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福建省永安至宁化(闽赣界)高速公路

A4合同段大溪丰大桥施工监控大纲

福建省公路工程试验检测中心站
福建省交通科学技术研究所
1月

技术负责人:

质量负责人:

项目负责人:

编 制:

目 录

1工程概况……………………………………………………………………………5
1.1结构概况………………………………………………………………………5
1.2主要技术条件…………………………………………………………………5
1.3施工概况………………………………………………………………………5
2监控目的……………………………………………………………………………6
3监控监测依据………………………………………………………………………6
4监控监测组织体系…………………………………………………………………7
4.1组织体系………………………………………………………………………7
4.2各单位职责……………………………………………………………………8
4.3信息传递机制…………………………………………………………………9
5施工监控计算………………………………………………………………………9
5.1监控计算的主要内容………………………………………………………10
5.2结构计算……………………………………………………………………10
5.3施工状态预测………………………………………………………………10
5.4施工后的校核计算…………………………………………………………10
5.5设计参数识别………………………………………………………………11
5.6施工监控方法——自校正调节法…………………………………………11
6施工监测…………………………………………………………………………12
6.1桥梁结构线型监测…………………………………………………………12
6.2结构应力监测………………………………………………………………12
6.3温度场监测…………………………………………………………………12
6.4 垂直度监测……………………………………………………………… 13
7 施工监测方法………………………………………………………………… 13
7.1结构变形监测………………………………………………………………13
7.2结构应力监测………………………………………………………………16
7.3结构温度监测 ………………………………………………………………18
7.4桥墩垂直度监测……………………………………………………………20
7.5施工线型控制目标 …………………………………………………………20
7.6箱梁悬浇高程控制示意图 …………………………………………………21
8投入该项目的仪器设备 …………………………………………………………21
9施工监控人员组成及分工……………………………………………………… 22
10驻点安排…………………………………………………………………………23
11进度安排…………………………………………………………………………23
12施工监控配合事项………………………………………………………………23
13质量目标及保证措施……………………………………………………………22
13.1质量目标……………………………………………………………………24
13.2保证措施……………………………………………………………………24
14安全措施…………………………………………………………………………25
14.1安全目标……………………………………………………………………25
14.2高空作业安全措施…………………………………………………………25

附录一 施工监控计算成果………………………………………………………26
附录二 施工监控用表……………………………………………………………29

1工程概况
1.1结构概况
福建省永安至宁化( 闽赣界) 高速公路( 国家高速公路泉州至南宁横线) A4合同段大溪丰大桥位于永安市大湖镇虹桥林场, 起点桩号: K26＋941.500, 中心桩号: K27+295.000, 终点桩号: K27+648.500, 由永安至宁化方向升坡1.9%, 平面上位于半径为1100m圆曲线内。
大溪丰大桥全桥共六联, 桥型布置为3×30＋4×30米连续刚构+( 50＋90＋50变截面箱梁连续刚构) ＋3×30+4×30+3×30米T梁连续刚构, 桥梁全长707m。主桥下部主墩为6.75×4.6m钢筋混凝土空心薄壁墩, 基础为4Φ2.5m双排钢筋混凝土群桩; 交界墩为6.5×2.8m钢筋混凝土空心薄壁墩, 基础为4Φ2.0m双排钢筋混凝土群桩; 引桥T梁下部桥墩分别采用Φ1.8m钢筋混凝土双柱式墩及壁厚为2m的薄壁墩, 对应钢筋混凝土桩基为Φ2.0、 1.5m, 桥台均为柱式台, Φ1.5桩基础。
大溪丰大桥主桥采用50+90+50m预应力刚构混凝土箱梁, 主要工艺为挂篮悬浇, 混凝土标号C55属高标号混凝土, 桩基为嵌岩桩, 主墩承台厚4m, 一次浇注方量达到449立方, 属大致积混凝土, 主墩高度分别为79m、 66m、 78m、 70m, 属于薄壁空心高墩, 施工设备需采用塔吊, 山区风力强大, 高空作业施工安全风险高。
1.2主要技术条件
(1)荷载等级:
设计荷载: 公路—I级;
(2)设计洪水频率: 1/100;
(3)桥面宽度:
双线桥, 单线宽度为0.5m防撞拦+净11.75m+0.5m防撞拦;
(4)地震设防: 场地地震加速度峰值为0.05g, 地震基本烈度为6度, 按7度抗震设防;
(5)无通航要求。
1.3施工概况
项目部将大溪丰大桥作为本合同标段的关键线路和主要控制节点, 本着”重点优先, 齐头并进, 注重安全, 确保质量”的管理思路, 选派有经验的劳务队伍分别从8#、 9#主墩向两侧展开。
其中桩基施工采用人工挖孔桩施工工艺, 施工前分别完成施工便道修筑及乡道改造工作, 利用挖机平整墩位处施工场地。承台施工采用平面钢模, 混凝土灌车直接入模, 振捣棒人工振捣, 埋设冷却水管系统以减少水化热。高墩身施工采用塔吊, 现场配置不同型号的吊车以完成边墩及引桥墩施工。采用预埋支架工艺施工箱梁0#块, 塔吊配合安装挂篮, 高墩及主桥悬浇混凝土均采用泵送混凝土工艺, 按照设计要求张拉预应力筋, 挂篮行走采用自行, 在边墩上预埋钢架与行走到位的挂篮联成整体, 设置临时锁定系统, 浇注边跨合拢段, 而后选择有利时机和气候条件完成中跨合拢。
对于预应力混凝土连续桥来说, 采用悬臂施工法有许多优点, 但这类型桥梁的形成要经过一个复杂的过程。在施工过程中如何保证主梁竖向线型偏差及横向偏移不超过容许范围、 如何保证合龙后的桥面线型良好、 如何避免施工过程中主梁出现过大的应力等问题, 均需进行施工监控监测。另外, 设计是在对结构初始状态等其它参数作出假定的情况下进行的, 实际施工时, 结构初始状态的失真、 理论计算中边界条件的模拟、 施工步骤的改变以及偶然施工荷载的作用都会影响结构在施工和成桥时的状态和结构的安全。而施工监控监测是根据施工现场实测结果所得的结构参数真实值进行施工阶段计算, 确定每个节段的立模标高, 并在施工过程中根据施工监测成果进行误差分析、 预测和对下一立模标高进行调整, 从而保证成桥后线型、 合龙精度及结构内力符合规定值的要求。经过施工监控监测能够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型及受力状态满足设计要求。
2监控目的
由于在设计计算中采用的物理力学参数与实际工程中的相应参数值不可能完全一致, 施工时的临时荷载也不可能考虑得很完全, 导致结构的实际应力与设计时的预期效果不一致。施工监控的目的就是经过在施工现场设立的实时测量体系, 对施工过程中结构的位移( 线型) 、 内力等参数实时跟踪测量, 根据对监测结果应用先进的计算手段进行有效的分析、 计算, 预测施工下一阶段设置的参数( 如施工预拱度及各梁段立模标高等) , 保证整个结构在施工过程中的安全, 并最终逼近设计成桥状态。
3监控监测依据
(1)大桥设计图纸;
(2)《公路桥涵设计通用规范》( JTG D60- ) ;
(3)《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》( JTG D62- ) ;
(4)《公路桥涵施工技术规范》(JTJ 041- );
(5)《公路工程质量检验评定标准》(JTGF80/1- );
(6)《公路工程技术标准》( JTG B01- ) 。
4监控监测组织体系
施工监控工作是一个复杂的系统工程, 涉及建设、 设计、 施工、 监理和监控等多个部门和单位, 且各个部门和单位在施工控制过程中也发挥着不同的作用。而施工控制工作是靠建桥各方密切合作、 团结协调、 共同努力来实现的。因此, 为确保监控过程中各项工作的有序、 协调、 有效开展, 必须事先建立完善的施工控制组织体系。
4.1组织体系
为保障施工控制工作的高效运作, 必须明确施工控制实施过程中的各项工作制度和组织制度。为此, 在施工控制阶段, 成立由大桥的建设单位、 设计单位、 施工单位、 监理单位和监控单位有关人员组成的”施工控制工作小组”, 负责施工控制工作过程中的总体协调工作, 监控组织体系见图4-1。
监控组织体系以监控工作小组为核心, 小组成员由业主、 设计、 监理、 监控等单位的代表组成。以监控工作小组所签发的监控指令为依据, 监控测试方和施工方( 包括施工测量组) 均按照监控指令执行, 在各自的工作中不得擅自更改指令内容。工作完成后, 及时地把施工信息或测试结果反馈给监控小组, 特别是施工中或测试中的异常情况。

设计单位
监控监测单位
确认意见

控 控 意
制 制 见 协
意见 指 反 调
令 馈 通 协
协调
报 调
监理单位
业主

通报

协调
监督执行
控制指令
控制反馈

施工单位

图4-1 施工监控监测组织体系
4.2各单位职责
为了使得本桥的施工控制做到渠道畅通、 令行禁止、 高效运作、 责权清晰, 拟定各相关单位的职责如下:
( 1) 业主对施工控制的内容、 方案与目标发表意见并认可; 协调施工控制实施过程中的有关问题; 检查并验收监控监测的成果。
( 2) 设计单位提供理论成桥目标状态; 对施工控制方案、 目标发表意见并予认可。
( 3) 施工单位应严格按设计与监控要求进行施工; 及时提供砼强度、 施工荷载、 挂蓝计算书及预压参数、 合拢方案等资料; 配合监控单位现场测试元件的预埋工作, 并负责测试元件及引线的保护工作; 配合监控单位进行必要的混凝土弹性模量测试, 负责试块制作和养护; 配合监控单位测量工作, 负责点位埋设; 反馈施工控制的实施情况与效果。
( 4) 监理单位负责下达监控指令; 检查督促监控单位工作, 对于监控频率和测试元件不足的能够提出整改, 严重的下通报; 对监控大纲进行批复确认; 对监控单位提供的测量资料( 立模标高通知单、 工况测量资料等) 给予确认; 监督施工单位对监控指令的执行, 调模时监控单位配合监督, 立模达不到精度不予签字确认; 协调施工单位和监控单位的关系; 对监控提出改进意见; 及时地收发监控相关的文件及资料。
( 5) 监控单位是整个施工控制实施者及桥梁线形的负责单位; 负责监控监测大纲的制定; 进行理论分析并与设计相互校核; 负责施工控制内容、 方案、 目标的制定与实施; 对各监控状态应力、 变形、 温度进行测量, 模拟实际的施工顺序对结构的内力、 应力、 结构变位进行计算; 分析测试结果与计算结果; 据此预测后继施工状态并编发施工监控指令并配合监理监督立模。
4.3信息传递机制
施工控制的日常工作中, 信息传递的准确、 可靠和畅通是保证施工控制工作顺利进行的前提。结合本桥实际情况, 建立如图4-2所示的施工控制过程中的信息传递机制。
监测人员测量
施工单位测量
监理审批、 转发

监测数据
测量数据

监控指令
测量数据

监控人员

图4-2 施工控制信息传递机制
5施工监控计算
监控计算就是利用建立的监控计算体系对桥梁施工过程中各阶段结构的应力和位移状态及施工控制参数进行计算和预测, 为施工提供施工阶段控制目标值, 保证施工顺利进行并使结构最终达到或接近设计要求的成桥状态。悬臂施工连续梁桥监控计算所采用的方法是正装法。根据施工架设过程对结构进行正装施工控制计算( 包括对结构某些参数的调整) , 使施工时结构的内力和变位等同或逼近设计目标状态。
5.1 监控计算的主要内容
悬臂施工法大跨度连续刚构桥施工监控计算的主要内容包括线型控制计算及应力控制计算两个方面。线型控制计算的主要内容一是根据施工阶段及步骤, 考虑临时荷载、 温度荷载、 预加应力荷载、 混凝土收缩徐变等因素的影响, 判断已完成施工线型是否满足设计要求, 其次是根据现有桥梁状态对下一阶段施工线型进行预测, 提供立模标高等施工参数。应力控制计算的主要内容一是计算在各个施工阶段, 在各施工荷载及临时荷载组合情况下主桥关键截面的应力值及安全程度, 并与实测值进行比较, 其次是对下一阶段施工进行模拟计算, 分析并预测关键部位的应力水平, 对施工方案是否需要调整进行判断。
5.2 结构计算
计算初始状态一般能够取用设计部门确定的设计状态作为监控计算初始状态。监控计算应对设计成桥状态进行复核验算, 并进行优化, 以确定最优的设计成桥状态, 并以此作为监控计算依据。
根据桥梁的几何参数、 结构参数和设计状态建立有限元模型。
计算控制参数的选择原则是所选择的参数在施工现场是经常变化的, 而且其变化应能较敏感地反应出在施工过程中其对桥梁结构行为的影响, 而且, 这些参数应易于表示, 易于度量, 易于取得。一般情况下, 选择混凝土箱梁的线型( 即悬臂端的顶面标高) 及梁体控制截面的应力等。
另外, 施工控制参数包括: 结构各构件施工前后的标高变化和主墩偏位、 各构件施工前后结构内力的变化、 预应力束张拉顺序及张拉吨位的调整、 结构体系转换时对结构参数的调整等。
5.3 施工状态预测
监控计算的结果应与设计单位的计算结果进行核对, 以保证施工安全。计算的主要内容为各施工阶段的结构内力、 应力以及线型, 同时提供悬臂浇筑梁段的立模标高。
5.4 施工后的校核计算
本阶段施工完毕后, 将计算结果与施工监测结果进行比较, 若两者差别满足要求, 则提出下阶段的施工控制参数以进行下阶段的施工; 若不满足要求, 则根据最新的实测监控参数进行结构分析并对本施工阶段控制参数的目标值进行必要的修正。对每一阶段的施工都重复步骤5.2和5.3的内容。
5.5 设计参数识别
在本桥施工控制中, 设计参数的识别就是经过量测施工过程中实际结构的行为, 分析结构的实际状态与理想状态的偏差, 用误差分析理论来确定或识别引起这种偏差的主要设计参数, 经过修正设计参数, 来达到控制桥梁结构的实际状态与理想状态的偏差的目的, 本桥采用自校正调节法为施工控制技术。该办法是将自适应控制和预测控制结合起来, 实现最优控制。
5.6 施工监控方法——自校正调节法
施工过程中, 桥梁的实际状态与理想状态存在一定偏差。施工中结构偏离目标的原因涉及的范围极其广泛, 包括设计参数误差( 如材料特性、 截面特性、 徐变系数等) 、 施工误差( 如梁段重量、 悬浇误差、 预应力张拉误差等) 、 测量误差、 结构分析模型误差等。为了分析并调整这些误差, 达到最优控制, 需要运用一定的控制理论和方法, 把桥梁施工看作为一个复杂的随机动态过程, 根据结构理想状态、 现场实测状态和误差信息进行误差分析, 使结构施工的实际状态趋于理想状态。
自适应控制概念明确, 操作简便, 是公认的合理有效的控制思路。但一般的自适应控制方法把结构的偏差归结为计算模型与实际结构状态的不一致, 试图经过修正模型或调整参数来消除这种误差。事实上, 施工过程中还存在测量误差与施工操作误差等, 这些误差不属于结构参数误差引起, 经过修正模型或调整参数来考虑是不合理的。而且, 以当前的分析水平, 计算模型毕竟只是实桥的简化计算模式, 一般采用平面结构计算, 有许多问题在计算模型中不能精确分析, 如结构的空间效应影响、 支座处的纵向摩擦约束、 环境温度影响、 结构的非线性等。因此, 当前的计算模型在有些情况下是无法全面自动适应实际结构的物理力学规律的, 一味的调整计算参数可能会使计算模型更加偏离实际情况。另外, 一般的自适应方法仅仅经过正装与倒拆计算来预测未来状态, 而缺乏对未来测量及施工误差与未来状态的预测估计。与自适应控制相比, 预测控制并不是单纯修正计算模型来消除误差, 而是试图经过滤波等方法来估计误差及真实状态, 并对后续阶段的误差与状态进行预测。由于采用了现代控制论的思想, 预测控制对误差的考虑更完善。但一般来说, 预测控制必须建立在精确的计算模型上, 且必须有大量的观测数据, 否则无法保证滤波与预测的精度。
本桥拟采用自校正调节法将自适应控制与预测控制结合起来, 其控制思路是: 首先, 采用最小二乘法根据实测值对结构中的设计参数与计算模型进行自校正, 重新建立施工目标状态, 然后, 运用卡尔曼滤波器进行状态滤波与预测, 最后用最小二乘法进行最优化控制调节。该方法具备三大功能: ①根据实测值不断地对计算模型进行自校正; ②经过滤波得出结构的真实状态并预测未来; ③根据滤波值与预测值采用最优控制方法对偏差进行调节。鉴于它比一般的预测控制增加了自校正功能, 又比一般的自适应方法增加了预测和调节功能, 称之为自校正调节法。
6 施工监测
施工控制中的监测内容主要包括以下4方面:
( 1) 线型监测( 桥梁轴线偏位及主梁标高) ;
( 2) 应力监测( 墩、 主梁各控制截面在各施工阶段的混凝土应力) ;
( 3) 温度场监测;
( 4) 墩垂直度监测。
6.1 桥梁结构线型监测
线型控制是施工监控的重要内容, 线型的好坏直接关系到梁体的安全, 主跨、 边跨的合拢, 以及全桥建成通车后的行车舒适度。同时, 监控指令的正确合理与否, 很大程度上依赖于线型等实测数据的准确性与真实性。
按《公路工程质量检验评定标准》( JTGF80/1- ) 的要求, 对主梁悬臂浇筑过程中的立模标高、 局部线型、 轴线偏位、 同跨对称点高程差、 合拢段相对高差、 断面尺寸偏差、 已浇段及成桥后主桥系统控制误差等指标进行监测。
6.2 结构应力监测
选取具有代表性的截面, 埋设应力传感器, 对其应力应变进行测试, 并经过对相关测试应变数据进行理论分析、 误差分析使其尽可能地接近实际, 从而较准确的掌握结构的真实应力状态。
6.3 温度场监测
结构受力状态及线型的变化除与结构外荷载状态等因素有关外, 还与结构体系所处的温度场相关。桥梁结构在桥位处各种环境因素的影响下, 其温度场的变化主要体现在长期季节温差和短期体系温差两种形式上, 长期季节温差主要是由于季节变换( 环境气温) 而引起结构整体升降温, 对结构的影响主要体现在: 结构整体升降温及合拢温度控制; 短期体系温差主要指桥梁结构在日照等因素的影响下, 在结构内部产生不均匀温度场, 形成温度梯度。施工过程中, 这两种形式的温差均将对结构的内力及线型产生重要影响。因此, 必须在施工过程中对温度场进行监测。
6.4 墩垂直度监测
本桥桥墩属于薄壁空心高墩, 垂直度监测也是本次施工监控的主要内容。按《公路桥涵施工技术规范》( JTJ041- ) 的要求, 对主桥桥墩浇筑过程中的垂直度误差进行监测。
7 施工监测方法
7.1 结构变形监测
借助施工建立的平面及高程控制网, 应用三角及精密水准法对桥梁进行线型监测。
( 1) 线型监测
线型监测是连续梁施工控制的核心之一, 确定好线型测点非常重要。为确保测试结果的准确、 可靠, 每个施工块件两腹板外缘及中线前端顶部各布置3个对称的高程观测点( 见图7-1) , 以利于在观测箱梁挠度, 同时观察箱梁是否发生扭转变形。0#块的中心高程观测点( 见图7-2) 不可是本块件箱梁顶板设计标高的控制点, 同时也是后续各悬浇节段高程观测的基准点, 因此每个主墩箱梁顶部中心点应加固处理。块件的挠度测点位置设在距块件前端15cm处, 测点采用φ16钢筋制作, 钢筋长度约25cm, 在垂直方向上与箱梁顶板的上下层钢筋点焊牢固, 并保持垂直, 顶端打磨平整, 侧缘倒角并露出砼面2cm, 用红油漆标识。

图7-1 箱梁挠度测点布置示意图( 口表示挠度测位)

图7-2 0号块测点布置示意图( o为挠度观测测点)
各主墩零号块施工完成后, 监控单位配合施工单位利用已经建立的三维导线控制点设立零号块上的箱梁悬壁浇筑施工的高程控制点( 后续各悬浇节段高程观测的基准点) , 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。
为了给线性控制提供理论依据, 施工单位按照监控单位要求现场取样, 制成弹模测试试块。施工方配合监控单位具体的测试实验。
每幅桥做一组试块, 每组试块必须测定7天( 预应力张拉的间隔天数) 、 28天和120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。
( 2) 主梁轴线偏位测量
主梁轴线偏位测点布置见图7-3, 采用视准法直接测量。将全站仪或经纬仪架设在墩顶梁面中心, 后视另一墩顶梁面中心, 视线为基准线, 在梁前端中心标记处放置小钢尺, 钢尺基准点与梁端中心点重合, 用仪器直接读取钢尺读数, 即为轴线偏移值。测试箱梁纵向预应力钢束张拉后轴线偏位由施工单位配合进行。

图7-3 0号块测点布置示意图( CP为轴线偏位测点)
( 3) 线型测量仪器设备
全站仪精度为 ±2″; Wild NA2自动安平水准仪精度为±0.7mm/100km。
( 4) 线型测量注意事项
1、 线型测量过程中, 当各墩之间及各墩与施工控制网之间能够联测时, 应进行联测, 以确保测量数据的可靠、 准确。
2、 为尽量消除温度对线型测量的影响, 线型测量时间定在温度相对恒定时进行, 一般在夜间19: 00以后或清晨日出8: 00之前, 并随季节调整。
3、 施工监控过程中应注意因暂时不平衡力而引起的主梁和墩身线型的变化。
4、 施工监控过程中, 应注意各种临时荷载、 挂蓝等力是否平衡。并严格管理各种临时荷载的堆放位置。
5、 箱梁每一节段悬臂施工过程中, 测量小组和施工单位应进行至少以下三个工况的挠度测量和高程控制测量:
a.挂篮移位、 浇筑箱梁混凝土前;
b.浇筑箱梁混凝土后及纵向预应力钢束张拉前;
c.箱梁纵向预应力钢束张拉后;
同时, 应进行至少以下两个工况的箱梁平面中线位置控制测量, 即:
a.挂篮移位及浇注混凝土前;
b.箱梁纵向预应力钢束张拉后。
以上测量工况, 除对当前施工梁进行外, 同时对己施工所有节段测量, 以得到箱梁节段累计实际变形。为了保证成桥桥面标高和监控线形的吻合, 监控单位平时应当经常性抽测桥面实际标高, 并跟钢筋头标高推论出的桥面线形进行比较, 超出范围及时汇报。
6、 0号块施工完毕后, 基础沉降观测点设在各墩的墩身或承台上, 每个桥墩或承台上设2～4个测点( 最高墩特别要注意) , 测点采用固定在墩身表面的水准尺或承台埋置式测点。在特定情况或者根据业主监理要求复合墩身沉降。
7、 合拢之前的长悬臂阶段必须观测标高随日照的变化; 合拢段要详细跟踪底模板的标高变化; 边跨和中跨合拢监控单位都必须提供合拢精度报告; 对于施工单位的合拢配重方案, 监控单位进行复核并提出建议; 中跨预应力张拉后监控单位要进行全桥桥面标高复测。
7.2 结构应力监测
对大跨度预应力混凝土桥梁而言, 由于混凝土材料的非均匀性和不稳定性, 受设计参数(如材料特性、 密度、 截面特性等参数)、 施工状况(施工荷载、 混凝土收缩徐变、 预应力损失、 温度、 湿度、 时间等参数)和结构分析模型等诸多因素的影响, 结构的实际应力与设计应力很难完全吻合, 即计算应力不可能准确反映结构的实际应力状态。只有经过理论分析、 误差分析等手段, 使测试应力结果尽可能地接近于结构实际, 才能较准确地掌握结构的真实应力状态。由于混凝土材料的特殊性, 测量应力的误差主要来源于混凝土的实际弹性模量的差异和混凝土的收缩徐变的影响。为了排除非受力应变, 在埋入工作应力计的同时, 也埋设无应力计, 测试混凝土的非应力应变。从实测的总应变中减去无应力计测试的无应力应变, 即可得到由应力引起的混凝土应变, 再根据混凝土的应力应变关系, 能够推算混凝土在不同应力状态下的单轴应变计算公式, 从而计算出混凝土的应力。
( 1) 传感器选择
基于大桥施工工期长、 工作量大(测量频繁且须多点同时读数)、 现场测试环境差(边施工, 边测量), 密封、 绝缘要求高, 温度变化难于预测, 因撞击、 振捣损坏传感器器件的情况不可避免。同时, 还必须设法排除混凝土收缩徐变对测试结果的影响。在整个监测监控期间, 为了不影响桥梁现场施工进度, 鉴于同类桥梁施工监控的经验, 拟选用内埋式钢弦应变传感器。当前, 工程界普遍认为, 钢弦式内埋应变传感器量程大、 精度高、 零漂和温漂小, 且自身防护破损的能力好, 便于长期观测, 是混凝土应变测量较理想的传感元件。
根据混凝土箱梁结构可受到的荷载和温度变化情况, 选用钢弦式记忆智能数码应变计。其主要指标如下: 量程±1500με、 灵敏度1με、 长期稳定性2～3με。配合使用无应力计, 检测仪器为ZX-300型综合测试仪。
( 2) 测试断面及测点布置方案
实践表明: 箱型截面整体性好, 结构刚度大, 承受正、 负弯矩及抗扭能力强, 是一种经济合理的截面形式。单箱单室薄壁截面, 可提高单位面积的惯性矩, 可采用箱梁顶板横向预应力与腹板内竖向预应力配筋来解决长悬臂箱梁的受力问题。对于大跨度三向预应力混凝土连续桥, 箱梁结构在混凝土悬浇中各截面的应力分布有很大的差别, 起控制作用的因素是主梁的自重、 挂篮和预应力, 因此监测主梁的上下缘正应力就显得尤为重要。
应力测试断面的选择主要考虑以下因素: ①结构受力的关键截面; ②施工流程; ③本桥自身特点; ④结构的对称性; ⑤结构或构件的受力特点。梁体应力监测断面见图7-4,各断面应力监测点布置见图7-5。
( 3) 钢弦应变计埋设
为保证埋设的钢弦应变计有较高的成活率, 需对埋设的应变计特殊处理和进行多项检查。在操作中尽可能准确地使钢弦应变计与纵向应力方向保持一致。为防止混凝土浇筑过程中传感器的窜位和角度改变, 埋设时用扎丝将传感器较牢捆扎在钢筋上。
( 4) 箱梁应力测量工况
混凝土箱梁的悬浇过程大致可分为三个工序: ①挂篮前移、 立模; ②混凝土浇筑; ③预应力张拉。则应力测量工况为: 悬臂施工的前1－2个阶段, 在混凝土浇筑后和预应力张拉后测量; 后续节段正常施工, 在预应力张拉后测量, 合拢前适当加密; 然后对体系转换后箱梁结构各工况改变后的应力进行监测, 直至箱梁竣工。特殊情况下可适当加密箱梁应力的监测频次。测量时间选定在每一工况结束后3－6小时为宜, 同时, 在每一施工阶段, 各工况测量时的温度变化不能太大。
7.3 结构温度监测
温度场测量采用JMT-36半导体智能型温度传感器进行。
JMT-36智能型温度传感器主要性能: 精度±0.5℃, 稳定性±0.5℃, 测量范围-40℃～150℃, 线性误差±0.3℃; 其测量结果可不受接长导线长度影响, 测量仪器采用ZX-300型综合测试仪。温度场的测量值作为控制参数供施工控制计算之用。温度场的测试断面及测点布置见图7-6:

7-4 墩、 梁体应力测试截面布置图

图7-5(a) 桥墩截面应力测点布置( o表示应变计安装位置)

图7-5(b) 梁截面应力测点布置( o表示应变计安装位置)

图7-6 截面温度测点布置( o表示温度计安装位置)
当箱梁悬浇施工至长悬臂状态时, 大气温度变化、 日照温差等对长悬臂箱梁变形影响显著, 为了保证各跨箱梁顺利合拢和线形控制要求, 必须进行悬臂标高的24小时跟踪测量, 同时量测相应的气温变化值。
7.4 桥墩垂直度监测
参照图纸, 于被测墩体边界位置对应垂线上, 上下各取2点, 做好标记, 利用全站仪读取2点坐标, 利用投影法计算墩体垂直度偏差。每个墩的每个断面至少测试2个点。在桥墩施工过程中, 每个墩完成约16m为一监测段。
7.5 施工线型控制目标
合拢两侧主梁悬臂端高差小于10mm, 要求结构的线形平顺最大误差与理论线形比较小于30mm, 桥面线型符合设计要求, 力求做到自然合拢。桥墩允许偏差为不大于0.3%h(墩高)且不大于20mm。悬臂合拢的中轴线位置误差不大于10mm, 立模精度在±10mm范围。

7.6 箱梁悬浇高程控制示意图
定模板高程

监控方配合监理监督立模

签立模通知单
进入下一个悬浇阶段
扎钢筋, 安管道

高程观测
浇注混凝土

已浇完各段观测

张拉前高程观测

张拉后高程观测
已浇完各段观测测

已浇完各段观测测
移挂篮后高程观测

图7-7 箱梁悬浇高程控制示意图
8 投入该项目的仪器设备
根据本桥监控监测的要求, 采用两套经过实际工程使用检验的施工控制专用软件进行计算分析, 以及进行全过程施工控制及预测。
仪器和设备见表8-1:

表8-1 所用仪器设备及计算软件表
序号
名称
型号
数量
功能及效能
1
混凝土钢弦式智能应变传感器
JMZX-215A
24个
应力测试
2
表贴式钢弦智能应变传感器
JMZX-212AT
4个
应力测试
3
温度传感器
JMB-36B
12个
温度测试
4
点温计
/
1个
温度测试
5
综合测试仪
JMZX-300X
2台
应力测试仪器
6
台式计算机
国产
2台
计算分析
7
打印机
国产
1台
打印文件报告
8
全站仪
TOPCON-GPT-3002N型
1台
线形、 位移测试
9
水准仪
Leica自动安平水准仪
1台
变形监测
10
桥梁博士V3.0

1套
计算分析软件
11
MIDAS/CIVIL

1套
计算分析软件
9施工监控人员组成及分工见表9-1
表9-1 投入本项目人员一览表
姓 名
年龄
专业
学历
职称
职务
在本项目中承担的职务
陈朝慰
33
结构工程
博士
高级工程师
无
项目负责人
黄俤俤
29
桥梁与隧道工程
硕士
工程师
无
项目负责人
缪锋
24
桥梁与隧道工程
硕士
助理工程师
无
测量工程师
戴文达
29
桥梁与隧道工程
硕士
助理工程师
无
结构工程师
郑学忠
25
土木工程
硕士
助理工程师
无
数据采集员
詹 帅
32
土木工程
本科
工程师
无
测量员

10驻点安排
为了监控监测工作顺利及时进行, 计划设置在A4标段工程部和胡坊针镇租用民房。
11 进度安排
为了有利于监控监测工作的开展, 同时结合实际施工需要, 监控监测进度工作计划考虑如下:
( 1) 2月完成初步计算工作并与设计相互校核理论计算结果;
( 2) 桥墩封顶施工前组织监控人员及设备进场;
( 3) 按施工进度安排及时在每个应力与温度测试断面安装弦式应变计及测温元件;
( 4) 按施工进度安排每节段悬臂浇筑完成前后进行所有的监控测量工作;
( 5) 在每个节段挂篮移动前12小时提交监控指令( 监控指令参数为每节段悬臂前端的箱梁截面顶面左右侧翼缘外侧2个点和底板1个点的立模标高) ;
( 6) 每个月月底提交监控监测阶段报告。
12施工监控配合事项
为了搞好施工监控监测工作, 需要业主协调相关单位提供如下方面的配合:
( 1) 业主
提供全套设计图纸及有关资料; 协调施工监控方与设计、 监理、 施工等各方的关系。协调工程部提供住宿、 办公和设备存储场所。
( 2) 设计单位
设计单位提供理论成桥目标状态; 对施工控制方案、 目标发表意见并予以确认; 对施工监控单位根据控制需要提出的设计变更、 施工方法与工艺的变更予以确认。
( 3) 施工单位
及时提供施组、 施工挂篮设计图和预压参数、 混凝土各龄期强度等参数、 节段混凝土浇筑量、 主梁线型等资料; 配合监控单位进行必要的混凝土弹性模量测试, 负责试块制作和养护; 反馈施工控制的实施情况与效果; 配合监控人员传感器安装及测点布置工作, 并作好测点保护工作; 提供必要的住宿、 办公和设备存储场所; 提供测试现场安全防护措施。
( 4) 监理单位
负责下达监控指令; 检查督促监控单位工作, 对于监控频率和测试元件不足的能够提出整改, 严重的下通报; 对监控大纲进行批复确认; 对监控单位提供的测量资料( 立模标高通知单、 工况测量资料等) 给予确认; 监督施工单位对监控指令的执行, 调模时监控单位配合监督, 立模达不到精度不予签字确认; 协调施工单位和监控单位的关系; 对监控提出改进意见; 及时地收发监控相关的文件及资料。
( 5) 监控单位负责监控监测大纲的制定; 进行理论分析并与设计相互校核; 负责施工控制内容、 方案、 目标的制定与实施; 对各监控状态应力、 变形、 温度进行测量, 模拟实际的施工顺序对结构的内力、 应力、 结构变位进行计算; 分析测试结果与计算结果; 据此预测后继施工状态并编发施工监控指令参数并配合监理监督立模。
13质量目标及保证措施
13.1质量目标
我中心站对此工程的质量目标是: 顾客满意, 质量第一。
13.2保证措施
根据我中