连续梁线型监控实施细则.doc

. . 新建铁路兰州至乌鲁木齐第二双线新建铁路兰州至乌鲁木齐第二双线 DK18+235DK104+066 连续梁线型监控监理实施细则连续梁线型监控监理实施细则 编制： 审核： 审批： 日期： 年 月 北京铁科院兰新铁路甘青段监理站北京铁科院兰新铁路甘青段监理站 . . 目 录 第一章第一章 编制依据编制依据.3 3 第一节第一节 综合依据综合依据.3 第二节第二节 主要技术规范及设计文件主要技术规范及设计文件.3 第二章第二章 工程概况工程概况.3 3 第三章第三章 线型监控线型监控.5 5 第一节第一节 线型监控必要性线型监控必要性.5 1 1、施工线形控制、施工线形控制.5 2 2、施工控制的内容、施工控制的内容.7 第二节第二节 线型监控内容线型监控内容.9 1 1、施工过程中监理控制、施工过程中监理控制.9 2 2、施工控制的具体内容施工控制的具体内容.12 第三节第三节 线型监控监理控制要点线型监控监理控制要点.16 1 1、监监理理控控制制流流程程 .16 2 2、测测量量内内容容 .18 3 3、有有关关数数据据的的修修正正 .19 4 4、立立模模标标高高的的计计算算 .19 5 5、对施工监控的工作及对施工工艺的要求、对施工监控的工作及对施工工艺的要求 .20 第一章第一章 编制依据编制依据 第一节第一节 综合依据综合依据 . . 1.已编写批准的监理大纲、监理规划； 2.与本专业工程相关的验收标准、设计文件和技术资料； 3.建设单位的其他有关标准化管理体系文件与专业管理规定； 4.铁路建设工程监理规范（TB10420-2007）。 第二节第二节 主要技术规范主要技术规范及设计文件及设计文件 1.客运专线铁路桥涵工程施工技术指南（TZ213-2005）； 2.铁路桥涵工程施工安全技术规程(TB10303-2009)； 3.高速铁路工程测量规范(TB10601-2009)； 4. 新建兰新铁路第二双线 LXJL-1 段桥梁施工图 5、已批准的施工组织设计 第二章第二章 工程概况工程概况 监理 LXJL-1 标段线路总长度 102.406km，其中 DK1+700DK18+325 只包括站后工程，DK18+325DK104+066 包括新线建设和站后工程。 正线共设桥梁特大桥 15 座，大桥 7 座，中桥 4 座，桥梁总计 26 座。 其中连续梁结构的桥见下表： 序号项 目中心里程主要情况说明及连续梁 1小里沟中桥DK19+843L- 50.22M， 1 联（12+16+12）连续钢构 2八盘峡黄河特大桥DK37+974.322L- 1332.1 M， 1 联（70+2*100+70）连续钢构 . . 3黑沟特大桥DK50+681L -548.42M， 2（20+3X24+20）m 连续钢构 4西河镇湟水河特大桥DK56+571L-3610.54 M，1 联（32-248+32）m 连续 梁，1 联(40+64+40)m 连续梁 5河咀湟水河特大桥DK61+550.8L- 744.5M,1 联（40+2X 64+40）m 连续梁 6白川湟水河特大桥DK63+657L- 2118.57 M， 1 联（40+2X56+40）m 连续梁 7新庄湟水河特大桥DK71+213L- 2701.59 M，1 联（40+64+40） 连续梁，1 联（40+64+40)连续梁 8四道沟特大桥DK86+180.L-3176.37 M， 1 联（16+24+16）m 连续钢构 9巴州沟特大桥DK93+406L- 1046.31 M， 1 联（32+2X48+32）m 连续梁， 1 联（32+48+32）m 连续梁， 1 联（32+48+32）m 连续梁 10米拉沟特大桥DK96+700L-975.96 M， 1 联（48+80+48）预应力连续梁 11大阳山沟特大桥DK102+915L- 1488.59 M， 1 联 2（40+56+40）m 连续梁 1 联（40+64+40）m 连续梁 1 联（40+56+40）m 连续梁 12东炮沟大桥DK103+965L- 220.82 M， 1 联（40+2X64+40）m 连续梁 第三章第三章 线型监控线型监控 第一节第一节 线型监控必要性线型监控必要性 1 1、施工线形控制、施工线形控制 线形控制是超静定结构施工过程质量控制的重要手段；是理论与 实践紧密结合的学科；专业性很强。该类桥梁的形成要经过一个复 杂的过程，施工工序和施工阶段较多，各阶段相互影响，且这种相互 . . 影响又有差异，这就造成各阶段的内力和位移随着混凝土浇筑过程变 化而偏离设计值的现象，甚至超过设计允许的内力和位移，若不通过 有效的施工控制及时发现、及时调整，就可能造成成桥状态的梁体线 形与内力不符合设计要求或在施工过程中结构的不安全。鉴于此， 施工单位一定要聘请第三方作为线形控制的实施单位。 （1 1）施工控制的必要性）施工控制的必要性 对超静定桥跨结构(多跨连续梁或连续刚构)，其成桥的梁部理想的几 何线型与合理的内力状态不仅与设计有关，而且还依赖于科学合理的 施工方法。如何通过施工时的浇筑过程的控制以及主梁标高调整来获 得预先设计的应力状态和几何线型，是连续梁桥施工中非常关键的问 题。 尽管在设计时已经考虑了施工中可能出现的情况，但是由于施工 中出现的诸多因素 (如材料的弹性模量、混凝土收缩徐变系数、结构自重、 施工荷载、温度影响等)的随机影响，事先难以精确估计，而且在实际施 工过程中由于施工 在测量等方面产生的误差，会使实际结构 的原理论 设计值难以做到与实际测量值完全一致，两者之间会存在偏差。尤其值得 注意的是，某些偏差(如主梁的竖向挠度误差)具有累积的特性。若对偏差 不加以及时有效的调整，随着梁的悬臂长度的增加，主梁的标高会显著偏 离设计值，造成合龙困难或影响成桥的内力和线形。特别是采用悬臂施工 技术的大跨度桥梁，施工中的不合理误差状态如不能及时地加以识别和处 理，主梁的应力有可能发生积聚而超出设计安全状态发生施工事故。所以 在施工中对桥梁结构进行实时监测，并根据监测结果对施工过程中的 控制参数进行相应调整是十分重要的。已建成的桥梁中就出现过施工 控制不好，造成桥梁内力分配不合理、主梁线形不和顺的情况，影响 了桥梁的使用。 （2 2）施工线形控制的原理）施工线形控制的原理 . . 桥梁的施工控制是一个施工量测判断修正预告施工的循环 过程，为了能够控制桥梁的外型尺寸和内力，首先必须安排一些基本的和 必要的量测项目，其内容包括主梁各施工工况的标高、主梁部分控制断面 的应力、结构温度场、气温以及对混凝土材料的一些常规试验。在每一工 况返回结构的量测数据之后，要对这些数据进行综合分析和判断，以了解 已存在的误差，并同时进行误差原因分析。在这一基础上，将产生误差的 原因予以尽量消除，给出下一个工况的施工控制指令，在现场施工形成良 性循环。 （3 3）施工控制的目的）施工控制的目的 施工控制的目的，就是根据实际的施工工序，以及现场获取的参数和 数据，对桥跨结构进行实时理论分析和结构验算；对每一施工阶段，根据 分析验算结果给出其主梁端的挠度(每阶段施工梁段定位标高)等施工控制 参数，分析施工误差状态，采用应力预警体系对施工状态进行安全度评价 和灾害预警。这样，才能保证结构的受力和变形始终处于安全的范围内， 成桥后的结构内力和线形符合设计要求。 2 2、施工控制的内容、施工控制的内容 对于分节段悬臂浇筑施工的预应力混凝土连续梁桥来说，施工控 制就是根据施工监测所得的结构参数实测值进行施工阶段计算，确定 出每个悬浇节段的立模标高，并在施工过程中根据施工监测的成果进 行误差分析、预测和对下一节段立模标高进行调整，以此来保证成桥 后桥面线形、合龙段两悬臂端标高的相对偏差不大于规定值以及结构 内力状态符合设计要求。 大跨度连续梁桥施工控制的任务就是对桥梁施工过程实施控制， 确保在施工过程中桥梁结构的内力和变形始终处于容许的安全范围内， 确保成桥状态符合设计要求。桥梁施工控制的内容围绕施工任务而展 开，总体上讲，桥梁施工控制的具体内容有以下几个方面： . . 1）几何变形控制 不论采用什么样的施工方法，桥梁结构在施工过程中总要产生变 形(挠曲)，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 )状态偏离预期状态， 使桥梁难以顺利合龙，或成桥线形形状与设计要求不符，所以必须对 桥梁实施控制，使其结构在施工中的实际位置状态与预期状态之间的 误差在容许范围和成桥线形状态符合设计要求。 与桥梁工程质量的优劣需用其质量检验评定标准来检验一样，施 工控制的结果也需要有一定的标准，即误差容许值来评判。桥梁施工 控制中的几何控制总目标就是达到设计的几何状态要求，最终结果的 误差容许值与桥梁的规模、跨径的大小、技术难度等有关，目前还没 有统一的规定，应根据具体桥梁的施工控制需要具体确定。同时，为 保证几何控制总目标的实现，每道工序的几何控制误差允许范围也需 事先研究、确定出来 2）应力控制 桥梁结构在施工过程中以及在成桥状态的受力情况是否与设计相 符合是施工控制要明确的重要问题。通常通过结构应力的监测来了解 实际应力状态，若发现实际应力状态与理论(计算)应力状态的差别 超限就要进行原因查找和调控，使之在容许的范围内变化。结构应力 控制的好坏不像变形控制那样容易发现，若应力控制不够将会给结构 造成危害，严重者将发生结构破坏，所以，它比线形控制显得更加重 要。必须对结构应力实施严格监控。目前对应力控制的项目和精度还 没有明确的规定，需根据实际情况确定。 3）稳定控制 桥梁结构的稳定性关系到桥梁结构的安全，它与桥梁的强度有着 同等的甚至更重要的意义。因此，桥梁施工过程中不仅要严格控制变 . . 形和应力，而且要严格地控制施工各阶段结构构件的局部和整体稳定。 目前桥梁的稳定性已经引起了人们的重视，但主要注重于桥梁建 成后的稳定计算。对施工过程中可能出现的失稳现象还没有可靠的监 测手段，尤其是随着桥梁跨径的增长，受动荷载或突发情况的影响， 还没有建立有效、成熟的快速反应系统，因此，很难保证桥梁的施工 安全。目前主要通过稳定分析计算(稳定安全系数 )，并结合结构应 力、变形情况来综合评定、控制其稳定性。施工中，除桥梁结构本身 的稳定性必须得到控制外，施工过程中所用的支架、挂篮、吊装系统 等施工设施的各项稳定系数也应满足要求。 4）安全控制 桥梁施工过程中的安全控制是桥梁施工控制的重要内容，只有保证了 施工过程中安全，才谈得上其它控制与桥梁的建成。其实，桥梁施工安全 控制是变形控制、应力控制和稳定控制的综合体现，只有桥梁的变形、应 力和稳定得到了控制，其安全也就得到了控制(由于桥梁施工质量问题引起 的安全除外)。由于结构型式不同，直接影响施工安全的因素也不一样，在 施工控制中需根据实际情况，确定其安全控制的重点。 第二节第二节 线型监控内容线型监控内容 1 1、施工过程中监理控制、施工过程中监理控制 1 1）控制方法介绍）控制方法介绍 由于桥梁的结构型式、施工特点及具体施工内容的不同，其施工 控制的方法也不尽相同。总的来讲，桥梁施工控制可分为事后控制法、 预测控制法、自适应控制法、最大宽容法等。事后控制法是指在施工 中，当已成结构状态与设计要求不符时，即可通过一定手段对其进行 调整，使之达到要求。而预测控制法则是在全面考虑影响桥梁结构状 态的各种因素和施工所要达到的目标后，对结构的每一个施工阶段 . . (节段)形成前后的状态进行预测，使施工沿着预定的状态进行。由于 预测控制与实际状态之间误差存在，某种误差对施工目标的影响则在 后续施工状态的预测中予以考虑，以此循环，直到施工完成和获得与 设计相符合的结构状态。自适应控制法的基本思路是当结构的实测状 态与模型计算结果不符时，通过将误差输入到参数识别算法中去调节 计算模型参数，使模型的输出结果与实测结果一致，得到修正的计算 模型参数后，重新计算各施工阶段的理想状态。经过反复辨识从而对 施工过程进行有效控制。最大宽容法是指在设计时给予主梁标高和内 力最大的宽容度，即误差的容许值。这种做法虽然减少了控制的难度， 但会产生其它的一些问题。 连续梁桥是一施工量测识别修正预告施工的循环过程，其 实质就是使施工按照预定的理想状态顺利推进。实际上不论是理论分析得 到的理想状态，还是实际施工都存在误差，因此施工控制的核心任务就是 对各种误差进行分析、识别、调整，从而对结构未来状态作出预测。大跨 度预应力混凝土连续梁桥通常采用悬臂浇筑这种典型的自架设施工方法。 由于连续梁桥在施工过程中的己成结构(悬臂节段)状态是无法在事后进行 调整的，因此，在大跨度连续梁桥的悬臂施工中一般采用预测控制法和自 适应控制法进行控制。与斜拉桥不同，连续梁桥在梁段浇筑完成以后出现 的误差，除张拉预备预应力束外，基本上没有调整的余地，而只能针对己 有误差在下一未浇筑梁段的立模标高上做出必要的调整。所以，要保证控 制目标的实现，最根本的就是对立模标高做出尽可能准确的预测，即主要 依靠预测控制。无论施工过程如何，总是要以最终桥梁成型状态作为目标 状态，以此来控制各施工块件的预抛高值(立模标高)。 2 2）自适应控制方法）自适应控制方法 自适应控制法也称参数识别修正法。它是在系统的运行过程中， 通过系统识别或参数估计，不断地修正参数，使设计输出与实际输出 . . 相符，从而实现对目标系统的控制。一般来讲，一个自适应系统是一 个具有一定适应能力的系统，它能够认识环境条件的变化(如负荷 变化，风、雨等气候条件的变化等)并自动校正控制动作，使系统达 到最优或接近最优的控制效果。 采用自适应性控制法进行控制的对象通常是那些存在不定性的系统， 在控制系统的运行中，通过不断地量测系统的输入、状态或性能参数，逐 渐了解和掌握对象。然后根据所得的过程信息，按照一定的设计方法，作 出控制决策去更新控制器的结构、参数或控制作用，以便在某种意义下使 控制效果达到最优或次最优，或达到某个项目预期的目标。 3 3）预测控制方法）预测控制方法 预测控制是一种控制算法。它用来描述过程动态行为的信息，是 直接从生产现场检测到过程响应，且不需要事先知道过程模型的结构 和参数的有关先验知识，也不必通过复杂的系统识别来建立过程的数 学模型，而是根据某一优化指标设计系统，确定一个控制量的时间系 列，使未来的一段时间内被调量与经过柔化后的期望轨迹之间的误差 为最小。而且预测控制算法采用的是不断在线滚动优化，且在优化的 过程中不断的通过实测系统输出与期望模型输出的误差进行反馈校正， 所以能在一定程度上克服由于预测模型误差和某些不确定性干扰的影 响，使系统的鲁棒性得到增强。由于预测控制具有实现容易、对模型 要求低，在线计算方便、控制性能优、稳定性好等优点，因此适用于 连续梁桥施工这类复杂过程的控制。预测控制法的算法机理可以用预 测模型、滚动优化、反馈矫正等三个要素来表征，这三个要素反映了 预测控制的本质特征。 预测模型 滚动优化 反馈校正 . . 2 2、施工控制的具体内容：施工控制的具体内容： 验算施工过程中各断面的应力； 提供施工过程中各阶段立模标高； 提供合龙后桥面的标高； 优化施工方案； 对于桥梁的横向和局部应力、变形提供参考意见； 对于施工工艺提供参考意见； 对于施工中出现的问题和意外事故会同有关部门提出处理的参考 方案。 （7 7）施工控制误差分析）施工控制误差分析 误差分析是施工监控的难点，也是施工监控三大系统中相对最不成熟 的部分，主要原因是测试数据较少而影响因素较多的矛盾引起的。例如， 引起主梁标高较低的因素较多，诸如混凝土超方、挂篮变形较大、预应力 张拉力不够、临时荷载引起、日照影响等等，在诸多的因素中，仅仅通过 标高测量或者应变测量是很难判断出原因的。所以，为了得到更准确的分 析，必须增加测点，增加测试工况，增加测试内容，这无形中就增加了监 控的成本。在目前情况下，如何在保证结构安全、保证线形和顺的前提下 节约成本是我们追求的目标。这就要求我们在监控过程中善于抓主要矛盾， 忽略次要矛盾。既要满足设计要求，又要节约费用。下面将连续梁桥可能 碰到的误差、误差的严重程度以及解决方法分析如下： 1 1）结构刚度误差）结构刚度误差 引起结构刚度误差的因素，一方面是混凝土弹性模量的改变，另一方 面截面尺寸的变化，都对刚度有所影响。对于对称悬臂施工的连续梁桥来 说，如果整体刚度提高，虽然浇筑混凝土过程中主梁变形量会减少，但是， 张拉预应力束的过程中变形量也会减少。所以，结构刚度误差对施工控制 质量的危害不大。 . . 2 2）浇筑混凝土误差）浇筑混凝土误差 浇筑混凝土误差，即超方现象是浇筑混凝土过程中难以克服的误 差，产生的原因有两方面。一方面是浇筑混凝土时，由现场施工负责 人估计顶、底板混凝土厚度而产生的误差，另一方面是由模板变形和 混凝土容重变化而产生的误差。 混凝土超方对连续梁桥施工阶段的内力和线型影响较大，特别是两 侧出现不平衡超方时，影响就更大。当结构悬臂伸长时，危害急剧增 加。 在施工过程中，通过改进施工方法减少误差的产生是很有必要的，也 是可行的。对悬臂施工的连续梁桥来说，由于两悬臂端对称荷载对结构的 影响比单侧荷载要小的多，所以，施工中出现两侧不平衡荷载时，可以考 虑在轻的一侧增加重量，只要保持平衡，影响不会太大。 3 3）桥面临时荷载影响）桥面临时荷载影响 桥面临时荷载的影响类似于混凝土超方，既存在对称荷载，也存在 单侧荷载。桥面临时荷载可分为两类，第一类相对固定，如卷扬机、 压浆机、吊梁机、施工简易房等；第二类比较随机，如桥面上堆放的 钢筋、型钢、锚具等。 由于桥面荷载随机性较大，只能通过实地观察，估计桥面荷载的重 量以及位置，在计算数据中考虑。如果能准确估计第一类荷载的重量， 并且随时记录第二类荷载堆放的时间和重量，是能够在计算中消除此 类误差的。由于临时荷载是随机的，如果把每一种荷载影响作为荷载 工况输入跟踪计算，并不方便。一般情况下，可先进行试算，将各种 荷载影响的结果算出，作为修正值现场修正会比较方便。 当结构处于悬臂状态时，桥面临时荷载的影响效果同浇筑混凝土的超 方现象。由于它是随机的，所以较难掌握。在施工过程中，加强施工管理， 除了必须的施工设备外，对于无用的设备及时清理，并且尽可能保持桥面 . . 荷载的平衡性。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。 4 4）挂篮变形误差）挂篮变形误差 浇筑混凝土过程中，挂篮会发生变形，这包括纵向变形和横向变形， 也包括弹性变形和非弹性变形。 挂篮非弹性变形对施工控制质量有较大影响，特别是后支点挂篮，由 于无拉索帮助，挂篮受力较大。前支点挂篮由于拉索帮助，其纵梁的受力 得到很大改善，但是，对于宽桥，前支点挂篮优点不明显，其主要受力在 横向，所以前支点挂篮的横向受力更为重要。 5 5）温度影响）温度影响 温度影响是施工控制中较难掌握的因素，这主要是因为温度始终变 化无常，而且在同一时刻，结构各部分也存在温差。所以，在结构计 算中一般不把温度影响作为单独工况，而是将温度影响单独列出，作 为修正。温度测量也比较困难，一般情况下，只能测气温，而气温和 结构温度是有很大差别的。 温度影响产生桥梁挠度变化有两种情况：均匀温差、箱梁内外侧 的相对温差。 温度变化虽然随时存在，但其对施工控制的危害主要表现在挂篮定位 时，选择夜间或者早晨进行挂篮定位比较合适。温度影响变化无常，每座 桥都有各自特点，所以施工控制前必须加强观测，及时掌握规律，尽可能 排除温度影响。如果能掌握温度引起挠度的变化规律，可以将挂篮定位安 排在任意的时间进行，对于加快施工进度是有好处的。 6 6）预应力束张拉力误差）预应力束张拉力误差 预应力束张拉误差一方面由张拉千斤顶的油压表读数误差引起， 另一方面由各种预应力损失引起。 预应力损失包括： . . 管道摩阻力。 锚具损失。 温度损失。 钢丝松弛。 徐变损失。 悬浇阶段的预应力束是连续梁桥承受负弯矩的主要构件，如果预应力 不足，会引起主梁混凝土开裂，严重的会引起结构的破坏。消除预应力误 差的方法，一方面加强张拉力的控制，严格标定千斤顶和油表，消除张拉 误差；另一方面疏通管道，减少管道摩阻力。 7 7）施工方案变化）施工方案变化 施工控制是个连续的过程，任何后期荷载的影响或者施工方案的改变 都会影响桥梁的线形和内力，所以，当施工方案确定后，一般情况下，施 工程序不再改变，如果要改变施工方案，监理要进行详细的审查，则施工 控制程序也将作相应调整。 施工方案的改变对施工控制影响比较大，它不但影响主梁的线型，同 时对结构内力也有影响。施工方案的改变主要是管理上的问题，必须加强 施工上的管理，对施工中出现的问题要有预见性，施工控制小组也要对此 提出方案，避免出现措手不及的情况。施工方案临时改变的情况必须尽量 避免。 第三节第三节 线型监控监理控制要点线型监控监理控制要点 1 1、监监理理 控控制制流流程程 从挂篮的前移定位至预应力钢束张拉完毕是本桥施工的一个周期， 每个周期中有关施工控制监理工程师都必须掌握的步骤如下： 按照预报的挂篮定位标高定位挂篮，由施工单位测量定位后的挂 篮标高，并向控制小组、监理提供挂篮的定位测量结果； 立模板、绑扎钢筋； . . 浇筑混凝土前，测量所有已施工梁段上的高程测点，复测挂篮定 位标高，报施工控制小组和监理； 施工控制小组分析测量结果，如需调整，给出调整后的标高； 浇筑完混凝土后第二天测量所有已施工梁段上的测点标高，测量 本梁段端部梁底和预埋在梁顶的测点标高，建立测点与梁底标高的关系， 提供给施工控制小组； 按铁路工程检验评定标准检查断面尺寸，提供给施工控制小 组并向施工控制小组提供梁段混凝土超重的情况； 张拉预应力钢筋后，测量所有已施工梁段上的高程测点，并提供 施工控制小组； 施工控制小组分析测量结果，根据上一施工周期梁底标高测量值 和应力、温度等测量结果计算、预报下一施工周期的挂篮定位标高。 工作程序的关键是：每个施工循环过程的结束都必须对已完成的节 段进行全面的测量，分析实际施工结果与预计目标的误差，从而及时地 对已出现的误差进行调整，在达到要求的精度后，才能对下一施工循环 做出预报。监理工程师检查同意后进入下道工序施工。 控制流程图 技术流程图 前期结构计算 预告立模标高度 施工 测量 钢筋绑扎、浇筑砼、张拉 预应力钢束 测点标高，砼截面尺寸、 温度、强度、弹性模量 . . 实施流程图 2 2、测测量量内内容容 灌注混凝土前模板标高测量 每灌注一段混凝土 ，测量每一梁段在灌注砼前后、张拉后本 修改设计参数 结构计算 梁段施工结束 结构计算 误差分析 挂篮变形、预应力张拉 误差，砼尺寸、弹性模量、 徐变 误差分析 现场测试 监控单位提供立模标高 监理工程师核查 施工单位 下一梁段施工开始 . . 梁段的标高。在合拢段施工过程中，测量合拢段临时锁定前、张拉前 后的标高，以及与其相关的各梁段标高。在梁部的施工过程中密切关 注墩顶的位移变化情况。 各梁段测量及模板调校的时间均宜安排在清晨或者傍晚。 按验标要求，主梁悬臂浇筑时，施工控制精度如下（监理 复查项） ： A、底模预拱度偏差3 mm；