场实测，及时准确地控制和调整施工中发生的偏差值。

选用高精度水准仪（偶然误差≤1mm/km），高程控制以Ⅱ等水准高程控制测量标准为控制网，箱梁浇筑以Ⅲ等水准高程精度控制联测。

测量控制程序如图4.2所示:

图4.2高程测量控制程序

4.4.4箱梁线形测量和挠度观察

大桥主梁的轴线和里程用全站仪进行测量，高程用自动安平水准仪进行测量。

将轴线后视点引至过渡墩，用远点控制近距离点。

1、基准点的设立

每一悬臂浇注结构布置一个水平基准点和一个轴线基准点（做好明显的红色标识，施工单位做好严格保护措施），水准基点布置在0＃块箱梁顶面、横隔板上，采用直径16mm二级钢筋在垂直方向与顶板的上下层钢筋点焊牢固，并要求竖直，钢筋露出箱梁混凝土表面5cm，测头磨平并用红油漆标记。

其标高值作为箱梁高程的水准基点，监理单位、监控单位和施工单位按每月至少一次联测。

2、箱梁线形和挠度测量

测点布置：

施工单位在每一梁段悬臂端梁顶设立3个标高观测点和2个挠度测点，详见图4.3所示。

挠度测点用短钢筋预埋在腹板附近（约347cm处），并用红油漆标明编号。

标高测点分别距翼板边缘50cm处和梁中点处。

图4.3箱梁截面测定位置示意图

测量方法：

用精密水平水准仪测量测点标高。

测量频率：

监控单位和施工单位按各节段施工次序，每一节段按两种工况（即：

浇筑混凝土后；预应力钢筋张拉后）对主梁挠度进行平行独立测量，相互校核。

测量时间：

测量时间在早7：

00左右和下午5：

00以后进行。

监控单位在测量过程中，除考虑工序进展必须对每一工况进行例行测量外，还要对温度变化引起的挠度进行测量。

为了找出温度变化引起主梁挠度变化的规律，对于一些重点工况，在工况不变的情况下，分别在早晨6：

00左右（即温度较低）和中午12：

30～14：

30（即温度较高）间对其挠度进行测量，找出温差变化较大时挠度变化的极值，从而为确定待施工各节段预拱提供较为可靠的依据。

4.4.5箱梁轴线抽测

测点布置：

施工单位在每一梁段悬臂端梁顶中线设立一个轴线观测点。

测点见图4.3中的“o”所示的位置。

测量方法：

使用全站仪和钢尺等，采用测小角法或视准法直接测量其前端偏位。

4.4.6主梁立模标高的测量

测点布置：

立模标高的测点位置见图4.4中的“│”所指处，即：

底板底模板三个特征位置；单箱单室顶板底模板七个特征位置。

图4.4箱梁截面立模标高测点位置示意图

测量方法：

用精密水平水准仪测量立模标高。

测量时间：

立模标高的测量应避开箱梁上下表面温差较大的时段。