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1、高墩大跨桥梁监控量测技术方案大纲北京中土赛科科技开发有限公司2010年4月目 录一、工程概况11.1高墩桥梁1二、监控目的、意义22.1高墩桥梁2施工监测3施工控制3参加项目的单位及配合3三、监测方案43.1高墩桥梁4施工监测的任务及内容4施工监测方法5混凝土材料力学参数测定6高桥墩施工监测7监测仪器8四、监测资料的整编、初步分析及信息反馈94.1原则94.2原始监测资料的搜集和整理94.3原始监测资料的检验和处理104.4监测资料的整编124.5整编资料的信息反馈13五、监测工作计划和质量保证措施145.1计划监控点145.2进度计划15进度计划15进度保证措施155.3质量保证措施16一、
2、工程概况1.1高墩桥梁张石高速公路张保界至涞源段高速公路位于保定地区西部，是河北省“五纵、六横、七条线”高速公路网络中“五纵”的一部分,是沟通张家口地区和保定地区之间的一条交通主干线。全线共设特大桥2218米/2座，大桥4002.2米/20座（双幅计），中桥725.44米/10座，小桥524米/17座，涵洞61道，通道16道，天桥4座，分离立交2座。该路段超过30米的高墩分布情况见表1。从表中可以看出，超过30米的桥墩形式大部分为薄壁空心墩，其中超过50米的高墩有21个，分布于伊家铺特大桥和团圆特大桥，最大墩高53.647米，位于伊家铺特大桥右幅20号墩。表1-1 超过30米的高墩分布表桩号桥
3、名高墩号 墩高(m)桥墩形式K3+431.5伊家铺号大桥左幅230.4柱式墩左幅733.6薄壁空心墩右幅833.6薄壁空心墩K7+114石片号大桥左幅232.5薄壁空心墩左幅337.5薄壁空心墩左幅435.7薄壁空心墩右幅231.5薄壁空心墩右幅334.2薄壁空心墩右幅433.9薄壁空心墩K2+237伊家铺特大桥左幅438.363薄壁空心墩左幅1130.103薄壁空心墩左幅1529.018薄壁空心墩左幅1944.912薄壁空心墩左幅2351.27薄壁空心墩右幅436.398薄壁空心墩右幅551.218薄壁空心墩右幅643.238薄壁空心墩右幅742.558薄壁空心墩右幅1239.158薄壁空心
4、墩右幅1334.923薄壁空心墩右幅1733.983薄壁空心墩右幅1836.647薄壁空心墩右幅1940.347薄壁空心墩右幅2053.647薄壁空心墩右幅2344.505薄壁空心墩K8+370左幅团圆特大桥左幅631.762柱式墩左幅743.798薄壁空心墩左幅850.253薄壁空心墩左幅952.813薄壁空心墩左幅1051.973薄壁空心墩左幅1151.833薄壁空心墩左幅1252.093薄壁空心墩左幅1352.151薄壁空心墩左幅1452.112薄壁空心墩左幅1550.872薄壁空心墩左幅1652.032薄壁空心墩左幅1748.592薄壁空心墩左幅1848.352薄壁空心墩左幅1946.
5、712薄壁空心墩左幅2042.072薄壁空心墩左幅2139.704薄壁空心墩左幅2234.55薄壁空心墩K8+410右幅团圆特大桥右幅639.514薄壁空心墩右幅750.287薄壁空心墩右幅851.257薄壁空心墩右幅950.333薄壁空心墩右幅1050.643薄壁空心墩右幅1152.103薄壁空心墩右幅1252.161薄壁空心墩右幅1352.322薄壁空心墩右幅1451.382薄壁空心墩右幅1552.342薄壁空心墩右幅1648.902薄壁空心墩右幅1748.661薄壁空心墩右幅1848.022薄壁空心墩右幅1944.382薄壁空心墩右幅2040.241薄壁空心墩右幅2138.801薄壁空心
6、墩右幅2232.257柱式墩二、监控目的、意义2.1高墩桥梁高墩连续梁桥构造及力学性能比较复杂，它主要经历体系转换的过程，即由原来简支的静定结构转变为连续的超静定结构，因此确保施工质量是工程的关键，高墩施工监控的目的在于保证施工过程中桥墩截面应力分布、变位都能处于安全合理的范围之内，特别是确保大桥上部结构顺利合拢具有十分重要的意义。故必须对高墩进行监测、跟踪分析和控制。通过建设方、设计方、施工方、监理方及施工监测与控制方等各方的共同努力，以确保大桥的施工达到安全、顺利、快捷及优质地建成的目标。其研究成果也可提供给其他高墩桥梁施工监控参考。高墩施工监控主要包括施工监测和施工控制两方面的工作。2.
7、1.1施工监测（1）通过施工监测，可实时确定桥墩各施工阶段的应力应变状态；（2）通过施工监测及其分析，可判断桥墩结构的安全状态，为施工质量控制提供数据；（3）通过监测及其分析，可为下一步施工方案及安全保障措施的决定提供决策依据；（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长期监测的设备，为养护维修建立科学的数据档案；（5）通过施工监测及分析，验证桥梁结构设计与施工计算理论、分析方法及其所用假定的合理性，推动其发展，为设计与施工积累科学的数据。2.1.2施工控制（1）通过对大桥桥墩设计方案的检算分析，可校核主要设计数据，避免重大差错；（2）通过对施工方案的模拟
8、分析，可对施工方案的可行性做出评价，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内力分布和变位，为施工提供目标与决策依据；2.1.3参加项目的单位及配合1）参加项目的单位（1）建设单位（领导组）主要对项目进行领导与管理，组织有关技术方案讨论及评审。（2）监控单位（监控组）主要对项目进行室内理论分析、参数测定及现场跟踪监测与控制实施，完成有关资料整理及工作、监控报告。（3）施工单位主要进行结构线形及位移的测量，提供测量资料，配合监测与控制工作并付诸实施。（4）设计单位提供各阶段立模标高、应力设计理论值：根据施工需要及时确认并提供调整后的标高、应力理论值。（5）
9、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。2）施工控制过程中各单位配合（1）成立大桥施工监控技术小组在实际工作中，应组织一个由业主、监控组、设计、监理和施工等单位参加的大桥施工监控技术小组，负责重要问题的讨论、决策及协调各单位工作。（2）监控组和设计单位配合监控组分阶段提交控制截面的实际状态，以便对计算进行校核。在施工监测过程中，如发现异常情况，及时与设计单位商讨分析问题并提出对策。（3）监控组应保持与施工单位的密切联系根据施工进度和方案所预定的测试部位，施工单位应及时通知监控组进场埋设传感器，施工人员要注意保护测试传感器和导线，如发现损坏应及
10、时通知监控人员。在施工监控实施过程中，施工单位要指定专人负责与监控组的有关协调工作，并在现场提供必要的配合。（4）监控单位提交报告的形式监控单位将施工过程中的计算和实测成果及评价报告以书面形式提交给业主。每一主要施工阶段提交一次。在监控工作全部完成后，提交总报告。三、监测方案3.1高墩桥梁施工监测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）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
11、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，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
12、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），并结合结构应力、变形来综合评定、控制其稳定性。施工监测方法 桥梁施工监测的主要任务是桥梁施工过程的安全监测和桥梁结构线形及内力状态的监测。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。
13、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。混凝土材料力学参数测定 结构设计时的参数一般是按规范取用，这对设计是可以的，但在
14、结构施工控制时应对部分主要参数进行实际测定，以便对结构设计参数进行一次修正，使成桥线形满足设计要求。（1）混凝土弹性模量测定在计算结构变位、超静定结构内力、温度应力、构件在施工及使用阶段截面应力时，常把混凝土看作近似的弹性材料来分析，这时就需要用到混凝土的弹性模量。 混凝土弹性模量的测试主要是为了测定混凝土弹模（E）随时间（t）的变化过程，即Et曲线。采用现场取样通过万能试验机试压的方法，分别测定混凝土在3d、7d、14d、28d、60d、90d、180d、360d龄期的弹模值，以得到完整的Et曲线。每次试验应制备151530cm的6个试件，其中3个用于测定轴心抗压强度。试件制作后应保持与施工构件相同的养护条件，试验仪器、试验步骤、加载过程严格按照有关规定执行。弹性模量试验结果的计算精确至100MPa。（2）混凝土容重测定混凝土的容重大小与所采用的骨料有关，其大小将影响桥梁的恒载大小是否与设计值相同。混凝土容重的测定是在现场取样，采用试验室的常规方法进行测定。所用仪器设备主要有容量筒、台
