22局暮云大桥连续梁线形控制实施大纲.docx
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22局暮云大桥连续梁线形控制实施大纲
长株潭城际铁路暮云特大桥
悬臂现浇连续梁桥线形控制大纲
北京工业大学
2011年5月
赣龙铁路小隘大桥
悬臂现浇连续梁桥线形控制大纲
工程施工单位：
赣龙铁路××标
中铁二十二局×项目部
监控单位：
北京工业大学
方案编制：
方案审核：
出版时间：
二○一二年二月
目录
一、工程概况4
1.1设计标准4
1.2桥跨结构形式4
二、悬臂现浇连续梁桥线形控制目的与特点4
三、线形控制内容5
3.1线形控制要求5
3.2线形控制工作内容5
3.3线形控制所需的检测项目5
四、控制体系与技术路线6
4.1线形控制体系6
4.2线形控制技术路线6
五、线形控制组织形式10
5.1各方分工及职责建议10
5.2数据、指令处理程序11
六、施工线形控制的实现流程12
七、控制进度计划安排13
八、人员安排13
九、拟投入设备、仪器、软件名称及数量13
附表：
15
一、工程概况
1.1设计标准
设计行车速度160km/h，单线。
（1）列车竖向活载：
采用中-活载。
（2）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。
1.2桥跨结构形式
××特大桥为62+4×96＋92+66m七跨连续梁桥。
梁体为单箱单室、变高度、变截面结构。
箱梁顶宽8.5m，底宽4.8m，顶板厚度32cm，腹板厚度45～57.5～70cm，底板厚度46～95cm。
在端支点、中支点、跨中共设13个横隔板，隔板设有孔洞，供检查人员通过，端支点处横隔板厚1.3m，中支座处横隔板厚2.4m，中跨中横隔板厚0.8m。
二、悬臂现浇连续梁桥线形控制目的与特点
由于大跨悬臂现浇连续梁桥是逐节段、长期施工形成的，其实际施工材料的力学参数及预应力损失等都会与设计有一定差异，节段立模、测量误差以及环境变化对结构变形的影响等因素在设计过程中是无法准确预预测的。
因此，为保证悬臂现浇施工的连续梁在成桥时的线形状态可知、可控，使成桥线形满足设计要求，通过现场实测、计算分析，使施工实际与设计的误差对结构的影响达到最小，必须进行有效的线形控制。
预应力混凝土连续梁桥由于在悬臂施工阶段是静定结构，只要施工过程主梁截面尺寸（自重）及预应力张拉力满足规范要求的精度，合龙过程中如不施加额外的压重，成桥后内力状态一般不会偏离设计值很多，因此连续梁桥施工过程控制的主要目标是主梁的线形。
预应力混凝土连续梁桥在已施工梁段上出现线形误差时，只能通过张拉预备预应力束调整（对于高于目标值的高程偏差通过压重能够得到一定调整，但桥梁内力将因此改变），而这一调整量是非常有限的；因此，一旦出现线形误差，误差将永远存在，只能通过立模标高逐步消除，有时调整需经过几个梁段才能完成，因此需要对各节段的立模标高进行调整和优化，使其既能满足成桥线形的要求，而又不改变成桥内力状态。
三、线形控制内容
3.1线形控制要求
1）施工过程中梁段线形状况满足设计和规范要求；
2）精度控制和设计误差调整的措施不对施工工期产生实质性的不利影响；
3）主梁合龙前两端标高误差、轴线偏差符合规范要求；
4）主梁竣工后线形状况满足设计和规范要求。
3.2线形控制工作内容
1）确定控制目标：
确定和达到各施工阶段（包括竣工状态、合拢状态）的线形要求。
2）结构计算分析
（1）桥梁上部结构的设计复核验算；
（2）反馈控制分析：
根据施工过程中的现场测试参数进行仿真计算，提出施工阶段的控制参数值（主梁节段立模标高等），并通过施工过程中的实时测量数据对这些参数进行分析、修正，用以指导下阶段施工。
3.3线形控制所需的检测项目
1）现场需测定的参数
（1）挂蓝变形
（2）结构材料的物理、力学和几何参数检测
a.混凝土容重、弹性模量、强度等指标。
b.结构尺寸检查。
（3）施工中的施工荷载、材料机具等临时荷载参数
2）实时参数检测
（1）物理量测量：
时间、温度；
（2）线形监测：
挠度或变形观测（包括主梁线形、主梁轴线偏位、桥墩变形等）。
四、控制体系与技术路线
4.1线形控制体系
桥梁的线形与设计和施工过程有密切的关系，为了按照设计要求、安全优质地建成桥梁，需要从多个方面建立起控制体系，由以下几方面组成：
1）现场的实时测量
测量的内容包括物理测量（温度﹑时间）﹑线形测量（轴线、标高等）。
测量的周期（或时间）需根据施工现场的状况确定。
2）现场测试
包括混凝土容重﹑弹性模量等基础数据测量。
3）分析判断系统
根据现场测量与测试资料，用结构分析程序对结构的状态进行分析，与设计资料进行对比，分析结构各个阶段变形及结构线形，对后续施工状态进行预测，给出下一节段的立模标高，并提出线形控制建议。
4.2线形控制技术路线
本项目线形控制具体的工作内容与技术路线如下：
1）挂篮现场加载试验及混凝土弹模测定
结构设计时的参数一般是按规范取用，但结构线形控制时，则应对结构主要基本参数进行实际测定，以便在施工前对其进行修正，从而进一步修正原设计控制线形，为该桥在成桥后满足设计要求奠定基础。
具体测定工作应根据桥梁所在的自然环境条件、所用材料情况、施工工艺及工序情况来进行。
（1）挂篮加载试验
挂篮拼装好后，应进行预压和加载试验，以检验其承载能力和消除非弹性变形，并实测挂篮的弹性变形值。
根据挂篮试压加载各项测试结果，绘出挂篮荷载—挠度曲线，为箱梁线形控制提供可靠依据。
（2）弹性模量的测量
混凝土弹性模量的测试主要是为了测定混凝土弹性模量（
）随时间（
）的变化过程，即
曲线。
采用现场取样然后通过现场试验机试压的方法，分别测定不同配合比、不同温度下混凝土在设计要求的最低张拉龄期、14天、28天龄期的弹性模量值。
2）线形控制中的施工监测
施工监测为线形控制提供必要的反映施工实际情况的数据与信息，为桥梁线形控制顺利进行提供保证。
在每一节段的主梁施工过程中，都需要观测箱梁的挠度；
在立模、
节段浇筑、
预加力张拉前和
预加力张拉后需要观测其挠度变化，以便与分析预测值比较，并为状态修正提供依据。
在进行这些观测的同时，还需要进行梁体温度（或环境温度）进行观测，以便考虑温度的影响。
（1）挠度测点布置
对于双线桥梁，在每个施工节段上布置5个对称的高程观察点，横向位置为箱梁轴线（1个）、箱梁外边缘向内50cm处（2个），具体位置见图1所示。
对于单线桥梁，在每个施工节段上布置3个对称的高程观察点，横向位置为箱梁轴线（1个）、箱梁外边缘向内50cm处（2个），具体位置见图2所示。
这样不仅可以测量箱梁的挠度，同时可以观察箱梁是否发生扭转变形。
高程控制点布置在离节段前端20cm处（横桥向在一条直线上）。
采用Ф16钢筋，垂直方向与顶板的上下层钢筋点焊牢并要求竖直，Ф16钢筋下端要顶在模板上。
为使得测量竖向钢筋顶标高能够真实反映箱梁标高，同时避免测点露出钢筋弯曲引起标高测试失真，要求测点钢筋露出箱梁混凝土表面5cm，测点钢筋要求梁端磨平，并将露出端用红油漆标记。
各测点钢筋棍的长度
，式中D为测点位置箱梁顶板的理论厚度。
（2）挠度测量时间
变形观测资料是线形控制中进行立模标高及线形调整最主要的依据。
为尽量减少温度的影响，观测应安排在早晨太阳出来之前（温度稳定）进行，如果因工程进度急需而在其他时候测量，必须准确记录测量时的天气、温度、具体时间等参数，以便分析时作为修正参考。
在整个施工过程中，对每一个节段都需要进行立模完成时、混凝土浇筑后、预应力钢筋张拉前、预应力钢筋张拉后的标高进行观测；在对第N节段标高进行测量时，要对0～N段标高测点同时测量，以便掌握各点的挠度及箱梁曲线的变化历程，以确保箱梁悬臂端的合拢精度及桥面的成桥线形。
观测结果的正确性是完成线形控制目标的先决条件，所有测量数据都需经过仔细的检查、签认。
图1双线箱梁截面标高测点布置图
图1单线箱梁截面标高测点布置图
3）主跨在施工过程中及成桥后的结构分析
结构分析是结构线形控制的主要工作内容之一，该项工作根据施工过程与成桥运营情况来完成各施工状态及成桥后的内力与位移计算，进而确定出结构各施工阶段的位移理论值。
计算可考虑施工的进程、时间、相应状态临时荷载、环境温度、截面的变化、结构变化、混凝土的收缩与徐变、预加应力等因素。
可确定出桥梁的预拱度，预测下一施工状态及施工成桥状态位移。
结构施工过程结构行为分析可运用倒退分析与前进分析两种方法，该项分析包括如下几项内容：
（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位移；
（4）给出有关施工的建议。
4）线形控制误差分析
线形控制的目的是尽可能消除理论计算与施工实际情况间的差异，这种差异表现为：
计算参数与实际参数的差异、计算假定与实际情况的差异、施工误差、测量误差等。
消除这些差异从两个方面来进行。
（1）调整计算参数、修正理想状态
由于结构实测与理论值存在着一定的偏差，通过对位移偏差分析，结构参数敏感性分析，结构参数识别，进一步分析找出偏差原因，确定出设计参数真实值。
为施工成桥符合设计要求服务，也为同类桥的设计与施工积累经验。
（2）反馈控制分析、预测立模标高
根据结构理想状态、现场实测状态和误差，进行分析、预测出下阶段模板标高的最佳取值是克服误差的有力手段。
5）结合控制的实时跟踪分析
通过每一阶段施工前的仿真预测计算，得到结构理想状态（设计理想状态）；通过该阶段施工后实际的观测结果，得到结构实际状态（本阶段实际状态）后，对两种状态进行比较，进行误差识别和分析，用实测的反馈信息仿真预测下一阶段理想状态（随后理想状态）并给出其参数预告报告，其工作流程为“预告→施工→量测→判断→修正→预告”的循环过程。
6）线形控制实施工作流程
结合本桥的特点，采用下图3所示的线形控制流程：
图3线形控制工作流程
五、线形控制组织形式
成立以各方参加的线形控制小组，统一领导、协调线形控制工作。
5.1各方分工及职责建议
1）施工方（甲方）
对线形控制目标提出要求，对变形控制过程的具体实施办法和流程提出意见；负责施工过程中各节段的变形测量，具体实施控制方提出的和监理方审核的控制要求。
负责建立一套精确的几何量测系统，在施工过程中，对每一个节段都需要进行立模时、混凝土浇筑后及预应力钢筋张拉前后的标高及平面位置观测，提供测量资料。
负责控制桥面横向坡度，对施工立模是否达到立模通知单要求负责，在立模后要记录下模板各控制测点的标高，拆模后要节段控制测点实际标高，作为调整下一节段标高的依据。
施工方应及时提供各节段立模时、混凝土浇筑后及预应力钢筋张拉前后的标高及平面位置。
当测量表明挠度响应出现异常时，应根据指导方要求进行复核测量及原因分析，以便尽快解决问题。
施工方负责安排专门人员与指导方进行工作联系和协作，协调各方关系，组织重大技术问题讨论，提供项目所必需的资料和为线形控制人员提供工作支持，按合同支付费用。
2）线形控制方（乙方）
成立专人负责的线形控制组，按合同规定内容对主桥进行受力分析、线形预测。
根据施工方反馈的各种测量数据，依据施工工艺进行的前进倒退分析，对施工工艺、设计方案以及主梁、主墩施工期间及成桥后期的变形状态提出合理的建议，及时提出各个节段的立模标高。
对于施工中可能出现的问题和意外事故，会同有关部门积极提供处理参考意见。
在各种测量数据的传递中各方面有义务密切配合，保证数据的准确性和数据传递速度。
5.2数据、指令处理程序
线形控制文件及施工实测数据传递关系示意如下图3（由各方确定）：
图3数据、指令传递程序
六、施工线形控制的实现流程
下面以前几个梁段的施工过程来说明整个施工线形控制的实现流程及各方的主要职责：
1）线形控制小组提供0#梁段立模标高；
2）绑扎钢筋，埋设标高测量基准点；
3）模板标高调整到位，进行标高（指标高测点钢筋头的高程，以下同）经检查签认后通过邮件或网络提供给线形控制小组；
4）浇注混凝土；
5）进行标高及平面位置测量，经检查签认后提供给线形控制小组；
6）主梁混凝土满足龄期及强度要求后（即浇注5天以后且混凝土强度及弹性模量超过85％设计值），张拉预应力钢束、压浆；
7）进行标高及平面位置测量，经检查签认可后提供给线形控制小组；
8）安装挂兰，进行预压试验，试验结果报线形控制小组及相关单位；
9）线形控制小组提供1#梁段立模标高；
10）绑扎钢筋，埋设标高测量基准点；
11）模板标高调整到位，测量后提供给线形控制小组；
12）浇注混凝土；
13）进行标高及平面位置测量，经业主授权人员检查签认后提供给线形控制小组；
14）张拉预应力钢束、压浆；
15）进行标高及平面位置测量（具体要求由线形控制单位提出），经甲方授权人员检查签认后提供给控制小组；
16）挂兰移动到位；
17）进行标高及平面位置测量，经甲方授权人员检查签认后提供给线形控制小组；
其他梁段重复上述9）～17）的过程。
由于桥跨数量较多，结构的合拢顺序及合拢处理措施的恰当与否对于桥梁结构的成桥内力、线形有很大的影响；此外，多跨连续梁桥容易出现各个T进度不一致的情况下实现合拢，收缩、徐变效应对于结构内力及线形也有复杂的影响。
因此，施工前应对上部结构施工工期、施工方案等作出准确详细的规划，经相关部门核准后应切实执行。
七、控制进度计划安排
1．主墩及0号块施工期间，进行如下工作：
（1）对结构进行理想状态下的理论分析；
（2）准备线形控制大纲。
2．从主梁0#块至本桥竣工，进行如下工作：
（1）施工方对结构进行现场线形、位移及温度测量；
（2）线形控制方在远程进行计算机实时跟踪分析，并提出线形控制要求，必要时赴现场查看和解决问你问题。
3．主桥竣工后一个月完成线形控制总结和结题。
八、人员安排
线形控制组主要人员见下表1：
表1主要线形控制人员简况
姓名
性别
年龄
职称、学历
专业
分工与联系方式
张文学
男
37
副教授、博士
桥梁工程
负责人
吴海军
男
37
副教授、博士
桥梁工程
技术负责人
陈士通
男
35
高级工程师、博士
桥梁工程
结构分析
陆萍
女
35
讲师、硕士
桥梁工程
结构分析
张浩
男
25
硕士生
桥梁工程
现场负责
王景景
女
24
硕士生
桥梁工程
数据整理
九、拟投入设备、仪器、软件名称及数量
（1）使用的主要设备仪器
设备仪器名称投入台数
1）台式计算机1台
2）笔记本电脑1台
3）打印机1台
4）数码相机1台
（2）软件名称
1）GQJS一套
2）桥梁博士一套
3）ANSYS（仿真、非线性分析软件）一套（美国）
附表1：
标高测试记录表
××特大桥悬浇施工××墩1#梁段张拉前后预埋观测点高程及砼面高程
点号
砼前
钢筋头
砼后
钢筋头
对比值
张拉后
钢筋
张拉影响
钢筋
砼前0#
钢筋
砼后0#
钢筋
砼影
响前
张拉后
0#钢筋
张拉
影响前
张拉
前砼面
张拉
后砼面
张拉
影响砼
张拉
影响砼
设计
高程
比较值
备注
1
108.143
108.126
-0.018
108.129
0.003
108.115
108.112
-0.003
108.115
0.003
108.035
108.041
0.006
0.006
大里程
2
108.095
108.079
-0.016
108.083
0.004
108.156
108.153
-0.003
108.157
0.004
108.063
108.067
0.004
0.004
108.064
0.003
3
108.094
108.079
-0.014
108.084
0.004
108.138
108.133
-0.005
108.138
0.005
108.002
108.008
0.006
0.006
107.999
0.009
4
108.098
108.086
-0.013
108.090
0.004
108.169
108.169
0.000
108.172
0.003
108.072
108.079
0.006
0.006
108.064
0.015
5
108.173
108.150
-0.023
108.155
0.004
108.149
108.145
-0.004
108.149
0.004
108.057
108.062
0.005
0.005
6
108.336
108.313
-0.022
108.319
0.006
108.309
108.308
0.000
108.312
0.004
108.256
108.262
0.006
0.006
小里程
7
108.332
108.314
-0.018
108.320
0.006
108.347
108.343
-0.004
108.347
0.004
108.282
108.287
0.005
0.005
108.289
-0.002
8
108.285
108.267
-0.018
108.272
0.006
108.307
108.302
-0.004
108.307
0.005
108.214
108.220
0.006
0.006
108.224
-0.004
9
108.324
108.310
-0.014
108.315
0.005
108.347
108.343
-0.004
108.348
0.005
108.292
108.297
0.005
0.005
108.289
0.008
10
108.352
108.333
-0.018
108.341
0.008
108.319
108.316
-0.004
108.321
0.006
108.266
108.272
0.007
0.007
注:
重点监控2.4.7.9四个点此阶段长度为:
3.5米
尺寸布置和原来一样,从右到左进行测量
测量完成时间:
1月31日下午1:
30
天气:
阴,温度:
8度
张拉时砼弹性模量：
36400MPA，强度：
49.1MPA
测量:
记录:
附表2
暮云特大桥主梁悬浇施工挂篮标高通知单
标题
××号墩**＃段悬浇施工
编号
Y××－**
日期
2011年4月10日
1．××号墩**＃梁段箱侧（小里程）立模预拱度为mm（↑），其中包括挂蓝总变形+29mm（含已施工梁段变形影响），成桥计算预拱度-3.0mm，以前节段偏差调整值+0mm；
2．××号墩**＃梁段桂侧（大里程）立模预拱度为mm（↑），其中包括挂蓝总变形+27mm（含已施工梁段变形影响），成桥计算预拱度-4.2mm，以前节段偏差调整值+0mm；
3．主梁平面位置按照设计图纸放样和控制；
4．混凝土浇注前，请埋设标高控制测量标记，在块件两悬臂端顶板各埋设5根钢筋（φ16）作为施工控制标高测量标记（布置在离块件最前端20cm处），所有钢筋底部顶住模板，露出箱梁混凝土顶面5cm，与主筋点焊牢固；
5．进行立模标高调整，在日出之前温度稳定时段进行立模标高的最终测量确认，并调整至满足要求（允许误差±2mm）；此时，测量两悬臂0＃梁段、1＃梁段各埋设钢筋的顶面标高，测量模板顶底板标高控制点高程；
6．混凝土浇注后，日出之前温度稳定时段测量两悬臂0＃梁段、1＃梁段各埋设钢筋的顶面标高；测量模板顶底板标高控制点高程；
7．张拉纵向预应力筋后、挂篮移动前，在日出前温度稳定时段进行测量两悬臂0＃梁段、1＃梁段埋设钢筋的顶面标高、平面位置测量。
其他事项：
1）0#梁段大里程侧预应力张拉效应不明显，请注意对称张拉等环节的控制；
2）控制好各梁段立模标高精度；
3）注意混凝土浇筑厚度控制及抹面质量。
经办
复核
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