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1、黄陵至延安高速公路洛河特大桥施工监控实施方案长安大学第 1 页目录1概述2施工控制的目的及意义3施工控制系统31 施工控制的技术依据32 施工控制的任务及内容33 施工控制方法34 施工控制程序4施工监测系统41 施工挂蓝及托架静力荷载试验42 边跨支架施工段支架静力荷载试验43 混凝土材料力学参数测定44 预应力管道摩阻损失测定45 高桥墩施工监测46 主跨施工监测5施工控制流程及施工控制分析51 施工控制流程52 施工控制中结构计算模型的建立53 施工控制中的结构分析54 施工控制中的仿真分析6协调工作内容黄陵至延安高速公路洛河特大桥施工监控实施方案长安大学第 2 页洛河特大桥施工监控实施
2、方案1概述洛河特大桥是西部大通道包（头）北（海）线陕西境内黄陵至延安段高速 公 路上 的 一 座特 大 型 桥梁 ， 该 桥起 点 桩 号 K189+052.00， 终点 桩号K190+108.00，桥梁全长 1056.00 米。主桥为90+3160+90 米预应力混凝土连续刚构，引桥分别是：黄陵岸1030 米预应力混凝土连续箱梁，延安岸330 米预应力混凝土连续箱梁。主桥上部结构 90+3160+90 米预应力混凝土连续刚构箱梁由上、下行的两个单箱单室箱型断面组成，箱梁根部高度9.0米，跨中高度 3.5 米，其间梁高按二次抛物线变化。箱梁顶板厚0.28 米，底板厚由跨中0.3 米按二次抛物线
3、变化至根部 1.1 米。箱梁顶板宽 12.0米，底板宽 6.5米，腹板厚分别为 0.4、0.6 米。桥墩顶部范围内箱梁顶板厚0.5 米，底板厚 1.3 米，腹板厚 0.8 米，除桥墩顶部箱梁内设4 道横隔板外，其余均不设横隔板。箱梁采用纵、横、竖向三向预应力体系。纵向预应力采用19j15.24、12j15.24(标准强度1860MPa、面积140mm2、弹性模量1.9105MPa、锚下张拉控制应力k=0.75Ryb)ASTMA416-92-270 钢绞线，采用 OVM 锚具；竖向预应力采用 j32精轧螺纹粗钢筋（标准强度750MPa）,设计张拉吨位540KN，采用 YGM 锚具； 横向预应力采
4、用 3j15.24钢绞线，扁锚 BM15-3， 设计张拉吨位 585.9KN。所有预应力管道均采用预埋波纹管成型。主桥两幅连续刚构箱梁均采用挂蓝悬臂浇筑法施工，各单“T”箱梁除墩顶块件外，分 20 对梁段，即 63.0+63.5+44.0+44.5 米进行对称悬臂浇筑，桥墩上块件长12.0 米，中孔合拢段长2.0 米，边孔现浇段长11.0 米。黄陵至延安高速公路洛河特大桥施工监控实施方案长安大学第 3 页梁段悬臂浇筑最大块件重量163.0 吨，挂蓝自重按 80.0 吨考虑，中孔合拢段吊架重量控制在 20 吨以内。主桥合拢顺序为先边跨、再次边跨、最后中跨合拢。桥梁下部结构左、右相互分离，主桥桥墩
5、采用双薄壁空心墩，横桥向宽6.5 米，顺桥向单薄壁 4.0米及 2.5 米，壁厚顺桥向 0.5 米，横桥向 0.5米及 1.0米。主引桥分隔墩墩高大于20.0米时采用空心薄壁墩，墩高小于20.0米时采用双柱式桥墩， 桥台采用柱式桥台。 主桥桥墩采用直径2.0 米的钻孔灌注嵌岩桩，主引桥分隔墩及引桥桥墩采用直径1.5 米的钻孔灌注桩，桥台采用直径1.5 米的钻孔灌注桩。主桥桥墩10、11、12、13、14、15 号高度分别为41、64、128、143.5、46、35 米。2施工控制的目的及意义对高墩大跨径连续刚构桥，从基础施工到通车运营，主要经历了下部施工、主梁悬臂施工、全桥合拢及桥面系施工等环
6、节。尽管按照现有较为成熟的理论和方法可以方便地求出主梁各施工阶段的变形值及预拱度，但结构的实际变形却未必能达到预期结果，主要是由于各种因素的直接或间接影响，如设计计算所采用材料的力学参数（弹性模量、 设计强度、收缩徐变系数等）、截面尺寸、施工荷载等与实际工程施工过程中所表现的相应参数不完全一致，或施工过程中不可避免的立模误差、测量误差、预应力张拉测试误差等，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，结构的受力和变形表现为非平稳的随机过程。上述偏差随连续刚构桥悬臂段的不断伸长而逐渐积累，如不加以控制及调整，主梁标高将显著的偏离设计目标，造成合拢困难，并影响成桥的内力及线形。黄陵
7、至延安高速公路洛河特大桥施工监控实施方案长安大学第 4 页桥梁施工监测与控制是对施工中的主要环节及过程进行监测与控制，保证施工过程中结构处于安全状态，以及根据结构的实际状态，对利用各种测试及监测手段获取的数据进行跟踪修正计算，给出后续各施工阶段的标高及内力反馈数据，用以指导和控制施工过程，保证桥梁线形及内力符合设计要求。对于大跨径桥梁，必须及时纠正实际施工状态与设计理想状态之间的误差，需要采用反馈控制或自适应控制方法，才能使线形及内力最大限度的接近设计理想状态。反馈控制和自适应控制都是建立在结构已施工部分的大量实测数据基础之上，这些实测值包括施工过程中各块段应力、标高及温度等。对实桥进行及时有
8、效的监控，不仅可以避免施工过程中的不安全因素，而且可以为丰富设计理论、完善施工技术及保证施工质量提供可靠的技术保障。结构应力（包括混凝土应力、钢筋应力等）监测是施工监控的主要内容之一，它是施工过程的安全预警系统。连续刚构桥结构某指定点的应力，随着施工过程的推进其值不断变化，在某一时刻的应力值是否与分析（预测）值一致，是否处于安全范围是施工控制必须关心的内容，解决的办法就是监控。一旦监控发现异常现象，就应立即停止施工，查找原因并及时处理。因此，高墩大跨径连续刚构桥的施工，必须对施工过程中的结构内力和变形进行实时监控，对有关控制参数加以调整和控制，以保证成桥状态最大程度的接近设计期望值，使设计和施
9、工高度耦合。3施工控制系统对于悬臂施工的大跨径桥梁结构，随着施工过程的不断进行，桥梁结构的荷载状态、环境温度、湿度不断变化，结构内力和变形也不断变化。为了保证施工过程中结构的安全可靠，为了保证成桥后的线形及内力最大限度的黄陵至延安高速公路洛河特大桥施工监控实施方案长安大学第 5 页接近设计理想状态，必须对每一施工阶段进行实时监测和分析，并采用一定的方法对结构变形、结构应力加以控制，确保施工过程或经过调整后的施工过程得以准确的实现。31 施工控制的技术依据1）本项目合同文件中的技术规范；2）中华人民共和国交通部部标准 公路桥涵施工技术规范 （JTJ041-2000） ；3）中华人民共和国行业标准
10、公路工程质量检验评定标准（JTJ071-98）32 施工控制的任务及内容桥梁施工控制的任务就是对桥梁施工过程实施控制，确保在施工过程中结构的内力和变形始终处于容许的范围内，确保成桥状态（成桥线形与成桥内力）符合设计要求。1）几何（变形）控制不论采用什么施工方法，桥梁结构在施工过程中总要产生变形，并且结构的变形将受到诸多因素的影响，极易使桥梁结构在施工过程中的实际位置（立面标高、平面位置）状态偏离预期状态，使桥梁难以顺利合拢，或成桥线形与设计要求不符，所以必须对桥梁进行施工控制，使其在施工中的实际位置状态与预期状态之间的误差在容许范围和成桥状态符合设计要求。2） 应力控制桥梁结构在施工过程中以及
11、在成桥状态的受力情况是否与设计相符合是施工控制要明确的重要问题。通常通过结构应力的检测来了解实际应力状态，若发现实际应力状态与理论（设计）应力状态的差别超限就要进行原因查找和调整，使之在容许范围内变化。结构应力控制不象变形控制那样易于发现，黄陵至延安高速公路洛河特大桥施工监控实施方案长安大学第 6 页若应力控制不力将会给结构造成危害，严重者将发生结构破坏，所以它比变形控制显得更加重要，必须对结构应力进行严格控制。3） 稳定控制桥梁结构的稳定性关系到桥梁结构的安全，它与桥梁的强度有着同等的甚至更重要的意义。对桥梁施工过程中出现的失稳现象，目前主要是通过稳定分析计算（稳定安全系数） ，并结合结构应
12、力、变形来综合评定、控制其稳定性。施工过程中除桥梁本身的稳定性必须得到控制外，施工过程中所用的支架、挂蓝等施工设备的各项稳定系数也应满足要求。33 施工控制方法桥梁施工控制的主要任务是桥梁施工过程的安全控制和桥梁结构线形及内力状态的控制。施工控制采用预测控制法，即在全面考虑影响桥梁结构状态的各种因素和施工所要达到的目标任务，对结构的每一个施工阶段形成前后状态进行预测，使施工沿着预定状态进行。由于预测状态与实际状态间总是有误差存在，某种误差对施工目标的影响则在后续施工状态的预测予以考虑，以此循环直到施工完成和获得与设计相符的结构状态。在实际监控中，首先将由设计单位计算确定的各施工阶段的主要测试部
13、位的施工控制目标值输入监控管理系统，然后再对施工阶段完成后的现场监控数据进行判别，对两组数据进行分析，最后提出有关信息供施工控制决策。在桥梁施工过程中，由于混凝土龄期短，其徐变、收缩影响大，必须加以分析和控制。考虑徐变、收缩后的应力、应变、拱度等状态，监控单位按照设计单位提供的有关控制截面的应力、变形、桥墩位移、张拉束等控制值，分析、制订本阶段的监控目标，并在施工实施后进行偏差分析。施工控制的核黄陵至延安高速公路洛河特大桥施工监控实施方案长安大学第 7 页心任务就是对各种误差进行分析、识别、调整，对结构未来状态进行预测。34 施工控制程序施工控制程序如图3-1 所示：图 3-1 施工控制程序4
14、施工监测系统41 施工挂蓝及托架静力荷载试验1）测试目的及内容（1）通过对挂蓝的静力荷载试验，检验挂蓝的强度和刚度是否满足要求；施工监控系统计算组测试组顾问组计 算 模 型 建 立与 修 正施 工 阶 段 结 构计 算 与 分 析仪 器 标 定 、现 场安 装 、系 统 调 控现 场 数 据 测 试及 其 整 理技 术 指 导咨 询 把 关监测结果施工决策业主监理设计施工监控决策：问题处理方案或准予下一步施工黄陵至延安高速公路洛河特大桥施工监控实施方案长安大学第 8 页（2）测试挂蓝后锚钢筋的应力，检验后锚钢筋是否满足强度要求；（3）通过挂蓝前吊点的挠度测量，为大桥施工中的标高控制提供参考数据
15、。2）测试仪器应变量测采用电阻应变片， 测试数据由日产7V08 数据采集仪快速存盘和打印，可自动、准确、可靠、快速测量多点的静态应变值。主桁杆及后锚钢筋的应力由该系统直接测量得到。受测试现场条件限制，一般无法使用相对式位移传感器，所以挠度及支点沉降采用精密水准仪进行测量。3）加载程序以挂蓝施工过程中所承受的最大荷载作为控制荷载，同时考虑模板、工作平台、施工机具等其它荷载，由挂蓝设计方进行等效荷载设计，确定挂蓝的每个前主吊控制荷载。主桁杆后锚钢筋的应力及挂蓝挠度的容许控制值也由挂蓝设计方提供。利用 0#块上的锚固钢筋及钢绞线形成简易加力架，用张拉千斤顶分别对前主吊进行同步加载。一般按照最大荷载分
16、5 级进行加载。4）测点布置根据测试要求，在挂蓝的主桁杆、挂蓝的后锚钢筋上布置应力测点，在挂蓝的前吊点布置挠度测点。为了测定挂蓝前吊点的相对挠度，还应对支点的沉降进行测量。 图 4-1、图 4-2 分别示意了挂蓝的应力、 挠度测点及其编号。图 4-1 挂蓝应力测点布置图 4-2 挂蓝挠度测点布置3(13)下弦杆后斜杆2(12)1(11)4(14)9(19)10(20)7(17)前斜杆8(18)上弦杆6(16)5(15)1234黄陵至延安高速公路洛河特大桥施工监控实施方案长安大学第 9 页5）测试结果处理表 4-1、表 4-2 分别示出挂蓝静力荷载试验测试结果所用表格。表 4-1 挂蓝静载试验应力记录表（MPa）测点位置1 级荷载2 级荷载3 级荷载4 级荷载5 级荷载 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 表 4-2 挂蓝静载试验吊点挠度、支点沉降测量记录表(mm) 内容测点位置1 级2 级3
