中承式钢管混凝土系杆拱桥监控方案

银川绕城高速公路西、北段

大西湖特大桥施工监控

方案

目录

一、工程概况..........................................................1

二、施工监控技术方案.................................................2

2.1监控目的和意义................................................2

2.2施工监控的依据................................................3

2.3监控内容.......................................................3

三、监控点布置........................................................9

3.1桥墩监控点布置................................................9

3.2主拱肋监控点布置.............................................11

3.3钢横梁监控点布置.............................................15

3.4吊装塔架监控点布置...........................................15

四、原材料试验........................................................16

4.1混凝土弹性模量、容重的测定和收缩、徐变系数确定...............16

4.2吊杆试验...................................................18

4.3钢横梁质量试验................................................18

4.4桥面铺装容重试验..............................................18

4.5锚具、夹具重量试验...........................................18

4.6温度测试......................................................18

五、施工控制结构分析..................................................19

5.1施工过程中及成桥后的结构分析.................................19

5.2施工控制误差分析.............................................22

5.3结构设计参数识别.............................................22

5.4结合控制的实时跟踪分析.......................................23

5.5施工控制分析软件23

六、人员组织机构......................................................24

6.1建设单位......................................................24

6.2监控单位......................................................24

6.3施工单位.....................................................24

6.4设计单位......................................................24

6.5监理单位......................................................24

七、财务建议书........................................................26

7.1财务建议.....................................................26

7.2监控费用清单.................................................27

八、相关业绩材料......................................................28

一、工程概况

大西湖特大桥是银川绕城高速公路西、北段的一座特大桥，该桥采用中承

式钢管混凝土系杆拱结构形式。

主要设计要点：

桥型：主桥为30+3X80+30m中承式钢管混凝土系杆拱桥

引桥为3X30+2X（4X30）和2X（4X30）+3X（3X30）

m预应力混凝土连续箱梁桥

桥宽：0.5（防护栏）+11.5（行车道）+2（分隔带）+11.5（行车

道）+0.5（防护栏）m=26ni

设计荷载：公路一I级

主拱圈跨径：30m+3X80m+30m

主拱圈矢跨比：中孔为1/2.5、次中孔为1/3、边孔为1/5

拱轴线：二次抛物线

桥墩：主桥为实体墩、引桥为双柱式桥墩

吊杆：间距3.5-5m,吊杆采用fpk=1860MP,规格为1915.24

钢绞线；锚具采用0VMXGK15T9型。

大桥主桥总体布置见图lo

图1大桥主桥总体布置图

二、施工监控技术方案

2.1监控目的和意义

钢管混凝土作为一种新的组合材料，一方面借助内填混凝土提高钢管壁受

压时的稳定性,提高钢管的抗腐蚀性和耐久性，另一方面借助管壁对混凝土的套

箍作用，提高了混凝I.的抗压强度和延性，将钢材和混凝I.有机地组合起来。这

种材料形式非常适合拱式体系的桥梁，其自重轻、强度高、抗变形能力强，较好

地解决了修建桥梁所需求的用料省、安装重量轻、施工简便、承重能力大的诸

多矛盾，是大跨度拱桥的一种比较理想的结构形式。随着国家交通事业的发展,

钢管混凝土拱桥已在我国得到广泛的应用，目前我国已建成了百余座形式多样

的大跨度钢管混凝土拱桥，其中已建成的世界上跨径最大的钢管混凝土拱桥为

我国的巫山长江大桥，主跻为460m。

虽然目前我国已建成了不少钢管混凝土拱桥，但在交通和城建行业，由于对

钢管混凝土拱桥的理论研究还不够成熟,积累的经验还不够丰富，同时钢管混

凝土拱桥施工工艺要求较高,施工受材料、环境及工艺措施的影响，常出现受力

和桥梁线形与理想的设计状态不一致,从而产生隐患并危及桥梁的正常使用。因

此，对钢管混凝土拱桥的施工过程开展施工检测和控制方面的研究是很有必要

的，通过实际检测各施工阶段的主要控制参数，并通过现场分析及预测得HI合

理的控制措施，用以指导和控制施工，使各施工阶段的实际状态，最大限度地

接近理想状态，确保成桥后的内力状态和几何线里符合设计要求。避免了施工

过程中的“先天不足”，最终使施工质量符合设计和规范要求。并为银川市桥梁

建设增添钢管混凝土拱桥的设计施工经验，推动该类桥设计理论的发展。

2.1.1施工监测

（1）通过监测，可实际确定桥梁结构各组成部分的应力应变状态；

（2）通过施工监测及分析，可判断桥梁结构的安全状态，为施工质量挖制

提供数据；

（3）通过施工监测及分析，可为确定下一步施工方案及安全保障措施提供

决策依据；

（4）通过施工监测，可为桥梁竣工验收提供重要依据，长期稳定可靠的测

试元件也可作为大桥长期监测的设备，为养护维修建立科学的评价系统。

2

2.1.2施工控制

(1)通过对大桥设计方案检算分析，可校对主要设计数据，避免重大偏差;

(2)通过对施工方案模拟分析，可对施工方案可行性作出评价，以便对施

工方案进行确认或修改；

(3)通过施工过程控制分析，可确定各施工理想状态的线型及位移，为施

工提供目标与决策依据；

(4)通过施工控制实时跟踪分析，可对随后施工状态的线型及位移作出预

测，提供施工控制参数，使施工沿着设计的轨道进行。同时，保证施工安全和

质量，最终使施工成桥状态符合设计要求。

2.2施工监控的依据

(1)本项目合同文件中的技术规范

(2)中华人民共和国行业标准《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60—2004)

(3)中华人民共和国交通部标准《公路桥涵施工技术规范》(JTJ041一

2000)

(4)中华人民共和国行业标准《公路工程质量检验评定标准》(JTGF80

—2004)

(5)《公路工程施工监理规范》(JTJ077—95)

(6)《人跨径混凝土桥梁的试验方法》交通部公路科学研究所等编写，1982

年10月

2.3监控内容

桥梁的施工监控与设计施工有密切的关系，为了安全优质，符合设计要求

地建成桥梁，需要从监测、监控方面建立控制体系，总体内容包括以下几个方

面；

(1)现场的实时测量体系

测量的内容包括物理测量(温度、时间)，线形测量(轴线、标高等)、力

学测量(应力、应变等)。测量的周期需根据施工周期的状况而定。

(2)现场测试体系

包括混凝土容重及混凝土与钢材的弹性模量实验测试；结构的材料特性测

试；施工荷载及偶然荷载等资料收集与分析。

3

(3)分析判断系统

根据现场测量与测试资料，对结构状态进行分析，与设计资料对比，给出

结构当前阶段应力、应变、强度稳定状态及结构线型分析报告，对后续施工状

态进行预测，提出控制建议。

2.3.1桥墩施工监测

对桥墩实行施工监测，并对监测数据进行分析，从而控制整个施工过程中

墩的应力、应变、变位、预报墩的稳定性，确保墩的安全性。

一般来说，在墩内设置应力，应变测点，在墩外设置变位测点，必要时还

应设置温度测点，以全面监测桥墩在大桥施工过程中的应变、变位状态，校正

设计参数。

(1)桥墩应力监测

本监控方案在、、#桥墩内布置应力测点，每个桥墩布置12个钢弦

式应变计，其中6个钢筋应变计和6个混凝土应变计。

(2)桥墩变位监测

桥墩的变位测点设置在墩顶拱脚部位，分别布在横截面的两侧，在测点位

置贴反光片，配合全站仪进行墩的变位监测。

(3)桥墩的温度监测

对桥墩内部温度监测，确保其与环境温度的温差在容许范围之内，确保桥

墩良好的工作状态，另外对桥墩内部温度的监控，以全面监测桥墩在桥梁整个

施工过程中的应力、应变和变位状态，校正设计参数。

温度观测采用德国进口的PtlOO薄膜伯电阻，其主要性能指标如下：

1)量程：-70度〜600度

2)冰点电阻：100Q

3)温度系数：R0/R100=1.3850±0.0005

4)精度：土(0.15+0.002t)℃

温度测试显示仪器采用美国进口的ELLKE45型5位数万用表，其主要性能

指标如下：

1)分辩率：0.01Q(折算为温度是0.026C)

2)精度：0.05%+0.02Q

温度换算公式为：t=(Rt-100-R,)/0.385

式中：Rt为的电阻阻值；R'为测试导线阻值。

4

2.3.2主拱肋的线性控制

2.3.2.1拱肋的加工控制

在拱肋的加工过程中，杆件的温度变形、焊接的收缩、划线的粗细等均将导

致加工的误差，因此,应在开工前做充分的技术准备工作，如设计工装、编制工艺

等，对拱筒的筒体成型，运输单元的组装、焊接、涂装等制定详细的工艺要求和

制作标准。

对于拱肋的加工质量,在工艺保证的同时,对拱肋的外型尺寸及焊接质量进

行重点控制。

（1）公差控制拱肋加工过程中误差以及测量误差均将导致最终加工误

差。因此应参阅相关规范制定各工序的交验公差。为确保竣工交验公差，在每工

序完工时,设计、施工、工厂3方根据竣工交验公差及阶段实际情况共同拟定过

程公差控制数据及方法以控制拱肋的外型尺寸。

（2）焊接控制拱肋由于其结构特点，一•般采用手工电弧焊接,焊缝等级高,

焊接工作量大。因此,应成立专职的焊接工艺组,制定严格的焊接工艺,焊接完成

后，按要求进行探伤检测。

2.3.2.2拱肋的预拼装控制

为检验拱段加工尺寸是否符合成桥拱轴精度要求，保证在现场的顺利拼装，

在厂内对所有运输单元应进行1：1的预拼,如果场地不容许,也要进行1/2拱肋

的分段预拼,通过预拼对不合适的部位进行修整，然后安装定位俏、临时连接座

和卡具,并对符合要求的拱段进行编号。

（1）设置预拼平台

根据拱肋的预拼长度设置混凝土预拼平台，平台浇筑时安装预埋件,用以安

装支承台架,每个运输单元用2个台架,并在平台上设置控制坐标点。

（2）拱肋预拼装

在平台的胎架上,对拱肋进行预拼装，接口调整好后安装卡具固定，同时在

拱肋管内组焊临时连接座和定位插销。对预拼好后的拱肋进行各项指标的检验，

特别是各接口处上、下缘线的坐标值应符合工艺设计值,对不符合者,应进行校

正。

（3）确定拱肋吊杆孔位依据预拼拱肋的实测值，并考虑焊接收缩、温度变

形等因素,在拱肋上开设吊杆孔。

2.3.2.3拱肋安装控制

5

（1）拱脚的安装控制

拱脚是拱肋线形控制的基础，拱脚的施工应注意其几何尺寸位置及拱肋管

的轴线尺寸、纵向仰角、横向垂直度，以确保拱肋安装的精度。另外，由于拱脚

是与系杆梁、端横梁部分的混凝土一起施工，因此,在浇筑混凝土前,应将拱脚进

行固定，以防在混凝土施工中移位。在浇筑混凝土时，由于该处钢筋密集,因此应

制定详细的浇筑工艺，确保该处的混凝土质量。

（2）拱肋的轴线控制

拱肋的施工方法多种多样,常用的有支架施工、无支架施工、转体施工等,

在施工中，应根据不同的施工方法,制定相应的具体控制措施。特别是对测量定

位、焊接等方面进行控制。

1）根据桥位地形情况设置贯通的轴线控制点或布置一导线控制网，在拱肋

安装的全过程进行轴线测量、监控。

2）拼装前，应根据拱肋的不同拼装方法，进行拱肋控制点的预拱度设置。如:

有支架施工时,应根据加载后支架的变形,设置预拱度;牵索悬拼时,应根据各工

况扣索的受力及变形设置预拱度。

3）测量时,应重视温差而引起的杆件长度变化和侧向变形,应尽量选择日出

前或H落后温差最小时，或对拱肋进行洒水降温后，对其测量。

4）拱肋安装时宜设置竖向及横向微调装置迸行精确对位,对位后应及时通

过定位俏和临时连接装置进行连接，然后施焊。

5）焊接时,应选择合理的焊接工艺，严格控制焊接产生的侧向变形。

6）在拱肋拼装过程中,应考虑风荷载的影响，已安装的拱肋宜及时拉设缆风

绳,防止拱肋的失稳,也防止风载对其轴线精度的影响。

（3）拱肋的合拢控制

合龙段的施工是拱肋拼装的最后一个环节，也是拱肋线形控制的重点，因此

应根据不同的施工方法制定相应的合龙方案,在施工中应注意以下几点：

1）主拱合拢段的加工长度，应留有适当预留切割量，以防在拼装过程中，由

于焊接收缩而引起的长度变化。

2）合拢时，应按照设计要求的合龙温度进行合龙，以防产生温度应力。

3）针对不同的施工方法，应采用不同的临时锁定措施。平转或悬拼合拢机

宜采用抱箍或套管进行临时锁定;支架施工或竖转合龙时.，宜采用管内设锥形套

管进行临时锁定。

6

2.3.3主拱肋的施工控制

2.3.3.1施工监测

在无支架拼装拱的过程中，拱肋和施工设施（如扣索）等共同受力并且施工

中难以控制，因此,在进行轴线及标高跟踪检测的同时，宜对拱肋及临时设施进

行应力监控,为施工控制及时提供可靠的数据,并确保施工安全。

另外,拱肋合龙后,在体系转换以及逐步加载过程中，对拱肋受力及变形全

面控制，发现问题及时反馈，调整施工中各工作面的合理进度，处理意外的不均

衡施工状态。

对拱肋的施工监测主要内容为:温度监测、应力监测、位移（挠度、轴线）

监测等。

（1）对各主拱肋拱脚进行变位监测，以确定拱座基础是否有位移。

（2）对各主拱肋各控制截面（L/8、L/4、3L/8、L/2）进行线形和位移

监测，以便掌握拱肋的真实位移情况。

（3）对主拱肋拱脚、L/8、L/4、3L/8、拱顶截面的钢管以及施工受力

设施（如扣索）的应力进行监测。

（4）对主拱肋钢管、管内混凝土进行温度监测，以获得与线形及位移相对

应的大气温度，以及主拱肋箱体温度,为控制的理论分析提供可靠的温度值。

2.3.3.2施工控制

控制的实施通常是根据实测控制变量的值与理论分析得出的各施工阶段理

想目标值的差异,采用一定的方式对结构进行调整。与梁桥的施工监控相比、钢

管拱桥施工监控中的预报次要得多，因为它不存在控制立模标高的问题,所起的

作用主要是校核实测值与预测值的吻合程度，通过对造成实测值与理想目标值

的差异的原因分析,采用合理的调整方案，使最终目标得以实现。

2.3.4吊杆的施工控制

（1）吊杆安装位置的确定

通过确定各个吊杆处主拱肋的标高及裸拱时吊杆的坐标为吊杆安装位置提

供依据。

（2）吊杆应力的监测

吊杆应力的监测采用目前最成熟的动力法测定。根据每根吊杆的前几阶固

有振动频率，即可反求吊杆应力。

7

2.3.5钢横梁施工监控

钢横梁线型监测和分析控制

在钢横梁吊装过程中，由于主拱肋竖向位移不断变化，其对钢横梁的施工

产生的变位各异，梁段间的竖向间距不断变化，施工中必须对蟒向间距进行监

控，并根据监控的结果确定下一步施工连接工作的开始时间。

2.3.6吊装塔架施工监控

(1)吊装塔架的应力监测

塔架的安全、稳定是保证吊装顺利进行的关骐。为确保塔架的安全、可靠

地工作，应实时监测塔架在各吊装工况下的应力。

(2)塔顶位移监测

控制塔顶位移在一定范围内是确保塔架正常、安全工作的前提。因此应实

时监测塔顶在各吊装工况下的位移。

8

三、监控点布置

对结构监控点布置，通过实际检测监控点各施工阶段的主要控制参数，并

通过现场计算分析及预测得出合理的控制措施，用以指导和控制施工，使各施

工阶段的实际状态，最大限度接近理想状态，确保成桥后的内力状态和儿何线

型符合设计要求。具体的结构监控点布置如下：

3.1桥墩监控点布置

3.1.1应力、应变监控点布置

各个状态均要进行应力测定。根据对称性选择、、井桥墩墩顶截面

作为控制截面。应力测定方法可用钢筋计法和混凝土计法，但要注意拉压量程

范围。

桥墩内力监测一般通过预埋钢筋应变计和混凝土应变计检测桥墩绝对应

力，再根据测试结果采取相应措施来保证桥墩的安全。为了尽量消除日照温差

影响，观测应选在凌晨日出前进行。

钢筋应变计及混凝土应变计的布置见图2所示，为防止桥墩施工对应变计

损坏，要对应变计设外套保护，同一截面共设置了6个钢筋应变计、6个混凝

土应变计，在施工的控制阶段对传感器的读数进行测量，并对结果进行分析，

监测数据见表1。

应力观测的仪器如上述采用质量高性能稳定的钢筋应变计及混滞土应变计

和配套的接收仪作为应变观测仪器，要求传感器的温度误差小，性能稳定，抗

干扰能力强，适合长期观测。

传感器按规定的测试方向固定在主筋上或混凝土中，测试导线引至混凝土

表面，施工中注意对弓出导线的保护。

9

立硒倒面田

3520

2990说45(50)370250370

(215)

60|26(5602C0|60

64Q6401(0)|

Ii1l>076Q1f0i।

30

E局

E

3

-

钢筋应变计口.

㈱上应变计尸

•口口•

席注：

I时尺才期厘耕.

2.献被肘I械"对I"上.

图2桥墩钢筋应变计和混凝土应变计布置图

表1桥墩应力监测数据

实测值理力仑值

应变计

混凝土应力

钢筋混凝土应力钢筋应力

编号应力应变

(MPa)(MPa)(MPa)

(MPa)(10迷)

1

2

3

4

5

6

10

3.1.2变位监控点布置

变位监控点根据结构对称性设在11〜13#墩顶，监控点布置见图3,监控

数据见表2。

3.1.3内部温度监控点布置

内部温度监控点设在墩顶内部，通过监测监控点的温度，可以反映桥墩内

部温度情况。监控点布置见图3,监控数据见表2。

『______xiTiTHTTK_/fflMU…xiriTHTTK___

12^*13号*14#*15号厥

图3桥墩温度、坐标测点布置图

表2桥墩温度及坐标监测数据

测点T1T2T3采集时间

温度

坐标

3.2主拱肋监控点布置

对拱肋的施工监测主要内容为:温度监测、应力监测、位移（挠度、轴线）

监测等。监控方法以及监控点的选取如下所述：

（1）对各主拱肋拱脚进行变位监测，以确定拱座基础是否有位移。

（2）对各主拱肋各控制截面（L/8、L/4、3L/8、L/2）进行线形和位移

监测，以便掌握拱肋的真实位移情况。

（3）对主拱肋拱脚、L/8、L/4、3L/8、拱顶截面的钢管以及施工受力

设施（如扣索）的应力进行监测。监控方法可以采用在钢管表面贴表面应变计。

横断面从上到下布置四个测点。

（4）对主拱肋钢管、管内混凝土进行温度监测，以获得与线形及位移相对

应的大气温度，为控制的理论分析提供可靠的温度值。

（5）管内混凝土的检测可以采用无损检测方法。根据《钢与混凝土组合结

构设计施工手册》要求，采用超声脉冲法（低频）对管内拱肋混凝土的质量进

行检测。

根据主桥结构的对称性，选择整体结构的一半进行监控，监控点布置见图

11

4；应力监测点在横断面的布置见图5；监控数据见表3、表4。

图4主拱肋应力、温度、坐标测点布置图

图5主拱肋应力测点横断面布置图

表3主拱肋温度及坐标监测数据

测采集

S1S2S3S4S5S6S7S8S9S10SUS12S13S14S15

点时间

温

度

坐

标

表4主拱肋应力监测数据

实测值理论值

应变计编号

应变（10b

应力(MPa)应力(MPa)

1

2

S1

3

4

12

1

2

S2

3

4

1

2

S3

3

4

1

2

S4

3

4

1

2

S5

3

4

1

2

S6

3

4

1

2

S7

3

4

1

2

S8

3

4

1

S9

2

13

3

4

1

2

S10

3

4

1

2

Sil

3

4

1

2

812

3

4

1

2

S13

3

4

1

2

S14

3

4

1

2

S15

3

4

14

3.3钢横梁监控点布置

钢横梁吊装过程中进行钢横梁顶面线形观测，根据本桥结构特点，该桥变

位监控点设置在支点、L/4点及跨中共9个点；

钢横梁变位监控点布置见图6。钢横梁坐标数据见表5

表5钢横梁坐标监测数据

测点L1L2L3L4L5L6L7L8L9采集时间

坐标

3.4吊装塔架监控点布置

塔架的安全、稳定是保证吊装顺利进行的关建。为确保塔架的安全、可靠

地工作，应实时监测塔架在各吊装工况下的应力和位移。该塔架的应力监控点

设置在塔顶、塔底和塔的中部；位移监控点设置在塔顶。监控点布置见图70

图7吊装塔架位移和应力监测点布置图

15

四、原材料试验

施工控制辅助试验目的是：由于结构设计参数是根据设计规范，材料出厂

力学性能指标等取用的。此外，材料组成构件力学性能也有所变化。因此，设

计参数取值将与实际情况有所差异，这将影响到实际的力学性能与使用性能。

因此，有必要在结构施工前做一些辅助试验，以提前修整部分设计参数，为施

工成桥符合设计要求奠定基础，具体辅助试验内容包括：

4.1混凝土弹性模量、容重的测定和收缩、徐变系数确定

结构设计时的参数一般是按规范取用，这对设计是可以的，但对于结构施工

控制则应对部分主要设计参数进行实际测定，以便在施工前对部分结构设计参

数进行一次修正，从而进一步修正原设计线形，为该桥在成桥后满足设计要求

奠定基础。具体测定工作的进行应根据大桥所在自然环境情况，所用材料情况,

施工工艺及工序情况来加以测定，需测定的参数如下：采取现场取样，分别测

定混凝土在3天、7天、14天、28天、60天、3个月、6个月和1年龄期的弹

模，为主跨预拱度修正提供数据。混凝土容重的测定也采用现场取样，在实验

室用常规方法测定。混凝土的收缩、徐变对主拱应力，挠度影响较大，需要进

行实际的样本测量，以确定实际收缩、徐变曲线，并用于控制识别中。

（1）混凝土弹性模量的测定

湿凝土弹模的测试主要是为了测定混凝土弹性模量（E）随时间（t）的变

化过程，即E-t曲线。采用现场取样然后通过万能试验机试压的方法，分别试

定在3天、7天、14天、28天、60天、3个月、6个月和1年龄期的E值，以

得到完整的E—t曲线。其测试表格见表6和表7。

（2）混凝土容重的测量

混凝土容重测试是现场取样，采用实验室常规方法进行测定，其测试表格

见表8

（3）主梁混凝土收缩、徐变试验

混凝土的收缩、徐变对桥梁变位影响较大，应专门进行3天、7天、14天、

28天、90天等加载龄期的徐变，收缩试验数据测试得出相应的收缩、徐变系数。

试验所用原材料及配合比与大桥混凝土所用原材料及配合比一致。其测试表格

见表9〜表12

16

表6混凝土弹模测试记录表

加载龄期抗压强度弹性模量轴心抗压强度徐变加载内力初始变形

编号

(天)(MPa)(l^MPa)(MPa)(MPa)(mm)

表7室内养生与现场养生比较

混凝土弹性模审测试值1号块(室内养生)2号块(现场养生)

3

龄期(天)7

28

表8混凝土容重测试记录表

测次容重筒自重(kg)总重(kg)混凝土净重(kg)混凝土容重(kg)

1

2

3

混凝土容重均值(kg/升)

表9混凝土各龄期的收缩值

各龄期混凝土收缩值(X10D

编号

3天7天28天60天90天180天1年

表10混凝土各龄期的徐变值

各龄期混凝土徐变值(X10”

编号

3天7天28天60天90天180天1年

17

表11混凝土各龄期的徐变度

各龄期混凝土徐变度（XI。'）

编号

3天7天28天60天90天180天1年

表12混凝土各龄期的徐变系数

各龄期混凝土徐变系数

编号

3天7天28天60天90天180天1年

4.2吊杆试验

4.2.1试验确定吊杆弹性模量、热膨胀系数、单位长度重力、截面积及破

断力；

4.2.2试验确定吊杆设计恒载作用下的长期非弹性效应。

4.3钢横梁质量试验

称量标准梁段重量。

4.4桥面铺装容重试验

4.4.1试验确定桥面铺装层容重；

4.4.2模拟试验桥面铺装确定桥面铺装设计厚度下单位面积重力。

4.5锚具、夹具重量试验

称量确定锚具夹具的重量。

4.6温度测试

观测确定气温昼夜变化规律。

18

五、施工控制结构分析

结构分析是结构施工的主要工作之一，该项工作根据施工过程与成桥运营

情况来对各施工状态及成桥后的内力与位移的计算，进而确定出结构各施工阶

段的内力与位移理论值。计算要考虑施工的进程、时间、相应状态、临时荷载、

环境温度、混凝土的收缩与徐变等因素。

5.1施工过程中及成桥后的结构分析

施工过程中的结构行为分析运用前进分析和无应力状态法两种方法。结构

分析采用非线性有限元法。

5.1.1结构分析包括以下几项内容

(1)对结构设计主要计算数据进行复核；

(2)复核结构初始状杰的设计信：

(3)确定各施工理想状态的内力与位移；

(4)通过比较确定出结构最大内力与位移的相应状态；

(5)给出有关的施工建议。

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5.1.2结构分析流程框图如下图8、图9。

图8结构分析主框图

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主子程序入口：给各控制变量置初值，从主程序接受时间场、温度场、

结虑数据等有关信息，对要计算的结构初始化并形成方程号等

从主程序接受单元信息，对各单元族循环，根据单元控制信息分配

单元存储空间，形成各类单元信息如：材料几何住处信息，应力输

出表、单元刚度矩阵数据，结点联系数组及方程列高……等

f_

计算总刚对角线元素地址和总刚度矩阵非零元表总长，对总刚分块

并计算分块数，每块最大尺寸等

f

从主程序接受荷载信息，形成荷载矩阵

f_

施工阶段循环数递增：KSTEP二KSTEP+1

f

计算有效荷载信息，计及非线性刚度矩阵对荷载阵修正

对各单元族循环、形成本阶段有效总刚度矩了，解方程计算结点位移参数

暨韵」臂照触叫湾”静如按收敛

载步K要求判断是否继续讲行平衡迭代？

计算并输出本阶段和结构各部位单元内力与应力

计算阶段号KSTEP是否等于总计算阶段数

主子程序出口：本次循环结束，将计算结果中的控制参数返回主程序

图9主框图中的主子程序流程框图

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5.1.3施工控制结构结构行为模拟

（1）主拱肋结构行为模拟

主拱肋在其自重作用下的初始位置和初应变采用悬链线理论计算，然后用

非线性有限元平衡迭代结果施工。以后各阶段均以此基础用非线性有限元平衡

迭代方法分别计算各阶段不同结构体系所承受的施工机具、吊杆、钢横梁、桥

面系等荷载以及温度变化、强迫位移等因素影响下结构各部位的变形和内力。

以设计成桥状态控制点为坐标目标，进行施工全过程循环迭代逼近分析。

（2）加劲梁结构行为模拟

分析中用更新拉格朗日格式2结点梁单元离敦钢横梁，加劲梁单元可根据

实际施工情况规定其吊装（自重作用）阶段。

5.2施工控制误差分析

施工控制目的是尽可能消除理论计算与施工实际情况的差异。这些差异表

现为：计算参数与实际情况的差异，计算假定与实际情况的差异、施工误差、

测量误差等。消除这些差异从以下两方面进行。

5.2.1调整计算参数，修正理想状态

由于结构实测与理论值存在一定的偏差，通过对应力或位移偏差分析•，结

构参数敏感性分析，结构参数识别，进一步分析找出偏差原因，确定出设计参

数真实值。为施工成桥符合要求服务，也为同类桥梁的设计与施工枳累经验。

5.2.2反馈控制分析、预测主拱肋标高

根据结构理想状态，现场实测状态和误差进行分析，预测出下阶段主拱肋

标高的最佳值是克服误差的有力手段。可采用多种方法相结合进行分析与预测。

5.3结构设计参数识别

一部分结构设计参数可通过施工前的测定来加以修正，但是还有一些参数

是难以确定的设计参数以及临时荷载及环境影响，必要进行结构施工监测，并

通过实测量值与理论值对比分析，以及参数识别，方可确定这些用试验难以确

定的设计参数，从而减少理论值与实测值的差异，这样才能进一步全面把握主

跨结构行为，参数识别采用最小二乘法。

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5.4结合控制的实时跟踪分析

此项分析的实现结构施工控制的关键。反馈控制是根据结构理想状态、实

测状态和误差信息进行的，该项工作制定出可调变量的最佳调整量，并形成实

施方案，指异现场作业，使结构施工的实际状态最大限度地接近理想状态。此

项分析包括以下几部分内容：

5.4.1实测状态、温差效应修正分析；

5.4.2结构各状态数据实测值与理论值的充比分析；

5.4.3结构设计参数识别；

5.4.4结构行为预测分析；

5.4.5理想状态修正分析；

5.4.6反馈控制分析。

5.5施工控制分析软件

施工控制软件采用已在多座同类桥梁的监控中应用的桥梁结构综合分析专

用软件（包括施工控制计算）与实桥和地区特点相适应的自编软件配合；对局

部应力分析采用有限元SAP,ANSYS或其它有效程序进行仿真与实测结果分析。

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六、人员组织机构

人员组成由建设单位（协调组）、监控单位、施工单位、设计单位、监理单

位构成，他们各自任务如下：

6.1建设单位（协调组）

主要对项目领导管理、组织有关技术方案讨论。

6.2监控单位

主要对项目进行室内理论分析，现场线型及位移测量数据采集测定及现场

跟踪监测与控制实施，完成有关资料整理及监控我告。

6.3施工单位

配合监控单位进行现场结构和位移测量，配合监测与控制并付诸实施。

6.4设计单位

提供各阶段标高，应力设计理论值。

根据施工需要及时确认并提供调整后标高与应力理论值。

6.5监理单位

对监控方的理论分析及现场跟踪控制成果进行分析，作为制订质量和进度

控制方案的依据之一。

在实际工作中，上述几个单位相应配合协调确保施工顺利进行和大桥质量

得以保障。

人桥施工监控机构人员组成见表13o

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表13大材F施工监控机构人员组成表

职务姓名现任职务及资格经历

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七、财务建议书

7.1财务建议

根据业主要求的钢管混凝土系杆拱桥施工监控咨询文件，该财务建议书为

银川绕城高速西、北段大西湖特大桥施工监控服务的费用，我单位施工监控服

务费总报价为陆拾捌万元（68万元）。其费用包括：调研费，一次性材料消耗

费、仪器设备费、差旅交通费、现场试验费、膳食服务费、劳务费、办公用品

消耗费、软件开发使用费、报告编制费、验收鉴定费、课题管理费等组成。

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7.2监控费用清单

项目单位数量单价（元）合价（元）

1、调研费30000

1.1国外文献资料检索费10000

1.2国内调研费20000

2、一次性材料消耗费210000

2.1混凝土应变计个182905220

2.2钢筋应变计个183506300

2.3读数仪台5250012500

2.4表面应变计个19230057600

2.5PT100钳电阻个511507650

2.6FLUKE45型万用表台41400056000

2.7其它消耗64730

3、仪器设备费90000

3.1全站仪A210000(租用)20000

台

3.2精密水准仪25000(租用)10000

3.3经纬仪台25000（租用）10000

3.4激光挠度仪台12600026000