连续梁施工作业指导书之12---监控施工.docx

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连续梁监控施工作业指导书
一、监控目的
施工控制的目的是确保结构的安全和稳定，使成桥后的轴线和桥面线形达到设计要求，并且使结构的内力分布与设计理想的内力状态基本吻合。
桥梁施工阶段的控制是一个系统工程，主要包括二部分。一部分是数据采集系统，即监测；另一部分是数据分析处理系统，即监控。通过施工监测与监控的有机结合，调整控制桥梁的内力和线形，尽可能使桥跨结构的内力和线形接近或达到设计预期值，是本桥施工监控的主要目的。
二、编制依据
(1)中华人民共和国交通部部标准《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2000）；
(2)中华人民共和国行业标准《公路工程质量检验评定标准》（JTJ071-2003）；
(3)中华人民共和国行业标准《公路工程技术标准》（JTG B01-2003）；
(4)中华人民共和国行业标准《铁路桥涵设计基本规范》（TB10002.1-2005）；
(5)中华人民共和国行业标准《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》
（TB10002.3-2005）；
(6)《新建时速300～350公里客运专线铁路设计暂行规定》（铁建设〔2007〕47号）；
(7)中华人民共和国行业标准《铁路桥涵施工规范》 （TB 10203-2002）；
(8)中华人民共和国行业标准《铁路桥涵工程施工质量验收标准》（TB10415—2003）；
⑼宁杭客运专线NHZQ-Ⅱ标《混凝土连续梁桥施工监控》方案。
三、监控原则
桥梁的施工控制是一个预告 → 量测 → 识别 → 修正 → 预告的循环过程。施工控制最重要的目的是确保施工中结构的安全，具体表现为：结构的应力状态合理，变形控制在允许范围内，并保证有足够的稳定性。
连续梁桥施工控制的原则是稳定性、变形、应力控制综合考虑。在施工中采取如下的控制策略：主梁中应力状态、墩柱根部应力及主梁各节段挠度应在施工过程中实时监测并反馈，全桥以结构应力状态和主梁标高作为双指标控制，以标高控制为主。标高、线形的控制主要通过混凝土浇筑前放样标高的调整来实现。
四、监控的基本方法与计算理论
1、基本方法
当连续梁在施工过程中，出现施工状态偏离理想的设计状态时，如不加以调整，就会造成结构的线形和内力远远偏离设计成桥状态，甚至危及安全。对于预应力混凝土连续梁，其施工中的精度保证相对较低，且设计计算中所采用的各项参数与现场材料的参数存在一定的差距，因此预应力混凝土连续梁的施工控制难度较大。
预应力混凝土连续梁施工中每个工况的受力状态与位移达不到设计所确定的理想目标的主要原因在于：由于设计的主梁立模标高、构件截面尺寸、预应力筋张拉力、材料弹性模量、容重、收缩系数和徐变系数与施工中实际情况有一定的差距，环境温度、临时荷载等也常常变化。其中，立模标高、构件超重和预应力筋张拉力误差影响最大，而温度影响亦不容忽视。
目前，桥梁的施工控制方法主要可以归纳为三类：开环控制、反馈控制和自适应控制。根据本监控项目的实际情况可采用自适应控制形式，其基本原理在于：通过施工过程的反馈，测量数据不断更正用于施工控制跟踪分析程序的相关参数，使计算分析程序
适应实际施工过程，当计算分析程序能够较准确地反映实际施工过程后，以计算分析程序的结果指导后续的施工过程。
经过自适应过程，理论计算结果将与实际施工过程比较吻合，因而可以达到线形与应力状态双控的目的。其基本步骤如下：
(1)首先以设计的成桥状态为目标，按照规范规定的各项设计参数确定每一施工步骤
应达到的分目标，并建立施工过程跟踪分析程序；
(2)根据上述分目标开始施工，并测量实际结构的变形和应力状态等数据；
(3)根据实际测量的数据分析和调整各结构参数，以调整后的参数重新确定后续各施工步骤的分目标，建立新的跟踪分析程序；
(4)反复上述过程即可使跟踪分析程序的计算与实际施工相吻合，各分目标也成为可
实现的目标，进而利用跟踪分析程序来指导后续的施工过程，并进行必要的调整与控制；
2、计算理论
由于连续箱梁在施工过程中将经历由悬臂箱梁转换为连续箱梁的结构体系转换，故在各连续箱梁合拢之前，结构可按中墩为支点的两侧悬臂T构进行计算，合拢以后按连续梁（刚构）进行计算。
采用多套施工控制计算分析程序分别进行计算复核，计算内容考虑温度、收缩徐变、施工荷载、体系转换、二期恒载和活载效应，并按设计文件中大桥的悬臂施工阶段划分计算内力和变形，同时也是对设计进行计算复核。监控计算采用的挂篮重量、材料容重、弹性模量等都需按实际施工现场实测的数值。通过理论数值与实测数据的差异分析，修正计算中的各个参数，准确预测下一节段箱梁的立模标高。
在建立了正确的模型和性能指标后，就要依据设计参数和控制参数，结合桥梁结构的结构状态、施工工况、施工荷载、二期恒载、活载等，输入控制分析系统中进行计算。通过计算可获得结构按施工阶段进行的每阶段内力和挠度及最终成桥状态的内力和挠度。
根据获得的结构在各个施工阶段的变形及最终成桥的的恒载、活载变形，对每一梁段在施工过程中设置预抛高。预抛高中计入了成桥后1/2活载效应、各施工阶段的恒载、预应力、收缩徐变、施工活载等累计效应，以及成桥合拢后长期徐变效应。因此，由于设置活载及长期徐变预拱度，成桥合拢后的桥面标高高于设计线形。
五、监控的主要内容
预应力混凝土连续梁主桥箱梁施工监测与监控主要包括以下几部分的内容：
1、混凝土的容重、弹性模量及抗压强度等资料收集
在以往的施工控制工作中曾发现混凝土的弹性模量实测值较设计取值存在一定差异，因此应对工地现场用于主梁施工的混凝土进行专门的弹性模量测试。按有关规范规定，由箱梁悬臂浇筑混凝土现场取样，制成试件。先对试件尺寸进行精确测量，分别测定3、7、14、28、60、90 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，混凝土的容重、强度参数。本次监控直接使用工地试验室进行的此类常规测试的资料。
2、施工过程仿真计算
按照设计施工图所确定的施工工序，以及设计所提供的基本参数，采用平面及空间有限元分析程序对施工过程进行分析，得到各施工状态以及成桥状态下的结构内力（应力状态）和变形等控制数据。主要有：
(1)各施工状态下以及成桥状态下状态变量的理论数据：主梁标高（变形）、控制截面应力应变状态。
(2)施工控制数据理论值：主梁各节段立模标高。上述计算结果一方面用于指导施工过程，另一方面可对设计进行复核。由于理论计算参数与施工过程中的实际参数存在差异，结构的几何尺寸、施工荷载、实际混凝土弹性模量、容重及施加的预应力等不可能与理论计算完全一致，因此，在施工过程中，应按照施工和设计所确定的施工工艺，以及实际收集的材料指标及参数，对计算模型进行不断的修正，使理论计算模型尽可能逼近实际模型，使计算值与实测值之间的差异最小，以便对结构的当前施工状态实施有效的控制，并科学地预测下一施工阶段的结构状态。
3、挂篮与支架预压试验
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。预压试验的方案由施工单位自行设计，并应将经现场监理审批的挂篮预压试验方案报施工控制组。预压试验应采用分级加载、分级卸载的方法，其中分级卸载显得更加重要。预压加载最大值为最大浇筑块件重量的1.2倍，即超载预压，加卸载各分成6 级，等量加卸载。在每级荷载下，等挂篮变形充分稳定后，对挂篮底模前吊点、主桁架前支点、主桁后锚点、主桁前吊点等关键点位进行变形观测，其中挂篮底模前吊点在横桥向应同时设置5个观测点位，然后进行加、卸下一级荷载。
挂篮变形测试步骤应符合以下规定：
（1）每级荷载加载后，按第5、15、30、45、60min 测读挂篮关键点位的变形，以后每隔30min测读一次。
（2）挂篮变形相对稳定的标准：每一小时内挂篮关键点位的变形值不超过0.5mm，并连续出现两次（从分级荷载施加后第30min 开始，按1.5h 连续三次每30min 的变形观测值计算）。
（3）当挂篮变形速率达到相对稳定标准时，再施工加下一级荷载。
（4）卸载与观察：加载达到终止加载条件时，停止加载，并开始卸载。卸载时每级卸载量与加载时相同。每级卸载后，每隔0.5 小时测读一次关键点位的变形，当每隔1小时的变形不超过0.5mm，并且连续出现两次时，则认为该级卸载挂篮变形稳定，可进行下一级卸载，直至卸载结束。全部卸载结束后，隔3～4小时再测读一次。每次数据测读时应记录加载量级、变形值、测试的日期与时间、大气温度、天气情况等。施工单位应及时将实测的挂篮预压实验数据上报监理批验并及时报施工控制组，施工控制组将根据挂篮预压试验的数据整理出挂篮的荷载变形曲线，并且拟合得到各梁段施工时挂篮竖向变形值。
每付挂篮都需要进行预压。
边跨直线段和各主墩墩顶梁段采用支架现浇的施工。在支架投入施工使用前，需进行支架的静载试验。支架静载试验方法应超载预压，最大荷载应为梁段重量的1.2 倍。在最大荷载堆载下，每隔0.5小时测读一次特征截面的标高值，当每隔1小时的沉降不超过0.5mm，并且连续出现两次时，则认为支架沉降稳定，可进行卸载。卸载后每隔2小时再测读一次特征截面的标高值，当每隔2小时的沉降不超过0.5mm，并且连续出现两次时，则可以停止测量。每次数据测读时应记录加载量级、变形值、测试的日期与时间、大气温度、天气情况等。
4、混凝土的收缩徐变监测
混凝土的收缩徐变系数的实验室测试需要一个较长的周期及较大投资的设备。本次监控时对施工现场混凝土收缩徐变系数则按规范取值，并在施工控制过程中进行分析和修正。
5、各个梁段施工过程中控制截面的内力（应力）监测
对梁体预应力的施工质量、施工过程的安全性等进行评价，保证施工过程中和成桥后主桥箱梁的应力在设计容许的应力范围之内。
6、各梁段施工过程中主梁空间位置测量
主梁空间位置（包括主梁模板定位）监测和主墩沉降监测（包括累计沉降值和不均匀沉降值）用于保证成桥后主桥箱梁的线形满足设计线形的要求。
4.7各施工阶段结构温度效应监测
获得施工过程中环境温度及各施工阶段的温度场。用于评估温度场对施工过程中主梁变形及应力状态的影响。
4.8合拢阶段各关键截面的应力及空间位置变化监测
测量内容同正常梁段施工阶段。用于保证桥梁顺利合龙及成桥后的线形及应力状态满足设计和规范要求。
以上施工监控内容，根据具体施工节段，一般分为如下工况：
(1)支架定位立模；
(2)混凝土浇筑前、后；
(3)预应力张拉前、后；
(4)挂篮行走后；
对于以上所有监测过程及阶段，都必须事先进行理论计算以指导施工，并于相应的施工阶段完成后将理论计算结果与实测结果进行对比和分析，为下阶段的施工提供改进或调整建议。

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