富春江第一大桥立交顶升工程监控方案

目目 录录 一 一 工程概况工程概况 1 二 二 施工监控依据施工监控依据 3 三 三 顶升施工监控的目的顶升施工监控的目的 3 四 四 顶升施工监控内容顶升施工监控内容 4 4 1 施工前桥梁结构状况调查 4 4 2 主梁位移监控 4 4 3 主梁及钢管支撑应力监控 6 4 4 监测频率 8 4 5 施工监控目标 9 4 6 监控注意事项 9 五 五 施工监控的仪器 设备及软件施工监控的仪器 设备及软件 10 一 一 工程概况工程概况 富阳富春江第一大桥立交位于富阳市主城东南角 北渠与富春江交汇处 是富 春主城与杭州 东洲组团 春江组团联系的交通转换节点 是主干路网中二横通道 与富春江越江通道联系的交通枢纽 是富阳城市的东大门 本改造工程采用新建北渠平桥 老引桥顶升利用方案 为远期富阳市路网规模的 升级规划预留上引桥及花坞路跨线设施实施的可能 第一大桥下引桥原桥跨布置为 4x20 3x25 3x25 3x20 m 四联现浇预应力混凝 土连续箱梁桥 梁高 1 4m 桥面宽 10 5m 其中顶升部分跨径为 4x20 3x25 3x25 顶升段共 230m 整体顶升 3 3m 高 剩余 3x20m 连续梁予以拆除 并在顶升段两端 新建 3x25m 与 2x25m 两联连续梁与地面道路接顺 本工程采用承台 抱柱梁式的断柱顶升的方案 在桥墩一定高度浇筑抱柱梁 在抱柱梁底面设置千斤顶 将墩柱切断 10 个桥墩同步顶升抱柱梁 顶升到位后连 接墩柱 本方案顶升时支撑基础直接设置于承台之上 上部着力点设于抱柱梁底面上 下部设钢支撑并与承台栓接 并约束顶升部分柱的纵 横向位移 保证其整体稳定 性 顶升抱柱梁要求不改变主梁的受力状态 避免对桥面结构造成的损伤和破坏 顶升时 千斤顶加载比例按 20 40 60 80 90 95 100 分别加载 卸载时根据实际测定反力按加载时的比例反向逐步卸载 在千斤顶加 卸载过程中 应保证各千斤顶受力均匀 墩柱改造完成后 在墩顶顶升主梁 将原有盆式支座更换为板式橡胶支座 以 保证顶升后的结构抗震满足规范要求 支座顶升时 千斤顶应布置在横梁或腹板正 下方 施工单位应在千斤顶上 下加设钢垫板使主梁及桥墩混凝土均匀受力 确保 局部受力满足规范要求 结构不受损伤 顶升时 千斤顶加载比例按 20 40 60 80 90 95 100 分别加载 卸载时根据实际测定反力 按加载时的比例反向逐步卸载 在千斤顶加 卸载过程中 应保证各千斤顶受力均 匀 图1 桥梁总体布置图 二 二 施工监控依据施工监控依据 本施工监控项目将依据和参照下列规范 标准和文件进行 1 公路工程技术标准 JTGB01 2003 2 公路桥涵设计通用规范 JTG D60 2004 3 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 JTG D60 2004 4 公路桥涵地基与基础设计规范 JTG D63 2007 5 公路桥涵钢结构及木结构设计规范 JTG 025 86 6 公路桥梁加固设计规范 JTG T J22 2008 7 公路桥梁加固施工技术规范 JTG T J23 2008 8 钢结构设计规范 GB 50017 2003 9 钢结构工程施工质量验收规范 GB 50205 2001 10 公路桥涵施工技术规范 JTJ041 2000 11 公路工程质量检验评定标准 土建工程 JTG F80 1 2004 12 城市桥梁工程施工与质量验收规范 CJJ 2 2008 13 砼结构加固设计规范 GB50376 2006 14 工程测量规范 GB50026 93 三 三 顶升施工监控的目的顶升施工监控的目的 桥梁顶升施工监控的最基本要求是保证施工过程中桥梁结构的安全 施工结束 后的桥梁线形和内力状态符合设计要求 富春江第一大桥下引桥顶升部分共三联 上部结构为预应力混凝土连续箱梁 跨径分布为 4x20 3x25 3x25m 全长 230m 施工采用整体顶升方法 将三联上部结 构同时顶升 3 30m 由于主梁为超静定结构 若各顶升点之间的上升高度存在差异 将导致结构产生附加内力 当高差到达一定数值时 将可能导致梁体开裂 严重时 甚至造成梁体破坏 为日后桥梁的安全运营埋下隐患 同时 支撑主梁巨大自重的 钢管随着顶升的推进 其长度也不断增加 当主梁达到设计顶升高度时支撑钢管的 长度将超过 3 3m 若各顶升点因各种原因导致压力分配不均匀 支撑钢管则可能因 承受过大压力而失稳 这将极大的危害施工的安全 造成难以挽回的损失 因此在 施工过程中对主梁结构的位移和支撑结构的受力进行实时监控是非常必要的 其目 的就是为了保证施工过程的安全 以及桥梁结构的线形和受力在施工过程中和施工 结束后能满足设计的要求 四 四 顶升施工监控内容顶升施工监控内容 4 4 1 1 施施工工前前桥桥梁梁结结构构状状况况调调查查 由于第一大桥下引桥在顶升施工前已运营一段时间 对桥梁结构进行调查 其 目的是系统地掌握结构物的技术状况 及时发现缺陷和病害 分析缺陷和病害出现 的原因 并通过对比顶升前后结构病害和缺陷发展情况 分析顶升施工对结构的作 用和影响程度 桥梁结构调查的内容包括 1 主梁混凝土结构有无裂缝 渗水 表面风化 剥落 露筋 钢筋锈蚀 预应力钢筋锚固区段混凝土有无开裂 沿预应力筋的混凝土表面有无纵向裂缝 2 桥面铺装有无裂缝 坑槽 防水层漏水等 3 伸缩缝是否破损 脱落 漏水 跳车 4 护栏有无撞坏 断裂 错位 缺件 锈蚀 剥落等 5 桥面横坡 纵坡是否顺适 有无积水 泄水管是否完好 通畅 6 桥梁支座调查 包括 1 橡胶支座是否老化 变形 脱空 2 盆式橡胶支座的固定螺栓是否剪断 螺母是否松动 3 活动支座是否灵活 实际位移量是否正常 调查方法主要以目测为主 辅以必要的测量仪器 包括直尺 裂缝显微镜 望 远镜 照相机等 4 4 2 2 主主梁梁位位移移监监控控 由由施施工工单单位位承承担担 主梁各顶升点顶升高度的不一致将在结构内产生附加内力 因此在顶升过程中 对结构的竖向位移进行监测是至关重要的 竖向位移的监测包括顶升过程位移实时监测和阶段位移监测两部分 1 顶升过程位移实时监测 位移实时监测指在顶升过程中通过对各顶升点竖向位移的实时测量来判断主梁 结构各测点位移是否协调一致 避免因过大的位移差异导致结构开裂或破坏 箱梁的每个桥墩截面均设置为监测截面 全桥共计 11 个监测截面 图 2 截面 A K 每个截面布置一个位移传感器 为防止箱梁因横向顶升点位移不同步导致的 扭转 在每一联的伸缩缝监测截面横向布置两个位移传感器 全桥共布置位移传感 器 15 个 图 3 A B C D E F G HI J K 图 2 竖向位移监测截面布置图 位移传感器 图 3 位移传感器平面布置图 主梁位移监测采用 HY 65050F 直线数码位移传感器 该传感器是一种利用磁轨 迹非线性编码技术完成对被测物体直线位移的专用测量数码传感器 它外部主要由 可伸缩测杆 金属壳体 输出端子组成 内部主要由集成霍尔芯片 钐钴合金材料 美国进口 16 位单片机等组成 传感器可通过 RS232 标准接口 直接同微机连机使用 每台微机通过 RS 232 RS 485 接口转换器在一条四芯电缆上最多可同时挂接 255 只 传感器在线实时监控 有线 无线传送距离可达 1km 或更远 直线数码位移传感器外 形及技术参数见表 1 表 1 直线数码位移传感器技术参数 仪器外形技术指标技术参数 量程范围 mm 100 最小分辨率 m 1 示值误差 40 时间漂移 0 01 F S 360h 温度漂移 0 1 10 F S 工作电压DC 8 12 V 150mA 工作环境 20 60 湿度 100 RH 防护等级IP65 2 阶段位移监测 阶段位移监测指主梁每顶升达到一定高度后 本桥定为 0 50m 对桥面高程进 行一次全面测量 确定各测点的实际顶升高度 避免因为多次顶升循环导致各测点 产生过大的累计高差 当累计高差超过限制值时 应对相应测点的高程进行调整 只有在所有测点的顶升高差均小于规定限值时 方能进行下一阶段的顶升施工 阶段位移监测截面布置同顶升过程位移实时监测 图 2 每一监测截面在桥面 设置两个高程测点 分别位于行车道两侧 图 4 全桥共设测点 22 个 桥面高程监测点 图 4 桥面高程监测点布置图 主梁高程测量仪器采用苏光 DS05 精密水准仪 其外型及性能参数见表 2 4 4 3 3 主主梁梁及及钢钢管管支支撑撑应应力力监监控控 根据连续梁桥的受力特点 若支点处产生不均匀竖向位移时 在中间支点截面 将产生较大附加弯矩 因此主梁应力监控截面均布置在箱梁中间支点位置 全桥共 布置 6 个监测截面 图 5 截面 A F 每一联 2 个 每个截面沿横向布置两个应力 监测点 表 2 苏光 DS05 精密水准仪参数 仪器外形技术指标技术参数 每公里往返标准偏差 0 5mm 放大率38 最短视距1 6m 补偿器工作范围 15 安平精度 0 3 圆水准器灵敏度10 2mm 测微范围10mm 测微尺格值0 1mm 可估读值0 01mm 分别位于箱梁底板两侧的腹板底缘 图 6 图 7 同时在该截面两侧各选择一根钢 管支撑作为支撑结构应力监测对象 每根钢管布置一个应力测点 B A C D F E PD3 PD4 PD5PD6PD7 PD8 PD9PD10PD11 PD12PD13 图 5 结构应力监测断面布置图 1200 应力监测截面应力监测截面 图 6 主梁应力监测断面位置立面图 单位 mm 应力传感器应力传感器 图 7 主梁应力监测断面测点布置图 应力监测采用 HY 65B3000B 数码应变表面传感器 该传感器可用来测量结构体 在静荷载作用下产生的微应变 它是一种采用磁感位置编码技术的新型应变传感器 内置霍尔芯片 钐钴合金材料 美国进口 16 位单片机等当今最前沿电子芯片 HY 65B3000B 数码表面应变传感器由两部分组成 HY 65B3000B 数码表面应变传感器 宝石测头 微动测头 其微动测头采用磁性恒力吸附技术 任意姿势均不受重力影响 无蠕变 它直接以数码方式将测量值传送给专门配置的数显表或计算机显示 有线 无线传送距离可达 1km 或更远 应变传感器外形及技术参数见表 3 表 3 HY 65B3000B 应变传感器技术参数 仪器外形技术指标技术参数 量程范围 1500 最小分辨率 0 1 标距 mm 150 非线性及准度 1 0 F S 重复性及滞后 0 5 F S 零点漂移 4 4h 温度漂移 1 工作电压DC 8 12 V 30mA 工作环境 20 60 湿度 100 RH 防护等级IP65 4 4 4 4 监监测测频频率率 根据桥梁顶升工程的施工步骤 对以下施工工况实施监测 1 桥梁称重 根据桥梁上部结构自重的分布特点 各顶升点承受的结构自 重并不完全相同 因此为了防止结构发生不均匀竖向位移 在顶升施工实施之前应 对上部结构进行称重 合理分配各顶升点的顶升力 在此阶段将对钢管支撑的轴向 应力和梁体竖向位移进行实时监测 确定各点的合理顶升力 监测数据由计算机通 过专门的数据采集软件采集并实时显示 采样频率为 5 次 min 2 主梁顶升 在各顶升循环过程中 将对钢管支撑的轴向应力和梁体竖向 位移进行实时监测 监测数据由计算机通过专门的数据采集软件采集并实时显示 采样频率为 5 次 min 3 顶升阶段完成 考虑到本桥顶升高度大 为防止顶升高度的累积误差过 大 将主梁每升高 50cm 设为一个顶升阶段 每一阶段施工完成后 对桥面线形进行 一次测量 确定各测点实际标高与设计值的误差 若误差小于预定的限值 则可以 进行下一阶段的顶升施工 若实测误差大于预定限值 则应查明原因 并通过液压 系统对高程进行相应的调整 4 顶升全部完成 当主梁顶升至设计高度时 对桥面线形进行一次测量 确定各测点实际标高与设计值的误差 若误差小于预定的限值 则可以在对主梁进 行紧固后 实施桥墩接长等后续施工 若实测误差大于预定限值 则应查明原因 并通过液压系统对高程进行相应的调整 直至满足预定要求为止 4 4 5 5 施施工工监监控控目目标标 施工监控的最终目标是 桥梁顶升施工完成后的线形与设计线形在各测点的误 差均控制在规范规定和设计要求的范围之内 根据这一目标 按 公路工程质量检 验评定标准 JTG F80 1 2004 公路桥涵施工技术规范 JTJ 041 2000 城市桥 梁工程施工与质量验收规范 CJJ 2 2008 要求 制定了如下的高程误差及钢管支 撑应力控制水平 1 施工监控总目标是成桥后桥面曲线高程与设计值误差控制在 3mm 以内 2 在顶升过程中 主梁每顶升 0 50m 为一个阶段 每阶段桥面曲线高程与 设计值误差纵向控制在 5mm 以内 横向控制在 2mm 以内 3 顶升过程中 主梁附加应力处于合理范围内 不出现新的裂缝 原有裂 缝宽度无明显增大 满足相关规范要求 4 顶升过程中 钢管支撑轴向压应力均应控制在规范规定的材料强度和结 构稳定范围之内 4 4 6 6 监监控控注注意意事事项项 1 在顶升施工开始前 应完成桥梁结构状况调查 详细记录结构缺陷和病害 的具体位置 形态 规模等 顶升施工过程中应观察各构件缺陷和病害的发展情况 2 在顶升施工开始前 应将所有监测断面的应变计安装完毕 检查仪器的工 作情况 并记录初始数据 在施工中应密切注意结构的位移 应变数据的变化发展 情况 当发生下列情况时 应立刻停