东海大桥监控大纲

1、东海大桥K6+089469、K11+929K12+369、K24+578.8k25+079.2连续梁桥施工监控大纲上海同济建设工程质量检测站同济大学桥梁工程系2004年3月4日东海大桥K6+089469、K11+929K12+369、K24+578.8k25+079.2连续梁桥施工监控大纲东海大桥K6+089469连续梁桥跨径布置为70+120+120+70米，K11+929K12+369连续梁桥跨径布置为80+140+140+80米，K24+578.8k25+079.2连续梁桥跨径布置为90+160+160+90米，三座桥梁均为单箱单室截面箱梁，上下行分离。一.施工控制的必要性大型桥梁，理想

2、的几何线形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。如何通过对施工过程的控制，在建成时得到预先设计的应力状态和几何线形，是桥梁施工中非常关键和困难的问题。同时，施工控制的结果为大型桥梁实行长期监测提供原始依据，是桥梁运营状态监测的起点。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，事先难以精确估计，以采用悬臂浇筑的预应力混凝土连续梁桥为例，材料的弹性模量、混凝土徐变收缩、挂篮重量取值、施工中偏载、有效预应力大小和温度对结构的非线性影响等因素，在设计时很难准确把握，所以必须在施工过程中对桥梁结构进行实时监测，并根据监测结果对设计的施工过程进行相应

3、的调整，使桥梁建成时最大可能地接近设计状态，这就是施工控制工作的最终目标。对大型桥梁施工监控的重视起于斜拉桥，但是在国内已建成的连续梁桥、连续刚构桥运营实践中发现，未重视有效施工控制的与本桥同等跨径水平的连续梁桥或连续刚构桥，在成桥后出现了内力分配不合理、主梁线形不和顺的情况，有些甚至出现了严重的跨中下挠，影响了桥梁的使用。因此，该类桥梁在施工过程中的控制问题最近得到了普遍的重视。这三座桥梁，虽然在国内已建成的连续梁桥或连续刚构桥中已不算最大跨径桥梁，但是，由于采用了高性能混凝土、且桥梁位于软土地基中，变形的控制具有较大难度，在桥梁施工中进行细致的施工控制工作，可以将问题隐患降低到最小程度，目

4、前尚未见到进行过良好施工控制的连续梁发生过大挠度的报道。根据以往连续梁桥施工控制的经验，影响施工过程中桥梁结构内力和线形的因素主要有以下几方面：l 桥梁施工临时荷载l 浇筑主梁混凝土超方量及墩两侧悬臂重量不平衡l 挂篮定位时的温度影响l 预应力张拉及预应力损失的误差l 挂篮非弹性变形l 混凝土弹性模量l 混凝土徐变及收缩l 合拢工序错位引起的误差当上述因素与估计不符，而又不能及时识别引起控制目标偏离的真正原因时，必然导致在以后阶段悬臂施工中采用错误的纠偏措施，引起误差累积，所以施工控制是大跨桥梁施工过程中不可缺少的工序。二.施工控制的方法目前同济大学桥梁工程系经过多年的施工控制实践，在节段施工

5、桥梁的施工控制方面提出了自适应控制的思路。对于预应力混凝土桥梁，施工中每个工况的受力状态达不到设计所确定的理想目标的重要原因是计算模型中计算参数的取值问题，主要是混凝土弹性模量、材料的容重、徐变系数和永存预应力等与施工中实际情况有一定的差距以及环境温度、临时荷载的影响。要得到比较准确的控制调整措施，必须先根据施工中实测到的结构反应来修正计算模型中的这些参数值，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，当计算模型与实际结构相吻合后，再用计算模型来指导以后的施工，这就是自适应控制的基本原理。在闭环反馈控制基础上，再加上一个系统辩识过程，整个控制系统就成为自适应控制系统。图

6、1为控制原理图。当结构测量到的受力状态与模型计算结果不相符时，通过将误差输入到参数辩识算法中去调节计算模型的参数，使模型的输出结果与实际测量到的结果一致，得到了修正的计算模型参数后，重新计算各施工阶段的理想状态。这样，经过几个工况的反复辩识后，计算模型就基本上与实际结构相一致了，在此基础上可以对施工状态进行更好的控制。图2为连续梁桥常采用的施工控制框图。桥梁的施工控制是一个预告-施工-量测-识别-修正-预告的循环过程。施工控制的要求首先是确保施工中结构的安全，其次是保证结构的内力合理和外型美观。为了达到上述目的，施工过程中必须对桥梁结构内力(如主梁应力)和主梁标高进行双控。采用悬臂浇筑的连续梁

7、桥在施工过程中是静定结构，只要严格按桥梁施工规范进行操作，内力状态一般能够得到保证，主要问题是施工中及长期徐变挠度的控制。由于连续梁桥在施工过程中及合拢时不具备斜拉桥的索力调整能力，一旦发生线形误差，将永远存在于结构中，因此，及时发现误差原因，尽量减小误差发生的可能性是连续梁施工控制的关键。所以，对于连续梁施工控制系统除了要求具备常规的结构分析计算手段外，具有在施工现场消除设计与实际不一致的自适应能力就成为关键，只有这样才能及时提供控制标高和控制内力的修正值。三.施工控制具体内容本桥施工控制进行以下工作：1. 施工控制基本职责验算施工过程中各断面的应力。在施工控制开始前，根据设计图及施工单位提

8、供的施工方案，对结构进行全施工过程模拟计算，计算采用同济大学桥梁工程系编制的桥梁综合分析程序进行，根据计算结果对桥梁结构在施工过程中的应力按规范要求验算，并与设计单位核对计算结果。提供悬臂施工时挂篮定位标高。根据设计线形及模拟计算结果，在全施工过程中提供挂篮定位标高。初期按理论值确定，在施工进行一定的节段数后按理论及测量结果调整挂篮定位标高。提供合理合拢方案的建议。根据理论分析及现场测量结果，在合拢前对悬臂端的压重等措施进行现场调整，保证合拢段两端的高差在允许范围之内。协助提供合拢后桥面铺装标高。根据理论计算结果，对结构的长期收缩徐变及活载变形进行估计，协助设计单位提供成桥时的合理抛高。收缩徐

9、变的估计按目前桥梁设计规范规定的或其他根据现场试验获得的收缩徐变系数曲线，采用应力增量法计算。2. 施工控制其它工作从施工角度优化设计方案。根据施工单位的实际情况及我校的经验，根据理论计算对施工方案提出合理的改进方案。对于连续梁桥的横向和局部应力、变形提供参考意见。根据我校所掌握的资料对于施工工艺提供参考意见。积极参加施工现场的技术讨论，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。3. 施工测试根据多年的施工控制经验，拟对连续梁进行下列项目的测试：主梁断面应力测试连续梁在悬臂施工状态下是静定结构，正常施工情况下，只要保证预应力张拉有效，连续梁应力偏差不大，因此不需要进行过多应

10、力检测。但是对于采用大吨位锚具的单箱单室连续箱梁，存在应力分布不均匀的特点，虽然在设计中已经考虑这一因素，但为保证不出现意外情况，在应力最不利截面埋设仪器，跟踪主梁施工过程中的应力变化。主墩临时支架立柱应力测试本桥所有临时支承均采用支承到承台上的钢管形成，虽然正常施工情况下悬臂两侧荷载比较均匀，但是为保证不出现意外情况，在主要立柱截面设置附着式钢弦应力计，踪主梁施工过程中支架的应力变化。主梁温度场测试测试主梁的温度场，为估计温度对标高的影响提供参考。协助进行预应力损失测试（根据设计要求确定是否进行）为了验证设计中早期预应力损失取值的合理性及为悬臂浇筑挠度控制提供预应力度的参考数据。四.施工控制

11、组织机构1.施工控制领导小组由建设单位、设计单位、监理单位、施工单位和施工控制单位参加。包括建设单位、设计单位、监理单位、施工单位、施工控制单位的领导同志或技术负责人各单位一人，其中建设单位任组长单位。施工控制领导小组不定期开会，由组长召集。讨论施工控制中出现的重大问题，并提出修正方案。2.施工控制工作小组由施工控制单位、施工单位、监理单位、设计单位和建设单位参加。包括：施工控制单位的现场工作人员、施工单位的现场施工技术负责人一人、施工现场测量负责人一人或数人、监理单位的现场代表一人、设计单位的设计代表一人、建设单位的施工现场代表一人。其中施工控制单位的现场负责人任组长。施工控制小组定期开会，

12、由组长召集。讨论施工控制中存在的问题，并提出修正方案。如碰到重大施工问题的，或需要修改设计的，提交施工控制领导小组讨论。图3为施工控制运行程序图。图3.施工控制运行程序图3.数据传递路线.施工控制指令下达路线施工控制小组指令设计方验算当前状态应力后会签（在改变内力状态时）监理签收施工方执行监理方监督执行。.测量数据反馈路线施工方进行标高测量监理方检查数据保证其准确性施工控制小组业主。.数据传递和指令下达各方签字时应注明签字日期和具体时间。五.对施工单位的协作事项要求1.提供实际的施工步骤安排计划施工步骤对悬臂浇筑标高的预报起关键的作用，不同的步骤必须确定不同的预抛高，才能达到成桥状态的合理线形

13、，因此，请施工单位提供具体的施工步骤安排计划，主要包括：全桥的施工步骤、每个节段施工循环的具体步骤、每个步骤时的主要施工荷载数量及位置、每个步骤的大致时间安排、合拢顺序等，这些计划在悬臂施工开始后不应有大的变化，尤其是合拢顺序不得变化；2.提供实际的挂篮构造根据挂篮构造，我们将计算挂篮的线性变形规律，结合挂篮预压试验结果确定每个施工节段的预拱度，务请施工单位在悬臂浇筑开始前提供，主要包括：挂篮压重的重量、主要构件的尺寸、支承位置等；3.协助完成测试项目主梁施工控制测点标高测量箱梁顶面标高测量从理论上讲只要箱梁底面标高及梁高正确，顶面标高自然正确，但是为了保证箱梁顶面平整，进行箱梁顶面标高测量，

14、监视箱梁顶面的横坡及平整度；墩顶水平位移测量本桥墩身虽然不高，在施工过程中保证墩身平衡受力是本桥施工的关键点之一，为保证平衡施工，每隔45个施工循环检查墩身的垂直度，通过墩顶水平位移测量进行。桥墩沉降观测为保证桥面测点正确反映桥梁结构的变形，必须扣除基础变位引起的变形。预应力损失测试（根据设计要求确定是否进行）为预应力损失计算提供参考依据。主梁混凝土弹性模量测试为确定计算中的混凝土弹性模量提供参考依据。4.对施工现场的要求主要施工机具的数量及位置应尽量与施工步骤安排所确定的相同；备用施工机具及材料应集中堆放在0#、1#段范围内，已减少临时荷载对标高的影响；节段重量的超重水平、混凝土材料的配合比

15、应保持一致，以保证立模标高预计的连续性；确保对称施工，特别是大悬臂时的对称施工，根据我们以往的经验，过大的不对称出现后很难纠正；对应力及温度现场测试传感器的引出线及测量仪器制作钢箱予以保护、供电，以保证整个施工过程中均可观测。六.各测量项的测点布置及测量要求1主梁断面应力测试测点布置：在每个T构的1号与0号块交界截面布置1个应力测试截面，在每个大跨的跨中布置一个测试截面（见图4），每个断面布置8个测点（见图5），监测主梁的应力状态及应力在截面上的分布情况；测试仪器：采用埋入式智能型振弦式应变传感器，配合多点自动读数仪及无线收发器进行，测量精度控制在0.2MPa以内；测试要求：每一施工节段的浇筑

16、混凝土前后、预应力张拉均进行应力测试；2主墩临时支架立柱应力测试测点布置：在每个中间桥墩临时支承的每个外侧立柱外表面布置测点，跟踪支架的应力状态；测试仪器：采用附着式智能型振弦式应变传感器，配合多点自动读数仪及无线收发器进行，测量精度控制在0.2MPa以内； 测试要求：每一节段施工循环后（预应力张拉后）测试一次；3主梁温度场测试测点布置：配合应力传感器布置位置进行；测试仪器：利用智能型应变传感器附带的温度传感器进行，测量精度控制在0.5以内；测试要求：在进行其它测试任务时，同时进行温度场的测试，便于进行温度影响修正；4预应力损失测试（建议进行,由施工单位进行）测点布置：在施工过程中分别对短索、

17、长索等进行摩阻损失测试，测试钢束的选择与施工及监理单位协商决定；锚具变形及夹片滑移损失建议按锚具厂商提供的数据取值，不另行试验；测试仪器：采用千斤顶张拉力读数差进行简易测试，要求两端张拉千斤顶及油泵性能基本相同，测试前需对千斤顶进行校验；测试要求：要求在悬臂施工的前期检测短束、后期检测长束，测试的方法及过程见公路桥涵施工技术规范(JTJ041-2000)附录G-9“预应力损失的测定”，根据实际操作情况，每种索至少采样3组，使数据具有统计意义；5主梁施工控制测点标高测量（由施工单位配合测量，控制单位分析数据）测点布置：纵桥向每施工节段设一测试截面，每测试截面布置四个测点，每节段浇筑前设置在梁底，

18、在每节段施工完成后转移至梁顶，见图6，测点在梁顶的横向位置可以适当横移，以不挡视线、不影响挂篮移动；测试仪器：采用水准仪或其它仪器，测量精度在2mm以内；测试要求：每一节段施工的挂篮定位、浇筑混凝土前后、预应力张拉等施工环节均进行标高测量；6箱梁顶面标高测量（由施工单位配合测量，控制单位分析数据）测点布置：每节段四个测点，见图7。测量仪器：采用水准仪或其它仪器，测量精度在2mm以内；测量要求：每一节段施工混凝土浇筑完成后测量本节段的箱梁顶面标高，并建立与上述测点标高的换算关系；7墩顶水平位移测量（由施工单位配合测量，控制单位分析数据）测电布置：每个墩顶设二个测试点；测量仪器：采用全站仪或其它可

19、行仪器，测量精度在2mm以内；测量要求：每施工45个节段后进行一次墩顶位移测量；8桥墩沉降观测（由施工单位配合测量，控制单位分析数据）测点布置：每个主墩承台顶四角设四个测点；测量仪器：采用水准仪或其它可行仪器，测量精度在1mm以内；测量要求：每施工5个节段后进行一次沉降观测；9主梁轴线位置测量（由施工单位配合测量，控制单位分析数据）测点布置：每个节断的桥面中心点设置一个测点；测试仪器：采用全站仪或其它可行仪器，测量精度在5mm以内；测试要求：每施工1个节段后观测本节段的测点的坐标；10主梁混凝土弹性模量测试（由施工单位配合测量，控制单位分析数据）测点布置：在施工的不同时期取样浇筑试块测试；测试

20、仪器：压力机或万能实验机；测试要求：按公路工程水泥混凝土试验规程（JTJ053-94）,第4.10条“混凝土抗压弹性模量试验T-059-94”进行；七.与施工控制有关的日程安排1.前期数据准备。合同签订后，和有关协作部门联系，取得施工图设计、施工组织设计等资料，着手开始准备数据文件，计算后和设计单位核对数据，在可能的情况下进行设计和施工方案优化。2.现场测点埋设对于温度测试、应力测试均预先埋设测点，如果需要在施工控制小组进场前提前埋入。3.主梁线形和内力控制主梁悬臂浇筑开始前（本桥为挂篮拼装完毕后，1号节段立模定位前），施工控制人员进入现场，进行现场测试和计算工作，直到全桥合拢。4.中期控制报

21、告每施工3个节段时，提供一次施工监控中期报告。5.桥面铺装标高提供协助全桥合拢后，根据桥面标高实测结果立即配合设计单位提供桥面铺装线形。6.施工控制总结和报告撰写全桥合拢后三个月内，提交施工控制总结报告。八、控制具体流程1桥墩及0号块施工阶段1）建立沉降观测测点的初始值；2）浇筑0号段混凝土前预埋支架钢管应力测试传感器；3）按施工控制小组提供的0号块底面立模标高立模浇筑0号块；测量结果报施工控制小组；4）建立墩顶水平位移测点的初始值；5）在0号块拼装挂篮；6）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；7）立模绑扎1号段钢筋；8）施工控制小组在1号段预埋应力及温度传感器；2循环悬臂浇

22、筑阶段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的步骤如下：1）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，经监理签认后向控制小组提供挂篮的定位测量结果；2）立模板、绑扎钢筋；3）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，墩顶的水平位移，经监理签认后报施工控制小组，控制小组用钢筋振弦仪控制截面的混凝土应力分布；4）施工控制小组分析测量结果，如需调整，给出调整后的标高；5）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，经监理签认后提供施工控制

23、小组；控制小组用钢筋振弦控制截面的混凝土应力分布；6）浇筑完混凝土后第二天测量本节段上的箱梁顶面标高，建立测点与梁底标高的关系，经监理签认后提供施工控制小组；7）按公路工程检验评定标准检查断面尺寸，经监理方签认后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；8）张拉预应力钢筋后，测量所有已施工梁段上的高程测点，经监理签认后提供施工控制小组；控制小组用钢筋振弦测控制截面的混凝土应力分布；9）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。10）如果须进行压重，预报值经设计单位认可，与控制单位会签后交监理；11）监理

24、将上述预报标高最后核定后下指令交施工单位执行。测量工作内容及时间要求见表1。 表1： 施工控制测量内容及时间编号工 况测量内容时间限制备注1挂篮定位挂篮三条线测点无精度1cm，上下游高差1cm2挂篮定位后第二天所有已施工梁段测点0时至日出前3浇筑混凝土前挂篮三条线测点无确定顶底板测点标高关系4混凝土完全浇筑后所有已施工梁段测点0时至日出前5混凝土完全浇筑后本节段箱梁顶面标高0时至日出前6混凝土完全浇筑后墩顶水平位移每5个节段一次7予应力钢筋张拉后所有测点0时至日出前8沉降观测承台四个测点无每浇筑5个梁段和桥面铺装后3合拢及合拢后阶段1）悬臂浇筑完成后拆除全部挂篮，同时现浇边跨现浇段；2）测量全桥测点标高；3）安装合拢吊架及模板，但不得与主梁紧固（务必保持放