跨320监控方案

1、2011年1月8日沪昆高速铁路跨320国道特大桥施工监测、监控方案跨320国道60+100+60m连续梁桥是新建铁路沪昆高速铁路上的连续梁桥，该桥跨径组合为60+100+60m。图1 桥梁概图箱梁底宽6.7m。顶板厚度除梁端附近外均为40cm，底板厚度40至120cm，按直线线形变化，腹板后60至80,80至100cm，按折线变化。全联在端支点，中跨跨中及中支点处共设5个横隔板。防护墙内侧净宽8.8m，桥上人行道钢栏杆内侧净宽11.9m，桥梁宽12m，桥梁建筑总宽12.28m。梁全长221.5m，计算跨度为60+100+60m，中支点处梁高7.85m，跨中10m直线段及边跨15.75m直线段梁

2、高为4.85m，梁底下缘按二次抛物线变化，边支座中心线至梁端0.75m。1) 直线，正线线间距为5.0m，1） 活载附加力：风力按照铁路桥涵设计基本规范(TB10002.1-2005)计算，温度荷载按照铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范计算，设计合龙温度取桥位处最低和最高月平均温度平均值，均匀温差按照升降温20度，日照温差按顶板升温5度计算2） 列车脱轨荷载：根据新建时速300-350公里客运专线铁路设计暂行规定3） 施工荷载：施工挂蓝、机具、人群等按800kN计；当采用的施工荷载大于设计荷载或本设计验算荷载时，施工方应结合具体运架梁方式对运输假设荷载重新进行检算。4） 地震力：按铁

3、路工程抗震设计规范规定计算。在整个跨320国道60+100+60m连续梁桥的施工中，为确保桥梁施工质量和安全，中南大学土木建筑学院拟对跨320国道60+100+60m主跨上部结构进行施工监控，以保证施工阶段的安全、可靠，使施工过程中结构线型、变位以及合拢时符合规范要求。同时结合测试分析和模拟计算，对施工过程结构状态的变化进行有效的预测和控制，优化施工工序，提高施工工艺水平。三、监测、监控阶段的划分根据大桥的施工工序，施工监测、监控阶段准备完成以下工作：1、挂篮安装完成后，施工单位进行挂篮试验，并分析得出挂篮的弹性变形量；2、根据施工方提出的挂篮弹性压缩变形量和我方对主梁模拟计算的预拱度结果提出

4、待施工节段的立模标高初步结果；3、在节段底模立模完成后对底模进行复测；4、施工方在混凝土浇筑后、预应力钢束张拉前、后和挂篮移动前后各个阶段队每个节段的不同工况下各个测点的挠度进行检测。节段施工完成后，监控方按照设计高程结合模型计算结果，通过对前节段施工监测结果分析，进行修正后提出下节段立模标高。5、重复24的监控步骤，直到13号节段施工完成；6、在边跨支架安装后施工单位对支架做预压试验进行沉降监测，并分析得出支架弹性压缩变形量。我方进行计算分析后提出15号节段立模标高。7、在14号节段浇筑前，进行合拢前测量。8、合拢后对成桥线形进行测量。说明：在施工过程中，监控检测阶段的划分要依据实际施工顺序

5、进行调整。四、监测项目及主要测试内容1、应力监测（1）监测方法为了达到既能很好地描述梁体的受力状态又能满足经济实用的目的，采用在梁体内预埋钢筋计的方法进行应力测量，钢筋计读数稳定，测得数据可靠，这一点在多座桥梁监测和试验中得到了充分的证明。另外，为消除温度的影响，制作温度补偿块进行数据修正。钢筋应变计测出的数据为应变值，通过理论计算将测得的应变转换成应力值。另一方面，通过将实际监测值和理论值比较，来判断施工的质量，并对施工过程进行控制。（2）测点布置本着既经济又能达到监测目的的原则，监测断面选在应力变化情况较为明显的支点截面、主跨1/4跨截面和边跨1/2跨截面，为避免墩梁固接处受力复杂的影响，

6、支点截面布置在1号块上，纵桥向应力测试截面布置如下图所示。 应力测点纵桥向布置图 在支点截面处，各应力测试截面在顶板和底板上各布置两个应力测点；在主跨1/4跨截面和边跨1/2跨截面处，应力测试截面在顶板和底板处各布置一个应力测点，且顶板和底板处应力测点处于截面同一侧。各截面测点布置如下图所示。支点截面应力测点布置图 主跨1/4跨截面和边跨1/2跨截面处截面应力测点布置图2、竖向变形监测（1） 成因分析悬臂箱梁在施工过程中，由于箱梁下部没有竖向支撑，悬臂在合拢前依靠预应力的作用维持悬臂梁段和施工挂篮的平衡，处于一种相对的稳定状态。随着箱梁的不断施工，悬臂长度不断增加，悬臂上的荷载愈来愈大，在重力

7、的作用下，悬臂箱梁不可避免地存在下挠变形；而每施工一段箱梁，就要进行预应力的张拉，随着张拉力的增大，会使箱梁出现上挠变形；张拉后，把悬臂两端的施工挂篮各自前移而进入下一段箱梁施工的位置，由于挂篮重量和悬臂长度的作用，使得悬臂箱梁又有了新的下挠变形；另外由于跨度大、悬臂长，白天在太阳的照射和温度的作用下，箱梁的顶底面形成温差，顶面温度高，混凝土膨胀，相对而言，底面温度低，混凝土收缩，从而使悬臂箱梁有了下挠的趋势，到晚上，箱梁顶底面散热很快，温度迅速下降，而箱梁内由于空气不流通，散热慢，温度相对较高，从而形成箱内和箱外气温差，箱内混凝土膨胀，而箱外混凝土收缩，从而使悬臂箱梁又有了上挠变形的趋势；即

8、使是悬臂合拢后还要在箱梁顶面铺装桥面混凝土和铺装层，由于二次荷载的作用和悬臂箱梁混凝土的收缩徐变，整个悬臂箱梁仍有下挠的趋势，由此可见，大跨度预应力连续梁桥在上部构造施工过程中，在上述各种因素作用下，悬臂箱梁处于不断的变形中。（2）监测的必要性悬臂箱梁施工过程中，挠度变形是主要的，及时高精度测量施工过程中各个工况下悬臂箱梁挠度变形的大小和规律，对指导施工和保证施工悬臂的高精度合拢是至关重要的。众所周知：悬臂箱梁的施工标高设计成桥标高预拱度挂篮变形。上式中的预拱度是设计者根据悬臂长度、钢筋混凝土的力学性质、张拉力的大小以及同类桥型实测挠度等因素，采用一些经验参数和各种假设条件下的数学模型计算出来

9、的，由于参数的选择不准确和计算模型的误差，使得计算结果不可避免地存在误差，此外由于施工过程中出现的误差，如箱梁混凝土块重误差、配筋误差、预应力管道位置误差、张拉力误差、测量放样误差以及挂篮多次使用后的非弹性变形和其他未顾及因素的影响，都有可能使实际施工悬臂的力学性质发生变化，从而出现与设计计算不相吻合的挠度变形，在这种情况下，若继续使用原设计数据进行施工，有可能使已施工的悬臂线形与设计线形偏差较大，造成合拢困难而影响成桥质量，因此高精度及时测量悬臂箱梁的挠度变形，在大跨度连续刚构桥施工中占有十分重要的地位，当实测挠度与计算挠度相差较大时，应以实测挠度计算施工标高，从而实时地指导施工，以确保施工

10、的悬臂高精度自然合拢，并保证成桥线形最大限度地接近设计线形。（3）监测方法 主要是监测桥梁的竖向挠度变形。悬臂箱梁的挠度变形监测，主要是用高精水准仪和铟钢尺，采取高精密水准测量的方法，周期性地对预埋在悬臂中每一块箱梁上的监测点进行监测，则不同工况下同一监测点标高的变化（差值），就代表了该块箱梁在这一施工过程中的挠度变化。上述这种挠度变形观测的相对基准点，设置在两个墩位零号块的位置上，必须确保基准点高程的准确性。 （4）测点布置为监测悬臂梁中的每一块箱梁在施工过程中的挠度变形情况，在每一块箱梁前端顶面设置三个挠度测点，挠度测点在设置时应用铜钉或伸出桥面的钢筋头，以保证测量精度。既可以通过两个点的

11、挠度比较，观察该块箱梁有无出现横向扭转，又可以进行同一块箱梁上两个观测点的比较和相互验证，以确保各块箱梁挠度观测的结果的准确无误，测点布置如图2所示。在对每个测点进行测量时，要测量出铜钉或钢筋头顶端的绝对高程H1，铜钉或钢筋头露出桥面高度H2以及箱梁的高度H3（如图3所示），则底板的绝对高程H = H1 H2 H3（对于每个测点，H1、H2、H3都不相同，所以对于每个测点的这三个值都要测量）。这样就可以达到通过控制底板高程达到控制桥梁线形的目的。图2 线形测点布置图图3 需测量数据示意图3、监测观测周期和时间在挂篮悬臂施工的过程中，采用六阶段观测法，即将每一块箱梁分为六个施工阶段：挂篮行走前后

12、，浇筑混凝土前后和预应力张拉前后六个阶段。为配合施工，有效地反映箱梁在不同施工阶段中的应力和挠度变形情况，以施工阶段作为挠度观测的周期，即每施工一块混凝土箱梁，应在挂篮前移前后、浇筑混凝土前后和预应力张拉前后，对已施工箱梁上布设的应力及挠度监测点观测一次。随着箱梁块数的增加，其上的监测点被观测的次数愈多，其标高的变化就代表了该点所在的箱梁在不同施工阶段中的挠度变形的全过程。在施工过程中，温度变化和太阳照射会对桥梁竖向挠度产程明显的影响，为消除温度和太阳照射对桥梁挠度的影响，对于各测点的测量工作必须在日出前完成。各阶段挠度测量内容如下1) 挂篮行走后和混凝土浇筑前：在该阶段的测量，主要是对底模立

13、模标高的复核和对已浇筑节段的测点进行测量。在对底模立模标高进行复核时，要在已施工完成的底模前端布设三个测点，位置如图所示，对三个测点进行测量，以复核底模立模情况。为测量便利，应在底模立模完成后马上进行测量，以免钢筋笼等遮挡视线，造成测量不便。对已浇筑节段进行测量时，要测量出所有既有测点的高程值。2）混凝土浇筑后和预应力张拉前：在该节段的测量，主要是对既有的各个测点高程的测量。在混凝土浇筑后，新浇筑节段最前端就会增加三个桥面测点，在该阶段测量时，要对这三个新增测点以及前节段的既有测点进行测量。3）预应力张拉后和挂篮行走前：在该阶段的测量，主要是对既有的各个测点高程的测量。在最后施工节段完成张拉及

14、灌浆后，挂篮移动前，对已有的测点进行测量。在张拉过程中应特别注意对测点的保护。实测和计算分析相结合。截面的应力分布以及收缩徐变规律等带普遍规律性的东西，可以通过局部多布置测点予以掌握，再通过各截面的监测和计算综合分析对结构施工中的状态进行有效的预测和控制。在施工监测过程中，现场监测采集的数据是结构受力变形的真实反映，该数据与监测监控的目标值（即设计值）的偏离，是设计和施工中最为关注的问题。因此首先应由设计单位提出在施工中几个阶段监测项目的目标值，以使施工过程得到安全的保障，施工质量得以控制。桥梁施工控制的任务就是对桥梁施工过程实施监控，确保在施工过程中桥梁结构的变形始终处于容许的安全范围内，确保成桥状态（包括成桥线形与结构内力）符合设计要求。跨320国道60+100+60m连续梁桥附件1：桥梁施工节段划分图附件2：施工监测应力测量报表测试位