桥梁工程连续刚构线型监控方案.docx

1、桥梁工程连续刚构线型监控方案施工线型监控方案1、工程概况本连续刚构位于宁波市轨道工程U型槽出口五乡站区间段，设计墩号为A32A35，采用（38+60+38）m孔跨形式在K24+320处跨越绕城高速公路。本桥采用38+60+38m预应力混凝土连续刚构，采用单箱单室斜腹板断面，顶板宽度9.6m，底板宽度由中支点的3.8m变化到跨中及边支点的4.5m，变化时腹板斜率保持1500/350不变。中支点梁高3.5m，边支点及跨中梁高2m，梁底从距墩中心2m处到距墩中心39m处按1.7次抛物线变化，顶板厚30cm，底板厚度从距墩中心5m处到距墩中心31m处按1.7次抛物线变化，由30cm变化至70cm，0#

2、块底板厚度从距墩中心2m处到距墩中心6m处由120cm变化至70cm，腹板厚度120cm及60cm。中横梁及端横梁设置100*80cm的过人孔。全梁采用悬臂浇筑法施工。各单“T”箱梁除0号块外分为6对梁段，纵向分段长度为2*3.5m+4*4m。0号块总长12m，中跨、边跨合龙段长度均为2m，边跨现浇段长度为6.9m。2、施工监控的意义和目的本桥采用38+60+38m预应力混凝土连续刚构，梁部采用悬臂施工，该类桥梁的形成要经过一个复杂的过程，施工工序和施工阶段较多，各阶段相互影响，且这种相互影响又有差异，这就造成各阶段的内力和位移随着混凝土浇筑过程变化而偏离设计值的现象，甚至超过设计允许的内力和

3、位移，若不通过有效的施工控制及时发现、及时调整，就可能造成成桥状态的梁体线形与内力不符合设计要求或在施工过程中结构的不安全。在施工过程中，为保证合拢前悬臂端竖向挠度的偏差、主梁轴线的横向位移不超过容许范围、保证合拢后的桥面线形良好、保证在施工中主梁截面不出现过大的应力，必须对该桥主梁的挠度、应力等施工控制参数做出明确的规定，并在施工中加以有效的管理和控制，以确保该桥在施工过程中的安全，并保证在成桥后主梁线形符合设计要求。对于分阶段悬臂浇筑施工的预应力混凝土连续梁来说，施工控制就是根据施工监测所得的结构参数真实值进行施工阶段计算，确定出每个悬浇阶段的立模标高，并在施工过程中根据施工监测的成果对误

4、差进行分析、预测和对下一阶段立模标高进行调整，以此来保证成桥后的桥面线形、保证合拢段悬臂标高的相对偏差不大于规定值以及结构内力状态符合设计要求。对该桥进行施工监控的目的就是确保施工过程中结构的可靠度和安全性，保证桥梁成桥桥面线形及受力状态符合设计要求。连续梁的主要控制内容为：主梁线形、受力。3、施工监控的原则和方法本桥的施工监控内容为变形控制，变形控制目的是在实测各过程梁段变形的基础上，发现偏差，通过合理调整后段立模标高，达到最终线性符合设计的目的。悬臂施工方法，属于典型的自架设施工方法，对于本桥来讲，由于在施工过程中的已成结构(悬臂阶段)状态是无法事后调整的或可调整的余地很小，所以，针对主梁

5、的结构和施工特点，施工监控主要采用预测控制法。4、施工控制体系为有效地开展施工监控工作，在本桥的施工监控中建立如图1所示的施工监控体系。5、计算参数的确定影响结构线形及内力的基本参数由很多个，需测定的参数主要有：混凝土弹性模量，前期结构计算按照规范取值，在施工过程中根据试验结果确定，混凝土的弹性模量的测试应采用现场取样的方法分别测定混凝土在3天、7天、28天龄期的弹模值，为主梁预拱度的修正提供数据。图1 悬臂浇筑连续梁桥施工监控体系预应力钢绞线弹性模量，按照现场取样试验结果采用；恒载按设计图提供的尺寸，并根据施工现场采集的混凝土容重等参数进行必要的修正，考虑结构自重和临时荷载，并考虑梁面坡度的

6、影响；混凝土收缩、徐变系数，按照规范采用，计算按规范考虑结构局部温差效应及考虑混凝土实际加载龄期的收缩、徐变的影响；材料热胀系数，按规范取值；施工临时荷载，现场进行统计，尽量减少材料等的堆放，本阶段不用的材料堆放在0块附近；测量时梁体顶、底板温差。6、施工监控结构计算在施工之前，应对该桥在每一施工阶段的应力状态和线形有预先的了解，故需要对其进行结构计算，该桥的施工控制计算除了必须满足与实际施工方法相符合的基本要求外，还考虑了以下相关的其它因素。施工方案连续梁桥的恒载内力、挠度与施工方法和架设程序密切相关，计算前首先对施工工期做深入的分析，并对施工荷载给出一个较为精确的数值。计算图式梁部结构要经

7、过墩梁固结悬臂施工边跨合拢中跨合拢的过程，在施工过程中结构体系不断的发生变化，故在各个施工阶段应根据符合实际情况的结构体系和荷载状况选择正确的计算图式进行分析计算。结构分析程序对于连续刚构桥的施工控制计算，采用平面结构分析方法可以满足施工控制的需要，结构采用MIDAS程序进行分析，经与设计数据比较差值不大时，按照MIDAS计算数据采用。施加预应力影响预应力直接影响结构的受力与变形，施工控制在设计要求的基础上，充分考虑预应力的实际施加程度。混凝土收缩、徐变的影响混凝土的收缩、徐变对结构的测试应力和施工阶段中的梁体挠度有较大影响，在计算过程中加以考虑。温度温度对结构的影响是复杂的，在本桥的施工监控

8、中，对日照温差影响在观测和施工中采取一些措施予以消除。挂蓝变形挂蓝变形通过预压方法测绘出力-变形趋势图，然后根据梁段的重量，逐段加以考虑。6.1 施工控制的计算方法悬臂施工的连续梁桥最终形成需经历一个复杂施工过程以及结构体系转化过程，对施工过程中每个阶段的变形计算和受力分析，是桥梁结构施工控制中最基本的内容。施工监控的目的就是确保施工过程中结构的安全，保证桥梁成桥线形和受力状态基本符合设计要求。为了达到施工控制的目的，必需对桥梁施工过程中每个阶段的受力状态和变形情况进行预测和监控。因此，必需采用合理的理论分析和计算方法来确定桥梁结构施工过程中每个阶段的结构行为。针对该桥的实际情况，采用正装分析

9、法和倒退分析方法进行施工控制结构分析。正装分析法是按照桥梁结构实际施工加载顺序来进行结构变形和受力分析，它能较好的模拟桥梁结构的实际施工历程，能得到桥梁结构各个施工阶段的位移和受力状态，这不仅可用来指导桥梁施工，还能为桥梁施工控制提供依据，同时在正装计算中能较好的考虑一些与桥梁结构形成历程有关的因素，如混凝土的收缩、徐变问题。正装分析不仅可以为成桥结构的受力提供较为精确的结果，还为结构刚度、刚度验算提供依据，而且可以为施工阶段理想状态的确定、完成桥梁结构的施工控制奠定基础。倒退分析方法假定在成桥时刻时刻结构内力分布满足前进分析时刻的结果，轴线满足设计线形要求，按照前进分析的逆过程对结构进行倒拆

10、，分析每次拆除一个施工阶段对剩余结构的影响，在每一个阶段分析得到的结构位移、内力状态便是该阶段结构理想的施工状态。结构施工理想状态就是在施工各阶段结构应有的位置和受力状态，每个阶段的施工理想状态都将控制着全桥最终形态和受力特性。施工控制将根据每阶段的实际状态和理想状态的偏差对计算进行调整，分析误差原因，以较为准确的估计下一阶段的梁体挠度。6.2 本桥施工控制分析按照施工步骤进行计算，考虑各梁段的自重、施加的预应力、混凝土收缩徐变以及温度的变化等因素对结构的影响，对于混凝土的收缩、徐变等时差实效在各施工阶段中逐步计入；每一阶段的结构分析必须以前一阶段的计算结果为基础，前一阶段结构位移是本阶段确定

11、结构轴线的基础，以前各施工阶段受力状态是本阶段确定结构轴线的基础，以前各施工阶段结构受力状态是本阶段时差实效的计算基础；计算出各阶段的位移之后，根据后续施工阶段对本阶段的影响，进行倒退分析即可得到各施工阶段桥梁结构的合理状态和立模标高。6.3 计算过程根据施工图提供的施工步骤对本桥进行前期计算，为与设计结果对比，横隔板重量、结构自重系数、摩阻系数、收缩徐变系数等参数按照设计所取参数计算，在最后阶段即成桥运营阶段考虑收缩徐变1500天后的梁体累计位移，并与设计结果进行对比，以校核计算分析模型的准确性。在施工过程中，按照实际的结构参数修正结构计算模型进行跟踪计算，使得结构预测位移与实际发生的位移吻

12、合。6.4 立模标高的确定立模标高并不等于设计中桥梁建成后的标高，一般要设置一定的预拱度，以抵消施工中产生的各种变形（竖向挠度）。其计算公式如下：式中：阶段立模标高；阶段设计标高；由本阶段及后续施工阶段梁段自重在阶段产生的挠度总和；由张拉本阶段及后续施工阶预应力在阶段引起的挠度；混凝土收缩、徐变在阶段引起的挠度；施工临时荷载在阶段引起的挠度；取使用荷载在阶段引起的挠度的50%；挂篮变形值。7、线形监测7.1线型控制工作程序为使施工控制的各个步骤程序化，施工控制工作小组根据具体的施工进度安排制定了施工控制工作程序，其中包括两方面的内容。7.1.1 控制流程从挂篮的前移定位至预应力钢束张拉完毕是本

13、桥施工的一个周期，每个周期中有关施工控制的步骤如下：按照预报的挂篮定位标高定位挂篮，由施工单位测量定位后的挂篮标高，并向控制小组提供挂篮的定位测量结果；立模板、绑扎钢筋；浇筑混凝土前，测量所有已施工梁段上的高程测点，复测挂篮定位标高，墩顶的水平位移，报施工控制小组；施工控制小组分析测量结果，如需调整，给出调整后的标高；浇筑完混凝土后第二天测量所有已施工梁段上的测点标高，测量本梁段端部梁底和预埋在梁顶的测点标高，建立测点与梁底标高的关系，提供给施工控制小组；按铁路工程检验评定标准检查断面尺寸，提供给施工控制小组并向施工控制小组提供梁段混凝土超重的情况；张拉预应力钢筋后，测量所有已施工梁段上的高程

14、测点，并提供施工控制小组；施工控制小组分析测量结果，根据上一施工周期梁底标高测量值和应力、温度等测量结果计算、预报下一施工周期的挂篮定位标高。工作程序的关键是：每个施工循环过程的结束都必须对已完成的节段进行全面的测量，分析实际施工结果与预计目标的误差，从而及时地对已出现的误差进行调整，在达到要求的精度后，才能对下一施工循环作出预报。7.1.2 误差控制标准本桥施工控制的最终目标是：成桥后的线型与设计线型的所有各点的误差均控制在1.5cm范围之内。根据这一目标，在每一施工步骤中制订了如下的误差控制水平：挂篮定位标高与预报标高之差控制在5mm以内；预应力束张拉完后，如梁端测点标高与控制小组预报标高

15、之差超过1cm，需经控制小组研究分析误差原因，确定下一步的调整措施；如有其它异常情况发生影响到梁体标高，其调整方案也应经控制小组分析研究，提出控制意见。为保证梁面标高，监控单位将给出梁面混凝土即将浇筑完毕时的梁面的参考标高，施工单位须根据此标高控制梁面在混凝土浇筑即将完成时的标高。7.2位移测点布置挠度观测资料是控制成桥线形最主要的依据，连续梁桥线形监测断面设在每一阶段的端部。布置0#块件的高程测点是为了控制顶板的设计标高，同时也作为以后各悬浇阶段高程观测基准点。每个0#块的顶板各布置6个高程观测点，见图2。悬浇阶段每个监测断面上布置三个的高程观测点，如图3所示，不仅可以测量箱梁的挠度，同时可

16、以观测箱梁是否发生扭转变形，标高测点用16圆钢，圆钢筋顶部磨平，露出顶板510mm，并用红油漆作为标记。测点布置原则：尽量靠近腹板；测点离梁段端部10cm；不妨碍施工及挂篮的行走、固定等；易于保护；尽量使测量工作减少，如立一次仪器即可以测试全部测点的高程，最好设置在挂篮内侧，这样也可以减少转仪器引起的误差。7.3观测时间与项目为尽量减少温度的影响，挠度的观测安排在早晨太阳出来之前进行，每个施工阶段的变形测试时间根据施工阶段的进度来定。在整个施工过程中主要观测内容包括：每阶段混凝土浇筑前的高程测量；每阶段混凝土浇筑后、预应力张拉前的高程测量；每阶段预应力张拉后、挂篮行走前的高程测量；每阶段挂篮行

17、走后的高程测量；拆除挂篮后、边（中）跨合拢前的高程测量；最终成桥前的高程测试。7.4每阶段测量工作内容从挂篮前行至本号梁块预应力张拉完毕为一个施工阶段,在每个施工阶段需完成的工作如下。7.4.1 挂篮定位根据监控方小组提供的立模标高进行挂篮定位，定位底模前端标高及顶板标高。此时需要设置的测点如下，如图4所示。图4 每阶段测点布置正立面图顶板钢筋头测点，距离该梁块前端10cm，在浇筑该块混凝土前埋设即可。挂篮底模梁块前端测点，不用设置钢筋头，直接布置在模板上。挂篮底模钢筋头测点，尽量靠近该梁块底模前端，钢筋头长度10cm左右。注：由于在浇筑混凝土后需要对底模前端标高进行测量，为消除其他因素影响，

18、在定位时，在底模上尽量靠近本梁块底模前端左右两侧各设置钢筋头一个，在定位时需要测量测点2（底模前端模板）与测点3（底模前端钢筋头）的标高差，在浇筑混凝土后及张拉预应力后可仅对测点3（底模前端钢筋头）进行测量，利用标高差换算测点2（底模前端模板）的标高。挂篮定位时需测量的内容如下：测点2（底模前端模板）的标高，使其满足监控方标高预报文件中的底板立模标高；顶板立模标高，为底板立模标高+梁高；所有已施工梁段顶板钢筋头测点标高；测点3（底模前端钢筋头测点）标高，并计算出每侧底模前端钢筋头测点（测点3）与测点2（底模前端模板）的标高差。7.4.2 混凝土浇筑后混凝土养护期间需测量内容如下：所有已施工梁段

19、顶板钢筋头测点（测点1）标高；底模前端钢筋头测点标高（测点3），目的是测量（底模前端模板）测点2标高，需要提供测点2的标高；顶板顶面最低点（不考虑排水坡）混凝土表面标高，如图5所示。图5 顶板顶面混凝土表面测点7.4.3 预应力张拉后预应力张拉后需测量内容如下：所有已施工梁段顶板钢筋头测点（测点1）标高；底模前端钢筋头测点标高（测点3），目的是测量（底模前端模板）测点2标高，需要提供测点2的标高；7.5 测量仪器高程测试用精密水准仪来进行测试。8、温度监测温度是影响主梁挠度的最主要的因素之一，在施工的过程中，可以通过温度型应力监测仪器（ZX-416AT）监测混凝土内部温度的变化情况，测量精度0

20、.5。测量过程中，测量梁体顶板和底板埋设点的温度，当温差超过5度后，计算温差对梁段的影响，修正梁面线型数据。9、误差分析、识别与修正在每一施工阶段，对监测得到的应力和位移与理论值进行比较，并分析产生误差的原因。经分析偶然因素产生的误差，通过线形调整的方法，在后续段落逐渐调整；对于系统产生的误差，则按照变化规律，预测后段的线形。10、施工控制实施流程施工控制按照施工量测识别修正预告施工的循环过程，其实质就是使施工按照预定的理想状态顺利推进。由于实际上不论是理论分析得到的理想状态还是实际施工都存在误差，所以，对本桥进行施工控制的核心任务就是对各种误差进行分析、识别、调整，对结构未来状态做出预测。对

21、于本桥，由于在梁段浇筑完成后，除张拉预备预应力筋外，基本没有调整的余地，而只能针对已有误差在下一未浇筑梁段的立模标高上做出调整，所以，要保证本桥控制目标的实现，最根本的就是对立模标高做出尽可能准确的预测，依靠预测控制。鉴于本桥已完成阶段的不可控性以及施工中对线形误差的纠正措施的有限性，控制误差的发生就显得极为重要，所以施工中采用自适应控制法对其进行控制。基本思路为当结构的实测状态与模型计算结果不符时，通常将误差输入到参数辨别算法中去调整计算模型的参数，使模型的输出结果与实测结果一致，得到修正的计算模型参数后，重新计算各施工阶段的理想状态，经过几个阶段的反复识别后，计算模型就基本与实际结构一致，

22、从而对施工过程进行有效控制。连续梁桥自适应施工控制流程图如图6所示。图6 自适应施工控制方法流程图11、附录11.1位移预测表格墩 块梁体位移预测值位置挂篮变形(m)浇筑时结构变形 (m)张拉预应力(m)移动挂篮(m) 侧 侧说明：（1） 浇筑混凝土与挂篮变形为浇注混凝土时同时发生；（2） 附表梁体位移预测值为参考值，若施工中位移与预测位移相差0.5以上，请通知监控方；（3） 位移以向下为负，向上为正。 计算（签字）： 连续梁桥顶板测点标高记录表 墩 块梁段号挂篮定位混凝土浇筑后预应力张拉后左右左右左右侧 #块侧 #块侧 #块侧 #块侧 #块侧 #块侧 #块侧 #块侧 #块侧 #块侧 #块侧 #块侧 #块侧 #块侧 #块侧 #块侧 #块侧 #块侧 #块侧 #块侧 #块侧 #块侧 #块侧 #块侧 #块侧 #块填表： 日期： 监理工程师： 日期：