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石湖路桥施工监控方案 目录第一章 石湖路跨运河桥主桥概述11.1石湖路跨运河桥主桥概况11.2 石湖路预应力混凝土连续梁桥主桥施工监控目的、必要性及依据21.2.1 石湖路预应力混凝土连续梁桥主桥施工监控目的21.2.2 石湖路预应力混凝土连续梁桥主桥施工监控必要性21.2.3 石湖路预应力混凝土连续梁桥主桥施工监控依据3第二章 石湖路桥主桥监控内容的分析、理解32.1石湖路预应力混凝土连续梁桥主桥监控内容的分析32.2 对石湖路预应力混凝土连续梁桥主桥监控内容的理解52.3 对石湖路预应力混凝土连续梁桥主桥监控内容的补充5第三章 石湖路桥主桥施工监测主要内容63.1 梁段及桥墩线形的监测63.1.1 梁段线形监测63.1.2 桥墩线形监测73.2 梁体及桥墩应力监测73.2.1 主梁应力监测73.2.2 桥墩应力监测123.3 环境温度场的监测143.4. 稳定问题的非线性有限元分析153.4.1 第一类稳定问题的非线性有限元分析153.4.2 第二类稳定问题的非线性有限元分析163.5 基础沉降监测163.6 桥面铺装过程中施工监控17第四章 仿真分析与施工控制194.1 桥梁施工监控仿真分析194.1.1 仿真分析准备194.1.2 仿真分析方法214.1.3 石湖路预应力混凝土连续梁桥主桥仿真分析内容224.2 施工控制主要内容234.2.1 桥梁在施工过程中及成桥后结构分析234.2.2 施工控制误差分析244.2.3 主跨结构设计参数识别244.2.4 结合控制的实时跟踪分析244.3 施工控制方法254.4 施工监控质量控制264.4.1 人力方面274.4.2 技术方面274.4.3 监控设备的投入284.4.4 与后期监控维护系统衔接方案284.5 施工监控安全控制294.5.1 事故分类294.5.2 控制措施29第五章 石湖路桥主桥施工监控要点及其分析355.1 墩顶0#块施工监控355.2 挂篮悬浇段箱梁施工监控355.3 合拢段箱梁施工监控355.4 桥墩施工监控365.5 挂篮静力荷载试验365.6 支架和托架变形荷载试验36第六章 施工监控进度计划及保障措施386.1 施工监控进度计划386.2 施工监控项目组织机构386.2.1监控现场结构组织方案386.2.2 施工监控的组织机构396.3 主桥施工监控进度保障措施4044第一章 石湖路跨运河桥主桥概述1.1石湖路跨运河桥主桥概况苏州市东环快速路南延（一期）工程二标石湖路跨运河桥，主桥跨越京杭大运河。主桥上部结构采用三跨预应力混凝土变截面连续箱梁，全长260m。跨径布置为70+120+70m。宽39.5m。按双幅设计，中间设置2m宽中央分隔带，两幅桥梁间净距1.0m。单幅桥梁宽19.25m，桥面车行道横坡为单向2.0%，人行道横坡为反向1.0%。横断面布置为2.5m（人行道）+3.5m（非机动车道）+1.0m（机非分隔带）+11.75m（车行道）+0.5m（防撞墙）。单幅桥梁采用单箱双室截面，中支点梁高7m（L/17.14），边支点和中跨跨中梁高3m（L/40），箱梁底板呈抛物线变化，箱梁标准段顶宽19.1m，底宽12.1m，外侧挑臂长3.5m，腹板厚0.5m0.9m，顶板厚0.28m，底板厚0.28m0.8m。全桥设置6道主横隔梁，其中中横梁、端横梁厚2.5m，中跨跨中横隔梁厚0.4m。东侧边跨桥面加宽段挑臂下设置厚0.3m的肋板，在箱梁内相应位置设等厚横隔梁。箱梁混凝土采用C50，为三向预应力体系。纵、横向预应力采用15、12s15.2，桥面预应力采用BM15-2扁锚体系，单端张拉，预应力张拉控制应力均为1395MPa。箱梁竖向预应力采用JL32精轧螺纹钢筋。主桥主、边墩均采用实体桥墩，主墩为墙式墩，外轮廓尺寸12.1m（横桥向）3m（顺桥向），西侧边墩为墙式墩，外轮廓尺寸12.1m（横桥向）2.5m（顺桥向），东侧边墩为分离式实体桥墩。基础采用矩形承台+1.5m钻孔灌注桩形式，主墩承台厚3.8m，边墩承台厚2.5m。石湖路跨运河桥主桥立面示意图如图1所示。图1 石湖路跨运河桥主桥立面示意图（单位：cm）1.2 石湖路预应力混凝土连续梁桥主桥施工监控目的、必要性及依据1.2.1 石湖路预应力混凝土连续梁桥主桥施工监控目的本项目预应力混凝土连续梁桥都为大跨度超静定结构，所采用的施工方法、材料性能、浇筑程序及立模标高等都直接影响成桥的线形和受力，且施工现状与设计的假定总会存在差异，为此必须在施工中采及集需要的数据，及时掌握结构实际状态，并通过计算，对浇筑主梁立模标高给以调整和控制，并且保证施工过程不产生过大的不合理内力、残余应力、裂缝等。通过施工过程的数据采集和优化控制，在施工过程中逐步做到把握现在，预估未来，避免施工差错，缩短工期，节省投资。1.2.2 石湖路预应力混凝土连续梁桥主桥施工监控必要性本项目预应力混凝土连续梁桥都为大跨度超静定结构，为了确保主桥在施工过程中结构受力和变形始终处于安全的范围内，且成桥后的线形符合设计要求，结构恒载内力状态接近设计期望，在主桥施工中必须进行严格的施工监控。在桥梁施工施工过程中，各种复杂的因素都有可能引起结构的几何形状及内力状况的改变。尽管在设计时已经考虑了施工中可能出现的情况，但是由于施工过程的复杂性，事先难以精确估计结构的实际状态。通过在施工过程中对桥梁结构进行实时监测，可以根据监测结果对施工过程中的控制参数进行相应的调整。在已建结构偏离控制目标时及时调整下一阶段的挂篮定位标高，以保证结构线形的平顺，并监控实际内力分布，使箱梁始终处于安全受力范围内。1.2.3 石湖路预应力混凝土连续梁桥主桥施工监控依据1、公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D62-2004）；2、公路桥涵钢结构及木结构设计规范（JTJ 025-86）；3、公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2004）；4、公路桥涵施工技术规范（JTG /T F50-2011）；5、公路工程质量检验评定标准(JTGF80/1-2004)；6、公路工程施工监理规范（JTG/ G10-2006）；7、公路工程技术标准（JTG B01-2003）；8、公路桥涵地基与基础设计规范（JTG D63-2007）；9、公路桥梁抗震设计细则（JTG/T B02-01-2008）；10、城市桥梁工程施工与质量验收规范（CJJ 2-2008）； 11、执行苏州市吴中区东环快速路南延工程（含斜港大桥拆除重建工程）建设指挥部为完成本项目吴中东路跨运河桥，石湖东路跨运河桥，南湖路跨运河桥的施工监控工作下发的有关要求和通知、相关管理办法等；12、执行2005年1月至2012年10月国家颁布实施的相关大桥的施工监控规范、规程、标准；13、经审查通过的施工图设计文件和相应的变更文件；第二章 石湖路桥主桥监控内容的分析、理解2.1石湖路预应力混凝土连续梁桥主桥监控内容的分析施工监控应确保竣工成桥时结构的线形、应力状态与设计成桥状态保持一致，在施工过程中应力的幅度始终处于容许的安全范围内。通过对石湖路预应力混凝土连续梁桥施工过程的数据采集和严格控制，确保结构的安全和稳定，保证结构的受力合理和线形平顺，避免施工差错，尽可能减少调整工作量，为其安全顺利建成提供技术保障。（1）梁段、桥墩线形（包括箱梁中轴线平面位置）的监控线形是指主梁的整体标高和局部平顺性要求，成桥后（通常是长期变形稳定后）主梁的标高要满足这两方面的要求。主梁的标高观测是大桥施工控制的一项重要工作，它将反映主梁在整个施工过程中的位移变化情况，为结构控制参数识别，后期施工状态预测及满足成桥后桥面线形平顺有着重要的作用。（2）梁体及桥墩应力的监控梁体的应力监控，应使梁体的应力控制合适范围内，不因过大的应力而产生不可恢复的过大塑性变形。通过主跨结构应力监测可迅速知道主跨受力状况，如剪力滞效应等，并及时制定主跨应力是否超限，从而可知主跨安全状况。因此，必须进行应力跟踪观测，该项观测在每一施工阶段都要进行，并贯穿整个施工过程。对桥墩实行施工监测，并对监测数据进行分析，从而控制整个施工过程中墩的应力、变位；预报墩的应力状态，确保墩的安全性。（3）环境温度场的监控温度是影响主梁挠度的主要因素之一。温度变化包括季节性温变和日温变化两部分。日温变化比较复杂，尤其是日照作用，会引起主梁顶底板温度差，使主梁产生挠曲。选择早晨太阳出来前对挠度进行观测，可以有效地消除日照温差的影响。但考虑到日照温差不可能完全避免，应在桥上布置测点，进行适时观测，并分析箱梁日照温度的情况。季节温差对主梁挠度的影响比较简单，其变化是均匀的，可采集各节段在各施工阶段的温度，输入计算机，分析其对挠度的影响。（4）结构稳定性监控首先确定大跨径连续梁桥箱梁稳定分析中的本构关系模型，具体包括基于弹塑性理论的钢筋本构关系模型和基于弹塑性理论的混凝土本构关系模型，在此基础上，进行大跨径连续梁桥箱梁施工的第一类稳定分析和第二类稳定分析。根据预应力混凝土连续梁桥悬臂施工流程和其受力特点，通过观测主梁各控制点高程；基础沉降位移；主要控制截面应力值；控制截面温度值和施工过程中环境温度值等，利用高效计算机程序，对数据进行分析处理；与原设计进行比较和误差分析，并确定和指导下一个阶段的施工参数，预报施工中可能出现的不利状况及避免措施，即施工预警。通过施工监测与监控的有机结合，调整控制桥梁的线形，尽可能使桥跨结构的线形接近或达到设计预期值，保证全桥主要控制截面应力值在整个施工过程中处于安全范围内，确保桥梁施工安全和正常运营。2.2 对石湖路预应力混凝土连续梁桥主桥监控内容的理解根据苏州市吴中区东环快速路南延工程（含斜港大桥拆除重建工程）建设指挥部为完成吴中东路跨运河桥，石湖路跨运河桥，南湖路跨运河桥施工监控工作下发的有关要求和通知、相关管理办法，这石湖路预应力连续梁桥的监控主要内容有：（1） 梁段部分：梁段线形监控，梁段应力监控；（2） 桥墩部分：桥墩线形监控，桥墩应力监控；（3） 结构稳定监控；（4） 环境温度场监控。2.3 对石湖路预应力混凝土连续梁桥主桥监控内容的补充在满足招标文件规定的监控内容外，根据以往监控经验，认为还应增加以下监控内容以保障主桥成桥质量。（1）基础沉降监测；（2）桥面铺装过程施工监控在进行桥面铺装施工过程中，主梁线形将发生变化，对线形需进行监控。（3）临时支架变形监测。第三章 石湖路桥主桥施工监测主要内容3.1 梁段及桥墩线形的监测3.1.1 梁段线形监测石湖路预应力混凝土连续梁桥主跨结构位移监测应分为竖直面内的线形、变位监测及绕桥梁中心线的扭转两个部分，通过两个部分的测量才能准确掌握主跨的真实状况，有效地控制主跨的施工质量，保证施工安全。为尽量减少温度的影响，观测均安排在早晨太阳出来之前进行。挠度的观测资料是施工控制中控制成桥线形最主要的依据。根据以往的经验，在每个施工块件上布置两个对称的高程观察点，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。在施工过程中，对每一个截面都需要进行立模时、混凝土浇筑前、混凝土浇筑后、张拉前、张拉后的标高观测，以便观测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。高程控制点可布置在离块件前端25cm处，采用钢筋在垂直方向与顶板的上下层钢筋点焊牢并要求竖直。测点（钢筋）露出箱梁混凝土设计表面2.5cm，测点磨平并用红油漆标记。（1）测点布置：1）零号块高程测点布置布置零号块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节段的高程观察的基准点。每个零号块的顶板各布置9个高程点，测点位置可如图3.3.1所示。图3.3.1 零号块高程测点布置示意图2）各悬浇节段高程观测点布置每个节段各设2个测点，可对称布置在翼板外承托的根部，离块件前端25cm处，测点钢筋长2.5cm。（2）测量方法：用精密水准仪测量测点标高，每一个节段施工完成后应对全部已完工梁段主梁测点挠度复测一次。用全站仪测量测点平面坐标，一个节段完成后应对全部已完梁段主梁平面坐标复测一次。3.1.2 桥墩线形监测桥墩线形监测是对桥梁结构主墩的垂直度进行监测控制，以保证桥墩按垂直方向施工。（1）测点布置：主墩顶上、下游各设12个测点，测点位置选在墩顶便于观测的可靠位置处。在桥墩上、中、下四角布设测点控制桥墩垂直度。永久点位：墩顶水平变位观测点和桥墩垂直度观测点作为长期监控观测点，同时应注意岸上基准点的设置和保护。（2）测量方法：用全站仪测量。3.2 梁体及桥墩应力监测3.2.1 主梁应力监测通过主跨结构应力监测可迅速知道主跨受力状况，如剪力滞效应等，并及时制定主跨应力是否超限，从而可知主跨安全状况。因此，必须进行应力跟踪观测，该项观测在每一施工阶段都要进行，并贯穿整个施工过程。1.测试仪器应力观测的仪器根据对多种应力测试仪器性能的比较，考虑到要适合长期观察并能保证足够的精度，故选用质量高的埋入式混凝土应变计、钢筋应变计和配套的综合频率接收仪作为应力观测仪器。该应变计的温度误差小、性能稳定、抗干扰能力强，特别适合于应力长期观测。2.监测截面根据石湖路预应力混凝土连续梁桥特点，在左右幅各选1个边跨和1/2中跨的箱梁进行应力监测。在箱梁关键截面布置应力观测点，如可在箱梁的根部、L/4、L/2及边跨现浇段附近等截面布置应力测点。应力观测采用钢弦式应力计和配套的频率接收仪进行。每幅主梁监测截面布置如图3.3.2。图3.3.2 每幅主梁应力监测截面布置示意图（单位：cm）3.测点布置（1）吴中东路跨运河桥主桥测点布置箱梁根部截面：L/4截面：L/2截面：图3.3.3 吴中东路跨运河桥主桥应力测点布置图（2）石湖东路跨运河桥主桥测点布置箱梁根部截面：L/4截面：L/2截面： 图3.3.4 石湖东路跨运河桥主桥应力测点布置图（3）南湖路跨运河桥主桥测点布置箱梁根部截面：L/4截面：L/2截面：图3.3.5 南湖路跨运河桥主桥应力测点布置图4.应力计的埋设应力计都按预定的测试方向固定在主筋上，测试导线引至混凝土表面。施工过程中注意对应力计和引出导线的保护。5.应力监测方法 在整个施工过程中，各个施工阶段对全部传感器均测读一轮次读数，对每个传感器每轮次均采三次样，并取其平均值作为该测点本次读数，具体按以下规则实施：混凝土应变计所在节段混凝土浇筑后其强度达到张拉预应力设计强度时即测读一次，以记录各应力计的安装初始应力；第i块施工时，支架前移，立模后测读一次，浇完混凝土后测读一次，预应力束张拉锚固后测读一次；边跨合拢后测读一轮次，中跨合拢后测读一轮次；二期恒载作用后测读一轮次。3.2.2 桥墩应力监测（1）测试仪器：1）埋入式混凝土应变计；2）钢筋计；3）综合测试仪。（2）测点布置：根据石湖路连续梁桥结构特点，从主桥左右幅各取一个主墩作为观测对象，在桥墩中部截面处和墩顶截面处布置应力测点，如图3.3.6所示。图3.3.6 主桥左右幅主墩应力测试截面（单位：cm）吴中东路跨运河桥主墩截面布置8个应力测点，其中2个钢筋应变计和6个混凝土应变计，其中测试截面测点布置如图3.3.7所示；石湖东路跨运河桥主墩和南湖路跨运河桥主墩每截面布置6个应力测点，其中2个钢筋应变计和4个混凝土应变计。其中测试截面测点布置如图3.3.8所示。吴中东路跨运河桥主墩：图3.3.7 主桥左右幅主墩应力测试截面石湖东路跨运河桥主墩和南湖路跨运河桥主墩：图3.3.8 主桥左右幅主墩应力测试截面3.3 环境温度场的监测温度是影响主梁挠度的主要因素之一，温度变化包括季节性温变和日温变化两部分。季节温差对主梁挠度的影响比较简单，由于其变化的均匀性，既不会使主梁发生挠曲，也不会使墩发生偏转，而是通过使墩身产生轴向伸缩从而对主梁的挠度产生影响。可采集各节段在各施工阶段的温度，输入计算机，分析其对挠度的影响。日温变化比较复杂，尤其是日照作用，会引起主梁顶底板温度差，使主梁产生挠曲，同时也会引起墩身偏移。日照温度的影响要通过实施观测来加以修正。选择早晨太阳出来前对挠度进行观测，可以有效地消除日照温差的影响。但考虑到日照温差不可能完全避免，应在桥上布置测点，进行适时观测，并分析箱梁日照温度的情况。日照温差测试采用测点埋设铂电阻，引出测试导线，再用温度测试显示仪进行适当的观测，摸清箱梁日照温度变化的情况。1测试仪器温度观测除采用铂电阻测量混凝土体内温度外，还可采用铂电阻表面温度点温计测量箱梁混凝土的表面温度。点温计测量具有较大的灵活性，可以对任意处的混凝土表面温度进行测量。温度测试显示仪器采用5位数字万用表。2测点布置在箱梁上选择断面A-A（支点）、B1-B1（L/4）、B2-B2（L/4）、C-C（现浇段），具体布置图如下图3.3.9。图3.3.9 主桥温度监测截面布置示意图（单位：cm）3.3.4 结构稳定性监测首先确定大跨径连续梁桥箱梁稳定分析中的本构关系模型，具体包括基于弹塑性理论的钢筋本构关系模型和基于弹塑性理论的混凝土本构关系模型，在此基础上，进行大跨径连续梁桥箱梁施工的第一类稳定分析和第二类稳定分析。 根据预应力混凝土连续梁桥悬臂施工流程和其受力特点，通过观测主梁各控制点高程；基础沉降位移；主要控制截面应力值；控制截面温度值和施工过程中环境温度值等，利用高效计算机程序，对数据进行分析处理；与原设计进行比较和误差分析，并确定和指导下一个阶段的施工参数，预报施工中可能出现的不利状况及避免措施，即施工预警。通过施工监测与监控的有机结合，调整控制桥梁的线形，尽可能使桥跨结构的线形接近或达到设计预期值，保证全桥主要控制截面应力值在整个施工过程中处于安全范围内，确保桥梁施工安全和正常运营。监控内容如下：1）临时结构（或杆件）稳定性验算；2）施工中的结构（局部和整体）稳定性验算和控制；3）影响施工中结构（含临时）稳定的因素分析、监测与控制。3.4. 稳定问题的非线性有限元分析3.4.1 第一类稳定问题的非线性有限元分析（1）随着荷载的增加，在结构发生弹性失稳之前，部分构件已经进入塑性。（2）结构较柔，荷载不断增加时，荷载结构几何刚度矩阵与临界荷载的几何刚度矩阵失去了线形关系。在解决这类稳定问题时，应该考虑利用第一类稳定求解的方便性，同时要考虑上述两方面因素影响对现行稳定求解的失真度，将特征值问题与非线性分析结合起来求解，这就是第一类稳定的非线性有限元分析方法。基本思路是：用考虑的几何非线性和材料非线性的有限元方法，将荷载逐级施加到，为参考荷载，为期望的最小稳定系数，求出结构的几何刚度矩阵作为，对变形后的构件，有参考荷载线性化求出后期荷载的屈曲系数，最后较精确的临界荷载为： （3.3）式中：结构在荷载作用下较精确的稳定安全系数。3.4.2 第二类稳定问题的非线性有限元分析对于大跨径连续梁桥来说，其稳定问题应考虑非线性问题，属于第二类稳定，即在大变形和材料非线性的问题下，结构达到极限荷载的问题。极限荷载是指桥梁承受外荷载的最大内力，分析桥梁结构的极限承载力，可以为其安全施工提供依据和保障。分析桥梁结构极限承载力的实质就是通过不断计入几何非线性和材料非线性的刚度方程，寻找其极限荷载的过程。桥梁结构在不断增加的外荷载作用下，结构的刚度不断发生变化，当外荷载产生的压应力使得结构切线刚度矩阵趋于奇异时，结构承载力就达到了极限，此时的外荷载就为极限荷载。在第二类稳定问题中，当荷载达到临界值时，荷载位移曲线的斜率为零；超过极值点后，曲线斜率小于零，因此结构失稳的判别式为第j级荷载增量作用结束时， （3.4）结构承受的总荷载和总位移为； （3.5）式中：结构的初始荷载列阵；结构的初始位移列阵。如果在第j次增量作用结束后，结构的总刚度矩阵使上式满足，那么前j次荷载增量过程的迭加即为结构的临界荷载，则相应的总变形即为相应的失稳模态。结构承受多个集中荷载或分布荷载作用时，设各个荷载的大小存在固定比例同步增长，可用该参数的临界值确定各荷载的临界值。针对上部施工阶段最不利状态，考虑自重、风荷载及挂篮走位等状态具体思路同上，做以上两类结构稳定性分析。3.5 基础沉降监测对预应力混凝土连续梁桥主桥主墩承台进行沉降观测，定量确定其在施工过程中随加载所产生的均匀和不均匀沉降过程。利用于观测结果可以采取有效的施工措施，如确定合拢前是否采用预顶力措施或是否可采用更合理的合拢次序等，便于主梁合拢，使成桥结构受力更趋合理。1.测点布置：主墩承台上下游各设12个测点，测点位置选在承台便于观测的可靠位置处。永久点位：桥墩沉降观测点，同时应注意岸上基准点的设置和保护。2.测试方法：用精密水准仪测量测点标高。3.6 桥面铺装过程中施工监控桥面铺装相当于在桥面上的均布荷载，通过实测桥面铺装厚度计算得出均布荷载集度，对理论计算的荷载进行修正重新进行结构分析。（1）支架和托架在混凝土浇筑前需要在现场做静载试验，以确保支架和托架在混凝土浇筑过程中的安全并消除结构的非弹性变形，掌握弹性变形数据，为后期施工提供重要的实测依据。（2）支架地基是否稳定、支架弹性变形观测数据是否合理、支架塑性变形是否消除等这些因素均会影响梁体线形控制,，决定着桥面系施工的难易程度。因此应当对临时支架进行变形监测，支架变形监测包括支架预压监测、混凝土浇筑过程监测、箱梁静置期监测。监测内容包括高程、位移。（3）预压期间监测重点是监测构件的弹性变形和非弹性变形、地基沉降情况、支架变形等，并根据情况调整支架措施；（4）混凝土浇筑过程监测重点是监测构件的弹性变形和非弹性变形是否与设置的预拱度一致，支架的稳定等；（5）箱梁静置期监测重点是监测支架构件的稳定。第四章 仿真分析与施工控制4.1 桥梁施工监控仿真分析为了达到施工控制的目的，必须对该标段桥主桥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，必须通过合理的计算方法和理论分析来确定桥梁结构施工过程中每个阶段在受力和变形方面的理想状态，以便控制施工过程中每个阶段的结构行为，使其最终的成桥线形和受力状态满足设计要求。从这个意义讲，施工控制中的结构计算方法不仅能对整个施工过程进行描述，反映整个施工过程中结构的受力行为，而且还能确定结构各个阶段的理想状态，为施工提供中间目标状态。因此必须依靠事先提供可靠的计算参数，采用大型有限元分析软件Midas Civil，利用正装及倒拆的计算方法精确计算出各种施工状态线形；再通过严格的制造和施工质量的控制，使架设的线形与设计相符，才能达到控制线形的目的。4.1.1 仿真分析准备要确保这桥主桥的最终线形与内力与设计一致，不能单靠施工阶段的跟踪调整来实现设计的主梁线形，而且必须依靠事先提供可靠的计算参数、采用精确的计算方法计算出各种施工状态线形，再通过严格的制造和施工质量的控制，使架设的线形与设计相符，才能达到控制线形的目的。所以在上部结构开始安装之前监控工作主要是注意收集各种资料，初步建立计算机施工控制仿真分析系统数据库；与设计人员交流，完全领会设计意图；确定设计目标状态；确定安全施工的指标；与监督、监理等单位联系，获取各项目的检验评定标准及控制标准。4.1.1.1 资料收集由于设计是偏于安全的，采用规范设计参数计算的结构内力及位移均与实测有差异。这些偏差将直接影响到这桥主桥成桥后结构线形及内力是否符合设计要求。因此，要对部分主要设计参数提前进行测定，以便在施工前对部分结构设计参数进行一次修正，从而进一步修正原设计结构线形，为保证这桥主桥成桥后满足设计要求奠定基础。影响结构线形及内力的基本参数有两大类：主要技术参数与次要技术参数。需测定或了解的参数如下：（1）混凝土和钢材等材料的弹性模量及热膨胀系数；（2）箱梁尺寸和实际面积；（3）主梁节段的实际重量；（4）混凝土的收缩徐变；（5）预应力有效值；（6）施工荷载（包括施工挂篮）；（7）结构刚度；（8）温度变化；（9）主桥实际工期与进度安排。4.1.1.2 计算机施工控制仿真分析系统资料库的建立在以上所列数据获取后，采用桥梁结构有限元分析软件Midas Civil复核这桥主桥设计计算所确定的理论成桥状态和施工状态，同时结合通用有限元软件ANSYS对这桥的主桥进行局部应力分析。通过对桥主桥各施工工况进行空间模拟分析，得出各施工控制工况下主梁线形、主拱线形及关键位置的应力状态。结合施工过程中测得的各阶段数据，考虑温度的影响，随时分析桥主桥各施工阶段主梁和主拱的内力及变形、实际索力与设计索力预测值的差异并找出原因，提出修正方案，避免误差的积累，以确保这桥的主桥成桥后的内力状态和线形与设计保持一致。因此，在分别建立了桥监控数据库的基本资料后，要通过收集施工过程中的实际参数和已发生变化的参数来修正各主桥数据库资料。4.1.1.3 监控目标状态的确定在基于设计数据的桥主桥施工控制仿真分析系统建立后，可以计算出主梁的成桥理论线形，将其作为目标监控线形，后续的控制、预测、反馈等都围绕此目标线形进行。监控的初始阶段，应按照设计的参数和修改后的设计参数，确定各主桥主梁及主拱的最终目标线形。4.1.2 仿真分析方法（1）正装分析法正装分析法是按照这桥主桥结构实际施工加载顺序来进行结构受力和变形分析，它能较好地模拟桥梁结构的实际施工历程，能得到这桥主桥结构在各个施工阶段的位移和受力状态，这不仅可用来指导这桥主桥设计和施工，而且对这桥主桥施工控制提供了依据。同时，在计算中，能较好地考虑一些与这桥主桥结构形成历程有关的影响因素，如结构的非线形问题和混凝土收缩、徐变问题。正装分析法的目的在于确定这桥主桥成桥结构受力状态。这种计算的特点是：随着施工阶段的推进，结构形式、边界约束、荷载在不断改变，前期结构发生徐变和几何位置的改变，因而前一阶段结构状态将是本次施工状态结构分析的基础。正装分析不仅可以为这桥主桥成桥结构的受力提供较为精确的结果，为结构强度、刚度验算提供依据，而且还可以为施工阶段理想状态形成一个描述结构状态的数据文件，作为完成桥梁结构施工设计、控制的基础。计算过程中，将以前各施工阶段结构受力状态作为本阶段计算的基础，前一阶段结构位移作为本阶段确定结构轴线的基础。在一个施工阶段中，新拼装的杆件用激活两个接点的新单元进行模拟。计算时对这桥主桥施工阶段循环进行，循环结束时的分析结果为成桥若干年后结构的受力状态。（2）倒拆分析法倒拆分析法是按照这桥主桥结构实际施工加载顺序的逆过程来进行结构行为分析。倒拆计算的目的就是要获得这桥主桥结构在各施工阶段的理想安装位置（主要指标高）、理想的受力状态。实际施工中这桥主桥结构线形的控制与强度控制同样重要，线形误差将造成桥梁结构的合拢困难，影响这桥主桥建成后的美观和运营质量。为了使竣工的的结构保持设计线形，在施工过程中用设置预拱度和预抛高的方法来实现。而对分阶段施工的桁架拱桥这一复杂结构，一般要给出各个施工阶段结构物控制点的标高（预抛高），以便最终使结构物满足设计要求，这个问题用正装法难以解决，而倒拆分析法能够解决这一问题。倒拆分析法的基本思想是：假设t=t0时刻结构内力分布满足正装计算t0时刻的结果，线形满足设计要求。在此初始状态下，按照正装分析的逆过程，对结构进行倒拆，分析每次卸除一个施工段对剩余结构的影响，在一个阶段内力分析得出的结构位移、内力状态便是该阶段施工的理想状态。正装计算分析不仅可以为成桥结构的受力提供较为精确的结果，为结构刚度、强度验算提供依据，而且可以为施工阶段理想状态的确定，为完成巧了结构施工控制奠定基础。但是，对于分段施工的这桥主桥这种复杂的结构，要给出各个施工阶段结构控制点的标高，以便最终使结构满足设计要求，这个问题只用正装分析法难以解决。故需要结合两种分析方法进行综合分析，使结构在成桥时满足设计要求。4.1.3 石湖路预应力混凝土连续梁桥主桥仿真分析内容预应力混凝土连续梁桥施工过程中每个阶段的变形计算和受力分析，是桥梁施工控制中最基本的内容。预应力混凝土连续梁桥主桥施工控制的目的就是确保施工过程中结构的安全，保证桥梁成桥线形及受力状态和变形基本符合设计要求。为了达到施工控制的目的，我们必须对预应力混凝土连续梁桥主桥施工过程中每个阶段的受力状态和变形状态进行监控和预测。因此，必须通过合理的计算方法和理论分析来确定预应力混凝土连续梁桥主桥结构施工过程中每个阶段在受力和变形方面的理想状态。以便控制施工过程中每个阶段的结构行为。使其最终的成桥线形和受力状态满足设计要求。1.预应力混凝土连续梁桥主桥整体分析根据预应力混凝土连续梁桥主桥设计资料及有关规范的理想参数，采用桥梁结构分析软件Midas Civil进行正装、倒拆相结合计算分析。正装计算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，能较好的模拟桥梁结构的实际施工历程，能得到桥梁结构在各个施工阶段的位移和受力状态，对设计和施工控制提供了保证。倒拆计算法是按照桥梁结构实际施工加载顺序的逆过程来进行结构分析，即从设计的最终成桥状态开始，逐步倒拆来得到施工各阶段中间的理想状态和初始状态。对预应力混凝土连续梁桥主桥成桥阶段及各施工阶段的设计应力及设计线形（主梁预拱度）等进行计算并与设计计算资料进行相互校核比较。2.预应力混凝土连续梁桥主桥施工阶段全过程分析对预应力混凝土连续梁桥主桥施工各阶段运用桥梁结构分析软件Midas Civil进行跟踪计算。由于理论设计参数与实际参数存在差异以及施工荷载、应力、线形等不可能与理论计算完全一致，必须根据实测应力、线形、及温度等修改计算控制参数，进行反复计算，拟合桥梁控制参数值，使计算值与实测值之间的差别达到最小，再根据前面阶段所拟合的参数值及实测应力、线形及温度等计算下一阶段的合理施工量及线形的调整量。3.预应力混凝土连续梁桥主桥施工过程稳定性分析稳定性分析在施工过程中是极其重要的，关系着预应力混凝土连续梁桥主桥的建设质量与安全。务必在施工过程中进行稳定性分析，拟采用桥梁结构分析软件Midas Civil和空间有限元软件ANSYS进行预应力混凝土连续梁桥主桥全桥施工过程稳定性分析验算，主要包括一下内容：（1）支架和托架的稳定性分析（2）箱梁浇筑过程中的稳定性分析（3）结构局部稳定性分析4.2 施工控制主要内容4.2.1 桥梁在施工过程中及成桥后结构分析结构分析是结构施工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内力与位移理论值。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的内力与位移。结构施工过程的结构行为分析可运用倒拆分析与正装分析两种方法，结构分析采用非线性有限元法。该项分析包括如下几项内容：（1）对桥主桥结构设计主要计算数据进行复核；（2）复核这桥主桥结构初始状态的预拱度；（3）确定各施工理想状态的内力与位移；（4）通过比较确定出这桥主桥最大内力与位移的相应状态；（5）给出有关施工的建议。4.2.2 施工控制误差分析施工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：计算参数与实际情况的差异、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，通过对应力或位移偏差分析，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）反馈控制分析根据这桥主桥理想状态、现场实测状态和误差，进行分析、预测出下阶段施工控制数据的最佳取值是克服误差的有力手段。可采用最小误差估计方法进行分析与预测。4.2.3 主跨结构设计参数识别一部分结构设计参数可通过施工前的测定来加以修正，但是还有一些参数是难以确定的设计参数，以及临时荷载及环境影响，必需进行结构施工监测，并通过实测值与理论值的对比分析，以及参数识别，方可确定这些用试验难以确定的设计参数，从而减小理论值与实测值的差异，这样才能进一步全面地把握这桥主桥结构行为。4.2.4 结合控制的实时跟踪分析此项分析是实现这桥主桥结构施工控制的关键。反馈控制是根据桥梁结构理想状态、实测状态和误差信息进行的，该项工作制定出可调变量的最佳调整量，并形成实施方案，指导现场作业，使这桥主桥施工的实际状态最大限度地接近理想状态。它包括下述几部分内容：（1）实测状态温差效应修正分析；（2）这桥主桥各状态数据实测值与理论值的对比分析；（3）这桥主桥设计参数识别；（4）这桥主桥结构行为的预测分析；（5）这桥道主桥理想状态修正分析；（6）反馈控制分析。4.3 施工控制方法本项目桥的主桥均采用自适应控制方法进行施工控制，这种方法是在闭环反馈控制的基础上，再加上一个系统参数识别过程，即“施工量测参数识别分析修正预测施工”的循环过程（自适应施工控制基本原理如图4.1所示），然后比较结构测量的受力状态与模型计算结果，依据两者的误差进行参数调整（识别），使模型的输出结果与实际测量结果相一致。再利用修正的计算模型参数，重新计算各施工阶段理想状态，按反馈控制方法对结构进行控制。在每一工况返回结构的量测数据之后，要对这些数据进行综合分析和判断，以了解已存在的误差，并同时进行误差原因分析。在这一基础上，将产生的误差的原因尽量予以消除，给出下一个工况的施工控制指令，使现场施工形成良性循环。这样，经过几个工况的反复识别后，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。图4.1 自适应施工控制基本原理在施工前确定合理的施工步骤、现场严格按预定的施工步骤进行施工、及时发现和纠正已经存在的误差是桥梁施工控制的关键。本桥施工误差主要出现在以下几个方面：桥梁施工临时荷载，包括临时机具、人员重力等；拱肋定位时温度影响，包括钢骨架的预制初始温度及安装温度等；钢桁梁重量的误差；钢结构焊接残余应力引起的应力重分布；施工阶段（尤其是合拢阶段）温度的影响等。根据以上特点，施工控制采取在结构稳定性满足要求的前提下，对结构变形（高程）、应力进行双控，其中以变形控