乌江特大桥线性监控方案.pdf

中铁二局思剑高速第二合同段项目经理部乌江特大桥线性监控方案-1-目目录录1.项目概述项目概述.12.监控目的监控目的.13.监控依据监控依据.14.施工监控的重点和难点施工监控的重点和难点.15.主要工作内容主要工作内容.45.1参数的估计、预测和调整.45.2桥梁结构、布筋验算及施工方案可行性验证.45.3承台大体积混凝土水化热监控及主梁温度场测试.55.3.1 承台大体积混凝土水化热监控.55.3.2 主梁温度场测试.55.4高墩垂直度、基础沉降变形及墩顶标高参数监测.65.5高墩静风稳定性分析.65.6上部悬浇过程预拱度控制.65.7结构应力监控.65.7.1 应力测试原理及误差分析.65.7.2 测试元件选定.75.7.3 钢绞线管道摩阻损失测试.85.8主梁线形监控.85.9合龙计算结果及合龙顶推力等参数的确定.95.10 监测方案.105.10.1 乌江特大桥监测方案.105.10.2 监测主要事项.15.11 施工程序及异常情况对策.15.12 施工过程软件分析.25.12.1 拟投入的软件.25.12.2 结构计算方法.35.12.3 施工阶段仿真计算.3中铁二局思剑高速第二合同段项目经理部乌江特大桥线性监控方案-2-6.控制精度和调控原则控制精度和调控原则.37.监控成果报告监控成果报告.47.1线形最终控制目标.47.2成果报告形式.58.本项目的其他建议本项目的其他建议.59.施工监控组织方案施工监控组织方案.69.1施工监控组织体系及相关要求.69.1.1 项目组织机构.69.1.2 施工控制与质量控制的关系.79.1.3 相关要求.79.2技术方案保证措施.99.2.1 人力方面.99.2.2 技术方面.99.2.3 监控设备的投入.109.2.4 资金投入情况.109.3质量保证体系及措施.109.3.1 质量保证体系.109.3.2 质量保障措施.109.4安全保障体系及环保措施.129.4.1 结构安全.129.4.2 仪器设备安全.129.4.3 人员安全.139.4.4 环保措施.139.5研究工作部署.139.5.1 监控人员及进出场计划.139.5.2 监控设备及进出场计划.1410.附录附录.14中国中铁二局股份有限公司乌江特大桥线性监控方案1乌乌江江特特大大桥桥线线性性监监控控方方案案1.项目概述项目概述贵州省思南至剑河高速公路第 2 标段乌江特大桥其主桥为预应力混凝土连续刚构桥，桥墩为双薄壁矩形墩结构，施工过程复杂，施工周期长，影响因素多，技术含量高。乌江特大桥为双幅桥，上部结构为预应力混凝土连续刚构、T 梁，桥面净宽 10.25m；下部结构为双空心薄壁墩、柱式墩、实体墩、桩基础，U 台、扩大基础，左幅中心桩号为ZK10+820.00，孔数及跨径（m）为 1130+（116+220+116）+1230，全长 1157m，最大桥高 119.5m；右幅中心桩号为 YK10+855.00，孔数及跨径（m）为 730+（116+220+116）+1130，全长 1010m，最大桥高 119.5m。2.监控目的监控目的在桥梁施工期间实施监控，通过施工现场的结构测试，跟踪计算分析及成桥状态预测得出合理的反馈控制措施，给施工过程提供决策技术依据，也为结构行为控制提供理论数据，从而正确地知道施工，确保施工成桥状态线形、内力与设计文件相符。实行桥梁监控措施，是加强过程安全质量管理，防止重大事故发生的有力手段。对施工过程中结构的受力和变形进行有效的监测和控制，通过施工过程的数据采集和优化控制，在施工中做到把握现在、预估未来、避免施工差错，从而保证结构的安全性并尽可能缩短工期和节省投资。从而为该桥的成功、顺利修建提供技术支持，为该桥的顺利投入运营和长期健康监控提供依据。3.监控依据监控依据（1）公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2004）；（2）公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D62-2004）；（3）公路桥涵施工技术规范（JTJ 0412000）；（4）公路工程技术标准（JTG B01-2003）；（5）公路桥涵地基与基础设计规范（JTG D63-2007）；（6）公路工程混凝土结构防腐技术规范（JTG/T B07-01-2006）；（7）公路桥梁抗震设计细则（JTG/T B02-01-2008）；（8）相关图纸、设计文件。4.施工监控的重点和难点施工监控的重点和难点预应力混凝土连续刚构悬臂施工过程中，随着跨径的进一步增大，新的问题就会接踵中国中铁二局股份有限公司乌江特大桥线性监控方案2而至。如何保证合龙前两悬臂竖向挠度的偏差和主梁轴线的横向偏移不超过容许范围；如何保证合龙后的桥面线形良好；如何避免施工中主梁截面出现过大的应力等，都是施工控制中要注意的问题。本桥施工监控的重点、难点如下：施工监控重点：施工监控重点：（1）混凝土弹性模量混凝土弹性模量是结构计算中的一个非常重要的参数，实际的弹模与假定值总是存在一定的差距，需要通过试验得出实际的混凝土弹性模量。由施工单位材料试验室负责落实。混凝土弹性模量变化对桥梁线形的影响分析由监控单位结合实测进行计算分析。（2）混凝土容重及配合比混凝土容重大小与混凝土配比、所用石料密度等有关，实际容重与计算取值有一定差异。在主梁施工前几个节段，要求按规范制作试块，测定实际混凝土容重。混凝土重量由混凝土搅拌站根据材料用量确定。（3）截面特性参数截面主要特征参数包括：墩截面抗弯、截面面积和抗推刚度；主梁截面的抗弯惯矩和截面面积等。在桥梁结构的施工控制中，这些参数对结构的内力变化和结构变形都有较大的影响。任何施工都可能存在截面尺寸误差，验收规范中也允许出现不超过限值的误差，但这种误差将直接导致截面特性误差，从而直接影响结构内力及变形的分析结果。因此在施工过程中，从立模开始至混凝土浇注成形后，都应进行截面特性参数的控制，一方面及时纠正施工偏差，另一方面及时发现成形后的截面特性偏差，在计算分析中予以适当考虑。截面特性参数由施工单位负责组织，由现场质检员进行监测。（4）挂篮弹性变形预拱度的设置应考虑挂篮弹性变形的影响，挂篮弹性变形通过挂篮加载试验获取。挂篮弹性变形试验由监控单位指导和协助，由施工单位负责在挂篮预拼装完成后组织实施。（5）钢材的力学性能预应力混凝土梁体所使用的普通钢筋及预应力钢筋的弹性模量及强度指标、延伸率指标一般由材料供应商提供，在本施工控制中具体由施工单位材料试验室负责落实。（6）混凝土材料的收缩徐变参数由于混凝土材料的收缩徐变，会导致施工过程中及成桥后梁体线形及内力发生较大变化，因此在施工前及施工过程中的监控计算必须了解混凝土材料的收缩徐变特性。中国中铁二局股份有限公司乌江特大桥线性监控方案3（7）预应力施工控制参数预加应力是预应力混凝土结构内力及变形控制考虑的重要结构参数，预加应力的大小受很多因素的影响，需根据现场实际进行测定。（8）温度场测量施工过程中的温度场测量包括大气环境温度场测量、主梁梁体温度场测量、承台温度场测量及温度对线形、内力的影响测量分析。具体内容详见 5.3 节。（9）施工线形控制测量施工过程中的线形测量包括桥梁施工控制测量网定期复核测量、主墩墩顶沉降测量、各节段施工立模标高测量、施工荷载对线形影响测量、温度对线形影响测量等。施工线形控制测量由施工单位进行测量及监控单位进行复核测量。线形测量的测点布置及测试方法详见 5.8 节。（10）施工应力测量在施工控制截面布置应力测点，以监控施工过程中应力变化及分布情况并与理论计算值对比，在计入误差及变量调整后分析以后每阶段及竣工后结构的实际工作状态。应力测量由监控单位进行现场测量。（11）高墩的沉降及静风稳定性分析在高墩施工过程中埋设应力测点，随着桥梁悬臂长度的增加，对高墩的应力进行实时监测，并对高墩的沉降进行定期观测。随着悬臂长度的增加，对高墩的稳定性进行分析，为施工正常和安全进行提供保障。（12）其他荷载参数在桥梁结构的施工过程中，荷载参数主要指结构构件自重力（容重）、施工临时荷载和预加力。对于现场浇筑的混凝土结构来说，由于容重变化、超厚、涨模引起的构件自重的变化是经常发生的，也没有一定的规律。施工临时荷载是较为稳定的量，但由于已成结构上材料的乱堆乱放，往往引起临时荷载有较大的误差。对于预应力体系中的有效预加力，由于预应力损失的变化而常常引起不小的误差。对施工中可能遇到的风荷载也不能忽视。（13）中跨合龙施工为改善后期主墩及主梁受力，在墩顶偏移量较大情况下合龙前对中跨实施顶推。（14）墩顶压缩变形高墩在恒载作用下会产生较大变形，预拱度设置时需考虑。施工监控难点：施工监控难点：中国中铁二局股份有限公司乌江特大桥线性监控方案4（1）墩身为柔性薄壁墩，梁墩结合部受力十分复杂，是施工监控的难点；墩身是否需要设置预偏量需通过计算确定，施工过程中对墩身应力和水平位移进行监测，对墩身是否处于偏心受压状态要重点关注。（2）基础的不均匀沉降是无法避免的。为消除基础的不均匀沉降对结构的不利影响，在前期计算过程中根据地质等资料对基础沉降进行预测，并按最不利情况对结构进行验算。然后现场施工时，加强对基础沉降的监测，同时根据实测数据对计算进行调整并采取相应对策。（3）大体积混凝土工程施工过程中，在内部因素（温度收缩、水化收缩、弹性模量增长、抗拉强度增长）、外部环境条件（气温变化、风速、湿度）、基础约束条件及施工工艺的共同影响下，可能产生三类裂缝：表面裂缝、深层裂缝及贯穿裂缝。为确保大体积混凝土结构施工质量，必须根据工程的实际情况，准确进行温度预测，详尽地进行温度应力分析，合理地制定温控方案，才能避免、防止裂缝的产生。（4）桥梁合龙过程是一个体系转换的过程，合龙时机和合龙方案是监控的又一难点。因此，必须充分考虑到合龙前后结构内力变化、温差影响等因素，选择合理的施工合龙方案，并在合龙前计算是否需要采取顶推措施。5.主要工作内容主要工作内容5.1参数的估计、预测和调整参数的估计、预测和调整通过参数估计，基本上消除了计算误差(系统误差)，但实际施工中由于测量手段、施工工艺的限制，仍然会存在一定的偶然误差，这就需要进行滤波、预测和调整。建立合适的状态方程，采用目前较成熟的卡尔曼滤波法进行滤波和预测，可以得到目前结构状态的滤波估计值，和下一步施工参数的预测估计值。根据合理的预测值可以及时采取措施，减小后续施工过程中结构偏差。对于已存在的偏差，根据最小二乘法理论，采用适当手段(如预应力)进行最优调整，做到既能最大化减小结构偏差，又方便施工。5.2桥梁结构、布筋验算及施工方案可行性验证桥梁结构、布筋验算及施工方案可行性验证由于各种原因限制，实际结构的刚度、重量等参数可能会和最初拟定的参数有一定差别。利用计算模型计算分析采用不同的参数对施工控制目标的影响，掌握各种参数差别的影响。参数分析包括:砼弹性模量、主梁节段重量、预应力参数、温度场等。监控计算是施工控制的核心依据，利用三维空间结构分析程序计算分析施工全过程、成桥状态的内力及变形等，考虑结构空间的扭转效应对变形和内力的影响，划分施工阶段。中国中铁二局股份有限公司乌江特大桥线性监控方案5根据理论参数进行的监控计算成果应与设计计算结果比较分析，验算桥梁结构的受力是否满足规范要求，布筋是否合理；差别应在容许范围内。同时，根据各参数影响程度确定一个或几个施工控制主要参数，作为施工控制过程中参数识别和分析的重点，计算每个施工阶段梁体的线形和受力状态，确保施工过程中结构线形和受力满足规范要求，从而验证施工方案的可行性。5.3承台大体积混凝土水化热监控及主梁温度场测试承台大体积混凝土水化热监控及主梁温度场测试5.3.1 承台大体积混凝土水化热监控承台大体积混凝土水化热监控如何消除或减少内外温差应力是解决大体积混凝土水化开裂的一个至关重要的问题，也是大体积混凝土施工必须高度重视的问题。大体积混凝土结构产生裂纹的原因是相当复杂的，特别是对于大型桥梁工程中的大体积混凝土基础来说，其结构截面尺寸大，抵抗外载能力强，导致裂纹的主要原因是水泥在硬化过程中释放大量水化热所产生的温度应力超过了混凝土极限抗拉强度。因此，要控制大体积混凝土形成强度过程中释放大量水化热所产生的温度应力超过混凝土极限抗拉强度。施工中要充分考虑浇筑方法、入模温度、浇筑层厚、施工间歇、混凝土绝热温升、混凝土及基础弹性模量变化、外界水温及气温变化、混凝土自身体积变形及徐变等。所以，如何控制大体积混凝土水化热升温和混凝土结构物体内外温差，成了大体积混凝土能否产生裂纹的关键。为了降低水化热，延缓温升值及温升速度，首先要优化配合比，采用低热水泥，适当掺粉煤灰及外加剂来提高混凝土品质，在结构物内埋置冷却水管，分层浇注混凝土，加强表面覆盖及养护等，对降低内外温差能收到良好效果。5.3.2 主梁温度场测试主梁温度场测试结构受力状态及线形的变化除与结构外荷载状态等因素有关外，还与结构体系的温度场相关。桥梁结构在桥位处各种环境因素影响下，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龙温度监控；短期体系温差主要指桥梁结构在日照等因素影响下，在结构内部产生不均匀温度场，形成温度梯度。施工过程中，这两种形式的温差将对结构的内力及线形产生重要影响。因此，必须在施工过程中对温度场进行监测。本研究拟在典型截面上设置观测点，对温度作用进行观测，对桥梁温度场的观测结果进行统计分析，建立相应的温度场模型及温度梯度模式；并采用数值分析方法对温度作用及效应进行数值模拟，最后根据分析结果，对本桥梁结构的温度作用效应进行综合评估。中国中铁二局股份有限公司乌江特大桥线性监控方案65.4高墩垂直度、基础沉降变形及墩顶标高参数监测高墩垂直度、基础沉降变形及墩顶标高参数监测垂直度的控制是衡量高墩施工质量的一项重要指标，控制好高桥墩的垂直度是保证工程质量、确保大桥竣工后行车安全的前提条件。主墩垂直度测量采用垂度仪或全站仪。主墩基础沉降采用水准仪进行测量。在各墩承台顶面分别设置 4 个沉降观测点，测试工作每完成 5 个节段后进行一次。主墩偏位测量采用坐标法，测试仪器为全站仪。仪器架设在岸上，后视高程控制基准点，再瞄准主墩各测点的棱镜，测出各测点的三维坐标，从而算出主墩的实测偏位。主墩的各测点以施工单位的施工放样测点为准。5.5高墩静风稳定性分析高墩静风稳定性分析大桥采用高桥墩连续刚构结构体系，随着施工过程中悬臂长度的增大，结构变得越来越柔，由于桥墩很高，由大气边界层内风速廓线指数分布规律可以推知，高墩上部和桥面的风速将会明显增大，最终导致作用在连续刚构桥上的静力、动力风荷载都很大。因此，有必要对桥梁进行抗风分析，保证结构在施工阶段和成阶段能够安全承受可能发生的最大风荷载的静力作和由于风振引起的动力作用。高墩大跨桥梁的稳定性关系到桥梁能否安全施工和使用。桥墩的稳定性与整个桥梁的受力体系有很大的关系。桥墩两侧的约束状况不一致，会影响桥墩的稳定状态简化模型的选取。当处于桥墩的施工阶段时，若地基条件较好，可以理想化为一端固定、一端自由的悬臂杆件；若地基条件不很好，则须考虑地基的影响。而当其处于最大悬臂状态时，由于桥梁的零号块对桥墩的影响较大，因而可以看作是一端固定、一端简支。当桥梁成桥后，整个桥梁处于整体受力状态，因此桥梁的稳定性须加以考虑整体性。5.6上部悬浇过程预拱度控制上部悬浇过程预拱度控制对于现浇施工的混凝土桥梁，其线形调整主要是通过设置合理的预拱度来实现的。因此，线形控制的关键在于分析预拱度的组成以及确定各组成的取值。对于设计预拱度，按规范要求取（成桥累计位移加 1/2 活载挠度）的反值。由于理论分析模型、计算参数取值等与实际情况存在一定差异，因此挂篮悬臂施工主梁实际产生的变形与理论计算值存在误差。所以理论计算变形以及荷载试验所测得的变形只能作为预拱度取值的一个依据，预拱度的合理取值还须通过多个梁段施工的监测，不断积累数据和经验，才能正确取得。5.7结构应力监控结构应力监控5.7.1 应力测试原理及误差分析应力测试原理及误差分析中国中铁二局股份有限公司乌江特大桥线性监控方案7影响混凝土应力测试的因素很复杂，除荷载作用引起的弹性应力应变外，还与收缩、徐变、温度有关。目前国内外混凝土梁和主塔的应力测试一般通过应变测量换算应力值，即：弹=E弹式中：弹荷载作用下混凝土的应力；E混凝土弹性模量；弹荷载作用下混凝土的弹性应变。通过应变计实际测出的混凝土应变则是包含温度、收缩、徐变变形影响的总应变。即：=弹+无应力式中：弹弹性应变；无应力无应力应变。桥梁结构的实际状况与理论状况总是存在着一定的误差，究其原因，主要由设计参数误差、施工误差、测量误差、结构分析模型误差等综合因素干扰所致。只有通过理论分析、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。从实测的总应变中减去无应力计测试的无应力应变和徐变应变计算值，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，可以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。5.7.2 测试元件选定测试元件选定应力测试元件在施工至相应测试截面时埋入混凝土中，并在以后的各施工阶段进行测试。通过以前的测量经验和对国内组件及仪器综合分析比较，决定测量组件选用 MHY-150型钢弦式记忆智能应变传感器如图一，测读仪器为 ZX-16 型频率巡检仪，如图二。图一、应力测点埋设图二、ZX-16 振弦仪中国中铁二局股份有限公司乌江特大桥线性监控方案85.7.3 钢绞线管道摩阻损失测试钢绞线管道摩阻损失测试每座桥选择 2 根预应力束作预应力孔道摩阻试验。根据相关公式计算预应力索与孔道壁的摩阻系数与孔道对设计位置的偏差系数 k。孔道摩阻试验方案如图 5.3 所示。钢束两端安装压力传感器测试张拉吨位，首先张拉至 0.1 倍的控制拉力，以此作为初始状态，然后分级张拉至控制拉力。一端主动，一端被动，主被动端荷载传感器的差值即为孔道摩阻损失，然后可用最小二乘法计算孔道的摩阻系数及孔道偏差系数。预应力张拉过程中，同时测试钢丝的伸长量，并与计算伸长量对比，以指导施工。用于孔道摩阻试验的钢绞线下料长度应加长二个传感器的长度。检算钢束伸长量、锚下应力、锚口损失值、锚具压缩量及钢束内缩值、孔道压浆密实度。千 斤 顶工具锚压力传感器锚 具压力传感器锚 具压力传感器锚 具锚 具压力传感器工具锚千 斤 顶弯索直索图三、孔道摩阻试验方案5.8主梁线形监控主梁线形监控线形测量主要内容包括：（1）主梁线形控制网的测定及高程控制基准点的定期复测主桥线形控制网按规范要求测设主桥高程控制基准点，其为理论不动点，由水准基点引测其高程。为防止测点位置移动或破坏，需对高程控制基准点进行定期复核，要求每两个月复测一次。测量采用水准仪进行。主梁高程控制点位以施工单位的布点为准，采用水准仪测量，从高程控制基准点引测。主梁高程控制点设在墩顶中线处，要求每月复测一次。（2）中轴线偏位测量根据现场施工梁段的中轴线标志，采用 Topcon 全站仪三维坐标法测量进行中轴线的空间线形测量。具体做法是：采用设置在两岸稳定的的基准点，配合反光棱镜，测量梁段测点中线偏差。（3）主梁标高测量中国中铁二局股份有限公司乌江特大桥线性监控方案9每节段施工完成后，测量该节段的标高及相邻 3 个节段的标高变化，测点布置见图四。测点采用16 的短钢筋制作，底部焊于钢筋笼上，顶部磨圆露出砼面 1cm，采用红油漆标记。（根据现场实际条件，也可采用钢钉做测点）主梁挠度测点主梁挠度中心测点主梁挠度测点图四、主梁挠度测点示意图（4）箱梁横向位移及扭转变形和墩顶转角测量箱梁的扭转变形测试截面布置同主梁的标高测点截面布置，而墩顶转角测试截面布置在墩顶梁体两侧处，测点布置见图五。扭转变形和墩顶转角测点布置方法同标高测点的布置。主梁扭转测点主梁扭转中心测点主梁扭转测点墩顶转角测点墩顶转角测点图五、梁体扭转及墩顶转角测点布置图（5）合龙前后线形 24 小时联测中边跨合龙前进行一次 24 小时联测，以观测主梁线形随温度变化情况。另外在具体施工时，视监控计算与监测结果的对比需要，进行温度对线形的影响观测。（6）成桥线形测量成桥后（合龙后，二期恒载铺装前）测量全桥线形，每 5m 布置两个测点（上下游各一个），测量主梁成桥线形。主梁线形测试包括主梁顶面标高测量和主梁中线测量两部分内容。5.9合龙计算结果及合龙顶推力等参数的确定合龙计算结果及合龙顶推力等参数的确定悬臂浇筑连续刚构桥梁的中跨合龙施工，主要面临两个主要问题：1）合龙段新浇筑混中国中铁二局股份有限公司乌江特大桥线性监控方案10凝土在硬化过程中产生收缩，同时合龙口两端悬臂梁将随温度先将也会产生收缩，不能确保合龙段与两悬臂端的连接性能。2）合龙段混凝土随着温度上升，悬臂梁伸长，二过早参与体系的受拉，新浇筑的合龙段混凝土在短时间内未具备一定的强度，过早承压则破坏混凝土内部胶体构造，影响其强度。实际控制过程中，应根据设计图纸、施工现场提供的计算参数对计算模型进行修正计算，结合实测资料，计算差合龙前结构状态，确定合龙顶推力值，保证结构合龙线形与受力均满足规范和相关技术文件要求。5.10 监测方案监测方案5.10.1 乌江特大桥监测方案乌江特大桥监测方案（1）应力测点布置及测试工况本桥针对主梁关键截面、墩身控制截面进行应力测点布置。主梁应力测试截面及测点布置见图 5.6。主梁共布设 8 个应力测量截面，墩身共布设 4 个截面。1 号截面设在边跨跨中附近；2、3、7 号截面设在两个主墩墩顶截面 1 号梁段后端；4 号截面设在中跨 1/8 跨附近；5 号截面设在中跨 1/4 跨附近；6 号截面设在中跨跨中；8 号截面设在边跨 1/4 跨附近；、号截面设在两个主墩根部，、号截面设在两个主墩顶部，布设时宜避开变截面段。主梁应力测量在以下工况进行：1）每节段混凝土浇筑后；2）每节段预应力张拉完成；3）合龙段浇筑前后；4）合龙段预应力张拉前后；5）边跨合龙后；6）中跨合龙后；7）二恒铺装后。（2）温度测点布置及测试工况由于混凝土结构的热传导性能较差，周围环境温度的变化和阳光照射不同等原因，将会使其表面温度和内部温度形成较大的温度梯度。温度测点的布置将要反映这种梯度的变化。温度测点布置如图 5.7。温度场应在以下时间测量：选择气温变化较大的一天进行全天测试。每隔 2 个小时测试一次，分析温度场随气温变化的规律；在主梁合龙时，对温度场进行一次全天测试；在进行线形及主梁应力测量时。中国中铁二局股份有限公司乌江特大桥线性监控方案11图六、乌江特大桥左（右）幅连续刚构主桥应力截面及测点布置图图七、乌江特大桥左（右）幅连续刚构主桥温度截面及测点布置图中国中铁二局股份有限公司乌江特大桥线性监控方案15.10.2 监测主要事项监测主要事项在桥梁施工过程中，为保证桥梁的线形和内力在安全施工范围内，现场监测工作要做到以下几个方面：（1）每次采集数据所需的时间尽可能缩短，及时获得满足精度要求的可信赖的数据；（2）测试元件应具有良好的防震、防冲击波的能力；（3）测试数据应准确可靠；（4）测试元件应具有足够的安全度。为保证施工监控过程中能取得所需的数据，必须加强对测点的保护，希望各单位密切配合做好本项工作。（1）对所有测点设置醒目的标识，便于识别和避让、保护；（2）在含有测试断面的位置进行施工时，应注意避免焊接电弧灼伤测试元件、测试线路，浇筑混凝土时应避免振捣棒直接接触测试元件及导线；（3）严禁盗窃应力测试元件和仪器，严禁切割测试线路；（4）在测试元件附近应避免使用高温或强电磁设备；（5）严禁将液体物质倾置于测试元件附近；（6）严禁涂污线路及测点编号；（7）严禁在测点附近堆放施工荷载；（8）严禁故意敲打、挤压测试元件。5.11 施工程序及异常情况对策施工程序及异常情况对策对于大桥总体监控方案实施程序主要包括主墩施工监控实施、主梁 0 号块施工监控实施、主梁悬臂施工阶段实施、合龙段施工监控实施、二期恒载施工监控实施及阶段性监控验收、评估。在施工监控及监控测试中，制定异常情况对策。常遇到以下几种异常情况及对策如下：（1）异常现象：由于温度变化，使悬臂状态的箱梁产生较大的挠度变形，从而导致实测挠度与计算挠度产生较大的差异，甚至有时会出现符号相反。对策：由于温度变化对挠度影响的规律是温度降低，使悬臂状态的箱梁上挠，上挠的幅度随长度的增加而增大；温度升高，箱梁下挠。因此施工挠度观测应在气温基本相同的情况下进行。否则，需对挠度观测结果进行修正。中国中铁二局股份有限公司乌江特大桥线性监控方案2（2）异常现象：张拉预应力产生挠度的实测值往往与计算值相差较大，常常是实测挠度值偏小。对策：应注意对计算挠度进行修正。这种相差值的幅度至少是 20%，有时达50%以上，故决不能忽视。（3）异常现象：温度变化对箱梁悬臂长度产生影响，影响箱梁施工放样的精度。对策：一方面清晨 6 点至 8 点，温度对悬臂长度的影响最小。争取这时候进行施工放样最好，另一方面，在提供施工放样标高时，采取技术措施，提供梁段相对放样标高，消除温度因数对梁段绝对标高的影响。另外现场施工必须严格按规范以及设计图纸和施工指令要求进行施工，同时应事先建立一套预警系统。施工监控预警系统首先根据规范对结构内力、变形等监测参数建立明确的预警指标，系统根据告警事件的严重程度，分成提示、警告、报警的三级区别对待：预警结构见图八所示。图八、结构预警系统图5.12 施工过程软件分析施工过程软件分析5.12.1 拟投入的软件拟投入的软件本项目监控计算准备采用多套软件进行，对本项目桥梁复核计算和施工架设过程采用“MIDAS/Civil”进行平面和空间计算，桥梁博士进行校核计算。另外，施工监控中还根据需要采用 Ansys 软件对结构局部区域进行计算分析。如表一。表一、拟投入的计算软件软件名称研发单位在项目中的应用MIDAS/CivilMidas 公司桥梁施工仿真计算、温度及施工荷载影响分析桥梁博士上海同豪结构校核计算ANSYS美国安世局部计算中国中铁二局股份有限公司乌江特大桥线性监控方案35.12.2 结构计算方法结构计算方法大跨径桥梁结构，都有一个分阶段施工过程，结构的某些荷载如自重力、施工荷载、预应力等是在施工过程中逐级施加的，每一施工阶段都可能伴随着徐变发生、边界条件增减、预应力张拉和体系转换等。后期结构的力学性能与前期结构的施工情况有着密切联系。换言之，施工方案的改变，将直接影响成桥的受力状态。在确定了施工方案的情况下，如何分析各施工阶段及成桥结构受力特性及变形是施工设计中的首要任务。监控监测组进场前，由业主协调，监控方和设计方进行充分的沟通。在设计方提供监控计算所需要的技术资料的基础上，采用正装计算法确定桥梁施工阶段理想状态。5.12.3 施工阶段仿真计算施工阶段仿真计算（1）施工过程跟踪计算施工过程跟踪计算包括节段施工前的预测计算和节段施工后的校核和修正计算。在节段施工之前，应对节段施工过程中结构的内力和变形进行预测，并作为节段施工过程控制的目标，在节段施工完毕之后，需要根据实际的测试和测量结果，得出一组消除各种误差因素后结构的实际状态数据，并与预测值进行对比分析，找出差值，对计算模型进行修正，并重新计算作为后续施工的依据。如果实测值与计算值有较大差异，需要采用最小偏差理论分析原因并在后续施工过程中考虑采取适当的调整措施。（2）成桥运营状态计算根据各施工各阶段以及成桥状态的实测结果，计算桥梁的成桥状态恒载内力和运营阶段荷载组合内力，并与设计成桥内力和线形比较，作出施工监控评价。6.控制精度和调控原则控制精度和调控原则根据现有的施工技术水平、仪器精度及公路桥梁桥涵施工技术规范，确定本次监控项目控制精度见表二。表二、施工控制误差范围序号检查项目规定值或允许偏差1轴线偏位(mm)102悬臂梁段高程(mm)103相邻节段高差(mm)104断面尺寸（mm）高度+5，-10顶宽30底宽20顶板腹板厚+10，0中国中铁二局股份有限公司乌江特大桥线性监控方案4序号检查项目规定值或允许偏差5合龙后同跨对称点高程差（mm）L/50006横坡（%）0.157平整度（mm）88立模标高允许误差（mm）59成桥后主梁线形(mm)30线形调控的基本原则：（1）小于施工控制误差范围5mm 误差不作调整（2）大于施工控制误差5mm 的误差，在后续节段调整一半调整具体过程如下：对施工线形与计算线形的几种偏差方式及其处理方法见图九所示。f1=EL(n)-EL(n-1)-(EL(n-1)-EL(n-2)*L(n)/L(n-1)EL(n)=f+EL(n-1)+(EL(n-1)-EL(n-2)*L(n)/L(n-1)f3=-(EL(n-1)-EL(n-1)+(EL(n-1)-EL(n-1)-(EL(n-2)-EL(n-2)*(L(n)/L(n-1)/2EL(n-1)EL(n-1)L(n-1)EL(n-2)f1-结构预拱值f2-挂篮预拱值f3-预拱调整值f-总预拱值L(n)-n号节段长度EL(n)-n号节段实测标高EL(n)-n号节段计算理论标高EL(n-2)f=f1+f2+f3箱梁实测线形-2*f3f1箱梁计算理论线L(n)调整后放样线不调整放样线-f3ff2EL(n)EL(n)图九、线形偏差及其处理方法示意图7.监控成果报告监控成果报告7.1线形最终控制目标线形最终控制目标无论采用什么施工方法，桥梁结构在施工过程中总要产生挠曲（变形），并且结构的变形将受到诸多因素的影响，极易使桥梁结构在施工过程中的实际位置（立面标高、平面位置）偏离预期状态，使桥梁难以顺利合龙，或成桥线形与设计要求不符，所以必须对桥梁实施线形控制，使桥梁结构在施工中的实际位置状态与预期状态之间的误差容许范围和成桥线形形状符合设计要求。在施工过程中线形控制的目标是控制结构的变形始终处于安全的范围内，线形控制最终目标是成桥后结构的线形与内力达到设计要求，结构本身又处于最优的受力状态。中国中铁二局股份有限公司乌江特大桥线性监控方案57.2成果报告形式成果报告形式正常施工状态下阶段施工完成后 24 小时内提交监控指令，当出现异常情况时，2小时以内向业主报告，3 天内提交监控中间阶段报告，全桥竣工合龙后 25 天内提交最终全过程监控报告。确保不因监控工作影响施工进度。根据施工进度，及时提供中间过程报告。监控工作完成后及时提供竣工后的全过程监控报告。中间过程报告及监控总报告按如下要求提供。在监控工程中，实时对监控结果进行整理，按甲方的要求以预警报告、月报的形式送达有关各方（业主代表、设计、监理、施工等）。工程结束时，提交完整的监控总结报告及电子文档。（1）预警报告的主要内容包括：施工进度，施工概况；对数据临近预警值的测点，进行分析，提出预警和启动预案的建议性意见。（2）月报的内容包括：监控项目，测点布置；施工进度；监控值的时程变化曲线；根据实际情况，作出相应监控项目的预报分析。（3）施工监控工作结束后应提交的监控报告内容包括：工程概况，监控目的；监控项目，测点布置；采用的仪器型号、规格及标定资料；数据采集的分析处理；监控资料的分析处理；监控值全时时程随工程施工工况变化曲线及分析；监控结果评述。8.本项目的其他建议本项目的其他建议针对高墩大跨度连续刚构桥特点，提出以下建议：（1）建议开展高墩大跨度连续刚构桥施工控制措施研究，分析高墩大跨度连续刚构桥施工控制的重点和难点，为施工控制提供有益的建议。（2）本标段各桥主跨跨度较大，建议在施工监控计算预拱度的基础上，再增设部中国中铁二局股份有限公司乌江特大桥线性监控方案6分附加预拱度。（3）建议本项目中跨合龙在结构分析的基础上，考虑中跨顶推措施。（4）本项目主梁均采用 C50 混凝土，当工期不能满足业主要求时，可考虑采用低收缩俆变的混凝土。（5）为确保桥梁处于优良的运行状态、整体健康和结构安全性，建议建立桥梁健康监测系统。（6）本标段需要监控的连续梁刚构桥较多，建议对各监控单位提交文件、技术标准、某些控制参数（如成桥时收缩徐变的计算时间）进行必要的统一。（7）为了使本桥始终处于正常使用状态，保证行车通畅、安全，应根据本桥实际情况和特点，制定专门的养护手册。9.施工监控组织方案施工监控组织方案9.1施工监控组织体系及相关要求施工监控组织体系及相关要求9.1.1 项目组织机构项目组织机构我单位拟投入本项目施工监控工作的人员均有多年从事类似桥梁监控监测的丰富工作经验，且均持有交通部检测工程师或检测员资质证书，能够胜任本桥的施工监控监测工作，组织机构如图十。院桥梁专家组审核研究所审核项目负责人现场负责人结构分析组技术负责人测量组结构测试组图十、监控人员组织机构中国中铁二局股份有限公司乌江特大桥线性监控方案79.1.2 施工控制与质量控制的关系施工控制与质量控制的关系桥梁施工质量控制重在“微观控制”，而桥梁施工控制重在“宏观调控”，是桥梁施工质量控制的前提和补充。以悬臂施工钢筋混凝土梁段为例，质量控制重在钢筋（钢铰线）自身质量控制、钢筋制作安装精度控制、模板安装精度控制、混凝土原材料及混凝土拌制质量控制、混凝土浇注、保养质量控制、成品结构混凝土强度检验、预应力张拉控制、管道灌浆质量控制等；施工控制则是根据已成梁体状态，在考虑各种影响因素后为后续施工梁段提供立模标高，在梁段施工中监测结构内力情况和变形情况，对比实测与预测结果，修正模型参数，预测后续施工节段的内力和变形，确保结构内力状态和线形偏差在允许范围以内，保证结构的施工安全。可见桥梁施工控制属于施工质量与安全控制范畴，但不能完全替代质量控制，它为实现质量控制的总体目标提供保障。9.1.3 相关要求相关要求为了使得大桥施工控制做到渠道畅通、令行禁止、高效运作、责权清晰，明确各相关单位的职责如下：业主单位：协调施工控制实施过程中的有关问题；验收监控监测的成果；收发监控相关的文件及资料，组织召开监控监测会议。设计单位：提供理论的成桥目标状态；对施工控制实施内容、方案、目标发表意见并予以确认；对施工控制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。施工单位：按设计要求与监控要求进行施工；为监控方提供施工组织设计方案；及时提供混凝土各龄期弹模、混凝土主梁重量、施工阶段临时荷载、主梁线形、千斤顶标定张拉记录等资料；反馈施工控制的实施情况与效果；与监控监测人员一起作好测点保护工作。监理单位：负责监督施工单位对施工控制的具体实施。监控监测单位：编制施工控制指令；负责施工控制实施内容、方案、目标的制定与实施，进行监控监测细则的制定；对各监控状态应变、温度场、主梁挠度等进行实时监测；根据设计提供的内力状态，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。单位或部门的相互关系详见图十一。中国中铁二局股份有限公司乌江特大桥线性监控方案8图十一、监控组织体系所有监控文件采用固定格式，统一制表、统一编号、档案管理，并由相关单位签收。其中，监控指令单由监控单位发送到监理单位，并由监理单位组织会签后批准执行，并转发施工与设计单位；其余文件发送到业主代表。监控文件、资料传递示意图如图十二图十二、监控机构文件、资料传递示意图为了现场监控工作的展开，明确各自的职责，现场工作由项目负责人总体负责具体工作安排。具体监控监测实施体系见下图。中国中铁二局股份有限公司乌江特大桥线性监控方案9容许误差指标体系节段立模标高应力预警修正量计算误差状态分析比较比较参数修正下阶段的指令控制数据理论施工误差实际施工误差现场测试参数理论目标真值实际目标真值施工反馈数据设计参数实际参数预测计算实时计算施工控制计算体系施工临时荷载主梁结构尺寸主梁弹模、重量现场测试体系主梁应力结构温度环境温度风力风向主梁轴线主梁线形力学测量物理测量几何测量实时测量体系图十三、监控监测实施体系9.2技术方案保证措施技术方案保证措施9.2.1 人力方面人力方面选派经验丰富的技术人员参加本项目的工作。项目负责人由从事过斜拉桥施工控制的高级工程师担任，分项负责人均有高级以上职称且必须从事过多年相关工作，其他的监控人员均由具有监控、监测经验技术人员组成。在施工控制开始之前制定完善的监控