斜拉桥施工监控实施方案

施工监控方案

施工监控方案

编制：刘海宽

复核：崔文涛

审核：唐国斌

第一章工程概述

东运河桥工程概述

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桥梁卞S况 1..

主要技术标准 1.

施工方法概述 2.

西运河桥工程概述

桥梁卞S况 2.

主要技术标准 3.

施工方法概述 3.

第二章监控的依据、目的、内容和方法

施工监控依据

监控目的和内容

施工监控方法

第三章监控仿真计算与分析方法

施工过程仿真分析

有限元模型 9.

仿真计算内容 10

计算分析方法

控制误差分析

各类误差处理方法

结构设计参数识别

控制的实时跟踪分析

索力调整的方法

第四章施工监测工作方案

线形监测

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索塔轴线偏移测量 20

主梁线形测量 2.1

线形监测设备 23

应力监测

索塔应力监测 24

主梁应力监测 25

传感器的选择与埋设 27

应力监测流程与注意事项 29

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索力测试 29

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温度测试 31

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支架变形监测 33

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其他监测内容 34

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基础资料收集与分析 34

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施工控制精度 35

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第五章施工监控工作重点与难点 37

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支架现浇施工特点 37

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施工监控工作重点 37

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施工监控工作难点 39

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第六章施工监控工作组织 4.1

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施工监控组织流程 41

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施工监控协调与分工 41

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文件传递与提交 4.2

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第七章质量保证及安全措施 45

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质量保证措施 45

人员与仪器设备 4.7

人员安全保障措施 49

施工监控安全预警 49

应急预案与处理措施 50

第八章荷载试验及运营期健康监测建议 52

荷载试验 52

运营期健康监测建议 52

附表 54

第一章工程概述

东运河桥工程概述

桥梁概况

郑州市郑东新区北三环跨东运河桥西接北三环路-龙翔三街交叉口，东接北三环路-朝阳路交叉口，跨越东运河。桥梁总长272m,设计起点桩号K4+652,175,终点桩号K4+924.180,左右分幅布置。

东运河桥主桥设计为独塔双索面预应力混凝土斜拉桥，采用塔墩梁固结体 系

,主桥跨径布置为（80+112）m,分左右两幅，左右幅镜像对称，两幅桥之间 为已

竣工的北三环下穿隧道。左幅桥宽29.5m＞右幅桥宽27.0m,梁高均为2.8m。斜拉索索体采用环氧喷涂钢绞线成品索，在塔身内设置鞍座，梁端张拉。北三环 跨东运河桥

左幅立面布置如图1.1所示。

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图1.1北三环跨东运河桥立面图（左幅）

主要技术标准

（1）桥梁设计基准期：100年

(2)桥梁设计荷载：城-A级，人群荷载按规范取值。

(3)桥梁结构设计安全等级：一级。

(4)环境类别：II类。

(5)地震烈度：抗震设防烈度7度，地震动峰值加速度为0.15g。

(6)设计速度：60km/ho

(7)桥梁横坡：车行道、非机动车道及慢行系统-向外1.5%;

人行道-向内1.5%。

(8)防撞等级：车行道设防撞护栏，防撞等级： SB,SBm。

(9)桥面防水等级：I级。

1.1.3施工方法概述

本桥主梁采用满堂支架现浇施工，索塔拟采用爬模法施工。主要施工步骤为：

(1)四通一平，施工队伍进场；

(2)全桥桩基础及承台施工，搭设主梁施工支架，支架预压；

(3)施工主塔下塔柱；

(4)施工主桥墩顶段：立模板、绑扎钢筋、浇注箱梁混凝土；同时施工桥塔上塔柱；中间引桥箱梁与主桥箱梁可同步施工；

(5)施工主塔两侧余下部分主梁，完成后张拉箱梁横、纵向预应力；同步

继续施工索塔直至桥塔封顶；满堂支架施工引桥；

(6)同步安装斜拉索，逐根分级对称张拉斜拉索至设计索力，主梁脱架；安装塔上避雷设施；

(7)拆除主塔吊机(或支架)；拆除河中施工支架；

(8)施工桥面系及附属设施；清理河道，荷载试验，作通车准备。

1.2西运河桥工程概述

桥梁概况

郑东新区龙湖区北三环跨西运河桥梁工程位于郑东新区龙湖地区北三环与众意路交叉口西侧，跨越西运河，是北三环道路工程东延段的一部分，位于规划的龙湖半岛西南侧。桥梁平面位于直线上，最大纵坡-1.83%。桥梁设计起点桩号K1+906.00,终点桩号K2+133.00,桥梁全长227m。

本桥设计为独塔双索面预应力混凝土斜拉桥，采用塔墩梁固结体系，跨径布置为(40+109+70)m,分左右两幅，左右幅镜像对称，两幅桥之间为已竣工的 北三

环下穿隧道。左幅桥宽29.0〜24.5m＞右幅桥宽26.5〜22.0m,梁高均为2.5m。斜拉索采用高密度聚乙烯护套无粘结预应力钢绞线成品索。本桥基础均采用钻孔 灌注摩

擦桩。北三环跨西运河桥左幅立面布置图如图 1.2所示。

图1.2北三环跨西运河桥立面图(左幅)

主要技术标准

(1)桥梁设计基准期：100年。

(2)桥梁设计荷载：城-A级，人群荷载：2.4kN/m2。

(3)桥梁结构设计安全等级：一级，重要结构。

(4)环境类别：II类。

(5)地震烈度：地震烈度为7度，地震动加速度峰值为0.15g。

(6)设计速度：60km/ho

(7)桥梁横坡：车行道、非机动车道及慢行系统-向外1.5%

人行道-向内1.5%

(8)防撞等级：机动车道两侧护栏采用SB级。

(9)风荷载：运营期100年重现期设计基本风速28.7m/s；

施工期20年重现期设计基本风速25.3m/s0

1.2.3施工方法概述

1、主塔及基础施工顺序

(1)主塔

a、平整场地；b、桩周注

浆；

c、桩基钻孔施工，边钻孔边下放钢护筒，浇筑桩基混凝土； d、开承台基坑

,切割承台以上多余钢护筒，平整基底并夯实； e、浇筑承台垫层混凝，绑

扎承台钢筋，浇筑承台混凝土； f、绑扎承台钢筋，浇筑承台混凝土；

g、浇筑塔墩混凝土；h、爬模法浇筑上塔柱混凝土

0

(2)辅助墩a、平整场地

;b、桩周注浆；

c、开挖承台基坑，平整基底并夯实，施工钻孔桩； d、浇筑承

台垫层混凝土，绑扎承台钢筋，浇筑承台混凝土； e、施工墩

身。

(3)桥台

a、平整场地；b、打入桩基桩护筒(边跨桥台)，施工钻孔桩；c、绑扎盖梁钢筋，浇筑盖梁混凝土；

d、待主梁预应力张拉完毕后，浇筑背墙及耳墙混凝土。 2、主

梁

(1)主梁0#段与主塔横梁同步采用满堂支架施工，主要施工步骤如下： a

、支架预压，消除非弹性变形； b、立模现浇混凝土，由支架两端向中间对

称浇筑；c、0#段节段的混凝土养护，特别注意主梁和横梁等被模板封闭的部分养护，

在养护混凝土的初始结硬过程中，不得对被养护的混凝土有扰动(在主梁混凝土

施工中均按此要求)；

d、待混凝土强度达到设计强度的95%以上时，张拉横梁预应力钢束。

(2)主梁阶段施工采用满堂支架。主要施工步骤如下： a、支架预压，消除

非弹性变形；b、由桥塔向两侧立模逐段现浇主梁混凝土；

c、每个节段均由支架两端向中间对称浇筑，覆盖并洒水养护； d、施工缝

凿毛并清洗干净；

e、浇筑下一节段；

f、待混凝土强度达到设计强度的95%以上时张拉预应力钢束； g、对称张

拉斜拉索，拆除施工支架。

第二章监控的依据、目的、内容和方法

施工监控依据

(1)郑州市郑东新区北三环跨东运河桥施工图(2014.07);

(2)郑东新区龙湖区北三环跨西运河桥梁工程施工图设计(2014.0$;

(3)郑州市郑东新区北三环跨东运河桥相关施工方案文件；

(4)郑东新区龙湖区北三环跨西运河桥相关施工方案文件；

(5)《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62-2004);

(6)《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60-2004；

(7)《公路斜拉桥设计细则》(JTG/TD65-01-2007;

(8)《城市桥梁设计规范》(CJJ11-2011;

(9)《公路桥涵施工技术规范》(JTG/TF50-201)1;

(10)《公路工程技术标准》(JTGB01-2003；

(11)《城市桥梁工程施工与质量验收规范》(CJJ2-2008;

(12)其它相关国家及行业标准。

监控目的和内容

斜拉桥的特点之一是设计和施工的高度耦合，施工方法的不同，不但影响结构安装时的应力，而且对建成后的桥梁最终应力状态和几何线形也有很大影响。该项目两座桥梁均为支架现浇施工斜拉桥，为确保桥梁设计的合理成桥状态在施工中顺利实现，必须进行施工控制。另外，该项目两座桥梁左右幅之间为已竣工的下穿隧道，由于规划的限制，隧道与桥梁边缘距离很近，桥梁的施工将对隧道产生一定的影响，施工期间需对隧道变形进行监测。

本项目施工监控即针对桥梁设计目标，通过施工过程模拟分析、现场监测以及误差识别与预测，对桥梁施工过程中的结构进行反馈控制，以实现设计要求的成桥结构受力与线形状态。施工监控的具体内容和目的包括以下7方面：

(1)计算复核设计成桥状态和确定合理施工状态；

(2)通过调整和控制标高，确保全桥线形符合设计要求；

(3)优化和调整斜拉索成桥索力；

(4)控制主塔应力和线形；

(5)通过对全桥关键截面应力进行控制，确保成桥内力符合设计要求；

(6)监测桥梁支架应力及变形，确保支架施工安全；

(7)左右幅桥梁之间下穿隧道位移监测(另见隧道变形监测方案)。

施工监控方法

施工控制是一个预告、施工、量测、识别、修正、预告的循环过程系统。系统除了应具备常规的结构分析计算功能外，还应具备在施工现场根据实测参数消除设计与实际不一致的自适应能力，并能及时提供标高和索力修正值。

因此，本项目选用自适应控制方法。其基本原理为：通过施工过程的反馈测量数据不断更正用于施工控制的跟踪分析程序的相关参数，使计算模型适应实际施工过程，当计算模型能够较准确地反映实际施工过程后，以计算结果指导以后的桥梁施工。由于经过自适应过程，计算模型已经与实际施工过程比较吻合，因而可以达到线形与内力(索力)状态双控的目的。

如图2.1所示，自适应控制方法基本步骤如下：

(1)首先以设计的成桥状态为目标，按照设计参数，计算确定每一施工步骤应达到的分目标；

(2)根据上述分目标开始施工，测量实际结构的变形等数据；

(3)根据实际测量的数据分析和调整各计算参数，以调整后的参数重新计算确定以后各施工步骤的分目标。

(4)反复上述过程即可使计算模型与实际施工相吻合，各分目标也成为可实现的目标，进而利用计算模型指导以后的桥梁施工和进行必要的调整与控制。

施工控制参数立模标高应力/索力

温度变化影响分析

应力应变分析

下一阶段施工控制指令

图2.1施工过程控制框图

第三章监控仿真计算与分析方法

施工过程仿真分析

有限元模型

针对本项目桥梁的结构及施工特点，拟采用桥梁有限元软件 midasCivil梁/

板单元模型对结构进行离散，建立该桥的有限元模型；施工过程中的支架采用只受压单元模拟。

.施工过程的模拟

在对桥梁结构进行施工过程仿真计算时，为了得到主塔及主梁结构任意截面处在施工各阶段的内力和变形的动态变化情况，必须进行多步骤连续求解。建立桥梁有限元模型时，将结构各单元及节点一次建立完成，然后根据施工阶段的划分，依次激活或钝化单元来模拟施工过程。在整个计算中的位置和编号固定不变，无需进行多次单元重新划分。

.荷载因素

在桥梁施工控制仿真分析中，为了保证分析结果的精确性和结构的安全性，对施工过程中所有的荷载作用必须充分考虑。分析中需要考虑的荷载情况如表3-1所示。

表3-1施工仿真分析的荷载分类表

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分类

荷载名称

作用说明

1

结构恒载

构件重力

静重力、动力（静重力的 1.2倍）

2

构件重力偏差

构件重力的2%〜5%

3

构件不平衡荷载

一个构件差异

4

施工活载

分布荷裁

按桥向面积计算

5

集中活载

视具体情况定

6

动力活载

构件重力的10%〜20%

7

顺桥向活载

视具体情况定

8

其他荷载

预应力或索力

预应力筋形状、预加力大小

9

收缩及徐变影响力

结构变形与内力，该值相对较小

10

温度影响力

均匀温差和温度梯度

11

风载作用力

等效风荷载横桥向分量

3.非线性影响因素

本项目桥梁设计均为独塔双索面预应力混凝土斜拉桥，拉索长度较大，非线性对拉索存在一定的影响，在施工仿真分析中拟考虑采用 Ernst公式对斜拉索进

行刚度修正，以修正拉索垂度的非线性效应。

3.1.2仿真计算内容

施工监控有限元仿真计算的主要内容包括以下几个方面： 1.复核设计所确定

的成桥状态和施工状态按照施工和设计所确定的施工工序，以及设计所提供的基本参数，对成桥阶

段和各施工阶段的设计索力、变位、应力及线形（预拱度）等进行计算并与设计计算资料进行相互校核比较。

.实时跟踪计算

根据现场实测的索力、梁体刚度、线形、温度等设计参数，进行反复计算，拟合桥梁控制参数值，使计算值与实测值之间的差别达到最小，再根据前阶段所拟合的参数值和实测索力、线形、温度及应力等计算下一阶段的合理索力及线形的调整量。

.中间索力调整计算

由于施工中存在各种不利因素，如索力张拉误差等，而计算时各个参数值也

有偏差以及计算本身存在的误差等，当桥梁施工至一定节段时，索力及线形会有

一定的偏差，需进行中间调索计算，按索力、线形双控的原则优化调索工作。 4.

成桥索力调整计算主梁建成后，将实测索力、线形与设计索力、线形进行比

较，对索力偏离设

计值较大的索或线形偏离设计值较大的梁段处的索进行调整、优化，使全桥索力与线形均能满足设计要求。

5.稳定性控制

稳定性验算及控制内容包括：①主梁、索塔临时结构（或杆件）稳定性验算；②施工中的结构（局部和整体）稳定性验算和控制；③影响施工中结构（含临时）稳定的因素分析、监测与控制。

3.2计算分析方法

.考虑未闭合配合力的正装计算

该桥采用支架现浇施工，桥梁结构从开始施工到成桥必须经历一个复杂的施工安装和体系转换过程。施工过程结构体系不断变化，增加了施工控制的难度。为了决定安装拉索时的控制张拉力，首先要确定在成桥阶段包载作用下的初始平衡状态，然后再按施工顺序进行施工阶段分析，检查施工方法的可行性，最终找出最佳的施工方法。

斜拉桥正装计算难以确定的是斜拉索初张力，为了得到初始张拉力值通常先进行倒拆分析，然后再利用求出的初始张拉力进行正装分析。采用这种分析方法，往往出现正装和倒拆的张力不闭合。主要是由倒拆分析和正装分析时的结构体系差异导致，即正装分析时得到的最终阶段（成桥阶段）的内力与单独做成桥阶段分析（平衡状态分析）的结果有差异。初始平衡状态分析（成桥阶段分析）时，同时考虑了全部结构的自重、索拉力以及二期荷载的影响。但在正装分析时，所有阶段的加劲梁会因为自重、索拉力产生变形，合拢时合拢段只受自身的自重影响而不受其它结构的自重和索拉力的影响。如上所述，结构体系的差异导致了初始平衡状态分析（成桥阶段分析）与正装分析的最终阶段的结果产生了差异。

桥梁有限元软件MIDAS/Civil能够在小位移分析中考虑假想位移，以无应力长为基础进行正装分析。这种通过无应力长与索长度的关系计算索初拉力的功能叫未闭合配合力功能。利用此功能可不必进行倒拆分析，只要进行正装分析就能得到最终理想的设计桥型和内力结果。未闭合配合力是由施工过程中产生的结构位移和结构体系的变化而产生的拉索的附加初拉力。进行正装分析时，把计算的索力与未闭合配合力反映在索张力上，即能使初始平衡状态和施工阶段正装分析的最终阶段的结果相同。

.未闭合配合力的计算方法

如图3.1所示，首先在安装拉索的前一阶段，求出拉索两端节点的位移。利用拉索两端的位移，求拉索变形前长度（L）与变形后长度（L'）之差（AL）。根据差值求出相应的拉索附加初拉力（AT）把求出的附加初拉力（AT）口初始平衡状态分析时计算得出的初拉力（Ti）叠加作为施工阶段的控制张力（Tf）进行施工阶段的正装分析。

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L'-L=L=VbCosUbSin

AEA

AT=AL

L

Tf=Ti+T

图3.1未闭合配合力的计算

.立模标高计算

主梁立模标高的合理确定，是关系到主梁线形是否平顺、是否符合设计的关键。如果在确定主梁立模标高时考虑的因素比较符合实际，而且加以正确的控制，则最终桥面线形较为良好；如果考虑的因素与实际情况不符合，控制不力，则最终桥面线形会与设计线形有较大的偏差。

为保证主梁施工精度和成桥状态的结构线形能满足设计要求，在施工前需精确计算出主梁各阶段的预拱度，以此作为施工立模的依据。主梁的立模标高不等于设计中桥梁建成后的标高，需要通过设置预拱度，以抵消施工中产生的各种变形（挠度）。立模计算公式如下：

△k=As+fy+fz

式中：

k：主梁线形施工控制理论值（梁底立模标高）；

s：设计高程值；

fy：设计预拱度，fy=-（fd+fl/2）；fd：恒载包括索力、预应力、自重、二期恒载、收缩徐变等产生的挠度值，

其中索力采用设计值；

fl：活载产生的挠度；fz：支架预拱度，支架变形量的负值，综合理论和预压

实测值采用。4.施工阶段斜拉索张拉力优化

根据优化求得的斜拉索成桥索力是满足成桥控制目标的期望值，它是所有斜拉索瞬时同步施工的预张力。但实际施工过程中，斜拉索是分批张拉的，期间伴随着结构的变形及内力的重分布。前期张拉的斜拉索索力直接影响后期斜拉索张拉的张拉力，而后期张拉斜拉索亦会对先期斜拉索的索力有着直接的影响，最终影响全桥成桥索力，使主梁和主塔达不到满足控制条件的内力状态，需要进一步对各斜拉索进行索力的调整，这将给施工带来很大的不便。因此本桥施工过程中为缩短施工时间和方便施工操作，需对斜拉索各阶段的张拉大小进行控制，在确保结构安全的同时，尽量减少斜拉索张拉次数，使各斜拉索施工完毕后的预张力达到或接近控制期望值，从而使成桥状态满足期望的内力和线形状态。

确定施工阶段斜拉索张拉力的方法如下：利用施工仿真分析的模型，计算分析各批次的斜拉索初始张力；当实际施工中由于各种因素造成结构的实际施工状

态偏离理想控制目标时，利用优化分析方法对已安装的斜拉索进行索力调整。此时索力优化调整将以结构主要控制截面的位移偏差最小为目标函数，结构控制截面的内力为约束条件。

5.施工阶段理想状态的确定

施工控制中将利用有限元模型对施工全过程进行正装仿真计算，通过计算可以得到施工阶段任意截面的内力和线形动态变化曲线。然后根据仿真计算结果对施工过程的关键工况进行局部结构应力分析，为全桥的应力控制提供理论数据。

控制误差分析

桥梁施工误差主要有：结构几何形态参数，截面特征参数，与时间相关的参数，荷载参数，材料特性参数，施工工艺引起的误差，施工监测引起的误差，结构分析计算模型误差等。概括起来，桥梁结构施工误差主要来自两个大的方面：预测误差和实测误差，对于预测误差是由用于结构行为预测的数值模型与实际情况不一致引起的；实测误差主要是由仪器测试精度和环境干扰引起的。

.误差调整思路

桥梁施工过程复杂，施工过程不确定因素多，其预测误差往往会更大一些。在此，提出通过误差辨识、误差修正和误差控制等环节进行施工误差调整，如图3.2所示。在施工误差调整中，首先根据误差规律、特点等，对误差来源进行辨识，并对误差的影响进行评估。其次根据误差辨识的结果，提出误差修正方式。对于实测误差，一般可通过提高测试仪器性能、选择更合适的测试环境等方式来改善；对于预测误差，拟采用模型修正的方法提高预测精度。最后，要根据误差对成桥状态影响程度，确定误差调整控制的具体策略，包括如何消除、分几个阶段消除等。

图3.2施工误差调整思路

.误差调整重点

基于模型修正技术的施工误差调整方法是该桥施工监控需重点研究的问题,包括如下几个方面的内容：

①有限元离散：有限元的单元类型、网格尺寸；

②边界条件：支承条件、不同构件间的连接方式等；

③结构尺寸：板厚度、梁高等；

④荷载条件：如临时荷载大小、位置，有效预应力计算参数等；

⑤设计参数，如弹性模量、容重等。

对于有限元离散、边界条件的误差修正，主要通过精细化的有限元模型对监控模型进行校准；对于结构尺寸、荷载条件的误差修正，主要是通过现场量测结果对监控计算模型的有关尺寸参数进行调整；对设计参数误差，首先要通过参数敏感性分析，确定对误差敏感性强的设计参数，其次是要根据施工过程的误差情况，对误差敏感的设计参数进行识别和修正。

各类误差处理方法

引起理论预测误差的原因是多方面的，归纳起来主要有：施工荷载变化、结构性能差异、周围环境影响和计算模型失真等类，如表3-2所示。下面分别阐述四类误差对施工控制的影响情况及相应的处理方法。

表3-2结构状态误差因素分类表

误差来源

误差类别

相关因素

误差所处层次

处理方法

何载变化

结构重力

几何尺寸和材料谷重

1

现场测量参数识别

施工活载

荷载集度和作用位置

2

现场调查

预应力或索力

张拉机具、锚固设备、钢索尺寸、钢索模量

1

现场试验

收缩和徐变

系数取值、龄期差异、受力状态

2

参数识别

构能异结性差

截面特性

几何尺寸

2

现场量测

材料模量

材料离散性

2

参数识别

周围环境影响

温度变化

环境温度、结构温度、热胀系数

2

现场量测

风载作用

体型系数、风速特性、静力等效原理

1

气象预测

计算模型失真

单兀离散化

单兀类型、单兀划分、单兀连接

1

模型修正

单元变形性能

线性单兀和非线性单兀（几何和材料）

1

模型修正

边界条件

临时约束条件

1

模型修正

备注

A层次误差是最重要误差，第二层次次之

.荷载变化误差处理

施工过程中，无论是结构恒载，还是施工活载或其它荷载都不可避免地存在着随机误差的干扰，主要体现在下列4个方面：

(1)结构重力误差：结构重力误一方面来自构件几何尺寸的差异，另一方面来自材料容重。针对结构重力误差，要求现场提高施工精度，尽量减小结构尺寸的误差；并加强对混凝土容重测试，以加强对重力误差的识别与控制。

(2)施工活载误差：无论是分布活载还是集中活载都可能出现误差，误差主要体现在两个方面，即活载集度和作用位置。针对施工活载误差，现场需加强对施工活载的控制，减少不必要的荷载，同时做好荷载的调查和记录，尽量减小施工活载误差。

(3)预应力和索力误差：引起预应力和索力误差的因素很多，包括张拉机具、锚固设备、管道摩擦、钢索尺寸、钢索模量等等。针对预应力和索力误差，现场需对相关参数进行调研，必要时需做摩阻试验来检验相关设计参数。

(4)收缩和徐变误差：引起混凝土收缩和徐变影响力误差的原因是多方面的，有收缩和徐变系数的取值、混凝土加载龄期大小、各节段之间龄期差异、各部分结构受力状态不同等。针对收缩徐变误差，现场开展相关试验进行校核。

.结构性能差异的处理方法

主梁通过立模、钢筋绑扎、混凝土浇筑、预应力张拉和斜拉索张拉、拆模等几个阶段逐步形成的，结构性能主要指结构受力变形性能都将受到随机误差的影响，主要体现在下列两个方面：

(1)截面尺寸误差：既然构件几何尺寸的误差会引起结构重力误差，那么同样也会造成截面模量的误差，最终影响结构刚度及结构受力变形性能。

(2)材料模量误差：材料弹性模量，特别是混凝土材料的弹性模量离散性很大，直接影响到结构受力变形能力。

针对以上两种误差，现场需加强对截面参数和材料模量的识别，并在有限元计算模型中进行调整。

.周围环境影响的处理方法

引起施工误差的环境因素很多，但主要有两个，即温度变化和风载作用：

(1)温度变化误差：桥梁结构周围环境温度的变化带有一定的随机性，会引起结构温度的变化，并通过材料热膨胀系数影响桥梁结构的变形和受力。因此,

温度变化误差涉及到周围环境温度误差、结构本身温度误差和热膨胀系数误差三

个方面。温度误差采用如下处理策略： a.选择在基准温度底的时候进行测量，尽

量避免不均匀温度的影响；b.对于均匀温度误差，根据测量结果，通过计算修正进行处理；c.对于不均匀温度场的效应，通过测量结果，拟合温度模式,并进行适当处

理，使之较实际情况偏安全，通过计算对温度效应进行评估。

(2)风载作用误差：风对于桥梁结构的作用是一种十分复杂的物理现象，当风绕过桥梁结构时会产生旋涡和流动的分离，形成复杂的空气作用力，这种风载作用本身就是一种随机过程。采用准定常或等效静力方法来描述风载作用，必然会留下随机误差，这一误差与结构体型系数、作用风速特性和静力等效原理等因素有关。因此对于风荷载误差将根据气象预测结果，偏安全地进行结构受力评估。

.计算模型失真的处理方法

无论采用何种结构分析方法，总是要将实际桥梁结构进行简化，并建立计算模型，正是这种简化使计算模型与实际结构之间产生了误差，即计算模型失真引起的结构状态误差。主体结构的仿真计算采用离散化的有限单元方法，因此涉及到计算模型失真的主要有下列三项因素：

(1)单元离散误差：在施工阶段的仿真计算中所采用的单元类型能否反应实际结构构件的受力，止匕外，桥梁结构单元划分是否合理也是一个重要原因。对于这方面的误差将通过采用精细有限元模型来减小误差。

(2)单元变形性能误差：理论和实践已经证明，当桥梁跨径不大时，线性单元的计算精度足够，而对于大跨度桥梁，必须计入单元的非线性影响，主要是几何非线性和材料非线性两个方面，采用具有非线性计算功能的单元重新计算。

(3)边界条件误差：在施工的各个阶段，必须对各种施工临时约束进行模拟，其与实际约束之间必然存在偏差，基于支架预压结果取得边界的支撑刚度；此外计算模型中还引入非线性接触单元来更精确模拟实际的结构边界。

在桥梁施工控制中，对于设计参数误差的调整就是通过量测施工过程中实际结构的行为，分析结构的实际状态和理想状态的偏差，用误差理论来确定或识别引起这种偏差的主要设计参数误差，来达到控制桥梁结构的实际状态与理想状态的偏差，使结构的成桥状态与设计相一致。

结构设计参数识别

为了在施工中不断修正因设计参数的误差引起的各个控制项目(如界面应力、变形、标高等)的失真，须对设计参数进行识别。参数识别主要是依据施工中的实测值对主要设计参数进行分析，然后将修正过的设计参数反馈到控制计算中去，重新给出施工中结构应力、变形、稳定安全系数等理论期望值，消除理论值与实测值不一致的主要偏差。

对于参数识别，首先要确定引起桥梁结构偏差的主要设计参数，然后用最小二乘法来分析、识别这些设计参数误差，最后得到设计参数的正确估计值，通过修正参数误差，使桥梁结构的实际状态和理想状态相一致。

控制的实时跟踪分析

在施工控制中，现场监控采集的数据是结构受力变形的真实反映，该数据与监控的目标值(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控项目的目标值，以使施工过程得到安全保障，使施工质量得以控制。桥梁施工控制的任务就是对桥梁施工过程实施监控,确保在施工过程中结构内力、变形始终处于容许安全范围内，确保成桥状态(包括成桥线形与结构内力)符合设计要求。

索力调整的方法

斜拉桥的索力调整是一个保证结构安全、改善桥梁线形的主动、有效手段，此工作非常关键。索力调整计算模型选取主梁标高误差最小为目标函数，以结构内力作为约束条件。

(1)施工过程：该桥采用支架施工，挂索施工时需对斜拉索进行张拉，初张力由计算确定。

(2)中间调索：施工过程中，当结构应力出现预警存在安全风险时，或是预测索力与实测索力值存在较大偏差，该偏差对结构安全和线形存在较大影响，这时需对索力进行调整，索力调整的具体批次划分和调索数量及索力调整量待结合现场情况进行计算确定。

(3)成桥后全面调索：桥面铺装完成后，若实测索力与成桥目标索力存在误差，此时需进行索力调整，以达到设计成桥状态，将索力误差控制在规范、设

计允许的范围内

第四章施工监测工作方案

线形监测

索塔轴线偏移测量

.测点的布设与监测方法

塔顶偏位是结构变形的一个重要指标，在主塔节段浇筑完成，以及塔区主梁混凝土浇筑之后，需要在塔段顶部预埋棱镜或贴反光片作为测点，以监测塔柱的偏位和标高。主塔偏位测点布置示意如图4.1所示。

（a）东运河桥 （b）西运河桥

图4.1主塔偏位测点示意图

测量利用高精度全站仪，采用三维坐标法测出塔顶测点的三维坐标，由此计算主塔的偏位值。

.测量内容与时机

索塔施工阶段测量主要是控制主塔的垂直度，以保证塔柱的各部分线形满足设计要求。主塔各施工节段中部设置测点，跟踪测量主塔的轴向线形，及时反馈及时调整。索塔的偏移不仅会引起主梁标高的变化，而且会引起斜拉索索力的变化，因此必须对索塔轴线偏移（主要是塔顶偏移）进行观测。该项目两座桥梁索塔无横撑，为了保证斜拉桥的横向变形满足设计及规范要求，在张拉斜拉索的同时还应监控索塔的横向位移量。

由于主塔受日照、温度、风力等影响会发生偏位，测量选择在温度恒定，风力较小的时候进行

4.1.2主梁线形测量

主梁线形测量是用测量仪器对主梁各块段控制点的 轴线偏移和标高进行观

测。主梁轴线偏移观测是为了保证施工时主梁轴线的顺直，观测时间与标高观测同步。

.测点布设与安装

主梁线形测量每10m设置一个监测断面。如图4,2所示，由于桥面较宽，标高观测在每段主梁顶板横断桥上采用5点控制。为避免测点受外界因素影响，测点布置在截面中心线、拉索锚固区内侧和内侧腹板顶部。如图4,3所示，测点采用①16的竖直钢筋制作，钢筋顶、底部分别与主梁顶板顶层和底层钢筋焊接，以确保测点钢筋稳固牢靠；钢筋顶端磨圆露出混凝土表面 1.5cm左右，用油漆标

记，并按图4.4对测点进行统一编号。若按图中尺寸制作的钢筋与箱梁预应力波纹管或施工机具冲突，可横向适当挪动钢筋头位置(一般不超过 10m)。

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(a)东运河桥

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(b)西运河桥

图4.2主梁标高测点布置示意图

1.5邮头磨圆并用红漆标记

截面编号

■焊

4.3位移测点布置大样图

2.测量基准点的布设

顶板顶层横向筋

顶板底层横向筋

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D表示位移测点 测点位置编号

图

图4.4主梁位移测点编号规则图

在主梁主塔交接位置梁体顶面设置 3个基准点，观测时利用高精度全站仪和

水准仪将桥外观测网三级以上水准点坐标及高程引测至基准点，保证标高及主塔

偏位观测精度。基准点埋设完成后应标上明显标记并做好保护。在以后的施工期就以基准点为后视，测量梁顶标高。每次测试时应首先进行基准点之间的相互校核，并要求施工单位定期对基准点进行复测。如图 4.5所示为测量基准点布置示

意图。

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图4.5基准点布置示意图

3.观测要点与时机

主梁的标高观测是大桥施工控制的一项重要工作，它将反映主梁在整个施工过程中的竖向位移变化情况，为结构控制参数识别，后期施工状态预测及成桥线形控制起着重要作用。线形测量控制点设置适当，还可以测出主梁块段的扭曲程度。

主梁的线形测量以线形通测和局部块段标高测量相结合。在每完成一个梁段施工周期后，应对已成梁段的标高进行一次通测。在关键施工阶段应进行通测。在部分斜拉索张拉前后对梁段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监控分析最重要的数据之一。在二期恒载施工阶段，应随荷载的施加、索力的调整过程，增加观测频率。在某些极端情况下，主梁轴线偏移的测量也能反映索塔两侧总索拉力的不均匀情况。

设计时所提供的每个施工节段的相应桥面标高和其他变形值一般是基于某种标准气温下的设计值，而大型斜拉桥往往跨季节、跨昼夜施工，温度变化特别是日照温差的变化对于斜拉桥结构的变形影响是复杂的，将温差变化所引起的结构从实测变形值中分离出来是相当复杂的，因此尽量选择温度变化小的时机进行测量，力求将温度、日照对施工控制的影响降低到最小限度。为此斜拉桥的测量

时机选择在深夜或凌晨日出之前，气温相对稳定时测量。测量时应同时对索力、主塔偏位、梁塔温度、索温进行测试，力求将温度的影响降到最低限度4.1.3线形监测设备

.彳来卡TS30高精度全站仪

彳来卡TS30全站仪是彳来卡测量系统推出的第四代高精度智能型全站仪，以0.5"的测角精度和0.6mm+1ppm的测距精度重新定义了全站仪的精度标准，完美融合了角度测量、距离测量、自动目标识别和快速跟踪等功能，为精密测量提供了技术保障。

.彳来卡DNA03高精度电子水准仪

其主要特点择列如下：

(1)精度高，每公里往返中误差点如.3mm,视测量精度为i5mm/10m；

(2)采用电子跟踪的磁阻尼摆补偿器，不仅自动安平迅速，而且补偿精度

高；

(3)符合中国水准测量规范，可满足各个等级的水准测量工作。更有特别为中国用户设计的软件功能，如数据加密功能、间歇检查。

图4.6保卡TS30全站仪

图4.7保卡DNA03水准仪

4.2应力监测

斜拉桥施工控制的截面应力监测主要包括施工状态和成桥状态下索塔的应力观测和主梁的应力观测。

施工过程中实时、准确了解主梁及主塔关键截面的应变(应力)状况，不仅可对主梁应力安全起预警作用，而且还可对理论参数进行校核，为施工控制提供依据。由于设计计算时采用的各项物理力学或时间参数与实际工程中不可能完全一

致，导致结构的实际应力未必能达到设计预期的结果。因此有必要在施工阶段对主梁控制截面进行应力监测，为设计、施工控制提供参考数据，以确保桥梁安全、优质建成。另外，还应对塔在施工过程中可能承受的包括风荷载在内的其它荷载应力进行监测。

索塔应力监测

索塔主要承受斜拉索的竖向分力和桥塔两边拉索水平分力引起的弯矩，同时在施工过程中的施工荷载以及突发施工事故将使桥塔产生较大的变形与应力，所以在施工过程中应对这些状态的应力进行监测，根据监测的情况提出相应的对策，以确保施工中结构的安全。

如图4.8所示，索塔应力测点布设在最不利的根部截面（T1）、主梁附近截面（T2）以观测索塔节段施工、斜拉索安装及张拉过程中的关键工况等施工阶段的内力。东运河桥单个索塔根部截面面布设12个观测点，西运河桥单个索塔根部截面布设9个观测点，测点布置如图4.9所示；对于主梁附近截面（T2）,截面测点布置如图4.9所示。

（a）东运河桥

（b）西运河桥

图4.8桥塔应力监测断面布置示意图

(a)东运河桥

(b)西运河桥

图4.9索塔T1截面应变测点布置示意图

(a)东运河桥 (b)西运河桥

图4.10索塔T2截面应变测点布置示意图

主梁应力监测

.应力监测断面

主梁在施工过程中将承受轴向压力和变化弯矩的共同作用，因此在关键控制截面设置应力传感器进行应力观测，观测时间在各施工阶段前后进行，对于重要施工阶段应进行适时监测。

综合结构受力及整幅桥的施工特点和进度安排，针对关键断面的应力监测，拟选择6个主梁应力监测截面，如图4.11所示。其中，Z1、Z2为0颗附近压力较大的截面；Z3、Z4分别为边跨跨中和主跨跨中截面；Z5、Z6分别为边跨1/4和主跨1/4截面。实施时会根据进一步有限元分析的结果，会同设计单位共同商定进行调整。

拟设的这些断面主要监测主梁混凝土顶底板在施工过程、体系转换过程、斜拉索张拉或索力调整、桥面铺装施工和后期运营过程中的应力变化情况，应力监测一方面是监测各断面在整个施工过程中的应力状态是否正常，保证受力状态处在安全可控的范围之内，另一方面是将监测值与理论计算值进行对比以便于对于施工过程中的各个参数进行识别和调整。

(a)东运河桥

(b)西运河桥

图4.11主梁应变监测截面图

.截面测点布设

如图4.12所示，对于每个监测截面的混凝土顶、底板内布置 9个埋入式应

变计监测混凝土的应变。测点编号规则如图4.13所示，传感器局部埋设布置大样图如图4.14所示。应力测点全部采用具有温度传感功能的混凝土应变计，在测量截面应力分布的同时测出截面的温度分布，便于对截面应变进行温度修正。根据具体要求，施工中应变测试截面可根据实际情况做相应的调整。

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（a）东运河桥

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（b）西运河桥

图4.12主梁截面应变测点分布示意图

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图4.13测点编号规则

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仪器电缆应变计垫块税朝嶷件

图4.14测点布置大样

传感器的选择与埋设

目前直接测量混凝土应力的传感器非常少，且大部分只能测压应力而不能测拉应力，不方便应用，而应变传感器则种类繁多，能较好的适应各种规模的测量,其中常用的应变传感器有电阻式、钢弦式、及光纤式传感器等。结合该项目桥梁结构形式及方便桥梁后期运营监测管理系统衔接，要求测试元件必须具备长期稳定、抗损伤性能好、埋设定位容易及对施工干扰小等性能。通过对以前测试经验和国内元件及仪器综合分析比较，决定选用混凝土钢弦式记忆智能应变传感器配合振弦检测仪，监测混凝土应变，再根据混凝土弹性模量推算结构应力。

根据测试部位和测试目的的不同，本项目中选用埋入式智能振弦混凝土应变计（图4.15）、表贴式智能振弦应变计（图4.16）共2种应变传感器，并配合相应的数据采集器（图417）。

图4.15埋入式智能振弦混凝土应变计

图4.16表贴式智能振弦应变计

图4.17BGK-408振弦式读数仪

为保障传感器的施工和运营期间正常工作和测试工作的顺利进行，在传感器埋设时应注意以下几点：

(1)对传感器进行标定，完成初始检验；

(2)传感器的预埋与安装结合工程实际进度，预埋传感器时监控技术人员须进行现场监督和把关，保证传感器埋设位置的准确性；

(3)混凝土应变计应与主筋同一位置深度及走向，尽量放置于主筋下方以防震捣时损坏，埋设完毕后记录传感器初值读数；

(4)引出导线都应编号并制作专门的硬套管与保护盒，以利于保护导线和拆模后能立即找到导线测量；

(5)顶底板混凝土内埋设的传感器，具导线均在梁体内部紧贴钢筋(进行绑扎和防护)引至桥面，在引出端用金属弯管做防护处理，金属弯管管壁厚3mm,直径4cm,埋入?M凝土5cm,并与顶板顶层横向钢筋点焊处理。为兼顾施工和运营期间的测试需求，将导线引出端放在行车道防撞护栏内侧集线盒内，与桥梁照明用电配电盒相同处理。浇筑防撞护栏混凝土时要注意导线引出端的防护，为便于运营期间长期使用，成桥后应加金属防护罩保护。

应力监测流程与注意事项

应力监测的主要流程如图4.18所示，具体实施时注意以下几点：

(1)箱梁混凝土顶底板内的各测点均沿纵桥向水平布置。

(2)设置好的传感器在结构中预置后首先记录初值，然后根据施工工况进行跟踪观测。读测时须同时对温度与应力进行读测与记录。

(3)测读结果及时汇总，以便于掌握与分析当前应力状况，确保主桥施工安全。

图4.18应力监控监测流程

索力测试

斜拉索的张拉力直接影响主梁的内力和线形，斜拉桥中索力是反映全桥内力状态的重要指标。施工阶段和成桥阶段的索力测试是斜拉桥施工监控系统主要工作之一。索力的测试通常将索力的通测和张拉索索力的单根测量相结合。在斜拉索张拉后对其进行索力测量能及时发现并纠正施工中油表读数误差或斜拉索锚固引起的索力误差，以评价索力和梁内力状态，研究误差消除的对策。

对斜拉桥索力进行监控测试的主要方法有：①压力表量测法；②压力传感器量测法；③振动频率量测法。其中，前两项测试费用较高，不能循环使用，现在工程上主要用采用脉动法(或称频谱分析法)，利用附着在拉索上的高灵敏度传感器拾取拉索在环境振动激励下的振动信号，经过滤波、放大和频谱分析，再根据频谱图来确定拉索的自振频率，然后根据自振频率与索力的关系确定索力。考虑到拉索弯曲刚度的影响，应进行测量前的标定工作，并在测量中加以修正。索力换算不仅要符合基频，并且要用前3〜4阶频率作验证。

本项目斜拉索索力测试，对东、西运河桥拟选长、短各一对斜拉索安装压力传感器（锚索计）测试其索力值。选用的锚栓计如图 4.19所示，其安装示意如

图4.20所示。其余斜拉索采用振动频率量测法和油压表读数测试。

图4.19穿心式振弦压力传感器（锚索计）

图4.20锚索计安装示意图

本项目振动频率量测法索力测试拟采用 DH5906无线遥测振动（索力）测试分

析系统，系统组成如图4.21所示，现场无线振动采集模块安装如图 4.22所示。

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放大器

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图4.21无线遥测振动（索力）测试系统组成

图4.22现场无线振动采集模块

温度测试

温度影响是施工控制中较难掌握的因素，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。温度影响包括日照温差和年温差两部分，是斜拉桥施工控制中非常重要的因素。

斜拉桥的温度场测试包括：主梁截面的温度场测量、主塔截面的温度场测量、斜拉索内部温度场测量以及温度对主梁标高、索力、塔顶偏位、相关截面的应力应变的影响测量。通过温度测试提供主梁、索塔、斜拉索的各测试断面的温度短期变化曲线（即测量出比较有代表性的某一天或几天 24h内结构温度变化情况）

和季节性温差变化曲线以及索内外温差和中心点温差的对应关系曲线。结合塔柱偏移和主梁线形以及索力的测量结果，可总结出结构日照温差变形规律和季节性的温差变形规律。

.箱梁温度场测试

箱梁温度场观测主要是通过在箱梁内埋置温度感应元，获得与桥位处温度变化相关的箱梁随外界温度变化的梁体温度场的相关性，为施工及运营阶段本桥分析温度作用提供实测数据。箱梁的温度传感器布置方案与应变监测布置方案相 同

,利用振弦式应变计的测温功能，进行主梁各关键截面的温度控制。

箱梁温度场观测选在有代表性的天气进行，每个月选两天，一个阴天，一个晴天。一天中的观测时间预计安排如下：从早晨6:00开始，一个小时一次，直

到晚上8:00为止。整个主桥温度监测的操作流程如图 4.23所示

图4.23主桥温度监测操作流程

箱梁温度〜挠度关系曲线的观测是通过一天中间隔两个小时的连续观测记录温度变化与高程之间的相关性，并根据立模时间的温度对立模时的标高进行修正。

箱梁温度〜挠度关系曲线的观测是修正箱梁各节段立模高程的必需考虑的重要因素，采用观测数据与理论值对比的方法，确定各阶段的立模高程，并使实际桥面曲线与目标曲线保持一致。选择主跨跨中位置进行箱梁温度〜挠度关系曲线的观测。

.斜拉索温度测试

斜拉索温度对结构的变形影响较大，因此监控过程中要求对斜拉索的温度进行监测，斜拉索温度测量的目的是为了正确估计斜拉索由于温度变化引起的伸缩导致索力的变化。考虑在实桥拉索中安装测试元件困难，斜拉索的温度测量采用间接测量法，即测试实桥用斜拉索外部PE的温度，然后通过索内钢绞线温度与PE管温度之间的关系，推算出内部钢绞线的温度。

拉索内部钢绞线和外包PE套之间的温度关系由斜拉索厂商提供，当供货商无此数据时，采用特制的长约2m与实际索完全相同的试验索段进行温度测试，找出试验索斜拉索PE管外表面温度与内部钢绞线之间的关系。

4.主塔温度测试

混凝土主塔的温度传感器布置方案与主塔的应变监测布置方案相同，利用振弦式应变计的测温功能，进行混凝土主塔各关键截面的温度控制

支架变形监测

箱梁采用支架现浇的施工方法。支架在自重和其它施工荷载作用下将发生变形。这种变形包括弹性变形和非弹性变形。支架变形量要通过预压试验才能最终获得。预压试验的方案由施工单位自行设计，并经现场监理审批。

支架预压试验的目的：（1）通过对支架加载消除支架的非弹性变形；（2）实测支架及基础的弹性变形，与理论值进行比较，为计算立模标高提供依据。

施工过程中应对支架进行变形监测，在桥跨1/4和1/2位置布设监测断面，每一个监测断面顶部和顶部各布设5个监测点，监测支架的变形和应力变化。监测断面布设如图4.24所示，断面测点布设示意如图4.25所示。

（a）东运河桥支架变形监测断面（未示出支架）

（b）西运河桥支架变形监测断面（未示出支架）图4.24桥梁支架变形监测断面布置图

图4.25支架变形监测断面测点布设示意图

其他监测内容

.截面尺寸测量

根据误差分析的结论，混凝土超方、截面尺寸偏差对悬臂施工的连续梁桥影响很大，如引起不平衡荷载、截面刚度偏差等，应尽可能减小。

具体做法是每浇筑一个节段，在悬臂端进行截面尺寸测量，包括截面高度、顶板、底板和腹板的厚度等，测量精度应控制在 5mm以内。

.混凝土强度、容重、弹模

强度监测按照监理规程执行，混凝土容重、弹模及收缩徐变系数对桥墩、索塔及基础各进行一次施工前测试，每组弹模试块不得少于 6个，以施工和监理单

位试验结果为准。利用弹模试块进行容重测量。在改变配合比或监控方对上述参数产生怀疑时进行复测。

.斜拉索重量、弹模及强度监测技术要求

斜拉索弹模、强度可采取一次性测量，除非材料发生变化。斜拉索重量可以选用2m左右的成品索进行称重，每种规格应至少进行一次。

基础资料收集与分析

施工监控需收集的资料包括：

(1)施工图设计文件(含变更设计)；

(2)施工组织设计(含主塔施工方案、主梁施工方案、支架施工及预压方案、斜拉索安装施工方案)；

(3)气象资料：天气状况、气温等；

(4)实际施工荷载及其在桥上的布置情况;

(5)箱梁混凝土龄期为5、7、14、28天的现场同条件养护的混凝土弹性模量及混凝土强度，混凝土容重，箱梁顶板、底板、腹板的实测混凝土强度；

(6)预应力钢绞线实测抗拉强度、延伸率、预应力损失及弹性模量；

(7)支架的预压试验数据(支架非弹性变形、弹性变形量值)；

(8)箱梁每节段实际浇筑的混凝土方量(可查阅混凝土入模量记录确定或测量截面尺寸进行推算确定)；

(9)预应力张拉资料(包括千斤顶、油表配套标定资料和现场张拉原始记录)；

(10)箱梁变形测试资料。

4.8施工控制精度

斜拉桥施工控制工作的控制目标为：确保桥梁施工中的安全和顺利合龙；观察塔身裂纹，及时提出处理意见；在施工各阶段应及时测试应力、温度、索力及标高，保证索、梁、塔标高、应力、索力在设计控制范围内，确保结构内力处于最优状态，确保成桥线形符合设计要求，为成桥验收做好准备。

参照《公路桥涵施工技术规范》，结合目前测试仪器的精度范围，控制精度初定如下。

.主塔

(1)塔轴线偏位珏0mm；倾斜度电/3000且＜30mm(H为承台以上塔高);

(2)塔顶标高误差小于由0mm；塔横截面尺寸M0mm；

(3)除塔顶标高外，对每一对索距检查一次；

(4)成桥塔顶沿桥纵向控制变位词0mm；

(5)成桥塔顶沿桥横向控制变位3mm；

(6)拉索锚点高程珏0mm；

(7)索导管孔道位置wd0mm,且两端同向；

(8)预应力管道埋设误差珏0mm；

(9)施工过程中，塔柱的最大纵向变位应小于设计单位规定的限值。

.斜拉索

(1)施工索力控制偏差檄照实际参数计算值的2%0

(2)成桥索力控制偏差檄照实际参数计算值的3%0

(3)上下游索力控制相对偏差々%;

(4)每根拉索内钢绞线索力误差＜2%0

.主梁

(1)主梁轴线误差vd0mm；板厚误差vt3mm。

(2)施工阶段梁长误差珏0mm,施工立模标高珏0mm。

(3)节段高差Vt5mm,且口段长度的i0.3%;以上每一个节段检查一次。

(4)成桥标高也0mm；主梁内预应力管道预埋误差wd0mm。4.主

梁、塔柱应力施工过程中的梁塔应力应满足设计允许的安全范围内。

5.材料重量误差

各构件材料重量误差包％。

第五章施工监控工作重点与难点

支架现浇施工特点

该项目桥梁主梁施工采用满堂支架法，主梁和主塔分别现浇完成，张拉完主梁预应力后，进行对称逐对张拉斜拉索，张拉完成后由主塔向两侧逐段拆除支架。因此在施工过程中，结构受力和线形在不断地变化，而且在落架的过程中还要完成体系转换，施工过程的计算是一个多工况的复杂计算过程。

用满堂支架法施工斜拉桥主梁时，要充分考虑其结构特点和整体要求：施工过程中，斜拉索及预应力的张拉不但将使梁体受到纵向压缩，更重要的是会引起梁体不同区段的竖向变形，造成支架的支撑反力将重新分配。因此，施工时一定要注意减小支架及模板对梁体的纵向约束，以保证梁体纵向预应力的及时有效性。同时应做好支架的变形和应力监测工作。

施工监控工作重点

.有限元模型的计算与核对

监控工作的首要任务是理论计算工作，即在对设计图纸进行深入理解后，按照设计单位采用的基本参数和设计计算所确定的施工工序，对施工过程进行计算。得到各施工状态以及成桥状态下的结构受力和变形等控制数据，与设计单位相互核对无误后作为本桥施工监控的理论轨迹。对施工过程中每个阶段进行详细的变形计算和受力分析，是施工控制中最基本的内容，也是最重要的内容之一。

.索塔水平偏位控制

本项目桥梁均为独塔不等跨斜拉桥，东运河桥桥面以上塔高 52.4m,西运河

桥桥面以上塔高53.0m,且两桥索塔间均无横撑。在桥梁施工过程中索塔受包载、索力、临时荷载、温度等因素影响下将产生较大的偏位，如何保证其偏位始终在允许范围内是本桥施工控制的重点。根据本项目桥梁特点，采取计算与实测相结合的方法保证索塔的顺利施工。通过合理的主梁阶段浇筑、索力张拉方案保证主梁施工过程中索塔的偏位。

.支架变形及应力监测

施工支架安全监控主要包括支架的强度、变形、稳定性的验算和施工监测。

支架的施工监测为施工控制提供必要的数据与信息。支架搭设完成以后，施工单位应进行预压，并应监测支架变形，提供预压报告。在支架主梁混凝土加载过程和支架拆除过程中，需要监测支架控制截面的变形，为监控分析提供实测数据。同时在每一施工加载前后也需要观测位移和相应的应力变化，以便于分析预测值比较，并为状态修正提供依据。在进行观测的同时，还需要对温度进行监测，以便考虑温度的影响。

支架的施工监测分为支架变形监测、应力监测和温度监测三个部分，支架变形监测由监控单位指导施工单位完成，应力和温度监测由监控单位实施完成。支架卸落也是重要的施工步骤，合理的支架卸落程序是结构的安全与稳定的保证，拆架顺序通过计算和设计单位共同确定。

.梁体标高确定及线形控制

梁体标高及线形控制是施工监控的重中之重，要充分考虑结构自重、支架弹性变形、预应力张拉和结构温度效应等因素对支架施工过程中的影响。这就要求施工监控要充分考虑施工每个环节制定一个详细的施工过程，只有按照施工流程中确定的施工加载顺序才能保证桥梁在施工过程中安全进行，以及满足设计的要求。施工过程中拟采取以下措施以保证梁体标高和线形：

(1)根据模型的建立，确定桥梁结构的理论状态，即以符合设计要求的目标线形和内力变化；

(2)充分考虑箱梁结构温差和几何非线性效应、支架非弹性变形、预应力张拉、临时荷载以及混凝土的收缩徐变等参数对结构挠度的影响，进行参数敏感性分析，逐步修正各参数，使仿真模型反映实际施工情况，以便更好的进行结构的分析和预测，调整好立模标高；

(3)严格控制挠度测量时间在晚11:00〜早&00,以便更好消除结构温差效应，并定时进行桥梁轴线和基础沉降的观测以及基准点的复核；

(4)应力观测，进行每个施工阶段的应力测试，及时反应桥梁内力的变化情况，保证桥梁在安全的状态下进行施工建设；

(5)检查箱梁是否出现裂缝，详细分析裂缝的起因，避免同样的裂缝再次产生并对出现的裂缝进行及时的处理。

.斜拉索安装施工控制

一般要求索力和线形都能够与目标状态较好的吻合，即“双控”原则。考虑

到与索力相比，线形的测量精度相对较高，且线形变化敏感，为提高可操作性，在施工过程中以线形控制为主，同时兼顾索力，并将主梁和主塔结构内力控制在合理范围，斜拉索张拉过程中应分阶对称张拉；在成桥后根据标高实测情况对索力进行适当调整。

5.3施工监控工作难点

.监控工作任务繁重

本监控项目内容涉及东运河桥和西运河桥两个独立桥梁标段，每个标段桥梁分左右两幅，两幅桥梁反对称布置，且存在两幅桥梁梁宽不同等结构差异，因此桥梁监控工作对象实际为4座独塔斜拉桥，桥梁计算和现场监测任务量大。另外,该项目两座桥梁左右幅之间为已竣工的下穿隧道，由于规划的限制，隧道与桥梁边缘距离很近，桥梁的施工将对隧道产生一定的影响，施工期间还需对隧道变形进行监测。

.斜拉索初张力的确定和优化

斜拉桥是高次超静定结构，因此通常存在无数种初始索力的求解方案，如何确定在施工中斜拉索的初张力和体系完成以后的二次张拉索力，以达到设计的理想状态并非易事。斜拉桥索力计算确定的重点是找到一种合理的索力分布，用索的张力调整梁的弯矩及几何线型，使主梁处于良好的受力状态，并保证梁的合理几何线型。在施工过程中，要使梁上所有的拉索都达到设计值并不是件容易的事情，主要因为当其中一根索力被调整时，其余的索力都将发生变化，计算时需要依据经验反复进行索力调整优化。

.隧道变形监测

隧道变形监测的目的包含以下三个方面：

(1)监测新建桥梁施工过程中既有隧道沉降和水平位移的发展情况，并将监测数据反映给有关各方，做到信息化施工；

(2)通过观测结果验证施工方案的正确性、合理性，必要时以对施工参数进行调整；

(3)持续观测隧道的累计位移量和位移变化速率，监测数据达到报警值时发出预警，以保证隧道运营安全和桥梁施工安全。

本项目桥梁跨度大，走向与隧道平行，施工影响范围大，隧道位移监测测区较长，测点多，观测任务繁重。另外，目前隧道西段已建成通车，变形监测只能选择在晚22:00点以后封闭进行，隧道东段尚未正式通车，但内部无照明，仍有社会车辆和施工车辆通行，存在一定的安全隐患。

第六章施工监控工作组织

施工监控组织流程

施工控制是高难度技术工作，但又不是孤立的施工技术问题，它涉及设计、施工、监理等单位的工作。为做好本项目桥梁的监控工作，在组织形式上分两个层次开展施工控制工作，即设立施工控制领导小组与施工监控现场办公室，重大技术问题由领导小组讨论决定，具体工作由施工控制办公室实施。施工监控组织

流程如图6.1所小

'监控单位'：«意见一:设计单位

图6.1施工监控组织流程

施工监控协调与分工

施工控制是为现场施工服务的，施工控制方案是根据桥梁设计文件，结合实际施工安排及施工工艺制定的，随着施工的进行，施工控制项目的展开，在一定情况下，为施工安排及施工工艺提供建设性建议，从而协助施工单位安全、准确地完成大桥的建设任务，各单位协调分工如下：

.业主单位

负责筹建监控小组，领导和协调各成员单位的工作，及时召集施工监控会议

.设计单位

(1)提供结构计算数据文件、图纸。

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