天峻路高架桥第六联连续梁监控_....doc

天峻路高架桥第六联连续梁施工监测监控方案 天峻路高架桥第六联连续梁施工监测监控实施方案1 工程概况天峻路高架桥第六联连续梁主桥上部为35m+60m+35m预应力混凝土变截面连续梁桥，桥面宽度13m，设计荷载为公路-级荷载。横截面为单箱单室箱形截面，根部梁高3.6m，跨中梁高为1.7m，箱梁高度按1.6次抛物线变化。箱梁顶板宽13m，底板宽6m，翼缘板悬臂长为3.5m，全桥仅零号块及梁端部设置横梁，其余位置均不设置横隔板，零号块横隔板厚60cm，端横梁厚120cm。箱梁顶板设横坡，底板横桥向为水平。上部结构采用三向预应力体系。2 施工监测监控的目的和意义由于混凝土材料的特殊性和三向预应力梁桥结构施工工艺的复杂性，施工过程中将会产生许多难以预料的因素，可能导致某些构件中的应力储备不足或变形过大、开裂等情况从而成为安全隐患。开展施工监测监控工作的目的，就是要根据现场施工情况，在提供箱梁合适立模标高的前提下，保证桥梁结构的线形；通过对控制断面应变、应力、变形等物理量的测量来了解结构各构件在每一施工阶段的实际受力状况及变形情况。开展施工监测监控可以及时发现问题，以便采取相应的技术措施，使桥梁结构受力合理，线形符合设计要求，确保大桥的施工安全、施工质量、美观可靠和长久耐用。3 监测监控组织机构施工监测监控是大型桥梁结构高技术施工不可缺少的部分，是一项技术性、时间性、协调性要求都很强的工作。其贯穿于整个施工过程的始终，牵涉到许多与施工有关的关键技术问题。如果没有一个强有力的组织机构，没有一套行之有效的工作程序，就不可能达到监测监控预期的目的。在组织形式上分二个层次开展工作：即设立天峻路高架桥第六联连续梁施工监控领导小组与施工监控实施小组。重大技术问题由施工监控领导小组讨论决定，具体工作由施工监控工作办公室负责、由施工监控实施小组执行。在指挥部统一领导下，设计、施工、监理、监测监控等各方通力合作，各尽其责，把监测监控工作做细、做好、做扎实、见实效。各方监控管理程序见下图。通报意见大桥施工监控管理程序各单位职责分工1）施工监测监控领导小组统一管理，协调各成员单位之间的工作，主持召集桥梁施工监控会议，向业主通报工作进展。2）设计单位提供大桥结构计算数据文件；提供各工况下（工况划分见后说明）及成桥后箱梁各施工节段的应力、应变和变形设计计算结果；提供箱梁各节点（高程控制点）预拱度设计计算结果；提供大桥施工安全性检算资料；会签监控小组发布的监控指令表；讨论决定重大设计修改，负责变更设计后的各种验算。3）施工单位提供施工设计图纸及施工体系受力计算数据（挂篮自重；施工荷载等），按规定进行现场挂蓝静载试验；提供详细的施工组织设计与进程计划，如有变更施工方案应及早提出；提供施工材料的物理、力学性能值；桥面施工荷载调查与控制；混凝土弹性模量试验；负责保护好现场元件、导线及仪器设备免遭人为破坏；施工测量数据在每一梁段完成后及时汇交施工监控工作办公室，以便对主控方的控制数据起校核作用提供工地试验室进行有关试验的工作条件；提供现场观测及监测元件设置的工作条件。4）监理单位认真执行监理工作，保证施工质量；协调好设计、施工与监测三方的现场配合；督促和检查监测单位按本细则按期完成任务，监督施工单位对监控单位测试元件进行有效的保护；提供箱梁断面尺寸、立模标高等复测结果；会签监控小组发布的监控指令表；在监测监控任务依现场需要有所增补、变更时，及时与建设单位联系，审核和报批有关事项；每一梁段完成后及时将有关监测结果汇交施工监控工作办公室。5）监控单位拟定施工监测监控方案；完成监控方案中提及的各项施工监测监控任务、结构分析计算、提交下段挂篮立模标高（提前24小时）、结构应力和箱梁高程测量；识别设计参数误差，并进行有效预测；发生重大修改时应及时向相关部门汇报，并会同设计单位提出调整方案；每一梁段完成后及时将有关监测监控结果汇交施工监控工作办公室。如有重要情况，以书面形式及时报告；主桥竣工后，在2个月内提交施工监测监控成果报告。4 施工监测监控内容4.1 工况划分和主要监测监控工作1) 施工监测监控工况划分主桥上部结构施工中完成一个箱梁节段约需78天，监测监控工况划分如下：箱梁各节段挂篮前移、立模；箱梁各节段混凝土箱梁悬浇后；箱梁各节段预应力索张拉后。此后有，箱梁合拢阶段、各跨刚性联接前后、各跨合拢现浇段后、各跨刚性联接解除后、各腹板索、顶板索、底板索和通长索张拉后，即成桥前各施工工况发生较大变化等，随着施工的进展而开展监测监控工作。2) 监测监控主要工作两桥梁主墩的应变、应力监测、两主承台的沉降观测、桥墩垂直度监测、墩顶位移监测。通过计算和实测，提供箱梁各施工节段的立模标高；监测各种工况下各箱梁节段变形和挠度；并定期复核主梁高程控制基准点；监测各种工况下混凝土箱梁控制截面上的应变与应力；4.2 结构分析计算天峻路高架桥第六联连续梁上部结构采用预应力混凝土变截面连续梁结构，悬臂挂篮现浇法施工。在施工过程中，荷载随各节段浇筑完成而逐步施加，预应力筋的张拉将会大幅度改变混凝土内的应力分布和变形；同时，结构刚度、混凝土收缩徐变、预应力索、温度、外载等因素，将使桥梁结构的变形、应力状态及其变化规律更加复杂。如此复杂的力学系统，必须运用科学而比较合理的力学模型和相应的计算分析软件予以分析处理。为实现桥梁上构的变形和应力分析，应用目前国内外有相当声誉的结构有限元分析软件包（ANSYS 、MIDAS/CIVIL、“桥梁博士”）进行计算分析。对于混凝土收缩和徐变，以及由此产生的预应力损失，有待通过监测过程修正有关参数。结构有限元分析内容有：按照设计和施工所确定的施工工序，以及设计所提供的基本参数，对结构进行分析： 结构形变分析； 控制截面结构应变应力及内力计算； 结构预拱度计算分析，以确定立模标高； 结构稳定性分析。4.3 桥墩监测4.3.1桥墩高程监测4.3.1.1承台沉降观测对本桥2个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沉降及不均匀沉降过程。对于主梁合拢，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等，使成桥结构受力更趋合理。在21#、22#主墩承台的三个角位置，各布设一个永久性观测点，采用全站仪测量其空间位置的变化，据此判别其沉降不均的程度等。沉降观测于墩高每完成4米进行一次，于主梁每完成两侧各两个施工段后进行一次，全桥主梁合拢后和全桥完工后各进行一次。4.3.1.2高墩垂直度监控本桥在施工过程中必须对墩的垂直度进行监控，保证其制作误差满足施工规范的要求。每4m高度作一监测断面，每监测断面在墩的桥轴线方向和横向的几何中心设置一个测点，实测墩的垂直度，墩施工每4m高度对已设置的垂直度监测断面观测一次。4.3.1.3墩顶位移测试通过墩顶位移测试，结合对墩身应力及温度变化的测试，分析高墩墩顶温度荷载位移效应。结合施工控制计算，综合分析合拢次序对高墩墩顶位移的作用，适时考虑设计要求，提出建议的调整方案，为施工措施（是否施加预顶力或预拉力及施加的时机）提供依据。对21#、22#墩选取承台以上1.5 米断面、0#段以下1.5米断面，并按墩高不同，均匀选择34个断面埋设长期观测点采用全站仪进行监测，提供预设测点的空间坐标。观测时机分为高墩建成后0#段浇筑前、施工T构合拢前、后。观测时间尽量做到同一时间，以保持测试条件的一致。温度变化明显时，观测的数据应考虑温度变位的影响。4.4 箱梁预拱度指令和线形控制4.4.1 箱梁施工预拱在大跨度预应力混凝土箱梁悬臂浇筑施工中，随着箱梁的延伸，结构自重将逐步施加于已浇筑的节段上，使其挠度逐渐增大而变化。因此，在各节段施工时需要有一定的施工预拱（设计单位事先给出了各节段的预拱值）。但实际施工中，影响挠度的因素较多，主要有箱梁自重、挂篮变形、预施应力大小、施工荷载、混凝土收缩徐变、预应力损失、温度变化等。挠度控制将影响到合拢精度和成桥线形，故对其必须进行精确的计算和严格的控制。通过实测，对设计部门给定的预拱值在一定的范围作适当修正。否则，多跨度桥梁桥将可能出现较明显的起伏现象。箱梁浇筑时各节段立模标高由几部分组成(1)式中： Hi待浇筑箱梁底板前端模板标高；Ho该点设计标高； fi本次及以后各浇筑箱梁段对该点挠度影响值；fi预本次浇筑箱梁段纵向预应力束张拉后对该点挠度影响值；fi篮挂篮弹性变形对该点挠度影响值；fx由收缩、徐变、温度、结构体系转换、二期恒载、活载等影响对该点挠度影响值。4.4.2 预拱的预测和调整在主梁施工中，结构实际线形很难与设计计算的理论线形完全吻合。施工预拱的设置严格受到施工工期、施工时间、合拢日期等制约。实际测量值与理论计算值的偏差可通过物理力学模型予以分析，其手段是通过前期预测和后期调整来实现。如果线型偏离量不太大，则可以由下一节段直接调整进行一次性补偿；若偏离量较大，一次性补偿将会出现明显的桥面“波浪”，需要通过若干节段的预拱度连续修正来弥补误差。后者的多节段调整方案，实际上是一种多目标的全局优化解。预拱控制实际上是对成桥线型的预测，需要通过实际的桥面标高测量结果，不断反馈比较，用实践来检验理论计算的准确性与调整方案的合理性。监控方将本着不断监测观察，理论计算、分析调整、再测量观察的方法，与施工、监理单位密切配合，搞好预拱的预测和调整，以保证大桥质量达到优质工程的目标。4.4.3 箱梁线形控制程序为了保证箱梁轴线高程施工精度，应通过现场实测，及时准确地控制和调整施工中发生的偏差值。选用高精度水准仪(偶然误差1mm/km)，高程控制以等水准高程控制测量标准为控制网，箱梁浇筑以等水准高程精度控制联测。测量控制程序如下图所示高程测量控制程序4.4.4 箱梁线形测量大桥主梁的轴线和里程用全站仪进行测量，高程用自动安平水准仪进行测量。将轴线后视点引至过渡墩，用远点控制近距离点。4.4.4.1墩顶测量和基准点的设立利用大桥两岸大地控制网点，使用后方交汇法，用全站仪测出墩顶测点的三维坐标。将墩顶标高值作为箱梁高程的水准基点，每一墩顶布置一个水平基准点和一个轴线基准点（做好明显的红色标识，施工单位做好严格保护措施），监理单位、监控单位和施工单位按每月至少一次联测。以首次获得的墩顶标高值为初始值，每一工况下的测试值与初始值之差即为该工况下的墩顶变位。4.4.4.2 主梁挠度的观测1、测点布置：施工单位在每一梁段悬臂端梁顶设立2个标高观测点。测点须用短钢筋预埋，并用红油漆标明编号。截面测点见下图中的“ ”所示的位置（腹板上方，分别距箱梁中心距离为250cm），作为主梁混凝土上表面标高的测点主梁挠度测点布置2、测量方法：用精密水平水准仪测量测点标高。3、测量频率：监控单位、施工单位与监理单位按各节段施工次序，每一节段按三种工况（即：浇筑混凝土后；张拉后和挂篮前移后）对主梁挠度进行平行独立测量，相互校核。4、测量时间：测量时间春季安排在中午，夏季安排在6：008:00时间段内。同时记录空气温度和箱内温度。监控单位在测量过程中，除考虑工序进展必须对每一工况进行例行测量外，还要对温度变化引起的挠度进行测量。为了找出温度变化引起主梁挠度变化的规律，对于一些重点工况，在工况不变的情况下，分别在早晨6：00左右（即温度较低）和中午12：3014：30（即温度较高）间对其挠度进行测量，找出温差变化较大时挠度变化的极值，从而为确定待施工各节段预拱提供较为可靠的依据。4.4.4.3 箱梁轴线抽测1、测点布置：施工单位在每一梁段悬臂端梁顶中线设立一个轴线观测点。2、测量方法：使用全站仪和钢尺等，采用测小角法或视准法直接测量其前端偏位。4.4.4.4 主梁顶面高程的测量在某一施工工况完毕后，对主梁顶面混凝土进行直接测量。在测量过程中，同一截面测三点，根据其横坡取其平均值，这样可得到主梁顶面的高程值。同时，根据不同的工况观察主梁的挠度（反拱）变化值，按给定的立模标高（含预拱度）立模，也可得到主梁顶面的高程值。两者进行比较后，可检验施工质量。4.4.4.5 同跨两边对称截面相对高差的直接测量当两边施工节段相同时，对称截面的相对高差可直接测量和分析比较。当施工节段不同时，对称节段的相对高差不满足可比性，可选择较慢的一边最末端截面和较快的一边已施工的对应截面作为相对高差的测量对象，在测量过程中，同一对称截面可测多点，根据其横坡取其平均值，可得到对称截面的对应点的相对高差。4.4.4.6 多跨线形的通测除保证各跨线形在控制范围内外，主梁全程线形应定期或不定期进行通测，确保全桥线形的协调性。4.4.4.7 结构几何形状测量结构几何形状的测量主要包括：左、右幅箱梁上下表面的宽度、腹板厚度、上盖板和下底板的厚度、箱梁截面高度以及箱梁施工节段的长度等。监控单位采用抽查的方式，不定期的进行测量。4.4.5 精度控制按公路工程质量检验评定标准JTJ071-1998，主梁悬臂浇筑时，施工控制精度如下：1、立模标高允许偏差：5mm2、局部线形控制要求相邻节段相对标高误差：10mm。3、已浇梁段以及成桥后主梁系统控制误差标高误差：L/6000，其中L为跨径；4、轴线偏位：10mm；5、同跨对称点高程差10mm；6、合拢段相对高程差10mm；7、断面尺寸偏差：-10h5（mm）；-20w20（mm）。4.4.6 测量仪器自动安平水准仪、全站仪4.5 混凝土结构应变测量结构的应变应力测试结果一方面用来评价施工质量，另一方面还可用于桥梁结构的跟踪监测，进一步完善桥梁设计理论。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，受设计参数的选取(如材料特性、密度、截面特性等参数)、施工状况的确定(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，即计算应力不可能反映结构的实际应力状态。因此，在预应力混凝土结构的应变实际测试中，通过系统识别、误差分析与处理，使测试应力尽可能地接近于实际，从而较准确地掌握结构的真实应力状态。4.5.1 传感器选择本大桥施工监控拟选用内埋式钢弦应变传感器。目前，工程界普遍认为，钢弦式内埋应变传感器量程大、精度高、非线性范围大、零漂和温漂范围微小，对测量精度基本无影响，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，但是其价格高。根据混凝土箱梁结构可受到的荷载和温度变化情况，拟选用型号JXH-2、规格为C50的钢弦应变计。其温度范围为-20+50，应变范围为6001000，温度漂移3Hz/10，零点漂移35Hz/3月。若以9个月施工期考虑，累计蠕变使测试应变偏小12.0； 钢弦应变计的主要参数钢弦丝自振频率与应变(f,)间的对应关系，厂家多用标定表和折线图的形式给出，这样不便于大批量数据的处理。混凝土结构应变可近似看作自振频率f的二次函数(2)式中：C混凝土构件应变()；f 弦丝自振频率(Hz)；A、B、C待定系数。分别将各钢弦传感器的标定数据(fi，ci)通过最小二乘原理，确定系数A、B、C，拟合为二次函数为式（2），得到各自的数学表达式。在应力监测中，将所测量的钢弦频率值代入式(2)，通过专用软件计算即得到混凝土结构的应变值，进而可得到结构的名义应力值。4.5.2 传感器布置方案对于大跨度三向预应力混凝土连续梁桥，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。考虑到施工先后顺序、施工人员、施工时间、预应力索应力损失测定等因素，箱梁应力测试断面选择在0#块附近(悬梁根部) 、跨中合拢段、边跨0.4L等处(L为桥梁边跨长度)，每一构力求具有代表性，具体布置见下图。考虑到箱梁应力测试断面的重要性，混凝土材料应力测试的离散性、应力的滞后性和剪力滞等影响因素。在悬梁根部关键控制截面上拟布置8个应变传感器。在主跨和边跨合拢段，布置6个应变传感器。在边跨0.4L处布置8个传感器。在桥面埋设监控数据采集盒，将应变计的导线集中引至数据采集盒。三合龙段各布设一个数据采集盒，具体布置在翼缘边方便测量处。两墩顶位置因有两个控制截面，所以在墩中心位置两侧翼缘布置两个线盒，导线就近布设。单位：厘米 单位：厘米单位：厘米桥梁应力观测布置图每个单幅桥都有8个应力控制截面，全桥共有16个应力控制截面。通过传感器测量箱梁的受力应变大小，获取控制截面的全部应力分布信息；并与设计值比较，作出合理的评价，并及时将分析结果反馈给设计、现场监理和施工单位等，完成信息化施工控制全过程。4.5.3 钢弦应变计埋设根据结构的受力变形特点，测量预应力混凝土箱梁结构的纵向应力最重要。在混凝土浇筑前，在控制截面用扎丝将钢弦应变计捆扎固定在箱梁上、下缘纵向钢筋上。为保证埋设的钢弦应变计有较高的成活率和测量精度，需对埋设的应变计特殊处理和进行多项检查。首先，为防止外界电磁场干扰，全部采用多股铜芯屏蔽线；其次，由于监测监控属于长时间稳定性测量，且连接线较长，对连接线采用平行钎焊，在接头处用绝缘胶布反复包扎，再用703乳胶进行密封；然后用万用电表测量有无断路，检查引线与被测构件有无短路。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牢牢捆扎在钢筋上。4.5.4 箱梁结构应变、应力测量混凝土箱梁结构在悬浇过程中，按下述三个工序循环推进：挂篮前移、立模；混凝土浇筑、凝固；预应力钢绞线张拉。因此，应变、应力测量也按上述三个工况划分(并考虑到施工中特殊工况和温度大幅变化等情况)，分别对施工中三个工况及特殊情况下的应变、应力进行跟踪监测；然后对体系转换后箱梁结构各工况改变后的应变、应力监测，直至全桥竣工。由于混凝土应力测量的特殊性（当结构较大时应变滞后时间较长），测量时间选定在每一工况结束后8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。然而，实际操作中各工况的界定往往由于施工原因而不太好把握。4.5.5 测试应变、应力误差分析混凝土结构的应力是通过应变测量获得的(3)式中 弹载荷作用下混凝土结构的弹性应力；E混凝土弹性模量；弹载荷作用下混凝土结构的弹性应变。混凝土的应变可分为受力应变和非受力应变，在实测的应变中它们是混杂在一起的。根据CEBFIP(1990)标准规范，在时刻承受单轴向、不变应力()的混凝土构件,在时刻t测量总应变(t)可分解为(4)式中i()加载时初应变；C(t)时刻t时的徐变应变；S(t)收缩应变；T(t)温度应变；m系统应变误差。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。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测量和混凝土的收缩徐变的计算。4.6 混凝土弹性模量测量分别对龄期为3天、7天、28天的混凝土试块做弹性模量测量试验，得到实际混凝土材料的应力应变曲线，供桥梁结构应力测试和结构有限元分析时使用。但要注意到混凝土试块要与箱梁混凝土在同一环境下养生；应力测试和结构分析时使用的是钢筋混凝土的弹性模量。在大跨度预应力混凝土梁桥施工中，应力测试是监测监控的重要手段之一。事实上，由于混凝土材料的特殊性及施工工艺的复杂性，影响应力测试结果的因素太多，尚待深入探索和研究。同时，大跨度预应力混凝土梁桥的有限元计算结果也受到诸多因素的影响。因此，测试应力与设计应力的相互比较与印证在大跨度预应力混凝土梁桥的施工中尤为重要。4.7 箱梁温度场观测温度对箱梁结构的内力和标高有很大的影响。一般来说，在小范围的环境气温影响下，桥梁沿长度方向的温度变化是较小的，即各截面的温度分布基本相同；但向阳面和背阳面的箱梁表面温度有较大的差异。由于混凝土材料的热传导性能较差，日照结构表面与其附近结构内部形成较大的温度梯度，背阳结构表面与其结构附近内部的温度基本一致。混凝土中温度测试选用NTC型直径4mm的热敏电阻，使用读数精度达4位半的DT数字型阻值表测出。分别在主梁的标准截面预埋温度元件，以测量其内部的温度场分布。1、 测点布置：选择二个关键截面（1#桥桥墩悬梁根部），各布置5个测点，具体布置见下图所示。2、测点时间：在主梁施工期间，选择有代表性的天气进行24小时连续观测，例如：每个季节选择一个晴天、多云天和阴雨天。3、温度对结构变形和受力的影响测量测量内容：主梁标高、相关截面的应力应变。测量时间：与温度场观测同步进行。5 总体要求1、严格控制施工临时荷载，材料堆放要求定点、定量。2、高程测量工作由施工方和监控方独立平行进行，以便于在现场及时校对；同时由监理方监测。3、所有观测记录必须注明施工状态、日期、时间、天气、气温、桥面特殊施工荷载和其它突变因素。4、每一施工工况完成后，由有关方进行测试；确认测量结果无误后方可进行下一工况的施工。5、箱梁每一节段预应力索张拉后，由监控方进行测量和数据分析处理后，