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1、中铁四局集团有限公司 长城大桥 40+64+40m 单线连续梁施工监控方案0附件一长城大桥单线连续梁施工监控方案长城大桥单线连续梁施工监控方案一、长城大桥施工监控的目的、原则及意义一、长城大桥施工监控的目的、原则及意义1.11.1 施工监控的目的施工监控的目的施工监控是施工控制中决定控制措施的一项辅助措施和收集相关数据的必要手段，是避免出现意想不到的极端施工事故的有利参考信息之一。施工监控的目的主要有两个方面：确保施工过程的安全；确保成桥状态结构的内力和线形满足设计要求。为了实现这两个目的，必须对施工过程进行有效的控制，准确实测能够反应结构受力状态的结构响应，对施工过程中的各种影响成桥目标的模
2、型参数进行合理的修正，对结构前期状态进行识别，对后期状态进行预测及调整，以确保大桥施工过程的安全和成桥状态结构内力及线形满足设计要求。1.21.2 施工监控的原则施工监控的原则大桥施工监控中须遵循三个方面的原则：满足受力要求、线形要求及内力与线形的调控手段符合规范。为了实现设计规定的成桥状态单线连续梁线形，必须根据每一阶段的状态误差对立模标高进行调整。将理论分析模型参数误差及各种施工误差引起的单线连续梁标高变化通过立模标高的调整予以修正，以确保大桥单线连续梁线形误差控制在容许范围之内。1.31.3 施工监控的意义施工监控的意义由于大跨度连续梁桥设计与施工高度耦合，所采用的施工方法和安装顺序与成
3、桥后的主桥线形及结构内力状态有密切的关系。并且大跨度连续梁桥一般多采用节段施工方法进行施工，结构体系随施工的进展而不断发生变换，在施工架设中，结构受力和变形变化幅度大，影响因素较多，使得实际桥梁在施工过程中的每一状态不可能与设计状态完全一致。造成实际状态与设计状态不一致的主要因素是：(1)设计时设计参数的取值不可能与实际结构一致，比如结构自重、断面尺寸、混凝土弹性模量、施工荷载等均是具有随机性的几何和物理常数，与设计值相比将或多或少有所变化；(2)环境因素诸如温度、湿度的影响；(3)施工误差的影响；中铁四局集团有限公司 长城大桥 40+64+40m 单线连续梁施工监控方案1(4)结构计算模型简
4、化和计算误差的影响；(5)测量误差的影响。上述这些因素的影响在设计阶段一般没有也无法完全考虑和计及，只有在施工过程中根据结构的实际反应予以考虑。若不在施工过程中实施有效的控制，就有可能由于误差的积累致使成桥后结构的整体受力状态及线形严重偏离设计目标而影响结构的可靠性。大桥工程较大，受力复杂，为使其线形、内力符合设计要求，进行施工控制就成为保证其顺利修建的必要条件之一。 二、长城大桥施工监控实施方案二、长城大桥施工监控实施方案2.12.1 长城大桥施工监控依据长城大桥施工监控依据1.新建铁路长城大桥工程设计图纸2.国家及铁道部颁发的现行有关原材料、施工控制、产品验收的“规范、规程、规则、施工标准
5、、验收标准”等。3.单线连续梁施工图纸。2.22.2 长城大桥施工监控的要点长城大桥施工监控的要点本次监控主要根据施工现场的具体实际情况，对单线连续梁的成桥状态和每个施工阶段的结构状态进行复核验算，并确定各节段的立模标高以及不同施工状态下的单线连续梁标高，长城大桥施工监控的重点内容是：(1)根据大桥施工组织设计、设计院设计图纸及监理单位要求等资料，撰写长城大桥施工监控实施方案；(2)单线连续梁线形控制和墩身沉降监测；(3)单线连续梁预应力钢束的张拉质量控制，严格按照施工规范要求控制预应力钢束张拉力的偏差在允许的范围之内，以确保单线连续梁结构的受力安全；(4) 单线连续梁应力与温、湿度及风速监测
6、，在单线连续梁相应控制断面预埋应力传感器进行单线连续梁应力实时监控，从而及时掌握单线连续梁的实际应力状态；(5)大桥实时跟踪数据误差分析和设计参数修正；(6)撰写长城大桥施工监测报告。2.32.3 长城大桥施工监控的目标长城大桥施工监控的目标通过对长城大桥主桥进行系统的理论分析和现场测试，在充分了解大桥受力性能和施工工艺以及系统观测的基础上，建立合理的力学分析模型，对中铁四局集团有限公司 长城大桥 40+64+40m 单线连续梁施工监控方案2施工过程中的单线连续梁结构实施有效控制，以确保大桥施工过程中的安全并使成桥后结构的内力和线形符合设计预期。2.42.4 长城大桥施工控制方法长城大桥施工控
7、制方法目前在节段施工桥梁施工控制方面应用较多的为自适应控制理论。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
8、成为自适应控制系统。图 2.4-1 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 2.4-2 为连续梁施工控制流程图。有限元计算模型实际结构计算结果e实测结果参数调节控制量反馈计算施工理想状态施工结果输出控制调整量图 1 自适应施工控制基本原理参数估计算法修改理想状态+- 控制量输入图 2.4-1 自适应施工控制基本原理中
9、铁四局集团有限公司 长城大桥 40+64+40m 单线连续梁施工监控方案3 图 2. 连续刚构施工控制挂篮定位误差 浇筑混凝土误差 永存预应力误差 弹性模量误差 温度影响 徐变影响 计算图式误差 标高、应力 水平位移、温度 截面尺寸 弹性模量 前期结构分析计算 预告挂篮定位标高 施 工 测 量 误差分析 修改设计参数 结构计算 绑扎钢筋 浇筑混凝土 张拉预应力钢筋 图 2.4-2 单线连续梁施工控制流程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(
10、如单线连续梁应力)和单线连续梁标高进行双控。采用悬臂浇筑的连续梁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。由于单线连续梁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单线连续梁施工控制的关键。所以，对于单线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。2.52.5 长城大桥施工监控的内容长城大桥施工监控的内容长城
11、大桥施工监控的主要内容为：施工监测和施工控制两部分。2.5.12.5.1 长城大桥施工监测长城大桥施工监测施工监测是施工监控的基础。在施工中对结构关键部位和关键点进行监测，获取反映实际施工情况的数据和技术信息，不断根据实际情况进行修正和调整，使施工状态始终处于控制范围之内。中铁四局集团有限公司 长城大桥 40+64+40m 单线连续梁施工监控方案4长城大桥的施工监测范围主要包括两部分：(1)桥梁结构性能的监测：主要包括大桥单线连续梁的各控制部位线形监测、墩身沉降监测、单线连续梁和桥墩的应力、应变监测以及预应力管道摩阻损失测定。(2)桥梁工作环境的监控：主要包括桥址环境温、湿度检测、箱梁和桥墩结
12、构内部温度和温度梯度变化监测。 长城大桥单线连续梁的监控部位主要有主桥的主跨与边跨及相应桥墩等。通过监测这些关键结构部位的应力以及结构的变形，及时了解结构实际力学状态。由于箱梁在悬臂浇筑施工时受混凝土自重、日照、温度变化、墩柱压缩等因素影响而产生竖向挠度，混凝土自身还存在收缩、徐变等因素，也会使悬臂段发生变化，为使合拢后的桥梁线形及应力状态符合设计要求，达到中跨合拢段高程误差控制在15mm，成桥后单线连续梁高程误差控制在20mm以内的要求，最大限度地使实际的状态(应力与线形)与设计的相接近，必须对各悬臂施工节段的挠度与应力进行随时观测，随时控制，以便在施工过程中及时调整有关的标高参数，为下节段
13、的模板安装提供数据预报，确定下节段悬臂浇筑施工的合适模板立模标高。2.5.1.12.5.1.1 施工监控控制网的建立和高程控制施工监控控制网的建立和高程控制施工监控观测的首要工作是建立高程控制的测量控制网，复测与加密施工测量控制网，设置高程监控观测点和施工临时水准点。由于单线连续梁的线形测量是对单线连续梁各块件控制点的标高测量和单线连续梁中轴线测量，而单线连续梁的线形测量又是以线形通测和局部块件标高测量相结合的，在每个悬浇梁段的浇筑阶段和张拉阶段结束后，应对已成梁段的标高进行一次通测，以反映出实际施工时单线连续梁的挠度变化。在合拢前后阶段、二期恒载施加前后阶段等关键施工阶段都应对全桥的单线连续
14、梁线形进行一次通测。这些数据是进行高程控制分析中最重要因素之一。长城大桥的高程测量控制网设置在桥墩中心线，由桥墩及相邻两侧23 个引桥桥墩中轴线组成，组成一个局部闭合线性控制网。而后根据施工的进度安排将桥墩上的控制点转移到各自桥墩单线连续梁的 0#块中心处，按固定水准点设置要求建立主桥悬臂浇筑临时测量水准点，形成局部水准网，计划使用 10mm 厚钢板加焊 20mm 直径的竖直钢筋预埋在 0#块中心处，形成主桥悬臂浇筑临时测量水准点，同时基础沉降观测基点设在墩底侧面中心线处，中铁四局集团有限公司 长城大桥 40+64+40m 单线连续梁施工监控方案5见图 2.5.1-1 所示。由于临时水准基点随
15、着基础一起沉降，因此在施工中需要随时对基础沉降进行观测，以便及时修正水准基点标高。161010主梁、墩侧面20图 2.5.1-1 桥墩基础沉降水准控制点布置示意图注：基础沉降水准控制布置选取桥墩两侧距离能够施测的位置进行控制点的布设，具体情况根据施工现场情况定。主桥箱梁悬臂浇筑施工控制观测点基本上按照设计方式设置，在每一悬浇节段顶面端部 3-5(cm)处预埋三个钢钎，作为观测点。这样不仅可以观测箱梁的挠度，同时可以观察箱梁是否发生扭转变形。在施工过程中，对每一断面需要进行立模、混凝土浇筑前、混凝土浇筑后、钢束张拉前、钢束张拉后的标高观测，以便观察悬臂浇筑梁段的各点挠度及 T 构的整体线形变化历
16、程，以保证 T 构悬臂端的合拢精度及最终的全桥线形符合设计标高。具体观测内容及顺序：1、立模标高，待浇箱梁底模前缘标高。以“悬臂浇筑标高通知书”形式下达给施工班组，在移(或安装挂篮)后，施工班组以此数据来调整挂篮的前吊带千斤顶，从而达到施工高程控制的目的。2、在浇筑混凝土之前(此时钢筋工作结束，挂篮前吊带千斤顶、端模板最后一次校正完毕)，测量端模板 A、C 两点附近模板接头处的高程。在浇筑混凝土刚结束时再复测一次。用两次数据的差值减去挂篮变形值后，即为浇筑挠度实测值。3、在张拉阶段之前约半天，实测箱梁顶板 A、B、C 三点的高程。4、在张拉阶段结束后，移挂篮之前，实测箱梁顶板 A、B、C 三点的高中铁四局集团有限公司 长城大桥 40+64+40m 单线连续梁施工监控方案6程测点。这里需要说明两点
