连续刚构大桥施工监控实施方案

X XX X 大大桥桥 施施工工监监控控实实施施 方方案案 重庆重庆XXXXXXXXXXXX XXXX大桥施工监控小组大桥施工监控小组 二二0 0一五年五月一五年五月 XXXX 大桥施工监控实施方案 目 录 1 概况概况 1 1 11 1 桥梁结构设计桥梁结构设计 1 1 21 2 桥梁设计的施工技术要点桥梁设计的施工技术要点 2 1 31 3 主桥主梁施工方案中的技术要点主桥主梁施工方案中的技术要点 3 1 41 4 桥梁结构设计特点与施工控制重点 难点桥梁结构设计特点与施工控制重点 难点 6 2 施工监控目的 目标及主要任务施工监控目的 目标及主要任务 8 3 施工监控依据施工监控依据 10 4 施工监控的主要内容施工监控的主要内容 11 4 14 1 概述概述 11 4 24 2 施工监控计算施工监控计算 12 4 2 14 2 1 施工监控参数选取及控制精度施工监控参数选取及控制精度 12 4 2 24 2 2 施工监控计算施工监控计算 12 4 34 3 施工监测施工监测 14 4 3 14 3 1 施工监控所需的主要参数及来源 施工监控所需的主要参数及来源 14 4 3 24 3 2 现场参数测试现场参数测试 14 4 3 34 3 3 施工控制参数识别施工控制参数识别 20 4 3 44 3 4 施工控制误差分析施工控制误差分析 21 4 3 54 3 5 结合控制的实时跟踪分析结合控制的实时跟踪分析 22 4 3 64 3 6 异常施工状态及在非合龙温度下合龙的处治异常施工状态及在非合龙温度下合龙的处治 22 4 3 74 3 7 监控测点的保护监控测点的保护 23 5 施工监控实施施工监控实施 25 5 15 1 主梁主梁 0 0 块施工阶段块施工阶段 25 5 25 2 主梁悬臂施工阶段主梁悬臂施工阶段 25 5 35 3 合龙段施工阶段合龙段施工阶段 26 5 45 4 二期恒载施工阶段二期恒载施工阶段 28 6 监控组织与管理监控组织与管理 29 6 16 1 监控领导小组与监控工作小组监控领导小组与监控工作小组 29 6 26 2 施工监控中各组成单位职责及分工施工监控中各组成单位职责及分工 29 6 36 3 施工监控中各组成单位间工作关系施工监控中各组成单位间工作关系 31 6 46 4 现场监控工作流程现场监控工作流程 31 6 56 5 监控机构文件传递方式监控机构文件传递方式 33 6 66 6 施工监控计划施工监控计划 33 7 投入本项目的监控人员 设备安排及软件投入本项目的监控人员 设备安排及软件 34 7 17 1 监控人员安排计划监控人员安排计划 34 7 27 2 监控设备安排计划及软件监控设备安排计划及软件 34 8 监控工作及安全保证措施监控工作及安全保证措施 36 8 18 1 监控工作保证措施监控工作保证措施 36 8 28 2 安全保证措施安全保证措施 37 8 38 3 预警机制预警机制 37 9 服务及配合服务及配合 39 10 附表附表 40 XXXX 大桥施工监控实施方案 1 1 概况 1 11 1 桥梁结构设计桥梁结构设计 XX 大桥主桥为 83 150 83 米三跨预应力混凝土连续刚构桥 主墩为双 薄壁墩 主桥上部结构箱梁 0 号段长 14 米 墩两侧各外伸 2 米 每个 T 构纵桥向对称划分 17 个节段 梁段长度分别为 6 3 米 6 4 米 5 5 米 累计悬臂浇注节段总长 67 米 箱梁分两个 T 同时对称悬臂浇 注 共设 4 套挂篮 0 号段采用托架施工 1 17 号节段采用挂篮悬臂浇注 施工 悬臂浇注梁段最大控制重量 1672kN 挂篮设计自重为 750kN 全桥 共有 2 个边跨合龙段及 1 个中跨合龙段共计 3 个合龙段 每个合龙段长 2 米 采用先边跨 然后合龙中跨的施工方案 主梁采用单箱单室截面 C55 砼 三向预应力 箱底宽 5 5 米 翼板悬 臂 1 75 米 全宽 9 米 箱梁根部高 9 4 米 端部及跨中高 3 3 米 箱梁高 度采用 1 5 次抛物线方式从箱梁根部高 9 4 米变化至最大悬臂处高 3 3 米 箱梁底板厚度采用 2 0 次抛物线方式从箱梁根部厚 110 厘米变化至端部及 跨中厚 32 厘米 箱梁腹板厚度从 70 厘米变化到 50 厘米 箱梁节段间腹板 厚度变化采用一个箱梁节段长度渐变过渡 0 号块件横隔板内梁段底板厚度 为 110 厘米 腹板厚度为 120 厘米 主桥共设 5 道横隔板 主墩墩身为钢筋砼双薄壁墩 薄壁厚度为 200 厘米 墩身横向与箱梁 底同宽 材料为 C40 砼 交界墩采用台阶式型盖梁 采用横向宽为 5 米 纵向宽为 2 米的实心薄壁墩 薄壁墩采用 C30 砼 XX 大桥主桥桥型布置图如下图 1 1 所示 XXXX 大桥施工监控实施方案 2 340 14 3 53 Q4 Q4 2J J2 J2 J2 2J 2J 2J J2 J2 J2 J2 2J 2J 2J 图 1 1 XX 大桥总体布置图 cm 1 21 2 桥梁设计的施工技术要点桥梁设计的施工技术要点 1 桥梁基础及墩身采用常规方法进行施工 2 主桥箱梁 0 号梁段施工 当主桥墩完成后 在桥墩墩顶预埋牛腿支承的托架上施工 预埋牛腿 及托架施工方应认真验算 当采用竖向分层浇注并考虑底板与托架共同受 力时 应验算底板钢筋应力 必要时予以加强 由于 0 号段砼数量大 预应力管道密集 为减轻托架负荷和保证砼浇 注质量 竖向可分层浇注 但分层不超过 2 层 分层距离顶 底板为 2 3 米之间 必须保证新老砼的可靠结合和加强砼养生 3 主桥箱梁悬臂浇筑施工 在 0 号梁段两端安装挂篮 挂篮安装完毕后进行预压测试 并记录预 压时的弹性变形曲线 以尽可能消除非弹性变形和获得标高控制数据 挂 篮可视实际情况设置粗钢筋作为后锚 严禁使用竖向预应力筋作为后锚 各梁段要求一次浇注完成 保持对称平衡施工 用挂篮依次悬臂浇筑 1 号 17 号梁段 每梁段悬浇过程为 挂篮安装 移动就位 调整标高 绑扎钢筋 检查立模标高 浇注梁 段混凝土 养生至设计强度的 90 且龄期不少于 6 天 144 小时 张 拉相应顶板预应力钢束 张拉腹板预应力钢束 张拉前一节段竖向预应力 XXXX 大桥施工监控实施方案 3 钢束 初张拉 张拉前一节段横向预应力钢束 解除挂篮锚固并移动至 下一梁段 重复以上步骤 4 合龙段施工 箱梁合龙 即体系转换 是控制全桥受力状态和线形的关键工序 因 此合龙顺序和工艺都必须严格控制 全桥先合龙边跨 再合龙中跨 合龙 段施工过程中应尽量减小箱梁悬臂日照温差 合龙温度必须控制在在 18 3 合龙段两端竖向误差不大于 1 厘米 轴向偏位不大于 1 厘米 1 31 3 主桥主梁施工方案中的技术要点主桥主梁施工方案中的技术要点 1 0 块施工 连续刚构 0 块采用搭设托架现浇法施工 托架采用型刚加工而成 0 块模板采用定型钢模 可利用挂篮模板 0 块混凝土分两次灌注成型 砼 采用地泵泵送混凝土入模 插入式震捣器捣固 混凝土浇筑从主墩中线向 两侧分层对称灌注 混凝土达到设计强度及弹性模量的 90 并且龄期大于 7 天后进行张拉作业 连续刚构 0 块施工工序 0 块现浇托架安装 对托架 进行预压 进行 0 块底模的安装 制安 0 块底板钢筋 安装 0 块侧模 制 安 0 块腹板钢筋 预应力管道及内 端模板 安装 0 块顶板钢筋 浇筑混 凝土 养护 拆模 穿束 张拉预应力筋 压浆 2 悬臂施工挂篮 主梁悬臂施工采用菱形挂蓝 菱形挂蓝的结构组成主要包括模板 菱 形桁架 提升系统 行走系统 挂蓝设计总重量 65t 左右 为悬浇箱梁最大 重量块体重量 7 块重量为 170 4T 的约 0 38 倍 挂篮设计容许最大变形 值为 20mm 总体布置如图 2 挂篮预压采用水箱模拟加载 将梁段底板及腹板荷载施加于底篮 将 梁段顶板荷载施加于内滑梁 使加载对挂篮产生的效应与梁段荷载对挂篮 产生的效应基本相同 XXXX 大桥施工监控实施方案 4 主梁梁段的砼强度达到设计强度的 95 且龄期不小于 5d 以后 按照 先纵向后竖向的顺序进行预应力张拉 有腹板束时先张拉腹板束 后张拉 顶板束 张拉完成符合要求后进行压浆作业 悬浇施工过程要保证对称施工 对称悬浇施工过程 悬臂两端混凝土 浇注数量最大偏差为 1 5 块为 1 4 节段 6 10 块为 1 6 节段 11 17 块为 1 8 节段 大风天气应停止施工 将挂篮锚固 为减少温度对观测结果的影响和施工对观测工作的干扰 主梁标高及 挠度观测宜安排在清晨 6 00 8 00 时间段内观测 观测的同时记录空气 温度和箱内温度 4 边跨现浇段采用在支架上现浇的方法进行施工 5 合龙施工 合龙顺序为先边跨合龙后中跨合龙 边跨 中跨合龙后 体系由静定 分配梁 内滑梁 张拉工作平台 底篮前吊杆 前吊索 后吊索 主 桁 挂篮总体结构示意图 A 主桁上水平系 主桁下水平系 主桁后横梁 主桁前横梁 主桁后锚 主桁行走轨道 梁 体 主桁前行走滑船 主桁后锚行走小车 图 2 挂篮布置 单位 mm XXXX 大桥施工监控实施方案 5 的简支体系转变为超静定的连续体系 在体系转换过程中 由于气温变化 及各种因素的影响 会导致合龙段混凝土拉裂或压坏 因此 合龙温度控 制在 18 5 并避开大风季节 选择在一天中气温最低时进行 在合龙前 采用劲性骨架支承临时锁定合龙段两端 使其成为可以承受一定弯矩 剪 力的牢固结点 确保梁体的安全 1 边跨合龙 边跨合龙段长度为 2 米 采用支架现浇 浇筑混凝土时 在 T 构边跨 设置水箱配重 根据混凝土浇筑进程逐步卸载 以保证线形 模板安装好后 绑扎合龙段钢筋及安设波纹管 并穿设预应力钢束 钢筋及预应力钢束制安完毕后 安设临时钢支撑 边跨现浇段及悬灌段施 工时 在合龙口底板 顶板上各预埋两个支座钢板 然后在支座上安设双 I20b 槽钢作为刚性锁定装置 槽钢钢与预埋钢板焊牢 对合龙段的混凝土 混凝土浇筑选择在夜间温度最低 变化最小时 从锁定到浇筑混凝土完毕的时间尽可能控制在最短 混凝土中加入缓凝早 强剂 并加强养护 同时派专人负责现场观测 预防发生意外情况 待边 跨合龙混凝土强度达到 90 后 先张拉 BS1 BS4 钢束 XX 大桥的张拉应力 为设计应力的 30 然后依次张拉 B1 B7 钢束 最后再将 BS1 BS4 钢束张 拉至设计应力 2 中跨合龙 中跨合龙段模板及底模板利用一套挂篮进行改装 先将 T 构外侧的挂 篮拆除或后退 并将边跨的一侧挂篮退至主墩附近 另一侧挂蓝移至中跨合 龙段就位 先移动挂篮吊带至已浇筑混凝土悬臂段 20cm 时 增设不小于吊 带数量及受力要求的临时钢丝绳进行临时加固 吊住底模的前衡量 确保 安全的前提下 拆除吊带 继续前行挂篮行至悬臂梁节段预留孔位后在进 行吊带安装 之后在拆除临时钢丝绳 待底板及腹板钢筋 波纹管绑扎完 毕后将内模滑出就位 然后捆扎顶板钢筋 安装顶板纵向预应力管道 然 XXXX 大桥施工监控实施方案 6 后对合龙段两侧进行预压重 压重采用在梁段上预压砂袋 或水箱 完 成后进行混凝土浇筑 浇筑过程中应根据浇筑混凝土情况对砂袋或水箱进 行卸载 直至混凝土浇筑完成 待混凝土强度达到 90 后 先张拉 T9 T26 钢束 本桥的张拉应力为设计应力的 30 然后依次张拉 Z1 Z10 钢束 最后再将 T9 T26 钢束张拉至设计应力 6 施工进度计划 主墩 0 块施工 70 天 挂篮悬臂施工 170 天 箱梁合龙施工 30 天 桥面系施工 50 天 需要施工单位根据实际情况确认具体的施工时间 1 41 4 桥梁结构设计特点与施工控制重点 难点桥梁结构设计特点与施工控制重点 难点 1 本桥为预应力混凝土连续刚构桥 其结构设计特点在于构造简单 受力明确 施工方便 易于管养 2 从已有设计 施工及使用情况来看 预应力混凝土连续刚构桥还存 在一些问题 例如 因混凝土原材料质量问题导致的强度不足 预应力制 安质量问题导致的预应力体系达不到设计及规范要求 结构设计及施工质 量问题导致的混凝土结构开裂 预应力设计 施工 包括合龙 质量以及 超载等问题导致的主梁后期超限下挠 施工过程控制质量问题导致的结构 合龙困难和成桥线形及内力状态不满足设计及规范要求等 为避免上述问 题的出现 就本预应力混凝土连续刚构桥施工来讲 除了需要施工单位严 把混凝土原材料 配合比 混凝土生产及浇筑 养护关 确保混凝土结构 质量以及严把预应力制安关 确保预应力体系建立质量外 还需严把主梁 节段挂篮结构安全与行走稳定关 节段施工几何状态精度控制关 边跨现 浇段支架结构安全关 合龙段吊架结构安全及劲性骨架焊接关 为确保施 工过程结构安全及成桥受力状态和线形质量控制目标的实现提供先决条件 XXXX 大桥施工监控实施方案 7 3 本桥施工需要借助托架 支架 挂篮等施工设施来完成 施工设施 的结构安全及质量 如挂篮刚度 横桥向模板刚度等 是保证桥梁施工过 程结构安全及成桥内力及线形质量的关键 需要施工单位严格把控 XXXX 大桥施工监控实施方案 8 2 施工监控目的 目标及主要任务 XX 大桥为连续刚构桥 采用悬臂自架设施工方法施工 对于节段悬臂 浇筑自架设体系施工的预应力混凝土大跨度连续刚构桥来 成桥要经过一 个复杂的过程 历经多次体系转换 从主梁施工开始至成桥过程中的结构 受力及线形不断变化 其设计的施工过程理论状态与实际状态的差异难以 避免 如果不加控制 将对成桥结构内力与线形状态产生不利影响 本桥施工监控的目的就是在对桥梁施工过程结构理论分析和现场几何 和受力状态测试基础上 通过对施工过程结构状态理论值与实测值之间的 误差进行识别 分析与预测 从而对主梁施工过程结构受力和几何状态进 行有效地控制 施工监控的目标在于保证施工过程结构安全和实现设计及规范要求的 成桥结构受力和线形状态 具体包括 1 通过对桥梁设计的符合性分析 校核主要设计数据 避免重大差 错 2 通过对施工过程的模拟分析 对施工方案的可行性做出评价 以 便对施工方案进行确认或修改 3 通过施工过程控制分析 确定各施工理想状态的线形及位移 为 施工提供目标与决策依据 4 通过施工控制实时跟踪分析 对随后施工状态的线形及位移做出 预测 提供施工控制参数 使施工沿着设计的轨道进行 在为提供目标与 决策依据的同时 保证施工安全和质量 最终使施工成桥状态符合设计要 求 本桥施工监控的主要任务在于 首先 根据桥梁设计文件及施工组织 设计文件 进行桥梁施工过程模拟分析 为桥梁施工结构受力及线形状态 预控提供依据 其次 对施工过程结构应力和几何状态进行监测 根据施 XXXX 大桥施工监控实施方案 9 工监测所得的结构参数真实值进行施工过程跟踪结构理论分析计算 确定 出每个悬浇节段的立模标高 并通过误差分析 预测 对后续节段立模标 高进行调整控制 以保证施工沿着预定轨道 能达到成桥控制目标的施工 路径 进行 从而保证施工过程结构安全 主梁合龙段两悬臂端标高的相 对偏差在预定范围内以及合龙后桥面线形和结构内力符合设计要求 XXXX 大桥施工监控实施方案 10 3 施工监控依据 1 XX 大桥施工图设计文件 重庆市交通规划勘察设计院 2 XX 大桥施工组织设计文件 3 公路工程技术标准 JTG B01 2003 4 公路工程质量检验评定标准 土建工程 JTG F80 1 2004 5 公路桥涵设计通用规范 JTG D60 2004 6 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 JTG D62 2004 7 公路桥涵施工技术规范 JTG T F50 2011 8 其他相关设计规范 规程 标准和法规文件 XXXX 大桥施工监控实施方案 11 4 施工监控的主要内容 4 14 1 概述概述 施工监控的目的就是通过现场监测和监控计算等手段 对桥梁施工过 程中的结构的内力和位移状态进行有效的监测 分析 计算和预测 为施 工提供监控信息以保证整个结构在施工过程中的受力状态和变形始终处于 可控状态和安全范围 最终使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 根据 XX 大桥的结构形式和受力特点 为保证桥梁的施工质量 达到桥 梁监控的目的 在施工时 桥梁监控的主要内容包括 施工监控应包括监 控计算 施工监测和数据分析与反馈控制 1 监控计算 设计符合性计算 主要针对设计文件进行内力 几何状态及结构安 全符合性分析 确认施工控制需要的相关参数 事前控制计算 在设计符合性计算基础上 针对桥梁施工组织设计 进行桥梁施工过程控制结构分析 为桥梁施工结构受力及线形状态预控提 供依据 事中跟踪控制计算 针对桥梁施工过程结构状态理论分析结果 理 论值 与结构状态监测结果 实测值 之间的误差分析与预测 对桥梁施 工过程结构状态进行跟踪分析 为桥梁施工过程结构状态调控提供依据 2 施工监测 应力监测 主梁标高及纵桥向线形 横桥向线形监测 温度监测 3 数据分析与反馈控制 对桥梁施工过程结构状态理论分析结果 理论值 与结构状态监测结 XXXX 大桥施工监控实施方案 12 果 实测值 进行实时分析 预测 为桥梁悬臂施工过程结构状态调控及 各节段施工 合龙施工指令形成提供依据 4 桥面线形调控 针对裸梁成桥状态 结合设计要求 规范规定 成桥线形控制目标等 对桥面线形实施控制 4 24 2 施工监控计算施工监控计算 4 2 14 2 1 施工监控参数选取及控制精度施工监控参数选取及控制精度 施工监控参数主要包括混凝土弹性模量 材料的容重 徐变系数和预 应力张拉力以及环境温度 临时荷载 结构尺寸变化值等 计算中首先根 据设计文件 相关规范对参数进行选取 并据此进行结构分析 然后根据 施工中实测到的参数对计算模型中的这些参数进行修正 以使计算模型在 与实际结构磨合一段时间后 自动适应结构的物理力学规律 控制精度参照 公路桥涵施工技术规范 JTG T F50 2011 公路工 程质量检验评定标准 JTG F80 1 2004 和 公路钢筋混凝土及预应力混 凝土桥涵设计规范 JTG D62 2004 的规定以及控制需要拟定 主要控 制参数精度如下 桥梁墩顶标高 5mm 主梁节段施工标高 10mm 主梁箱梁节段顶面横坡 5 主梁合龙端标高 10mm 4 2 24 2 2 施工监控计算施工监控计算 1 拟投入的计算软件 本桥计算分析软件为 MIDAS Civil 大型结构分析软件 同时采用桥梁 博士进行校核 2 计算方法 XXXX 大桥施工监控实施方案 13 结构分析是结构施工控制的主要工作内容之一 该项工作根据施工过 程与成桥运营情况来完成各施工状态及成桥后的内力与位移计算 进而确 定出结构各施工阶段的内力与位移理论值 计算可考虑施工的进程 时间 相应状态临时荷载 环境温度 截面的变化 结构变化 混凝土的收缩与 徐变 预加应力等因素 可确定出桥梁结构的施工预抛高值 预测下一施 工状态及施工成桥状态的内力与位移 结构施工过程结构分析采用前进分 析方法 结构施工过程结构行为分析采用非线性有限元法 3 监控计算内容 监控计算是施工监控的核心依据 除进行平面结构分析之外 还进行 施工全过程 成桥状态的三维空间结构内力及变形分析 监控计算的成果 需要与设计计算结果比较分析 差别应在容许范围内 根据工程进展 监 控计算工作主要包括以下内容 1 桥梁的符合性结构分析 即对结构设计主要计算数据进行复核 针对桥梁总体和箱梁局部进行 首先根据设计文件对桥梁进行结构计算分 析 验证大桥在正常使用状态及确定的施工方案情况下的结构安全性 提 出符合性结构分析结果 2 通过事前结构分析 结合设计要求 规范规定及既有施工经验 确定成桥预拱度预拱度 3 按照施工工序分析确定各施工理想状态的应力与变形值 为施工 过程控制提供数据 4 根据桥梁结构与施工特点 结合既有桥梁施工经验 进行施工过 程各影响因素敏感性分析 为施工过程结构状态预警提供依据 5 跟踪分析与施工建议 本连续刚构桥整个施工过程划分为主墩浇 筑施工 主梁 0 块施工 主梁悬臂浇筑施工 主梁合龙段施工 二期恒载 施工五个主要的阶段 其中主梁各节段悬臂施工阶段又细分为立模 混凝 土浇筑前 后 预应力张拉前 后 5 个工况 施工控制应在施工前依据设 XXXX 大桥施工监控实施方案 14 计图纸和初步施工方案对结构进行初步的结构整体应力验算和理想状态分 析 在实际的悬臂施工过程中 则按照具体的施工方案 考虑挂篮等施工 机具荷载变化 临时材料堆放荷载 结构温度变化 节段施工尺寸偏差等 影响 根据混凝土弹模 容重测试和预应力摩阻损失测试的结果以及结构 实测几何变位资料 对计算模型进行修正 逐工况进行前进分析计算 验 算结构在各个施工工况下的整体应力与位移 根据分析适时提出施工建议 4 34 3 施工监测施工监测 4 3 14 3 1 施工监控所需的主要参数及来源 施工监控所需的主要参数及来源 1 混凝土材料参数 包括混凝土容重 弹模 通过施工单位的试验结 果获得 2 预应力材料参数 包括预应力弹模 管道摩阻 通过设计文件 产 品质量证书以及有关施工技术规范和已有施工经验获得 3 挂篮荷载 变形曲线 通过施工单位进行的挂篮预压试验结果获得 4 几何参数 包括纵桥向标高 线形 主梁断面尺寸 主梁轴线 几 何参数采用施工单位测量结果 控制小组进行必要的抽测 5 应力参数 主梁控制性横截面法向应力由控制小组进行现场跟踪测 试获得 6 温度 包括环境温度及代表性截面混凝土内部温度 通过监控小组 的测试结果获得 4 3 24 3 2 现场参数测试现场参数测试 1 混凝土弹模 容重测定 1 弹性模量的测量 一方面 根据桥梁施工技术规范 混凝土弹性模量是确定预应力张拉时 XXXX 大桥施工监控实施方案 15 机的依据 通常将弹性模量换算为龄期 以方便操作 另一方面 混凝土 弹性模量是桥梁施工控制分析必须的参数 需要施工单位根据批准的混凝 土配合比提前进行试验 混凝土弹性模量的测试采用现场取样 养护 然 后通过万能试验机试压的方法测定 分别测定混凝土 5 天 14 天 28 天 56 天龄期的弹性模量值 2 容重的测量 混凝土容重测试由施工单位根据弹性模量试件在现场的取样 采用常 规方法进行测定 2 主梁截面尺寸 主梁截面尺寸如与设计有较大误差 将影响截面的刚度与结构的自重 现场将进行结构尺寸抽查与资料收集整理 为理论分析计算提供实时参数 3 主梁节段纵桥向标高 线形 大跨径预应力混凝土连续刚构桥的主梁在主梁每一节段的施工过程中 对箱梁顶面的挠度进行观测 并且在节段浇筑 预应力张拉及挂篮前移后 都需观测主梁挠度变化 为控制分析提供实测数据 本桥为分节段浇筑结构 每节段主梁在后续施工阶段过程中都将产生 变形 为了保证成桥后桥面平顺 在每个施工梁段端部布置对称的高程观 测点 如图 3 所示 在主梁浇筑时必须调整其模板的标高 预抛高 监控组将根据每段主梁在后续阶段的变形计算预测其立模标高 并发指令 要求施工单位按照这一标高立模 在立模 混凝土浇筑前后 预加力张拉 前后采用测量仪器观测挠度 监控时必须根据主梁标高的实际测量值与计 算值比较及时调整计算模型 从而达到最佳的控制效果 0 块顶面测点及各截面标高控制点布置如图4所示 XXXX 大桥施工监控实施方案 16 图3 主梁节段纵桥向标高测点布置图 单位 cm 图4 0 块顶面标高测点布置图 单位 cm 主梁纵桥向标高 线形监测采用精密水准仪和全站仪进行 监测时机 选择在早上 7 点 9 点或其他气温变化平稳时段 测点采用直径 16mm 钢筋制作 钢筋长度为相应位置桥面板厚度 5cm 顶端打磨为冠状 4 主梁轴线 在 3 9 15 节段施工时 对主梁轴线进行贯通测量 以便对主梁轴 XXXX 大桥施工监控实施方案 17 线偏位实施控制 主梁轴线监测采用全站仪进行 监测时机选择在早上 7 点 9 点或其他 气温变化平稳时段 5 主梁结构应力 主梁结构应力监测是施工控制的一项重要内容 一方面对施工实际荷载 情况进行检验 另一方面 通过对结构应力的定期监测 掌握结构应力情 况 一旦发现结构应力超限 立即预警 确保结构安全 1 测试仪器的选择 应力观测的仪器根据对多种应力测试仪器性能的比较 考虑到要适合长 期观察并能保证足够的精度 保证正常使用十年以上 且为了防止因测试 线被剪断或因测试线编号丢失 致使传感器无法使用的现象 保证工程监 控长期顺利的实施并能保证足够的精度 经过比较 选用带温度测试的埋 入式混凝土应变计和配套的总线读数仪 如图 5 作为应力观测仪器 图5 1 埋入式混凝土应变计 XXXX 大桥施工监控实施方案 18 图5 2 应变读数仪 2 应变计的埋设 应变计按预定的测试方向固定在主筋上 测试导线引至混凝土表面 如图6所示 图6 主梁应变计埋设图 3 主梁截面法向应力测点布置 根据结构分析 结合实践经验 在主梁5个代表性截面布置法向应力测 XXXX 大桥施工监控实施方案 19 点 如图7所示 各截面内法向应力测点布置如图8所示 共计应力元件 50支 图 7 主梁截面法向应力测点截面示意图 图 8 主梁截面内应力测点布置示意图 4 应力监测时机 在每一节段施工过程中监测 1 次 预应力张拉后 主梁合龙及二期恒 载施工完毕进行应力监测 测试时间选择在早晨 7 00 9 00 6 主梁结构温度测试 选择 1 个典型断面 1 8 3 8 进行温度测试 每个断面布置 18 片温 XXXX 大桥施工监控实施方案 20 度传感元件 共计 36 片 布置如图 9 所示 图 9 主梁截面横向应力测点布置示意图 4 3 34 3 3 施工控制参数识别施工控制参数识别 一部分结构设计参数可通过施工前的测定来加以修正 但是还有一些 参数是难以确定的设计参数 以及临时荷载及环境影响 必需进行结构施 工监测 并通过实测值与理论值的对比分析 以及参数识别 方可确定这 些用试验难以确定的参数 从而减小理论值与实测值的差异 这样才能进 一步全面地把握主跨结构行为 参数识别采用最小二乘法 本法较为成熟 国内应用较广 在本桥施 工控制计算中进行以下几项参数影响分析 1 梁段自重对结构影响分析 2 预应力张拉力对结构影响分析 3 混凝土收缩徐变对结构影响分析 4 施工临时荷载变动对结构影响分析 5 温度的影响分析 XXXX 大桥施工监控实施方案 21 4 3 44 3 4 施工控制误差分析施工控制误差分析 施工控制的目的是尽可能消除理论计算与施工实际情况间的差异 这 种差异表现为 计算参数与实际情况的差异 计算假定与实际情况的差异 施工误差 测量误差等 具体原因主要有以下几个方面 1 计算参数与实际情况的差异 如施工时结构的实际温度与计算假定 温度的差异 混凝土实际的弹性模量 容重与设计弹模 容重取值差异 预应力钢绞线弹性模量与设计弹模差异等等 2 计算假定与实际结构状态的差异 如混凝土实际的收缩 徐变等等 3 施工误差 如悬浇立模 预应力张拉 节段尺寸等施工误差 4 测量误差 如主梁每节段标高 截面内力测量产生的误差等等 5 桥面临时荷载带来的差异 桥面临时荷载的影响类似于混凝土超方 具有随机性 在计算中要考虑临时荷载的影响 特别是在挂篮定位时要将 不平衡的临时荷载影响排除 按误差理论 任何误差都可归结为两类 即系统误差与随机误差 针 对上述误差因素 应依据施工过程实测的数据 分析各种因素的影响值 分清主次因素 在施工过程中 严格控制施工参数 消除或减小施工误差 根据反馈信息 滤除随机误差 掌握各施工阶段结构的实际内力与线形状 态 为后续工况的计算分析提供符合实际的结构参数 消除这些差异主要从两个方面来进行 1 调整计算参数 修正理想状态 由于结构实测与理论值存在着一定的偏差 通过对应力或位移偏差分 析 结构参数敏感性分析 结构参数识别 进一步分析找出偏差原因 确 定出设计参数真实值 为施工成桥符合设计要求服务 也为同类桥的设计 与施工积累经验 2 反馈控制分析 预测立模标高 XXXX 大桥施工监控实施方案 22 根据结构理想状态 现场实测状态和误差 进行分析 预测出下阶段 模板标高的最佳取值是克服误差的有力手段 本项目采用最小二乘法进行 分析与预测 4 3 54 3 5 结合控制的实时跟踪分析结合控制的实时跟踪分析 通过每一阶段施工前的仿真预测计算 得到结构理想状态 设计理想 状态 通过该阶段施工后实际的观测结果 得到结构实际状态 本阶段 实际状态 后 对两种状态进行比较 进行误差识别和分析 用实测的反 馈信息仿真预测下一阶段理想状态 随后理想状态 并给出其参数预告报 告 其工作流程为 预告 施工 量测 判断 修正 预告 的循环过程 它包括下述几部分内容 1 实测状态温差效应修正分析 2 结构各状态数据实测值与理论值的对比分析 3 结构设计参数识别 4 结构行为的预测分析 5 理想状态修正分析 6 反馈控制分析 4 3 64 3 6 异常施工状态及在非合龙温度下合龙的处治异常施工状态及在非合龙温度下合龙的处治 施工过程中 如有异常状态 按图 10 所示流程进行处治 图中所示指 挥部包含建设单位或业主 主梁合龙施工时 环境温度有可能与设计要求的温度不符 在不可能 等待温度的情况下 对于中跨 采取在合龙口施加顶推力或对拉力 顶推 力或对拉力根据温度差计算得出 消除在非设计合龙温度下合龙对成桥结 构内力状态的影响 对于边跨 通过预设边支点上垫板偏移方向及量值方 式消除在非设计合龙温度下合龙对成桥状态边支点上下垫板相对位置的影 响 XXXX 大桥施工监控实施方案 23 确定异常施工状态 实际线形或 应力与目标线形或控制的误差超过标准 监控单位 施工单位 误差原因分析 监控单位 上报指挥部 监理单位并通报设计单位 监控单位 施工单位 误差原因分析讨论 监控单位 施工单位 专题会议讨论 提出原则性意见 施工控制领导小组 不能解决问题 能解决问题 计算分析 监控单位 计算分析复核 咨询单位 分析结果确认 监控单位 施工单位 专题会议审查 指挥部 专家 进入正常安装阶段工作程序 图 10 异常施工过程程序流程 4 3 74 3 7 监控测点的保护监控测点的保护 为保证施工监控过程中能持续取得所需的数据 必须加强对测点的保 护 需要施工单位密切配合做好本项工作 包括 1 测试元件应具有良好的防震 防冲击波的能力 2 测试元件应具有足够的安全度 XXXX 大桥施工监控实施方案 24 3 对所有测点设置醒目的标识 便于识别和避让 保护 4 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 5 严禁盗窃应力测试元件和仪器 严禁切割测试线路 6 在测试元件附近应避免使用高温或强电磁设备 7 严禁将液体物质倾置于测试元件附近 8 严禁涂污线路及测点编号 9 严禁在测点附近堆放施工荷载 10 严禁故意敲打 挤压测试元件 XXXX 大桥施工监控实施方案 25 5 施工监控实施 5 15 1 主梁主梁 0 0 块施工阶段块施工阶段 主梁 0 块采用支架现浇施工 监控的主要内容为 1 0 块两端及桥墩处顶面横桥向各点施工立模标高确定 2 0 块完成后顶面各点标高测量 3 挂篮荷载 变形曲线试验 5 25 2 主梁悬臂施工阶段主梁悬臂施工阶段 主梁悬臂施工阶段的测量工作较为繁杂 主梁施工过程中主要是对主 梁的结构变形和控制截面的应力 应变 进行监控 其中主梁的结构变形 主要测试内容包括 立模标高测量 混凝土浇筑过程中主梁位移测量 节 段施工完成后几何状态测量 为了确保监测快速 结果准确 测量以施工 单位为主 监理监督 监控小组抽检 主梁应力 应变 主要测试内容包 括主梁边 主跨的控制截面的应力 应变 挂篮悬臂节段施工分五个工况 挂篮行走立模 混凝土浇筑前 混凝土浇筑完毕 预应力张拉前 预应力张拉后 在整个施工过程中对预应力张拉前后的结构应力与变形进行监测 以 其作为实测依据 结合理论分析与误差预测 制定并发出施工控制指令 主梁节段悬臂浇筑立模标高 lmi H gliiiiisji ffffffH 54321 XXXX 大桥施工监控实施方案 26 式中 i 节段立模标高 节段上某确定位置 lmi H i 节段设计标高 sji H 由各梁段自重在 i 节段产生的挠度总和 i f1 由张拉各节段预应力在 i 节段产生的挠度总和 i f2 混凝土收缩 徐变在 i 节段引起的挠度 i f3 施工临时荷载在 i 节段引起的挠度 i f4 使用荷载在 i 节段引起的挠度 i f5 挂篮变形值 gli f 五项已包含在桥梁施工过程模拟分析计算 i f1 i f2 i f3 i f4 i f5 结果中已经加以考虑 用预抛高值表示 则 ypgi H glypgisjilmi fHHH 另外 在施工过程中对体系温差影响进行合理修正 5 35 3 合龙段施工阶段合龙段施工阶段 合龙段施工是全桥的关键阶段 需对其进行严格的监控 主要内容为 主梁的标高和控制截面应力应变的变化 本桥共有3个合龙段 即2个边跨合龙段和1个中跨合龙段 其合龙顺序 严格按照设计文件要求的顺序进行 合龙段混凝土浇筑采用预压重法 即 预先在合龙段两端以及合龙段另一悬臂侧按合龙段混凝土总量的一半施加 配重 待配重完成后 焊接合龙段劲性骨架 为尽量减少温度的影响 劲性骨架焊接在晚间0点至凌晨7点间 为确保劲性骨架可靠以及混凝土浇筑在晚间0点至凌晨7点间完成 合龙 段混凝土浇筑在劲性骨架焊接合龙后的次日进行 浇筑合龙段混凝土时边浇混凝土边卸重 保持速度一致 当最后梁段浇筑且完成预应力张拉锚固后 对称同步拆除每个悬臂端的 挂篮 其各合龙段的施工步骤如下 XXXX 大桥施工监控实施方案 27 1 边跨合龙 1 完成边跨现浇段支架搭设 浇筑边跨现浇段混凝土并养护至设计 要求的强度 将边跨侧挂篮前移并作为合龙段吊架 并在边跨悬臂端加配 重 配重通常按合龙段混凝土总量的一半添加 2 检查合龙段两侧相对高差 当其不满足合龙精度要求时 根据误 差程度及其结构受力允许情况确定处治措施 接着在设计合龙温度下 在 晚间0点至凌晨7点间安装并焊接边跨合龙段劲性骨架 3 张拉边跨合龙段临时预应力束 晚间0点至凌晨7点间浇筑混凝土 边浇筑混凝土边卸去边跨悬臂端的配重荷载 保持浇筑混凝土与卸载同步 进行 4 待合龙段混凝土强度大于90 设计强度后 张拉边跨底板束和合 龙段顶板束 5 拆除边跨吊架及模板 2 中跨合龙 1 将中跨一侧挂篮前移并作为合龙段吊架 并在中跨合龙段两侧悬 臂端施加配重 配重通常按合龙段混凝土总量的一半添加 其余挂篮移至 主墩附近 2 检查合龙段两侧相对高差 当其不满足合龙精度要求时 根据误 差程度及其结构受力允许情况确定处治措施 接着在设计合龙温度下 在 晚间0点至凌晨7点间安装并焊接中跨合龙段劲性骨架 如果劲性骨架焊接 时的温度与设计合龙温度不符 则按照在非设计合龙温度下控制的处治措 施进行处治 3 张拉中跨合龙段临时预应力束 并在次日晚间0点至凌晨7点间浇 筑合龙段混凝土 边浇筑混凝土边卸去中跨悬臂端的配重荷载 保持浇筑 混凝土与卸载同步进行 4 待合龙段混凝土强度达90 设计强度 张拉中跨底板部分预应力 XXXX 大桥施工监控实施方案 28 束 张拉该段横向 竖向预应力筋 5 拆除中跨吊架及模板 5 45 4 二期恒载施工阶段二期恒载施工阶段 本阶段主桥施工已基本完成 监控工作主要是对桥梁裸梁结构的几何状 态 纵桥向线形 桥面横坡 以及结构应力进行测试 并将其与理论预测 计算结果进行比较 从而确定桥面铺装及桥面线形调控提出指令 XXXX 大桥施工监控实施方案 29 6 监控组织与管理 6 16 1 监控领导小组监控领导小组与监控工作小组与监控工作小组 施工监控是一项具有较大难度施工技术问题 它涉及设计 施工 监 理单位的实际工作内容 为做好本项工作 在组织形式上分两个层次开展 施工监控工作 即设立施工监控领导小组与施工监控工作小组 施工监控 领导小组由业主 监理 施工 监控单位组成 负责监控协调工作及决策 由业主单位任组长 其他参建单位为成员 施工监控工作小组由监控单位 负责 其他参建单位参加 具体工作由施工监控工作小组实施 其组织机 构及人员安排如下 1 施工监控领导小组 施工监控领导小组由业主总工主持 设计 施工 监理 监控单位项 目负责人参加 2 施工监控工作小组 组 长 向中富 成 员 黄海东 业主代表 谭 科 施工测量工程师 监理工程师 王 伟 6 26 2 施工监控中各组成单位职责及分工施工监控中各组成单位职责及分工 1 业主单位 负责必要的施工监控工作协调 解决施工监控中涉及设计及施工方案 的重大问题 XXXX 大桥施工监控实施方案 30 2 设计单位 提供结构计算数据文件 图纸 结构最终内力状态和线形 并与监控 单位共同签认监控的理论轨迹 包括 a 成桥状态下的主梁控制截面内力和应力 b 成桥线形要求 c 考虑施工过程的主梁累计挠度 d 考虑主梁运营过程中的收缩 徐变及活载反拱度设置 确认监控小组发布的控制指令 讨论决定重大设计参数 负责可能的设计变更分析验算 3 施工单位 施工组织设计与进度安排 负责混凝土容重 弹模试验 进行挂篮 边跨现浇段支架预压试验 确定施工临时荷载大小 位置 并对其变化实施控制 严格按照施工监控工作小组的指令实施立模标高控制 实施施工控制要求的相关几何测量 配合施工监控单位进行应力测试 对几何监测点 应力监测数据线等实施保护 4 监理单位 负责监督施工单位按照设计文件 规范要求以及监控指令进行施工 确认施工单位提供的几何测量结果 确认主梁断面尺寸检测结果 确认并发布监控单位发出的监控指令 5 监控单位 制定施工监控方案 识别监控参数 进行事前施工过程结构分析 确定监控目标 对施工 过程实施预控 XXXX 大桥施工监控实施方案 31 负责提出几何监测点设置方案制定 对施工单位主梁施工过程几何监 测进行抽检 分析处理监测数据 负责主梁施工过程结构应力测试 分析处理监测数据 针对施工过程结构受力 几何状态监测结果 结合理论分析结果 对 桥梁施工状态进行判断 调整与控制 发布梁段立模标高 发布合龙及相关措施指令 对桥面铺装及成桥线形实施调控 定期提供监控阶段报告 桥梁竣工后提交施工监控技术总结报告 6 36 3 施工监控中各组成单位间施工监控中各组成单位间工作关系工作关系 施工监控中各组成单位间工作关系见图 11 所示 监控单位 施工单位 领导小组监理单位 设计单位 控 制 反 馈 监 控 联 系 单 控 制 反 馈 控 制 指 令 通 报 协 调 意 见 协 调 协 调 监 督 执 行 指导通 报 业主 意 见 指示 汇 报 定 期 汇 报 及 提 交 报 告 图 11 XX 大桥施工监控中各组成单位间工作关系 6 46 4 现场监控工作流程现场监控工作流程 XXXX 大桥施工监控实施方案 32 现场监控工作流程如图 12 所示 图 12 XX 大桥现场监控工作流程 XXXX 大桥施工监控实施方案 33 6 56 5 监控机构文件传递方式监控机构文件传递方式 所有监控文件采用固定格式 统一制表 统一编号 统一档案管理 并由相关单位签收 其中 监控工作联系单 指令 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 6 66 6 施工监控施工监控计划计划 施工监控计划总体上服从施工进度及计划要求 1 合同签订后 完成施工监控实施方案编制 明确和细化具体工作 内容和范围 进行符合性分析计算 2 墩柱施工完成 0 块施工时 派驻现场监控人员 仪器设备到位 现场工作全面展开 3 施工过程中 按照施工监控方案开展跟踪监控工作 定期提供施 工监控阶段报告 4 监控工作全部完成后 一个月之内提交施工监控技术总结报告 XXXX 大桥施工监控实施方案 34 7 投入本项目的监控人员 设备安排及软件 研究工作部署计划的基本原则是 密切结合施工进度的需要和业主的 要求 根据实际施工监控工作的具体内容 安排充分的人力 物力开展监 控项目 为本桥施工的顺利开展提供可靠周到的配合服务 7 17 1 监控人员安排计划监控人员安排计划 选派经验丰富的技术人员参加本监控工作 具体见表 1 表 1 投入本监控的人员 姓 名职 称工 作 内 容 向中富教授总体安排 监控方案审核 全面负责 黄海东副教授施工控制 冉 旭助理工程师控制分析 王 伟助理工程师现场监测 7 27 2 监控设备安排计划及软件监控设备安排计划及软件 消耗品 传感器 埋置式混凝土应变计 温度传感器等 以及配套的 导线 数据接收仪器 分析软件 桥梁博士 V3 2 MIDAS 办公设备 计算机 打印机 具体的用于本桥施工监控的仪器设备见表 2 表 2 拟投入 XX 大桥施工监控的仪器设备汇总表 序号设备名称精度型号数量备注 1 笔记本电脑联想 2 工地用 2 激光打印机 HP10101 工地用 3 桥梁博士计算程序 1 控制分析计算 XXXX 大桥施工监控实施方案 35 4 MIDAS 桥梁 分析程序 无节点限制全套 1 控制分析计算 5 精密水准仪 0 5mmDSZ22 工地用 6 全站仪 0 5 TOPCON GTS 601 1 工地用 7 埋入式钢弦应变传感器 MYB 150198 工地用 8 智能型温度传感器0 5 JMT3668 工地用 9 综合测试仪 JMZX 300X2 工地用 XXXX 大桥施工监控实施方案 36 8 监控工作及安全保证措施 8 18 1 监控工作保证措施监控工作保证措施 施工监控是个高难度施工技术问题 但不是孤立的施工技术问题 它 涉及设计 施工 监理单位的实际工作内容 为实现对本桥实施有效监控 需要在技术 仪器设备 监控人员 监控管理等方面得到保证 1 技术方面 成立技术顾问组 由监控单位的教授及资深专家组成 为本项目提供技术支持和咨询 为关键技术问题提供咨询 主要的计算和测试数据由专人复核 保证计算和测试数据的正确性 监控指令经内部审核后 还需要得到设计单位的确认 根据设计及现行的相关规范制定监控工作的要求和内容 开展施工监 控工作 2 仪器设备方面 根据实际工作的要求配备先进的测试仪器和设备 选用高精度 稳定性好的测试元件和传感器 监测仪器和设备在投入项目 之前和使用过程中都进行严格的标定 并制定详细的仪器设备使用规程 保障测试数据的真实性 3 监控人员 根据实际工作需要 选派具有扎实理论基础和丰富经 验的人员参与监控工作 确保监控工作质量及顺利实施 4 监控管理 随时通过监控手段掌握各施工阶段结构的实际内力和变形 实施动 态管理 当发现施工过程中监测的实际值与计算预测值相差过大时 及时 通知施工单位停止施工 并抄报业主 设计单位和监理单位 同时进行检 查和分析 以免造成结构损伤 破坏或出现施工事故 使用可靠的软件管理系统 采用两套不同的计算程序进行分析计算 以达到计算结果互相校核 确保施工监控指令准确 可靠 尽早埋设测点 采集有关数据 每次采集数据的所需的时间尽可能缩短 及时获得满足精度要求的 XXXX 大桥施工监控实施方案 37 可信赖的数据 正确进行