斜拉桥施工监控实施方案.docx

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斜拉桥施工监控实施方案

第一章工程概述1

1.1东运河桥工程概述1

1.1.1桥梁概况1

1.1.2主要技术标准1

1.1.3施工方法概述2

1.2西运河桥工程概述2

1.2.1桥梁概况2

1.2.2主要技术标准3

1.2.3施工方法概述3

第二章监控的依据、目的、内容和方法6

2.1施工监控依据6

2.2监控目的和内容6

2.3施工监控方法7

第三章监控仿真计算与分析方法9

3.1施工过程仿真分析9

3.1.1有限元模型9

3.1.2仿真计算内容10

3.2计算分析方法11

3.3控制误差分析14

3.4各类误差处理方法15

3.5结构设计参数识别18

3.6控制的实时跟踪分析18

3.7索力调整的方法18

第四章施工监测工作方案20

4.1线形监测20

4.1.1索塔轴线偏移测量20

4.1.2主梁线形测量21

4.1.3线形监测设备23

4.2应力监测23

4.2.1索塔应力监测24

4.2.2主梁应力监测25

4.2.3传感器的选择与埋设27

4.2.4应力监测流程与注意事项29

4.3索力测试29

4.4温度测试31

4.5支架变形监测33

4.6其他监测内容34

4.7基础资料收集与分析34

4.8施工控制精度35

第五章施工监控工作重点与难点37

5.1支架现浇施工特点37

5.2施工监控工作重点37

5.3施工监控工作难点39

第六章施工监控工作组织41

6.1施工监控组织流程41

6.2施工监控协调与分工41

6.3文件传递与提交42

第七章质量保证及安全措施45

7.1质量保证措施45

7.2人员与仪器设备47

7.3人员安全保障措施49

7.4施工监控安全预警49

7.5应急预案与处理措施50

第八章荷载试验及运营期健康监测建议52

8.1荷载试验52

8.2运营期健康监测建议52

附表54

第一章工程概述

1.1东运河桥工程概述

1.1.1桥梁概况

郑州市郑东新区北三环跨东运河桥西接北三环路-龙翔三街交叉口，东接北三环路-朝阳路交叉口，跨越东运河。

桥梁总长272m，设计起点桩号K4+652.175，终点桩号K4+924.180，左右分幅布置。

东运河桥主桥设计为独塔双索面预应力混凝土斜拉桥，采用塔墩梁固结体系，主桥跨径布置为（80+112）m，分左右两幅，左右幅镜像对称，两幅桥之间为已竣工的北三环下穿隧道。

左幅桥宽29.5m、右幅桥宽27.0m，梁高均为2.8m。

斜拉索索体采用环氧喷涂钢绞线成品索，在塔身内设置鞍座，梁端张拉。

北三环跨东运河桥左幅立面布置如图1.1所示。

图1.1北三环跨东运河桥立面图（左幅）

1.1.2主要技术标准

（1）桥梁设计基准期：

100年。

（2）桥梁设计荷载：

城-A级，人群荷载按规范取值。

（3）桥梁结构设计安全等级：

一级。

（4）环境类别：

Ⅱ类。

（5）地震烈度：

抗震设防烈度7度，地震动峰值加速度为0.15g。

（6）设计速度：

60km/h。

（7）桥梁横坡：

车行道、非机动车道及慢行系统-向外1.5%；

人行道-向内1.5%。

（8）防撞等级：

车行道设防撞护栏，防撞等级：

SB,SBm。

（9）桥面防水等级：

Ⅰ级。

1.1.3施工方法概述

本桥主梁采用满堂支架现浇施工，索塔拟采用爬模法施工。

主要施工步骤为：

（1）四通一平，施工队伍进场；

（2）全桥桩基础及承台施工，搭设主梁施工支架，支架预压；

（3）施工主塔下塔柱；

（4）施工主桥墩顶段：

立模板、绑扎钢筋、浇注箱梁混凝土；同时施工桥塔上塔柱；中间引桥箱梁与主桥箱梁可同步施工；

（5）施工主塔两侧余下部分主梁，完成后张拉箱梁横、纵向预应力；同步

继续施工索塔直至桥塔封顶；满堂支架施工引桥；

（6）同步安装斜拉索，逐根分级对称张拉斜拉索至设计索力，主梁脱架；安装塔上避雷设施；

（7）拆除主塔吊机（或支架）；拆除河中施工支架；

（8）施工桥面系及附属设施；清理河道，荷载试验，作通车准备。

1.2西运河桥工程概述

1.2.1桥梁概况

郑东新区龙湖区北三环跨西运河桥梁工程位于郑东新区龙湖地区北三环与众意路交叉口西侧，跨越西运河，是北三环道路工程东延段的一部分，位于规划的龙湖半岛西南侧。

桥梁平面位于直线上，最大纵坡-1.83%。

桥梁设计起点桩号K1+906.00，终点桩号K2+133.00，桥梁全长227m。

本桥设计为独塔双索面预应力混凝土斜拉桥，采用塔墩梁固结体系，跨径布置为（40+109+70）m，分左右两幅，左右幅镜像对称，两幅桥之间为已竣工的北三环下穿隧道。

左幅桥宽29.0～24.5m、右幅桥宽26.5～22.0m，梁高均为2.5m。

斜拉索采用高密度聚乙烯护套无粘结预应力钢绞线成品索。

本桥基础均采用钻孔灌注摩擦桩。

北三环跨西运河桥左幅立面布置图如图1.2所示。

图1.2北三环跨西运河桥立面图（左幅）

1.2.2主要技术标准

（1）桥梁设计基准期：

100年。

（2）桥梁设计荷载：

城-A级，人群荷载：

2.4kN/m2。

（3）桥梁结构设计安全等级：

一级，重要结构。

（4）环境类别：

Ⅱ类。

（5）地震烈度：

地震烈度为7度，地震动加速度峰值为0.15g。

（6）设计速度：

60km/h。

（7）桥梁横坡：

车行道、非机动车道及慢行系统-向外1.5%

人行道-向内1.5%

（8）防撞等级：

机动车道两侧护栏采用SB级。

（9）风荷载：

运营期100年重现期设计基本风速28.7m/s；

施工期20年重现期设计基本风速25.3m/s。

1.2.3施工方法概述

1、主塔及基础施工顺序

（1）主塔

a、平整场地；b、桩周注浆；

c、桩基钻孔施工，边钻孔边下放钢护筒，浇筑桩基混凝土；d、开承台基坑，切割承台以上多余钢护筒，平整基底并夯实；e、浇筑承台垫层混凝，绑扎承台钢筋，浇筑承台混凝土；f、绑扎承台钢筋，浇筑承台混凝土；

g、浇筑塔墩混凝土；h、爬模法浇筑上塔柱混凝土。

（2）辅助墩a、平整场地；b、桩周注浆；

c、开挖承台基坑，平整基底并夯实，施工钻孔桩；d、浇筑承台垫层混凝土，绑扎承台钢筋，浇筑承台混凝土；e、施工墩身。

（3）桥台

a、平整场地；b、打入桩基桩护筒（边跨桥台），施工钻孔桩；c、绑扎盖梁钢筋，浇筑盖梁混凝土；

d、待主梁预应力张拉完毕后，浇筑背墙及耳墙混凝土。

2、主梁

（1）主梁0#段与主塔横梁同步采用满堂支架施工，主要施工步骤如下：

a、支架预压，消除非弹性变形；b、立模现浇混凝土，由支架两端向中间对称浇筑；c、0#段节段的混凝土养护，特别注意主梁和横梁等被模板封闭的部分养护，

在养护混凝土的初始结硬过程中，不得对被养护的混凝土有扰动（在主梁混凝土

施工中均按此要求）；

d、待混凝土强度达到设计强度的95%以上时，张拉横梁预应力钢束。

（2）主梁阶段施工采用满堂支架。

主要施工步骤如下：

a、支架预压，消除非弹性变形；b、由桥塔向两侧立模逐段现浇主梁混凝土；

c、每个节段均由支架两端向中间对称浇筑，覆盖并洒水养护；d、施工缝凿毛并清洗干净；

e、浇筑下一节段；

f、待混凝土强度达到设计强度的95%以上时张拉预应力钢束；g、对称张拉斜拉索，拆除施工支架。

第二章监控的依据、目的、内容和方法

2.1施工监控依据

（1）郑州市郑东新区北三环跨东运河桥施工图（2014.07）；

（2）郑东新区龙湖区北三环跨西运河桥梁工程施工图设计（2014.08）；

（3）郑州市郑东新区北三环跨东运河桥相关施工方案文件；

（4）郑东新区龙湖区北三环跨西运河桥相关施工方案文件；

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

（6）《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）；

（7）《公路斜拉桥设计细则》（JTG/TD65-01-2007）；

（8）《城市桥梁设计规范》（CJJ11-2011）；

（9）《公路桥涵施工技术规范》（JTG/TF50-2011）；

（10）《公路工程技术标准》（JTGB01-2003）；

（11）《城市桥梁工程施工与质量验收规范》（CJJ2-2008）；

（12）其它相关国家及行业标准。

2.2监控目的和内容

斜拉桥的特点之一是设计和施工的高度耦合，施工方法的不同，不但影响结构安装时的应力，而且对建成后的桥梁最终应力状态和几何线形也有很大影响。

该项目两座桥梁均为支架现浇施工斜拉桥，为确保桥梁设计的合理成桥状态在施工中顺利实现，必须进行施工控制。

另外，该项目两座桥梁左右幅之间为已竣工的下穿隧道，由于规划的限制，隧道与桥梁边缘距离很近，桥梁的施工将对隧道产生一定的影响，施工期间需对隧道变形进行监测。

本项目施工监控即针对桥梁设计目标，通过施工过程模拟分析、现场监测以及误差识别与预测，对桥梁施工过程中的结构进行反馈控制，以实现设计要求的成桥结构受力与线形状态。

施工监控的具体内容和目的包括以下7方面：

（1）计算复核设计成桥状态和确定合理施工状态；

（2）通过调整和控制标高，确保全桥线形符合设计要求；

（3）优化和调整斜拉索成桥索力；

（4）控制主塔应力和线形；

（5）通过对全桥关键截面应力进行控制，确保成桥内力符合设计要求；

（6）监测桥梁支架应力及变形，确保支架施工安全；

（7）左右幅桥梁之间下穿隧道位移监测（另见隧道变形监测方案）。

2.3施工监控方法

施工控制是一个预告、施工、量测、识别、修正、预告的循环过程系统。

系统除了应具备常规的结构分析计算功能外，还应具备在施工现场根据实测参数消除设计与实际不一致的自适应能力，并能及时提供标高和索力修正值。

因此，本项目选用自适应控制方法。

其基本原理为：

通过施工过程的反馈测量数据不断更正用于施工控制的跟踪分析程序的相关参数，使计算模型适应实际施工过程，当计算模型能够较准确地反映实际施工过程后，以计算结果指导以后的桥梁施工。

由于经过自适应过程，计算模型已经与实际施工过程比较吻合，因而可以达到线形与内力（索力）状态双控的目的。

如图2.1所示，自适应控制方法基本步骤如下：

（1）首先以设计的成桥状态为目标，按照设计参数，计算确定每一施工步骤应达到的分目标；

（2）根据上述分目标开始施工，测量实际结构的变形等数据；

（3）根据实际测量的数据分析和调整各计算参数，以调整后的参数重新计算确定以后各施工步骤的分目标。

（4）反复上述过程即可使计算模型与实际施工相吻合，各分目标也成为可

实现的目标，进而利用计算模型指导以后的桥梁施工和进行必要的调整与控制。

图2.1施工过程控制框图

第三章监控仿真计算与分析方法

3.1施工过程仿真分析

3.1.1有限元模型

针对本项目桥梁的结构及施工特点，拟采用桥梁有限元软件midasCivil梁/板单元模型对结构进行离散，建立该桥的有限元模型；施工过程中的支架采用只受压单元模拟。

1.施工过程的模拟

在对桥梁结构进行施工过程仿真计算时，为了得到主塔及主梁结构任意截面处在施工各阶段的内力和变形的动态变化情况，必须进行多步骤连续求解。

建立桥梁有限元模型时，将结构各单元及节点一次建立完成，然后根据施工阶段的划分，依次激活或钝化单元来模拟施工过程。

在整个计算