桥梁监控方案参考Word文档格式.docx

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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线形平顺。

为了达到上述目的，施工过程中必须对桥梁结构内力（如箱梁应力）和主梁标高进行双控。

（二）施工监测方法

施工监测是在施工现场通过对桥梁结构的线形及位移（或变形）监测与应力监测，来得到桥梁结构实际变形和内力分布。

通过监测，来保证在施工中桥梁结构的安全和受力合理。

为此，对桥梁结构采用以下的监测方法。

（1）主梁结构线形及位移监测

在主梁每一节段的施工过程中，对箱梁顶面的挠度进行观测，并且在节段浇筑、预应力张拉及挂蓝前移的前后都需观测主梁挠度变化。

（2）主梁结构应力监测

通过在主梁结构中布设混凝土绝对应力计，对主梁悬臂根部、L/4截面进行应力监测。

（3）主梁温度影响监测

温度是影响主梁挠度的主要因素之一。

在主梁悬臂根部预埋温度传感器，来监测主梁的日照温度分布。

在此基础上，研究温度对主梁挠度与内力的影响，从而进一步研究主梁开裂与温度变化的关系。

（4）有效预应力的监测

对于纵向预应力索，通过测定管道摩阻系数，得到预应力钢绞线摩阻损失，以此来确定实际有效预应力和伸长量。

为了有效地解决箱梁腹板开裂，确保竖向预应力的有效性，选取长度不同的竖向预应力筋，用测力计测试其有效预应力大小。

为研究主梁开裂提供有效预应力实测数据。

（5）结构几何及物理参数的检测

测试主梁断面各部分的几何尺寸及混凝土材料的容重、强度和弹性模量，为结构的分析与计算提供更加符合实际的结构几何及物理参数，以使结构的分析结果能更加切实地反映实际结构的受力性能。

（三）施工控制的技术依据

《XXX连续箱梁桥》设计文件；

《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）；

《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTGD62-2004）；

《公路桥梁抗震设计规范》（JTJ004-2005）；

《公路桥涵施工技术规范》（JTJ04l-2000）；

《公路工程质量检验评定标准》（JTGF80/1-2004）。

四、施工控制的主要内容

（一）施工控制结构分析

1、分析软件介绍

本项目拟用MIDAS/Civil软件进行结构有限元分析。

MIDAS/Civil是一款功能强大的桥梁结构专用分析设计软件，软件中嵌入了我国最新桥梁规范，材料特性及车辆荷载可以通过数据库直接选取。

在分析模块中能考虑材料的收缩、徐变及弹性模量等与时间有关的时变非线性效应，能考虑结构的变形非线性，能输入空间预应力实际形状并自动考虑其损失，而且能通过激活、钝化预先设定的结构组、荷载组、边界组方便实现桥梁施工全过程的仿真分析。

2、施工控制结构分析

通过施工控制分析，确定各施工理想状态的线形及位移，为施工提供目标与决策依据；

对随后施工状态（线形及位移）作出预测，必要时实施控制，使施工沿着设计的轨道进行。

施工过程结构分析采用倒退分析与前进分析两种方法。

通过这两种分析方法的分析计算，可实现以下目的：

（1）对结构设计主要计算数据进行复核；

（2）复核结构初始状态的预拱度；

（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）给出有关施工的建议。

（二）施工控制误差分析

通过结构的倒装计算分析可以确定桥梁结构各施工阶段中间理想状态，但施工中结构的实际状态与这种理想状态与并不总是吻合，甚至很难达到，即桥梁结构的实际状态与理想状态总存在一定的误差。

施工中结构偏离目标的原因涉及的范围很广，包括设计参数误差（如材料特性、截面特性、容重等）、施工误差（如制作误差、架设误差、预应力张力误差等）、测量误差、结构分析模型误差等等。

一般施工控制误差指结构的实测值与实时修正后理论分析计算值之间的偏差。

对误差进行分析先建立容许误差标准，构件误差、材料特性误差可按一般施工、设计规范规定选取，对一些特殊控制项目的容许误差还没标准可查，需根据实际情况进行研究和优化，其原则时即要确保施工准确度，又要给予施工一定的宽容度，方便施工。

本项目误差分析包括以下几个方面：

1）梁段自重误差对结构的影响

2）梁段刚度（截面尺寸）误差对结构的影响

3）混凝土收缩徐变对结构的影响

4）施工荷载误差对结构的影响

5）温度的影响

6）预应力误差对结构的影响

通过分析可以对未来梁段设计参数误差进行预测和及时的调整。

（三）设计参数识别及实时跟踪分析

1、设计参数的识别

结构设计参数的变化能导致桥梁结构内力的变化和形状的改变，因此我们在大跨度桥梁的施工控制中，必须对设计参数进行识别和修正。

不同的设计参数对结构状态的影响程度是不同的。

总的来说，对于连续梁主要的设计参数有以下几个方面：

（1）结构几何形态参数：

主要是桥梁结构的跨径、高跨比、线型、墩高等，它们表征了结构的形状和结构最初的状态。

（2）截面特征参数：

墩截面和抗推刚度；

主梁截面抗弯惯性矩和截面面积等。

在桥梁结构的施工控制中，这些参数对结构的内力变化和结构变形有较大的影响。

（3）与时间有关的参数：

温度、混凝土龄期、收缩徐变是随着时间而变化的参数。

（4）荷载参数：

主要是结构构件自重力、施工临时荷载和预加力，对本项目来说风荷载也是不容忽略的。

（5）材料参数：

在桥梁的施工控制中要对其进行识别，比如混凝土的强度、不同阶段的弹模、预应力特性等。

这五类设计参数在同一座桥梁的施工控制中并不是每一个设计参数对桥梁结构状态的影响都是一样的，因此我们要对设计参数进行识别，一方面要确定设计参数的实际值，另一方面要辨别对结构状态影响较大的设计参数即主要参数。

总的来讲，对设计参数的识别将采用以下两种方法和手段：

其一，通过现场测量来确定设计参数的值。

这主要是结构几何形态参数、截面特征参数和材料特征参数，它们可以通过现场测量方法或试验测量手段来确定。

其二，通过结构计算分析来确定主要设计参数，也就是从理论上对设计参数进行调整。

2、现场测试

为了确保施工控制的顺利实施，施工过程中各项技术参数的准确测定至关重要，它是进行施工控制的必要初始参数，它为施工的仿真分析提供了实测依据，是最终实现施工控制目的的最关键的一步。

主要现场测试的内容如下：

（1）应变观测：

在大桥上部结构的控制截面布置应变测点，以观察在施工过程中这些截面的应变变化与应变分布情况。

然后把结果及时反馈给分析技术人员，和计算结果相验证，在计入误差和变量调整后由分析计算人员分析以后每阶段乃至竣工后结构的实际状态，同时可以根据当前施工阶段向前计算至竣工，预告今后施工可能出现的状态，并预报下一阶段当前已安装构件或即将安装的构件是否出现不满足强度要求的状态，以确定是否在本施工阶段对可调变量实施调整。

要求：

经现场测试，各施工阶段被测梁段的应变值和仿真分析的相吻合，应变变化没有出现异常。

（2）挠度观测：

挠度观测资料是控制成桥线型最主要的依据，在每个施工段的断面上上布置三个高程观测点，顺序是从上游至下游排列，控制点为箱梁中线点，这样不仅可以测量箱梁的挠度，同时可以观测箱梁是否发生扭转变形。

在施工过程中，对每一截面需进行混凝土浇筑前、预应力钢筋张拉前、预应力钢筋张拉后的标高观测。

以便观察各点的挠度和箱梁曲线的变化历程，保证箱梁悬臂端的合拢精度和桥面线型。

为了尽量减少温度的影响，挠度的观测安排在大气温度相对较稳定的时间段进行。

以这些观测数据为依据，进行有效的施工控制。

（四）预告主梁下阶段立模标高

分析计算人员预告主梁下阶段立模标高，并签发主梁立模标高通知单。

在主梁的悬臂浇筑过程中，梁段立模标高的合理确定，是关系到主梁的线形是否平顺、是否符合设计的一个重要问题。

立模标高并不等于设计中桥梁建成后的标高，总要设一定的预拱度，以抵消施工中产生的各种变形（挠度）。

立模标高计算公式如下：

式中：

Hlmi—i节段立模标高（节段上某确定位置）；

Hsji—i阶段设计标高；

Hypgi—i阶段预抛高值，它是各梁段自重在i阶段产生的挠度总和、张拉各节段预应力在i阶段产生挠度总和、混凝土收缩徐变在i节段引起的挠度、施工临时荷载在i节段引起的挠度、使用荷载在i节段引起的挠度这五项的总和，它在前进和倒退分析计算中由程序自动考虑；

fgl—挂篮变形值，根据挂篮加载试验，综合各项测试结果，最后绘制出挂篮荷载—挠度曲线内插而得。

预计标高的计算公式为：

Hyji—i阶段预计标高；

fi—块件浇筑完后，i节段的下挠值。

（五）模型优化

随着施工进行过程中参数误差、参数识别及参数敏感性分析，对有限元计算模型中的材料参数及荷载进行修正与优化，实计算模型参数最大限度与实际状态相似，最大限度的保证成桥后的线性及内力符合期望值。

五、施工过程的参数监测方法

（一）控制截面应力监测

应力监测内容主要包括两个方面：

桥墩结构的应力监控监测和上部箱梁的应力监控监测，本项目主要进行上部箱梁应力监测。

应力的实时监测目的为了及时掌握结构的受力状态及保证施工安全，及时判定其应力是否超限，确保结构安全。

（1）测试仪器主要性能指标

根据以往的经验和多种应力测试设备的性能比较，拟选择金坛市金源土木工程仪器厂生产的的EJ－65型埋入式智能弦式数码应变计实施对应力的监测。

通过测定钢弦计的弦振频率，由f-ε标定曲线即可计算混凝土的应变，从而换算得到应力值。

主要指标如下：

a）量程：

±

1500με

b）灵敏度：

1με（0.1Hz）

c）测量标距：

157mm

d）使用环境温度：

－10℃——＋70℃

e）温度测量范围：

－20℃——＋110℃

f）温度测量：

灵敏度0.5℃精度：

1℃

（2）主梁应力监测

本桥应力监测分主幅和次幅进行，先施工幅为主幅，后施工段为次幅。

主幅在箱梁的根部截面、L/4截面、L/2截面布置应力测点，其中箱梁的根部截面布置16个应力测点，除腹板竖向中间2个测点与水平成45°

方向布置外（测主应力），其余14个测点均为顺桥向布置；

L/4截面布置8个应力测点；

L/2截面布置8个应力测点，L/4截面与L/2截面均为顺桥向布置。

次幅在箱梁的根部截面布置16个应力测点，除腹板竖向中间2个测点与水平成45°

方向布置外（测主应力），其余14个测点均为顺桥向布置。

应力观测选用钢弦应力计和配套的频率接收仪，该钢弦应力计温度误差小、性能稳定、抗干扰能力强，适合于长期观测。

a）主梁应力测试断面图

b）悬臂根部断面应力测点布置图

c）L/4断面及L/2断面应力测点布置图

图2应力测试断面及测点布置图

（4）应力监控监测阶段

应力测试分阶段进行，应力监控监测阶段从第1块悬臂箱梁节段开始，逐段监测，一直到成桥阶段，每个阶段测量均应给出大桥此时的工作状况报告，以保证大桥的安全施工。

（5）裂缝观测

除结构应力监控外，裂缝观测也是质量保证的主要内容。

对预应力箱梁，要从设计和施工上保证施工到成桥各阶段都不出现工作裂缝，包括混凝土的干缩裂缝。

观测计划在每一段箱梁节段浇注混凝土和张拉预应力后进行，以及施工过程中定期各断面的观测。

（二）主梁温度观测

温度变化包括季节温度变化和日照温度变化两个部分，由于温度变化的复杂性，在挠度理想状态计算时不可能考虑温度的影响，温度的影响只能通过实时观测加以修正。

在季节温度变化和日照温度变化两种因素中，日照温度变化最为复杂，尤其是日照作用会引起主梁顶、底板的温度差，使主梁发生挠曲，同时，也会引起墩身两侧的温度差，使墩身偏移。

季节温差对主梁挠度的影响比较简单，由于其变化的均匀性，既不会使主梁发生挠曲，也不会使墩发生偏转。

而是通过墩身的伸缩对主梁的挠度产生影响。

日照温差测试一般采用测点埋设，用铂电阻温度传感器，再用温度测试显示仪，进行适当的观测，摸清箱梁日照温变的情况。

在主梁悬臂根部、L/4截面预埋温度传感器，来监测主梁的日照温度分布，具体测点布置见图3：

a）主梁根部断面温度测点布置图b）主梁L/4断面及L/2断面温度测点布置图

图3温度测点布置图

在每节段挂模和合拢之前，对主梁温度控制截面实施测量，温度测试同样在温度相对稳定的时刻（日出之前）进行。

（三）主梁标高观测

线型（即挠度）是施工控制的主要对象。

也是测试频次最高和观察工作量较大的一项测试项目。

根据以往的经验，在每个施工梁段端部布置三个对称的高程观测点，这样既可以测量箱梁的挠度，又可以观测箱梁是否发生扭转。

主梁在每一节段的施工过程中，都需要观测箱梁顶面、底面的挠度，为控制分析提供实测数据。

在梁段立模、混凝土浇筑、预应力张拉前后，需要观测主梁挠度变化和相应的应力变化，以便与分析预测值作比较，并为结构状态修正提供依据。

实施中，在每个施工梁段顶面布置三个对称的高程观测点（两箱梁翼板及箱梁中线处），既可以观测箱梁挠度变化，又可以观测箱梁是否发生扭转变形。

观测点距梁段前沿10cm，上下游测点通过长度调整使其标高一致。

观测点布置如图4，观测基准点可考虑设在墩顶0#块顶面，测点布置如图5所示。

图4主梁标高测点布置图

图40#块基准点布置图

标高的测量工作主要由施工单位完成，监控单位起复核的作用。

为了保证箱梁悬臂端的合拢精度和桥面的线形，节段的顶模标高和成段前后不同工况下测量得到的实际标高要经过监理认可，以作为施工控制的合法依据。

主梁标高观测主要工作的步骤如下：

立模理论标高计算：

箱梁理论立模标高的计算是做好监控监测的基础。

一般情况，在计算立模标高的同时应给出结构三条高程曲线：

设计曲线、目标曲线和预拱度曲线。

根据预拱度曲线应考虑施工阶段、自重、温度、收缩徐变和预应力等作用，所采用的结构材料参数应按实测数值，比如弹模E和容重γ等参数。

箱梁节段施工：

根据监控单位提供的箱梁立模标高进行施工。

三阶段测量：

本桥每个节段施工分三个环节测量：

第一阶段：

挂篮移动后，测现浇段；

第二阶段：

张拉预应力之前，测现浇段；

第三阶段：

张拉预应力之后，测现浇段和已浇段；

测已浇段主要是分析线形。

数据处理及预测分析；

误差分析其是监控的关键技术，采用卡尔曼滤波以及灰色理论进行综合对比分析，并根据对比情况调整参数给出下一节段箱梁的立模标高。

分析数据具体考虑的影响因素包括：

挂篮变形误差、桥面临时荷载影响、结构刚度误差、温度影响、张拉预应力误差及模板定位误差。

实际立模标高：

监控单位在分析处理测量数据之后，发出立模指令。

监控精度：

高程线形控制精度为：

箱梁施工完成后裸梁顶面标高与对应设计标高高差符合设计要求（一般<

3cm）；

箱梁合拢前合拢段两侧箱梁相对高差符合设计要求（一般<

1.5cm）。

平面线形控制精度为：

桥轴线偏差<

1cm

测距精度：

（2mm＋2ppm）

测角精度：

2s

变形测量精度：

±

1mm

为了尽量减少温度对挠度观测的影响，观测时间安排在早晨太阳出来之前。

（四）主梁平面位置及桥面横坡观测

通过观测、修正，保证桥梁轴线、横坡误差在允许范围内。

（五）混凝土收缩徐变参数测定

采用常规方法测定混凝土7、14、28、90天收缩徐变参数，这里不作详述。

（六）钢铰线管道摩阻损失的测定

在进行钢铰线张拉时，由于管道摩阻会造成预应力不同程度的损失。

本测试项目旨在定量钢铰线管道摩阻损失，以确定钢铰线在管道内应力分布情况和实际建立的有效预应力。

（七）混凝土弹性模量测试

早期高标号混凝土的弹性模量变化是影响梁体挠度的因素之一，因此必须根据施工现场的实际情况和使用的配合比实测混凝土弹模—龄期（E—T）曲线。

拟采用现场取样通过万能试验机试压的方法，测定混凝土在3、7、14、28、60天龄期的E值，以得到较完整的E—T曲线。

此参数测定由施工单位配合完成。

（八）混凝土容重的测量

在现场取样，采用实验室常规的方法测定混凝土容重。

（九）施工临时荷载的测定

施工单位应提供准确的施工临时荷载和随时产生的变化给监控小组，经监理认可后作为计算数据。

（十）施工挂篮性能测定

施工单位在施工前要进行挂篮加载试验，一方面消除非弹性变形，一方面提供系列荷载作用下挂篮的弹性变形，共计算立模标高时参考。

六、施工控制工作具体进程

（一）悬臂浇注前的准备工作

分别查取主梁各段混凝土立方体抗压强度及弹性模量。

测量施工墩0＃块、1＃块的两端截面腹板外缘顶面标高及该截面单幅中轴线顶面标高。

（测量时间一般选在凌晨进行）。

箱梁0＃、1＃块利用支架浇注，支架要进行预压，要有足够的刚度、强度及稳定性，并应采取可靠措施控制水热化，防止温度裂缝的产生。

在0＃块、1＃块两端拼装挂篮，进行挂篮预压试验，测量挂篮在各级荷载作用下的变形值，测试控件杆件的应变值，具体方案现场确定。

因主桥未设置临时锚固设施，0＃、1＃块施工支架要作为临时锚固，在各梁段分别合拢之后，方可拆除。

（二）悬臂施工

当施工墩顶上0＃梁段浇筑完成并达到设计强度后，方可张拉横向、纵向预应力筋、安装挂篮，挂篮应有足够的刚度、强度及稳定性，各部分连接安全可靠。

（三）合拢段施工

本桥共有六个合拢段，即4个边跨合拢段和2个中跨合拢段，其合拢顺序要严格按照设计文件要求的顺序进行。

合拢段混凝土浇注采用预压重法，即预先在合拢段两端以及合拢端另一悬臂侧加水箱按合拢段混凝土总量的一半注水压重，待压重完成后，焊接合拢段劲性骨架，为尽量减少温度的影响，设计合拢温度控制在10～15℃范围内。

浇注合拢段混凝土时边浇边放水，保持速度一致。

合拢段施工应尽量在当天低温时进行，升温时终凝，确保混凝土不受降温开裂。

在合拢过程中劲性骨架为受力构件，必须确保其焊接质量。

当最后梁段浇注且完成预应力张拉锚固后，对称同步拆除每个悬臂端的挂篮。

（1）中跨合拢：

其主要步骤如下：

在中跨梁段上安装合拢段吊架，清理桥面施工荷载；

安装中跨合拢段支撑结构；

张拉中跨合拢段临时预应力束，浇注混凝土，其浇注时间宜在同一天温度较平缓的时段进行，边浇注混凝土边卸去中跨悬臂端的压重荷载，保持浇注混凝土与卸载同步进行。

合拢段混凝土强度达90％设计强度，张拉中跨底板部分预应力束，张拉该段横向、竖向预应力筋；

拆除中跨支架及模板。

（2）边跨合拢：

完成边跨现浇段搭架、浇注混凝土及养护，安装合拢段吊架；

在边跨梁段上安装合拢段吊架，并在边跨及中跨悬臂端压重，其压重吨位待合拢段施工时视实际情况分析确定。

清理桥面施工荷载。

安装边跨合拢段支撑结构；

张拉边跨合拢段临时预应力束，浇注混凝土，其浇注时间宜在同一天温度较平缓的时段进行，边浇注混凝土边卸去边跨悬臂端的压重荷载，保持浇注混凝土与卸载同步进行。

（中跨悬臂端压重保持不变）；

待合拢段混凝土强度大于90％设计强度后，张拉边跨底板束和合龙段顶板束；

拆除边跨支架及模板。

（四）几个试验监控

挂篮试验方案应有中标施工单位完成，在此不多阐述。

监控单位要根据挂篮试验方案得出挂篮各控制点的荷载变形曲线，如后锚点和前吊带等；

混凝土弹模试验以及混凝土容重试验由中标施工单位完成；

预应力摩阻试验方案和材料试验方案应由监控方参与，施工方完成；

混凝土徐变试验由监控方参与，施工方完成。

七、施工控制的实现

（一）确定结构施工控制参数

结合设计文件所提供的设计参数，以及进行的现场测试结果，对大桥施工控制中的各参数进行识别和取定。

在施工中，参照设计文件所划分的施工阶段数，对各施工阶段考虑预应力索张拉信息、徐变信息（徐变终极值采用1800天）、施工荷载信息以及施工时间等信息。

挂篮荷载和施工机具等施工荷载根据实际取用。

施工控制就是通过结构分析和误差分析，来消除理论计算与施工实际情况间的差异，消除设计参数计算取值与参数实际情况的差异，消除施工误差和测量误差。

施工控制中的主要参数如下：

混凝土弹模

预应力钢绞线弹模

砼收缩、徐变系数

混凝土容重

材料热膨胀系数

施工临时荷载

（二）确定结构的受力状态——前进分析法

前进分析用于完成施工各阶段结构的内力与位移计算分析，并将内力累计起来得到成桥结构的受力状态。

其计算是按有限位移理论进行，砼徐变、收缩的时差效应在各施工阶段中逐步计入。

计算过程中，将以各施工阶段结构受力状态作为本阶段结构时差、非线性计算的基础，前一阶段结构位移作为本阶段确定结构轴线的基础。

计算是对施工阶段循环进行，循环结束时分析结果为成桥若干年后结构的受力状态。

前进分析不仅可以为成桥结构的受力提供较为精确的结果，为结构强度、刚度验算提供依据，而且还是确定施工阶段理想状态的基础。

（三）确定结构的施工