施工监控实施方案.docx
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施工监控实施方案
施工监控实施方案
跨青岛南路特大桥连续梁
（60m+100m+60m）
施工监控实施方案
山东广信工程试验检测有限公司
二0一二年九月
1.施工监控总则
对大型桥梁而言，理想的几何线形与合理的内力状态不仅与设计有关，而且还依赖于科学合理的施工方法。
如何通过对施工过程的控制，在建成时得到预先设计的内力状态和几何线形，是桥梁施工中非常关键和困难的问题。
施工监控的目的就是通过在施工过程中对桥梁结构进行实时监测，根据监测结果，评估各主要施工阶段主要构件的变形及应力变化状态是否符合设计要求，判断施工过程是否安全，结构是否正常工作；而当出现较大误差时，应对结构进行误差调整，并对设计的施工过程进行重新安排，从而保证桥梁建成时最大可能地接近理想设计状态，同时也确保施工期间的结构安全、施工质量和施工工期。
连续梁桥的施工监控一般有三个方面的主要任务，一是使结构在建成时达到设计所希望的几何形状，二是使结构在建成时达到合理的内力状态，三是在施工过程中保证结构的安全。
由于连续梁桥是多次超静定结构，施工过程中箱梁中实际结构尺寸的变化、临时施工荷载的施加，混凝土的弹性模量、收缩徐变，预应力张拉力施加的时间、大小与损失情况对结构的总体受力和成桥线形有很大影响，因此，在施工中如何根据各施工段的实际龄期考虑混凝土收缩、徐变，考虑实桥混凝土取样的实测弹性模量、成桥实际几何尺寸等的现场信息反馈来确定相关参数，使计算状态尽可能与实际相符，达到‘自适应’状态，确保桥梁总体受力和成桥线形是悬臂施工连续梁桥施工监控的主要任务。
根据以往这类桥梁施工控制的经验，连续箱梁桥施工误差主要出现在以下几个方面：
①混凝土材料的容重、弹性模量因混凝土配合比不同而异；
②环境温度、日照及空气相对湿度的影响；
③悬臂施工挂篮作用在箱梁上的反力、施工荷载等；
④施工时因模板变形等原因造成的梁段自重变化；
⑤混凝土收缩、徐变变形复杂性的变形差异；
⑥各梁段预应力的实际张拉力与理论值之间的差异等；
⑦预应力的松弛、徐变分析的不确定性；
⑧上部结构合龙顺序的变化。
2．工程概况
跨青岛南路特大桥桥梁中心桩号DK276＋475.15m，桥长2783.19m，该桥位于威海市精区市郊，从小里程到达里程依次跨越珠海路、天东河、青岛南路、博通路、荣成路，该桥桥址区表覆第四系全新统人工堆积层，其下为第四系全新统冲洪基层粉质粘土、细砂、中砂、粗砂、细角砾组成下伏基岩为晚元古代花岗岩，桥址下水类型为基岩裂隙水。
跨青岛南路连续梁（60m+100m+60m）下部结构为钻孔灌注桩（摩擦桩），墩台为双线园段型实心桥墩，墩台承台基础采用放坡开挖。
现浇连续梁梁底采用二次抛物线变化，截面采用单箱单室、变高度、变截面直腹板形式，箱梁顶宽12.2m，底宽6.7m，顶板厚度除梁段附近为65cm外，其余为40cm，腹板厚度60～100cm变化，全联在支点处设置5道横隔梁。
本桥采用挂篮施工，0号块、直线段（15号块）采用支架法施工，采用为先边跨、后中跨的合龙顺序。
3．编制依据及计算分析软件
3.1施工监控依据
（1）《铁路桥涵设计基本规范》（TB10002.1-2005）
（2）《铁路桥涵钢筋混凝土及预应力混凝土结构设计规范》（TB10002.3-2005）
（3）《高速铁路桥涵施工技术指南》（铁建设[2010]241号）
（4）《高速铁路桥涵工程施工质量验收标准》（TB10752-2010）
（5）《预应力混凝土连续梁设计图》
（6）相关各方提供的有关技术资料
（7）相关图纸资料
（8）结合工程所在地实际情况
3.2施工监控软件
（1）桥梁博士V3.03（平面杆系有限元分析）
图3-1全桥平面杆系有限元分析模型示意图
（2）MIDAS/Civil2006（计算校核）
图3-2全桥有限元计算模型示意图
4．施工控制结构分析
4.1施工监控分析计算方法
4.1.1施工控制计算考虑的主要因素
1）施工方案与施工荷载
由于预应力混凝土连续箱梁桥的恒载内力与施工方法和架设程序密切相关，施工
控制计算前首先对施工方法和架设程序作较为深入的研究，并对主梁架设期间的施工
荷载给出一个较为精确的数值。
2）预加应力
预加应力直接影响结构的受力与变形，施工控制中将在设计要求的基础上，充分
考虑预应力的实际施加程度。
3）混凝土收缩徐变
计算时，计入混凝土收缩徐变的影响。
4）温度
温度对结构的影响是复杂的，对季节性温差在计算中予以考虑，对日照温差则在观测中采取一些措施如指定观测时间和建立误差分析方法等予以消除，减小其影响。
5）几何非线性影响
在施工控制计算中将考虑几何非线性的影响。
6）施工进度
施工计算将按实际的施工进度分别考虑各个部分的混凝土收缩徐变变形。
4.1.2施工监控分析方法
桥梁施工控制经过最近十多年的发展，形成了一定理论方法。
目前我公司在施工控制方面，主要采用自适应控制的思路。
当结构测量到的受力状态与模型计算结果不相符时，通过将误差输入到参数辩识系统中自动调节计算模型的参数，使模型的输出结果与实际测量到的结果一致，得到修正的计算模型参数后，重新计算调整各施工阶段的理想状态。
这样，经过几个工况的反复辨识后，计算模型就基本上与实际结构相一致了，在此基础上可以对施工状态进行更好的控制。
因此，施工控制是一个施工→量测→识别→修正→预告→施工的循环过程。
1）前进分析
按设计状态，根据预定的施工速度和施工程序，获得每阶段的内力和挠度以及最终成桥状态的内力和挠度。
2）倒退分析
按设计状态，根据规定的施工程序，获得每阶段的内力、挠度并根据前进分析结果计算出收缩徐变对内力、挠度的影响量，并确定各施工阶段的立模标高。
每一节段分4阶段完成：
挂篮就位和立模→混凝土浇筑→张拉预应力及拆模→挂篮前移。
3）实时跟踪分析
根据实测数据，用自适应优化控制法计算出各阶段的实际状态，得出下一步施工预测值和最优调整方案。
4）标高的预测报警
根据实测数据，绘制各节段在各阶段施工时的标高曲线，在施工过程中将实测曲线逐步绘到同一张纸上，分析吻合程度和变化趋势，作为指导下一步施工依据，如有意外及时采取措施。
4.2立模标高计算
在主梁的挂篮现浇施工过程中，梁段立模标高的合理确定，是关系到主梁的线形是否平顺、是否符合设计的一个重要问题。
如果在确定立模标高时考虑的因素比较符合实际，而且加以正确的控制，则最终桥面线形较为良好；如果考虑的因素和实际情况不符合，控制不力，则最终桥面线形会与设计线形有较大的偏差。
立模标高并不等于设计中桥梁建成后的标高，总要设一定的预抛高，以抵消施工中产生的各种变形（挠度）。
其计算公式如下：
Hi=H0+fi+fiy+f挂篮+fx+fP/2
式中:
Hi为待浇筑段主梁前端底模标高;
H0为设计标高;
fi为本施工节段以及后续浇筑各段自身静载对该点标高的影响值;
fiy为本节段和后续节段纵向预应力束张拉后对该点标高的影响值;
f挂篮为本节段的挂篮变形值;
fx为徐变、收缩、温度、体系转换、二期恒载、施工荷载对该点标高的影响值;
fP为1/2静活载作用下产生的下挠值。
其中挂篮变形值是根据挂篮加载试验，综合各项测试结果，最后绘出挂篮荷载—挠度曲线，进行内插而得。
经参数修正的计算模型与已施工完的阶段状态一致，但在下一阶段，预测值与实际值不一定相符，所以每一个施工阶段均进行参数识别与误差分析，防止误差偏大。
4.3参数识别与误差分析
按照自适应控制思路，采用最小二乘法进行参数识别的误差分析方法。
当结构测
量到的状态与模型计算不相符时，通过将误差输入到参数辩识算法中去调整计算模型
的参数，使模型的输出结果与实际测量的结果一致。
得到了修正的计算模型后重新计
算各施工阶段的理想状态。
这样，经过几个工况的反复识别后，计算模型基本上与实
际结构一致，在此基础上可以对施工状态进行控制。
在实际施工过程中的参数识别应该采用理论分析与试验测试相结合的方法，才能
更准确、更迅速的识别参数误差。
对各参数误差进行敏感性分析，初步选定待识别的
主要参数如下：
1）梁段自重，为各施工梁段的重量，混凝土浇筑超方和欠方的影响。
2）结构刚度，包括所有单元的EI，EA.
3）混凝土收缩徐变，主要是计算模型的各项参数。
4）温度，为各施工状态下结构中温度场的分布情况。
5）预应力，主要为预应力有效值计算中的各个参数。
6）施工荷载，为各个施工状态施工临时荷载的施加、移动和去掉等情况。
对于标高测量结果存在的误差，使用最小二乘法拟合成平滑曲线，将曲线上的数据作为结构测量状态参数识别和误差分析。
5施工监控实施细则
5.1施工线形监控
箱梁施工测量网的建立
为预应力混凝土箱梁悬臂浇筑施工服务的测量控制网应一次建立在各墩的承台上，而后再根据施工的进度安排将承台上的控制点转移到各自的0号块上。
平面控制网由桥面中轴线组成，控制网可借助已建立的施工控制网。
平面控制网采用高精度全站仪建立。
高程控制网依托已建立的控制网点，采用二等水准测量的方法，变换仪器高法，先在各桥墩承台上各设一个高程控制点，待箱梁0号块竣工后，用水准仪加悬挂钢尺的方法移至0号块顶面上或用全站仪建立。
0号块上的水准点即为箱梁悬臂浇筑施工的高程控制点。
各墩上0号块箱梁顶面布置11个施工控制基准点，如图5-1。
5-10号块顶面测量基准点布置示意（单位：
cm）
中各点均为箱梁各悬浇节段高程观测的基准点。
各墩上0号块箱梁顶面的施工控制基准点位置按图5-1严格定位。
各点位置及各点间距离如图5-1所示值相差不得超过±10毫米。
在箱梁悬臂施工中，对于高程控制的基准点，在下述情况下应进行复测：
①结构受力体系转换后；
②墩基础发生较大沉降变化时；
③施工控制组经分析后认为有必要进行复测时；
④施工进行三个月后。
基准点的复测工作要求参照有关条款执行。
基准点和梁段测点的埋设
（1）箱梁的0号块基准点布置见图5-1示。
中心基准点标志可用16毫米直径螺纹钢筋制作。
钢筋露出顶面混凝土2厘米，露出端上部加工磨圆并涂上红漆。
（2）箱梁的各悬臂施工梁段的测点布置见图5-2。
图5-2悬浇阶段梁测点布置示意（单位：
cm）
每个悬浇箱梁节段在顶板上各设5个高程观测点，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。
5个高程观测点以箱梁中线为准对称布置，测点离节段前端面20厘米处。
标高测点设置后，要准确地建立该断面梁底高程的关系，测量成果以梁底高程为准。
测点标志仍采用16毫米直径螺纹钢筋制作。
在垂直方向与顶板的上下层钢筋点焊牢固，并要求垂直。
钢筋露出箱梁截面混凝土面2厘米，露出端要加工磨圆并涂上红漆。
悬浇箱梁节段的测点既为控制箱梁中线平面位置的测点，又为箱梁的标高控制点和挠度变形观测点，观测点的埋设应保证本身的稳定性，同时不妨碍挂篮的前移。
（3）箱梁的0号块基准点、悬浇节段的挠度变形观测点应严格按照规定的位置埋设，各点位置及相互之间距离的埋设误差控制在±10毫米以内。
埋设的钢筋测点必须与箱梁顶板中上、下层钢筋焊接牢固，其底端要抵紧底板的底模板。
在混凝土施工中严禁踩踏、碰撞。
（4）本节所指的基准点，其使用期为箱梁整个悬臂浇筑施工期。
应对所有基准点和测点加以保护，不得损坏和覆盖。
箱梁悬浇施工控制测量工作
（1）当箱梁当前悬浇节段的施工挂篮初步就位后，先根据箱梁截面控制网，采用全
站仪或采用经纬仪穿线法或盘左盘右法进行悬浇节段平面中线位置放样。
然后，根据
箱梁节段立模标高通知单，安装底模、侧模和顶模，调整挂篮前吊杆高度等方法使底模标高、顶板底模标高满足通知单要求，误差不应该大于±10mm（高程）和-5mm（中轴线位置）。
（2）箱梁每一节段悬臂施工过程中，施工单位应进行以下工况的挠度测量和高程控制测量：
①挂篮就位立模后；
②箱梁混凝土浇筑前；
③浇筑箱梁混凝土后；
④纵向预应力钢束张拉后。
同时，应进行以下两个工况的箱梁平面中线位置控制测量，即：
①挂篮就位及立模板后；
②浇筑箱梁混凝土之后。
（3）箱梁悬浇施工中挠度变形观测一般以闭合水准路线的形式进行观测。
为了克服温度变化所引起的变形影响，固定观测时间比较重要，一般应选择在清晨8点以前完成外业测。
另外，箱梁浇筑混凝土后也应在次日的清晨时间测量变形，
（4）在现场测量中，若实测梁段的标高值与预测标高计算值差值大于15mm时；实
测箱梁平面中线位置差值大于5mm时，应进一步核实测量结果，分析测值偏差过大的原因，经现场签字确认后，方可结束测量工作。
箱梁体系转换及合龙的监测
（1）连续箱梁体系转换及合龙段是全桥施工的重点，也是线形控制的重点。
对施工悬臂的合龙精度要求为：
箱梁平面轴线位置误差不大于10mm；悬臂端高程差不大于
+15mm、-5mm。
（2）在各孔体系转换及合龙段施工前，对各T悬臂箱梁高程进行联测。
（3）合龙段施工的高程观测按以下五个工况实测：
1）安装模板前；
2）浇筑混凝土前；
3）浇筑混凝土后；
4）张拉部分纵向预应力钢束后；
5）张拉完所有预应力钢束后。
（4）当合龙采取压重等技术时，应在整个合龙段混凝土施工中进行变形监测。
影响箱梁挠度变形的因素处理
（1）挂篮变形
挂篮在箱梁自重和其他施工荷载作用下将发生变形。
这种变形一般包括弹性变形和非弹性变形，为了掌握挂篮变形的大小，要根据挂篮形式，按照不同梁段的重量及施工荷载（模板重量、施工人员数目等）分别计算相应变形。
挂篮变形要通过预压试验才能最终获得。
预压试验可视施工现场情况采用外力加
载法和内力加载法。
预压试验可采用分期加载方法。
分级加载次数及加载量尽量与梁段实际接近。
加载时每级荷载持续时间不少于三十分钟。
在加载预压试验中，对挂篮受力主要构件及结果观测变形。
由挂篮预压试验应整理出加载变形曲线，并且得到各梁段施工时挂篮的竖向变形
值。
每个挂篮都需要进行预压。
预压加载最大值为最大浇筑块件重量的1.2倍。
（2）支架和托架变形
对于边跨现浇段和各跨的0号块是采用支架施工。
在支架投入施工使用前，须
进行支架的静载试验。
支架静载试验采用分级加载，每级荷载持续不少于30分钟，最后一级为24小时，然后逐级卸载，分别测定各级荷载下支架和梁的变形值。
支架静载试验的最大加载按设计荷载的1.2倍计。
支架静载试验结果应获得各级加载和卸载时，相应的支架和梁变形值。
（3）混凝土弹性模量与容重
按有关规范规定，按箱梁悬臂浇筑混凝土现场取样，制成试件。
先对试件进行尺寸精确量测，再由称重法测得实际容重。
再分别测定7、14、28
天龄期的弹性模量值。
以得到完整的弹性模量与龄期t（天）的变化曲线。
（4）预应力管道摩阻损失的测定
预应力的大小决定了本桥的施工成败，因此预应力施工是本桥的最重要的施工工
序。
将顶板、底板索的预应力管道选取至少3束不同角度的预应力管道进行摩阻损失试验，以获取其设计中采用的预应力损失计算参数μ、κ。
5.2施工倾覆力矩监测
施工中主梁双悬臂梁体的几何尺寸、比重、施工荷载等施工过程的随机差异不可避免地出现，T构梁悬臂重量不平衡并导致影响结构安全性的倾覆力矩，这种倾覆力矩在施工合龙前的几个施工段时尤其令人担心。
施工规范对此进行了明确规定。
倾覆力矩监测是保证结构体系安全的需要。
通过在空心墩顶设置应力观测截面，监测每个施工段悬灌后的截面应力变化，并于6、6＇施工段后报告每施工段悬灌后倾覆力矩监测值。
在倾覆力矩即将达到报警线时予以报警。
并及时与设计单位、施工单位联系以采取调整措施，以控制和消除倾覆力矩，确保施工结构的安全和质量。
在稳定性复算中已经考虑了设计允许最大偏差时的稳定性。
5.3温度测量
温度的影响总体上可分为两种，一是昼夜温差，二是季节温差。
前者是指太阳每日的起落对桥梁各部位的日照变化对梁结构产生伸缩变形影响，后者则是由于长期的昼夜变化，使梁结构产生基本均匀的伸长、缩短等。
温度变化，特别是日照温差的变化，对主梁挠度的影响尤为显著。
温度测量可以提供梁各测温断面温度短期变化曲线和季节性温差曲线，为各测试数据的控制分析提供由于温度影响而导致的修正量。
将一天中温度变化较小的早晨作为控制所需实测数据的采集时间。
主梁的温度测试截面与应力测试截面相同，以便于计算分析。
主梁的温度场测试在一年中1月份和7月份的某几天进行，其中每天分几个时间段进行测量，以取得全年最低气温和最高气温时温度场的分布。
为了便于施工测试资料的分析，应测量出具有代表性的某一天或几天24小时内结构温度变化情况结合主梁线形测量结果，总结出结构日照温差变形规律。
6．现场监测数据管理
（1）桥现场测试数据为监控的主要手段，要求测试数据务必准确，切实反映结构的实际工作状态，因此对测试数据要求规范如下：
①在各施工工况进行前后现场测试数据为传感器的测试频率，为现场测试的原始数据，要求测试人员必须将每一次的现场测试原始数据及时存档，并将重要原始数据表复印，以备检查使用。
②现场测试当天，应将现场测试频率数据及时录入计算机并提交现场测试原始频率表和现场测试钢筋计应力测试表各2份；
③测试数据的整理应认真、仔细、反复核对；
④现场测试数据的报表先由现场测试人员自检后，提交现场解析系统分析人员进行原始数据的校对，校对无误后现场测试人员签字；
⑤现场测试数据在监控负责人员核对分析后，如有必要方可提交监理单位进行检查并签字；并将签字后的监控数据报告，如有必要按阶段送指挥部（或项目组）备案。
（2）现场计算分析系统的管理
现场施工模拟分析及时根据测量及检测结果进行调整，对影响施工模拟分析精度的主要施工参数，结构状态参数进行调整，使得结构的状态满足设计及规范要求。
现场分析系统的信息管理是准确预报及提前发现施工隐患和结构工作异常的关键工作，施工监控单位计划安排1至2技术人员进行现场分析与处理。
（3）施工状态的预报及综合分析
施工监控单位根据上一施工周期标高、应力、温度等测量结果和理论计算分析，预测下一施工周期的标高和内力状态，如结构状态正常继续施工，发现问题及时向施工指挥部汇报，提出处理意见。
综合分析是施工监控保证大桥施工质量的关键，施工监控的负责人对现场监测分析，现场计算分析结果进行综合判断分析后，对施工及施工状态做出结论及预报。
7．监控组织机构、工作流程及安全事项
7.1监控组织机构
按照施工控制系统的结构原则建立连续梁桥施工控制组织机构。
为获得足够的技
术支持，防止意外，确保施工安全，设立顾问组。
顾问组由我中心知名桥梁专家、教授组成，施工控制组织机构如下：
图7-1桥梁施工控制组织机构
职责：
1）施工：
按提供的标高和施工措施施工并控制施工荷载；
2）检测：
测定线形在各施工阶段的数值，发现异常情况；
3）控制：
根据检测数据，修正施工控制值并提出修正措施；
4）顾问：
负责组织顾问对重大问题的讨论。
7.2监控组织机构
建立完善、有效的控制系统才能达到预期的控制目标，施工控制系统如下：
7.3安全注意事项
为了确保试验安全顺利进行，防止安全事故发生，特制定本安全规程，全体试验人
员必须认真执行。
（1）牢固树立安全意识，提高警惕，消除各种隐患，杜绝安全事故的发生。
（2）各种仪器设备的负责人应对设备安装的牢固性进行检查，并做好防水防潮工
作，确保仪器设备的安全。
（3）严禁穿拖鞋、高跟鞋等易滑倒的鞋上桥。
不准在桥上嬉闹。
（4）对关键的作业平台区，加设安全网、防护栏、照明等必要的保护措施，进入
高空作业，必须佩带安全带、安全帽。
（5）施工单位应加强桥区管理，严禁闲杂人员入内。
8．施工监控的精度及控制目标
各项目允许偏差：
表8－1允许误差
序号
项目
允许偏差（mm）
1
悬臂梁段高程
+15，-5
2
合龙前两悬臂端相对高差
合龙段长的1/100，且
不大于15mm
3
梁段轴线偏差
10
4
相邻梁段错台
5
9．施工监控人员设备
9.1监控主要人员结构表
姓名
年龄
专业
检测、监控
工作年限
学历
拟定职务
郑祥元
41
土木工程
15
本科
项目负责人
王志辉
43
结构工程
20
博士研究生
结构分析负责人
赵才
31
土木工程
7
本科
数据采集分析
刘洪旺
31
土木工程
7
本科
数据采集分析
邵波
30
土木工程
7
本科
数据采集分析
9.2监控主要仪器设备表
序号
仪器或设备
名称
数量
型号
已有设备性能状况
备注
1
全站仪
1台
RTS112R
良好
已有
2
高精度自动
安平水准仪
1台
DS05
良好
已有
3
桥梁挠度检测仪
1台
BJQN-5A
良好
已有
4
数码相机
2台
良好
已有
5
越野车
1台
尼桑
良好
已有
6
笔记本电脑
3台
IBM
良好
已有
7
复印机
1
IBM
良好
已有
8
打印机
1
IBM
良好
已有
9
对讲机
6
摩托露拉
良好
已有
附表：
表
（一）桥施工监控指令表
墩号：
号墩（幅）施工梁段号：
表格编号：
本梁控制数据
梁段号
截面号
桩号
立模标高（m）
备注
说明：
（对施工工序要求以及上一梁段施工控制实施情况作简要说明）
有关方签字：
监控组：
年月日
监理：
年月日
施工方：
年月日
表
（二）主梁标高测量记录表
记录号：
控高【】号
视测位置：
当前梁段号：
号
状
态
栏
工况：
1、各节段浇筑后2、张拉后3、挂篮前移后4、绑完钢筋浇筑前
观测时刻：
20年月日时分
天气：
干度：
℃湿度：
℃
测点（边跨）
测点（中跨）
节
点
号
后视读数
节
点
号
后视读数
后视标高
后视标高
前视读数
节点标高
预测标高
前视读数
节点标高
预测标高
1
19
2
20
3
21
4
22
5
23
6
24
7
25
8
26
9
27
10
28
11
29
12
30
13
31
14
32
15
33
16
34
17
35
18
记录：
计算：
审核：
表（三）主桥温度测试记录表
记录号：
温度【
升级会员 