某特大桥施工监控监测方案

1、新建铁路合福线合肥至福州段(闽赣公司XX标段)XX特大桥施工监控、监测方案 (64#67#墩:40+64+40m)编制人：审核人：XX交通大学技术开发部20XX年X月目 录第1章 工程概况1第2章 施工监控、监测的任务及目的1第3章 施工监控、监测的原理和方法23.1施工监控依据23.2施工监控流程2第4章施工监控、监测工作的目标13第5章项目实施组织形式与人员配置15第6章 应变、温度、挠度测点布置图17第7章 理论仿真计算19第8章安全生产和环境保护措施22附录：记录表格23第1章 工程概况合福客运专线XX特大桥，中心里程DK467+138.45，桥梁全长2817.36m，孔跨布置43-3

2、2m简支梁+1-24m简支梁+20-32m简支梁+（40+64+40）m连续梁+8-32m简支梁+1-24m简支梁+8-32m简支梁+1-24m简支梁，连续梁采用挂篮悬浇法施工。线路于DK467+862.63DK467+926.63跨越XX高速公路。线路于DK467+862.63DK467+926.63跨越XX高速公路，道路为沥青路面，行车道宽，双向四车道。两侧为应急车道，路面宽31.9m。采用（40+64+40）m连续梁跨越。第2章 施工监控、监测的任务及目的大跨度桥梁设计与施工高度耦合，所采用的施工方法、材料性能、立模标高及预应力张拉等都直接影响成桥的线形与内力，而施工现状与设计的假定总会

3、存在差异，为此必须在施工中采集需要的数据，通过计算，对浇筑混凝土立模标高给以调整与控制，以满足设计的要求。XX大桥连续梁为三跨预应力混凝土连续梁，连续梁跨越XX高速公路。施工周期短、受干扰因素多，采用挂篮悬浇逐段施工是较好的解决施工干扰的方法之一，但其施工过程将经历复杂的施工顺序。施工过程中不可避免的各种误差必将干扰成桥目标的实现，导致桥梁合拢困难，使成桥线形和内力状态偏离设计要求。因此，为确保施工安全，成桥线形和内力状态符合最终目标期望值，在施工过程中必须进行有效的施工控制。施工监控的主要任务就是根据施工全过程中实际发生的各项影响桥梁内力与变形的参数，结合实测的内力与变形数据，随时分析各施工

4、阶段结构各部位的内力、变形与预测值的差值并找出其原因，提出相应对策，以确保连续梁在建成后桥梁结构内力、线形与设计相符。第3章 施工监控、监测的原理和方法3.1施工监控依据XX大桥施工监控实施细则XX大桥设计图纸客运专线铁路桥涵工程施工质量验收暂行标准（铁建设2005160号）铁路桥涵设计规范（TB10002.1- TB10002.3）铁路桥涵施工规范(TB10203-2002)铁路工程抗震规范(GB50111-2005)铁路桥涵设计基本规范（TB10002.1-2005）新建铁路工程测量规范(TB10101-99)铁路桥涵施工规范(TB10203-2002/J162-2002)铁路桥涵钢筋混凝

5、土和预应力混凝土结构设计规范（TB10002.3-2005）铁路桥涵工程施工质量验收标准（TB10415-2003）京福铁路客专跨XX特大桥、饶北河2#特大桥连续梁桥施工监控测试技术研究合同2011.43.2施工监控流程建立施工监控、监测的控制体系施工监控、监测的工作，广义上讲，就是指施工监控、监测体系的建立和正确的运作。（1） 施工监控、监测的技术体系桥梁的施工监控、监测与桥梁的设计和施工有密切的联系。根据合福客专XX标段XX特大桥设计和施工的具体特点，参考国内外桥梁施工监控、监测工作的开展情况，拟建立图3-1所示的施工监控、监测技术体系，依此进行施工监控、监测。从图3-1可以看到：桥梁的施

6、工监控、监测是与桥梁设计、施工及监理是密切联系的。从信息论的观点看，桥梁的施工监控、监测过程是一个信息采集、信息分析处理和信息反馈的过程。通过实时测量体系和现场测试体系，可以采集到桥梁施工过程中的各类所关心的数据信息。借助桥梁施工监控、监测的计算分析体系，对采集的数据信息进行分析。尤其是对施工中各类结构响应数据（如变形、内力、应力）的分析，可以对施工误差做出评价，并根据需要研究制定出精度控制和误差调整的具体措施。最后以施工控制指令的形式为桥梁的施工提供反馈信息。在施工控制计算和误差分析中，通过对施工容许误差度指标数据体系、施工反馈数据（尤其是应力监测数据）、施工控制目标值数据的分析确立施工状态

7、的应力预警体系图3-1（虚框内所示）。图3-1 施工监控、监测技术体系（2）施工监控、监测的组织体系为保障施工监控、监测工作的保质、保量、高效地完成，必须明确施工监控、监测实施过程中的工作制度和组织制度。结合合福客专XX标段XX特大桥施工的实际情况和施工监控、监测工作的具体技术内容，建议成立“合福客专XX标段XX特大桥施工监控、监测工作领导小组”，由合福客专XX标段XX特大桥的建设单位、施工单位、设计单位、监理单位和监控单位（承担施工监控、监测任务的单位）的负责人组成。领导小组负责施工监控、监测工作实施过程中的总体协调工作。同时，由承担合福客专XX标段XX特大桥施工监控、监测任务的单位牵头建立

8、“合福客专XX标段XX特大桥施工监控、监测工作组”，成员由监控监测单位参加合福客专XX标段XX特大桥施工监控、监测任务的技术人员组成。工作组负责施工监控、监测具体任务的实施。施工监控、监测工作组的具体组成见图3-2说明。图3-2 施工监控、监测工作组的组织体系施工监控、监测领导组负责在每月的工地例会中组织施工监控、监测工作专题内容讨论，听取施工监控、监测工作组对施工监控、监测工作情况的通报。有重大问题时，组织召集进行临时技术讨论。在施工监控、监测工作组的日常工作中，信息传递的时效性、准确性、可靠性和通畅性是保证施工监控、监测工作顺利进行的基本前提。建议按图3-3所示的信息传递机制以监控、监测报

9、表体系为核心进行施工监控、监测的日常工作。图3-3施工监控、监测信息传递机制施工监控、监测的工作将接受监理工程师的全面监督。对施工监控、监测而言，其日常工作需要得到设计和施工部门的大力支持和配合，需要信息和意见的及时交流；其控制指令和结果则需要借助监理权威和程序予以发布、执行和反馈。运用施工监控、监测体系进行信息采集（1）施工监控、监测中的现场测试体系在施工监控、监测计算中，需要根据实际施工中的现场测试或核定参数，进行实时计算，并根据实际施工中的实时测量数据对这些参数进行分析拟合，以使施工监控、监测计算能与实际施工相符。需要进行现场测定的参数主要包括：I.实际材料的物理力学性能参数混凝土的容重

10、、弹性模量、拉压强度在预应力混凝土梁桥梁的施工中，混凝土力学性能的变异性对施工计算的影响很大。如：主梁混凝土的实际容重与设计取用值的差异将直接引起计算恒载的差异；混凝土弹性模量实际值与设计值的差异将引起的主梁刚度的差异，进而会导致按设计计算出的主梁施工挠度与实际挠度的误差。混凝土的材料特性的离散性往往较大，在以往的施工监控、监测工作中，曾发现混凝土的弹性模量实测值较设计取值高出15%，并且混凝土的弹性模量有随时间而增长的情况，因此有必要对工地现场用于主梁的混凝土进行专门的弹性模量测试。试验时取几组试件做混凝土3天、7天、14天和28天的静弹性模量测试，用其统计平均值作为弹性模量施工控制计算的实

11、测值。根据以往桥梁施工控制经验，混凝土的实际容重值与设计值间也存在一定的差异。混凝土的容重参数和强度参数直接使用施工单位工地试验室的测试资料。混凝土的收缩徐变系数混凝土的收缩徐变系数对分阶段施工的混凝土梁施工计算影响较为显著。但混凝土的收缩徐变系数的试验室测试需要一个较长的周期及较大投资的设备，对施工现场的混凝土的收缩徐变系数的测定目前尚无较满意的方法。本桥砼的徐变和收缩系数按设计取值，并可考虑在施工监控、监测过程中按一定的方法进行分析和修正。其它物理参数的测量在大跨度桥梁的施工监控、监测中若需考虑温度效应对结构体系的影响，必要时还需对材料的线膨胀系数和热传导系数等进行现场测试。II.实际施工

12、中的荷载参数恒载a主梁自重主梁自重（一期恒载）原则上是根据设计资料进行统计，再依据现场提供的材料容重进行计算，并考虑实际测量出的构件几何尺寸与设计尺寸的偏差。b二期恒载主梁的二期恒载也是根据设计资料与现场调查相结合，并采用现场测试的材料参数加以计算。主梁二期恒载的统计内容包括：道碴、轨枕、钢轨、人行道系，过桥管线等。施工荷载根据施工单位提供的资料，经现场核对，确定在主梁施工过程中施工机具荷载的大小及作用位置。主要考虑的施工机具重量为用于梁段悬臂施工、预应力张拉等设备的重量。临时荷载在实际施工过程中，施工单位由于种种原因会在结构体系上增减某些临时性荷载。对于其中影响较大者，要根据施工单位提供的数

13、据及现场调查分析，将这些荷载进行量化模拟，反映在施工控制的实时计算中，以便对施工监控、监测的指标进行及时的修正。对影响施工监控、监测的荷载布置，将按一定的要求规范临时荷载的摆放。这些荷载包括：- 施工机具荷载的改变；- 在主梁上堆放较长时间的机具、材料等；- 施工过程中对结构体系的临时约束。III.实际截面几何参数这主要是指对主梁断面的几何尺寸的测定。对施工监控、监测工作而言，主要是对施工单位施工完成后的主梁断面验收资料进行分析，将断面尺寸误差的影响考虑到施工控制计算中去。断面尺寸的误差将引起主梁恒载和抗弯刚度的误差，但由于施工中能将此部分的误差控制在较小范围内，对施工控制计算中刚度的影响并不

14、显著，它对结构体系的影响主要表现为对主梁恒载的影响，施工中对此部分的控制是为了使施工控制计算能更准确反映出主梁的挠度变化。IV.支架刚度在桥梁施工中，支架在承受混凝土梁段重量时会发生弹性变形。需要在确定主梁梁段的立模标高中预先考虑其变形的影响，以确保主梁线型的完成。通常，在布置支架时，应对支架进行静力加载试验以确定其刚度，或者在支架设计时通过仿真计算来确定其刚度，供施工单位使用。在施工监控、监测工作中，还应根据支架的实际使用情况，通过一定的方法来校核分析支架的刚度。V.实际环境参数对在实际施工过程中会对施工产生影响的环境参数，如：温度、湿度、风速、日照辐射强度等，也应视情况进行测试。对上述各类

15、参数的统计、分析和校核，需要分清主次，突出重点。(2)施工监控、监测中的实时监测体系及结构安全预报体系从施工现场采集的信息除了现场测试的参数以外，大量的是现场的实时监测数据。这些实时监测数据大致可分为：- 物理测量，包括时间、温度等；- 力学监测，指主梁及桥墩混凝土应力；- 线型监测，指主梁线型、轴线偏位。I物理测量时间计量桥梁施工各工序完成时间的数据在施工控制计算中直接影响到对混凝土收缩徐变的计算。在设计计算中，这部分数据通常按施工技术水平进行估计。而在施工控制计算中，需要尽可能地采用实际的施工时间（与施工单位核定）参与计算。对因某种原因造成施工产生较长停顿时，应重新进行施工控制分析。时间的

16、计量按年、月、日来计量。 温度测量桥梁施工过程中，环境温度的大小及日照温差会影响到结构体系内的内力分布；并且，结构的温度变形还影响到施工中构件的架设精度及测量精度。对日照温差影响较大的情况，一般要求标高测量在清晨日出前进行。在实际施工中，由于工期限制，某些工序的标高测量需要立即进行。把这样测量的数据用于施工控制分析中时，就必须考虑温度修正量。II力学测量（应力监测）需要在主梁的控制断面处，埋设应力测试元件，以测定各施工阶段主梁的混凝土应力。可采用混凝土应变计或钢筋计等元件来测定主梁的应力状况。把应力监测的结果与施工监控、监测中其它监测结果相结合，能更全面地判断全桥的内力状态，形成一个较好的预警

17、机制，从而更安全可靠地保障桥梁施工。应力和温度控制断面由重点断面和非重点断面组成。主梁控制截面为悬臂根部截面、L/4截面、跨中梁段（距合拢段1-2m处）截面、3L/4截面。应力测点和温度测点布置一致。应力、温度测试元件和仪器设备见表3-1。主梁应力和温度监控断面、测点布置见附图。表3-1 应力、温度测试元件和仪器设备测试项目测试元件仪器设备应力混凝土计应变计数据采集仪、测点集线器温度电阻式温度传感器、表面温度计温控仪III线型测量桥梁的实时线形测量是施工监控、监测的重要工作之一。线型监测包含对主梁高程和主梁轴线偏位两部分内容。高程监测是指用精密水准仪对主梁各块件控制点的标高进行测量。如果线型测

18、量控制点设置适当（沿梁端横向三点布置），还可以测出主梁块件的扭曲程度。另外，应使用全站仪对主梁轴线进行测量。主梁的线型监测以线型通测和局部块件标高测量相结合，在主梁块件浇筑、及支架移动后等施工阶段进行。特别是，在浇筑梁段前后和预应力张拉前后对梁段块件标高的测量能反映出实际施工时主梁的挠度变化。这些数据是进行施工控制分析的最重要因素之一。应当指出，在任何桥梁的施工过程中都会涉及到各类施工测量工作。施工监控、监测所要求和关心的测量内容与这些常规测量既有相同的部分又有特殊的要求。施工控制测量的内容和要求专门说明。运用施工监控、监测体系进行信息分析（1） 施工监控、监测预测计算提供控制目标理论值施工监

19、控、监测在实施时第一步的工作是要形成控制的目标文件。施工监控、监测的预测计算将采用设计计算参数对施工过程进行分析，计算出控制目标的理论真值。理论真值由主梁理论挠度、主梁理论轴线、和主梁截面理论应力等系列数据组成。在这一计算过程中将与设计计算进行相互校核，以确保控制的目标不与设计要求失真。桥梁施工监控、监测的目的就是使施工与设计尽可能一致。在桥梁的设计计算中通常会采用一些假定的参数用于计算，比如：材料的弹性模量、容重、施工时间等。另外，在设计计算中还有大量的指定的计算参数，比如：施工顺序等。在桥梁的施工控制计算中通常会采用尽可能真实的参数用于计算，以反映出设计与施工的差异。设计计算和施工控制计算

20、的区别和联系，以及施工监控、监测的基本流程和控制目标如图3-4所示。设计计算 施工控制计算D. 设计计算结果 D1. 各施工阶段线型、内力 D2. 成桥线型、内力d. 施工控制计算结果（形成控制文件） d1. 各施工阶段线型、内力 d2. 成桥线型、内力A 设计计算力学模型B 设计计算参数 B1. 指定参数 B2. 假定参数C 设计计算施工步骤 C1. 施工方法模拟 C2. 假定施工时间a. 施工控制计算力学模型b. 施工控制计算参数 b1. 设计指定参数 b2. 现场测试及拟合参数c. 施工控制计算施工步骤 c1. 实际施工方法模拟 c2. 实际施工时间发布指令，指导施工实际施工结果1各阶段

21、施工后的线型、内力2成桥后的线型、内力施工信息返馈控制目标（在绝大多数情况下与设计结果一致）图3-4 设计计算与施工监控、监测计算的区别和联系由于桥梁的设计和施工中存在着这两种既不相同又相互联系的计算过程，并且在实际工作中这两类计算可能采用不同的计算模型，由不同的单位来完成，因此，为达到使施工监控、监测指导的施工能与设计结果相一致，首先要校核设计计算与施工监控、监测计算的闭合性。其校核过程如图3-5所示。这一校核过程主要是在施工控制计算初期，根据设计图提供的资料，建立施工控制计算模型（a），采用设计计算的主要参数（B）和设计计算中假定的施工时间（C2）进行计算，利用此过程下的施工控制计算结果与

22、设计计算结果相核对，以校核二者是否在计算模型（aA）及施工方法模拟（c1C1）间存在实质性差异。只有在两者计算结论基本一致的前提下，施工监控、监测的开展才有实际意义。否则，需要与设计人员一起仔细核对两种计算过程，找出并解决存在的问题。设计计算 施工监控、监测校核计算A设计计算力学模型B设计计算参数C设计计算施工步骤 C1. 施工方法模拟 C2. 假定施工时间a. 施工控制计算模型b设计参数和实测计算参数c. 施工控制计算施工步骤 c1. 实际施工方法模拟 c2. 实际施工时间设计计算结果施工控制校核计算结果比较开展下一步施工控制工作有实质差异基本一致图3-5 设计计算与施工监控、监测校核计算（

23、2） 对反馈施工信息分析确定施工误差状态目前的各类施工监控、监测的理论的实质都是基于对采样误差的分析和确定调整方法以控制误差状态。施工误差的出现是不可避免的，但各类施工误差会出现不同的分布形态。常见的误差形态有图3-6所示的三类。图a中的误差分布，由于其单个误差峰值较小，且正负误差分布均匀，类似于白噪声干扰，它对结构的影响很小，是施工控制所追求的理想状态。图b中的误差分布，虽然其单个误差的峰值较小，但整体误差分布出现连续的正向或负向分布，特殊时会呈现积累放大现象。有积累的连续分布误差会对结构线型及内力产生严重不利影响。图c中的误差分布，虽然其整体误差均值较小，但出现单个误差峰值较大的情况，会对

24、结构的内力和线型产生严重影响，必须加以控制和调整。施工监控、监测中应根据施工反馈的数据与施工控制的预测计算的理论目标真值及施工监控、监测的实时计算结果的修正目标真值进行比较，确定误差的实际分布状态，对连续分布误差和大峰值误差进行及时调整。（a）白噪声形态分布误差（b）连续单向分布形态误差（c）大峰值误差图3-6 常见误差形态分布（3） 利用参数识别系统对计算参数进行识别、修正施工中如出现有发散趋势的连续分布误差状态，这类误差的产生大多源于计算参数失真引起的目标真值失真，必须进行参数识别、参数修正或参数拟合，提供合理的目标真值。对于产生参数失真的原因必须进行认真分析，以便在施工中加以控制。在悬臂

25、施工的桥梁中产生误差发散的主要参数是体系刚度和主梁自重。（4） 确定适用的施工误差容许度指标和应力预警机制要确定误差峰值的大小和确定是否进行误差调整，必须确定一套符合施工实际情况的误差容许度指标体系。过严的误差容许度会为施工带来困难，延误施工进度，过松的误差容许度会为施工留下一定的隐患。误差容许度的确定还必须满足设计和监理对施工质量的要求。针对合福客专XX标段XX特大桥跨福银高速公路高架桥的具体情况，初步确定施工中轴线偏差的误差容许值为10mm，主梁标高的容许误差值为±20mm。具体指标在与设计及监理协商后，根据施工情况进行调整。对于主梁的应力指标而言，由于采用国产的测试设备，根据国

26、内目前的使用情况来看其应力测试的准确度尚不能令人满意。并且设计计算和施工监控、监测计算一般只能给出线性平面应力的大小，而施工中存在箱梁的剪力滞后效应及角域应力的特殊性，因此应力的测试结果通常不用于直接的误差分析，而是利用应力测试的增量结果作为施工的应力预警参数。监控单位对于测试中出现的应力异常变化及时作出预警报告。（5） 利用施工监控、监测实时计算调整控制目标值在进行参数调整拟合后，利用实际的施工时间参数和实际的施工荷载参数进行施工监控、监测实时计算，产生施工控制实际目标真值，用于下一阶段的立模标高确定和误差分析。提交施工监控、监测指令及其它控制报告监控单位在各施工阶段完成后根据施工监控、监测

27、实时计算的结果在下一施工工序前向监理单位提交主梁立模标高的控制数据以及立模标高和轴线偏位的容许误差。对应力测试结果按一定的阶段提交应力测试汇总资料。在全部施工结束后提交施工监控、监测总结报告。第4章施工监控、监测工作的目标该项目施工监控、监测工作的目标是：1施工过程中和竣工后结构内力状况满足设计要求；64#67#墩40+64+40m连续梁：在65#、66#墩安装支架和托架立模并绑扎钢筋；施工控制小组在65#和66#墩顶0号块预埋测量水准点；浇筑0号块，测量0号块标高结果报施工控制小组；在0号块拼装挂篮；挂篮预压试验，向施工控制小组提供挂篮预压试验变形结果；施工控制小组提供1号段立模标高，立模绑

28、扎1号段钢筋并浇筑砼至张拉预应力钢筋，挂篮前移依序悬臂浇筑；应变测试按照下列顺序进行测试：2成桥的线型逼近设计状态；立模必须在一天中相对稳定均匀温度场（一般为日出前）完成；立模标高允许误差：±5毫米；主梁质量控制要求：按施工规程要求对主梁横截面尺寸的误差严格控制；已浇梁段系统控制误差：；其他：主梁轴线、桥面平整度等参数允许误差按有关规范取值。3精度控制和误差调整的措施不对施工工期产生实质性的不利影响。第5章项目实施组织形式与人员配置本项目在建设单位的统一管理下，由组成项目实施机构，成立监控组、计算控制组、测量组、测试组。本项目组织机构设置见表5-1，拟投入本项目的主要监控人员及冯工详

29、见表5-2。课题组组长和组员严格执行各自研究任务与分工，各分项负责人直接对课题组组长负责，保证自己并敦促组员按时完成相关监控与监测工作。各小组之间建立信息沟通制度，加强相互之间的协调，防止出现误事、脱节等贻误工作的现象。表5-1 拟为承包本合同工程设立的组织机构图合福客专XX标段XX特大桥建设领导小组设计单位 施工单位 监控单位 监理单位监控组计算控制组 测试组 测量组(3人) （2人） （3人）说明： 计算控制组：主要负责合福客专XX标段XX特大桥实时监控的有关计算并根据计算和测试结果提出控制报告。 测试组：主要负责合福客专XX标段XX特大桥施工阶段应力，温度等参数的测量。 测量组（由施工单

30、位人员组成）：主要负责合福客专XX标段XX特大桥施工阶段线型及高程测量。表5-2 拟投入本合同主要监控人员汇总表姓名性别所学专业拟任职务现在职务及技术职称陈梦成男固体力学项目负责人教授程海根男桥梁与隧道计算控制组副教授凌青松男桥梁与隧道计算控制组研究生王研男桥梁与隧道计算控制组助工姜羡男土木工程测量控制组副教授谢力男结构工程测量控制组讲师刘鹏男结构工程测量控制组讲师蔡裕男桥梁与隧道测试组助工李雪超男桥梁与隧道测试组助工储强男桥梁与隧道测试组助工第6章 应变、温度、挠度测点布置图设置混凝土应变测点的截面具体位置如图6-2所示的测点纵向布置图。挠度测量数据是控制成桥线形最主要的依据，在预应力砼连续梁桥箱梁悬臂施工中，通过在每个悬浇梁段上布置3个对称的高程观测点(顶面3个)，可以同时观测箱梁的竖向挠度及扭转变形情况。观测点为预留露出混凝土（约5cm）的钢筋头，顶板钢筋头布置在中心和翼缘边缘，底板布置在底板中心和底板边缘,钢筋头都用红漆作了标记,如图1-1所示。在0#块箱梁顶板处设置临时水准点。截面高程测点布置如图6-3所示。合拢截面应变和温度测点布置如图6-4(a)所示，根部截面测点布置