连续刚构桥施工监控建议书(共23页)

精选优质文档-倾情为你奉上附件2连续刚构桥梁施工控制技术建议书专心-专注-专业1 施工监控目的与意义连续刚构体系桥梁一般采用悬臂浇注法进行施工，其结构体系的形成需要经过一个复杂的过程，如何保证主梁合拢后悬臂两端挠度的竖向偏差和轴线的横向偏差不超过容许范围；如何保证合拢后的桥面线形良好；如何避免施工中主梁截面出现过大的应力等等；这些问题都需要进行仔细的分析和准确的处理。为了使主桥安全、优质和高速地建成，即在成桥后主梁的线形符合设计要求，结构恒载受力状态接近设计期望值，在主桥施工过程中必须进行严格的施工监测和控制。大跨度连续刚构桥的设计与施工相关性很强，如所采用的施工方法、材料性能、施工程序、环境温度场及立模标高等都直接影响成桥的理论设计线形与受力，而施工的实际参数与设计的参数理想取值间差异是客观存在的，为此必须在施工现场中采集必要的数据，通过参数辩识后，对理论值进行修正计算，对主梁浇筑立模标高进行调整与控制，以达到设计要求。通过施工过程的检测、数据采集和优化控制，在施工中依据已建结构的指标，预测未来结构的指标，避免施工差错等重要项目，尽可能减少施工方的调整工作量，缩短工期，节省投资。2 施工监控的原则与方法2.1 控制原则施工控制就是根据施工监测所得的结构参数、材料参数真实值进行施工阶段计算，确定每个悬浇阶段的立模标高，并在施工过程中根据施工监测的成果对误差进行分析、预测和对下一立模标高进行调整，以此来保证成桥后桥面线形、合拢段两悬臂端标高的相对偏差不大于规定值以及结构内力状态符合设计要求。施工控制的目的是要确保施工过程中结构的可靠度和安全性，针对成桥状态的目标进行有效控制，修正在施工过程中各种影响成桥目标的参数误差对成桥目标的影响，确保成桥后结构受力和线形满足设计要求。大跨度连续刚构桥的施工控制主要包括两个方面的内容：线形（变形）控制和应力控制。1、线形（变形）控制主梁线形（变形）控制主要是严格控制主梁每一节段的竖向挠度及横向偏移，若有偏差并且偏差较大时，必须立即进行误差分析并确定调整方法，为下一节段更为精确的施工做好准备。主梁线形（变形）控制的最终目标是保证主梁的整体标高和局部平顺性要求，成桥后（通常是长期变形稳定后）主梁的标高要满足以上两方面的要求。其次主梁的实际桥轴线与理论桥轴线的偏差应符合设计和桥梁工程质量评定标准等的要求。主梁线形调控最直接的手段是调整主梁的立模标高。2、应力要求应力控制是控制主梁在施工过程中和成桥后的应力，尤其是合拢时间的控制，使主梁应力在安全范围内，满足规范的要求。其中主梁应力控制截面为主梁支点最大负弯矩截面、L/4截面、主梁跨中最大正弯矩截面等。2.2 控制方法大跨度连续刚构桥施工过程问题多、困难大，影响参数复杂。如：结构刚度、梁段的重量、施工荷载、混凝土的收缩徐变、温度和预应力等。在施工控制初期理论计算时，都取这些参数值为理想设计值。为了消除因设计参数取值的不确切所引起的施工中设计与实际的偏差，则应在施工过程中通过观测对这些参数进行识别和正确估计。对于重要的设计参数有较大的偏差时，应提请设计方进行理论设计值的修改，对于常规的参数误差，通常采用误差调整理论和方法，通过优化进行调整。1、设计参数识别通过在典型施工状态下对状态变量（主梁应力、位移）实测值与理论值的比较，以及设计参数权重影响分析（或称参数敏感性分析），识别出设计参数误差量。2、设计参数预测根据已施工主梁段设计参数误差量，采用合适的预测方法（如灰色模型等）预测未来主梁的设计参数可能误差量。3、优化调整大跨度连续刚构桥施工控制主要以控制主梁线形、控制截面弯矩为主，优化调整也就以这些因素建立控制目标函数（和约束条件）。通过设计参数误差对桥梁变形和内力的影响分析，应用优化方法（如带权最小二乘法），调整主梁施工阶段立模标高、温度模式的选取、预应力的适当调整，使成桥状态最大限度地接近理想设计成桥状态，并且保证施工过程中受力安全。3 施工监控主要工作内容3.1 理论计算大跨度连续刚构桥的施工均采用分阶段逐步完成的，结构的最终形成必须经过一个漫长而复杂的施工过程。对于施工过程中的每一个阶段进行详细的变形和受力分析，是施工控制的最基本的内容之一。具体过程是：计算按照施工和设计所确定的施工工序，以及设计所提供的基本参数，对施工过程进行一次正装计算，得到各施工状态以及成桥状态下的结构受力和变形等状态控制数据。与设计和设计监理相互校对确认无误后再作为连续刚构桥施工控制的理论轨迹。提供以下理论控制数据：（1）各施工状态下以及成桥状态下状态变量的理论数据：主梁标高、控制截面应力应变。（2）施工控制数据理论值。（3）立模标高。3.2 施工过程中结构的变形、应变和温度监测在施工过程的每一施工阶段，通过监测主梁在各个施工阶段的应力和变形，来达到及时了解结构实际行为的目的。根据监测所获得的数据，首先确保结构的安全和稳定，其次保证结构的受力合理和线形平顺，为大桥安全、顺利地建成提供技术保障。监测的主要内容有：1、主梁结构部分设计参数的确定影响结构线形及内力的技术参数有很多个，就其对结构行为影响程度大小而言，有些参数需要在施工过程中通过试验进行测定，如：（1）混凝土弹性模量（2）混凝土容重（3）混凝土收缩徐变系数（4）施工临时荷载（5）预应力误差的影响2、主梁变形监测主梁变形监测的内容主要包括：（1）每一个节段施工完成后（挂篮行走就位后）与下一阶段底模标高定位前的桥面标高观测；（2）混凝土浇注前后、预应力张拉前后、挂篮行走前后的挠度观测。1）测点布置：主梁零号块浇注完之后，即在顶面上设置6个基准点，如图4.1所示。图4.1 零号块基准点布置图主梁其它节段开始浇注后，在主梁腹板内侧位置布置标高观测点。每一截面主梁梁顶设立3个标高观测点，如图4.2所示，并用红漆标明编号。图4.2 主梁变形及标高测点布置2）永久水准测点的布置为便于对大桥在施工过程、成桥阶段、长期使用过程中各控制水准点的高程变化情况，必须设置永久性高程控制基准点，以便进行长期（尤其是运营阶段）的观测。3）测试方法用精密水准仪测量各水准测点的标高，并与零号块基准点和永久水准点进行比较。在检测过程中，鉴于日照温差的复杂性，为了尽量减少日照温差效应对观测的影响，挠度的观测时间宜安排在早晨太阳出来之前。在施工过程中，对每一个节段进行数次（至少一次）的观测，以便观察各水准测点的挠度及主梁、拱圈轴线的变化历程，保证主梁、拱圈合拢精度及桥面的线形。3、纵向、竖向预应力损失测试如表1所示的4座连续刚构桥，由于跨径较大，主梁需要承受相当大的弯矩和剪力，因此在箱梁内布置了相当多的预应力筋以满足承载力的需要。设计时采用的预应力损失计算参数是否与实际一致，实际中能否建立预定的预应力度，这需要通过测试结构实际施加的预应力大小，得出预应力的损失计算参数，以进行准确计算。具体测试方法：选取三根纵向和竖向预应力筋，在其张拉端锚下布置大吨位压力传感器，准确测试其预应力大小，定量地测定长钢绞线的摩阻损失以确定实际有效地预应力吨位和预应力筋的延伸量。4、混凝土箱梁应变观测为了及时掌握大跨度连续刚构桥在施工过程中关键部位应力（或应变）的变化规律，弄清理论值与实际值之间的关系，在每一跨主梁、薄壁墩关键部位布置应力测点，通过施工阶段的实时测试获得结构真实的应力状态，对其进行误差分析并判断是否符合设计要求，如果实测值与理论值的差值超限则必须查找原因和调控，使之在允许的范围内变动。1）测试仪器的选择测试仪器的选择关系到测试结果的准确与否。根据多年的使用经验和对应力测试仪器的性能比较，考虑到桥梁施工周期长，需要适合长期观测并能保证足够的精度、简单方便的测试，故采用智能数码应变计作为应力观测仪器。该仪器具有高灵敏度、高精度、高稳定性的优点，适合长期观测，且其测试仪器在测试过程中操作十分方便、简单。2）测试方法长期应变观测点采用智能数码应变计的方法测试，短期应变测点采用电阻应变片测试。智能数码应变计采用相应的专用仪器测试，所有的测试元件都应有可靠的标定数据。3）应变测点布置长期应变测试断面选择在施工过程中应力控制截面以及成桥后活载作用的控制截面。主梁、薄壁墩的测点布置在上下缘处，采用振弦式应变计进行方法，监测主梁承受的弯矩和轴力。具体选取每一跨箱梁的支点截面、和跨中合拢截面作为控制截面，5跨的共11个控制截面（如图4.3所示）；3跨的共7个控制截面（如图4.4所示），测点布置在截面上、下缘处，采用振弦式应变计进行测试，监测箱梁承受的弯矩和轴力。纵横向测点布置如图4.5、4.6所示。图4.3 5跨刚构桥主梁控制截面（共11个）图4.4 3跨刚构桥主梁控制截面（共7个）图4.5 混凝土应变测点布置（纵向）图4.6 混凝土应变测点布置（横向）5、温度及其影响观测温度是影响主梁挠度的主要因素之一。温度变化包括季节温度变化和日照温度变化两类。在这两类温度变化中，季节温差对主梁挠度的影响比较简单变化具有均匀性，可通过采集各节段在各施工阶段的温度，输入计算机中，分析其对主梁挠度的影响。而日照温差的变化最为复杂，尤其是日照作用会引起主梁顶板、底板的温度差，导致主梁发生挠曲。日照温差对主梁挠度的影响一般需要埋设温度测点，摸清主梁日照温度变化的规律。1）温度场观测 测试方法：混凝土中温度测试选用性能良好的进口半导体元件，使用相应的仪表测出。主要在主梁的标准截面内预埋温度测试元件，以测量其内部的温度场分布， 测点布置：主梁选择2个标准断面，每个断面布置18个测点（如图4.7所示）。 测试时间：在主梁施工期间选择有代表性的天气进行24小时连续观测，例如：每个月选择一个晴天、多云天和阴雨天。2）温度对结构变形和受力影响的测量 测试内容：主梁标高、以及相关截面应力应变。 测试时间：与温度场观测同步进行。图4.7 箱梁温度测点布置温度沿桥轴方向变化不大，各个“T”的温度分布规律大致相同，因此选取上游或下游一个“T”中的一个悬臂（选取支点、跨中截面）作为温度测试对象，每个截面布置18个温度测点。全桥共布置温度测点36个。3.3 施工控制有关的基础资料试验与收集1、混凝土收缩试验，测试混凝土不同时间的收缩应变。2、混凝土龄期为4、7、14、28、30、90天的弹性模量试验以及按规定要求的强度实验。如施工现场改变水泥品种批号或砂石集料及配合比时须做一套试验。3、气象资料：晴雨、气温、风向、风速。4、实际工期与未来进度安排。5、挂篮支点反力及其他施工荷载在桥上布置位置与数值。4 施工监控的理论、流程大跨度连续刚构桥的施工控制实际上是一个施工监测识别修正预告施工的循环过程，其实际就是使施工按照预定的理想状态（主要是施工标高）顺利推进。而实际上不论是理论分析得到的理想状态，还是实际施工都存在误差，所以，施工控制的核心任务就是对各种误差进行分析、识别、调整，对结构未来状态作出预测。采用的控制理论是灰色理论预测法。其一般控制流程如图5.1所示：图5.1 施工控制流程图5 施工监控精度和原则1、控制指令执行原则与允许误差（1）主梁立模与预应力束张拉必须在一天中相对稳定均匀温度场（一般为日出前）中完成；（2）立模标高允许误差：5mm；（3）所有应变、温度测点必须在一天相对稳定均匀温度场（一般为日出前）进行全部的测试工作。2、主梁系统控制误差（1）标高误差：主跨25mm；边跨20mm；（2）轴线偏差：10mm；（3）同跨对称点高差：20mm3、应力：满足设计要求。4、其他：断面尺寸等参数允许误差按有关规范取用。6 施工监控操作说明1、总的要求（1）严格控制施工临时荷载，材料堆放要求定点、定量。（2）测量工作由施工方和监控方平行进行，以便于在现场及时校对，同时由监理方进行监测。（3）所有观测记录须注明工况（施工状态）、日期、时间、天气、气温、桥面特殊施工荷载和其他突变因素。（4）每一施工工况完成后，由有关方进行测试，确认测量结果无误后方可进行下一工况的施工。（5）控制指令表经有关方签认后方可执行，才能进行下一阶段的施工。2、测试内容：（1）主梁标高（所有测点）。（2）控制截面应力应变。3、附加说明：（1）回避日照温度影响。（2）主梁标高及偏位在施工前后各测一次。7 现场组织、分工与协调7.1 组织施工控制是个高难度的施工技术问题，但不是孤立的施工技术问题，它涉及设计、施工、监理等单位的工作。为做好本主桥的监控工作，在组织形式上分两个层次开展施工控制工作，即设立施工控制领导小组与施工控制工作办公室。重大技术问题由领导小组讨论决定，具体工作由施工控制工作办公室实施。其组织机构人员安排如下：（1）施工控制领导小组（主要由各单位的负责人组成）。（2）施工控制工作小组（主要由施工控制单位和施工单位的人员组成）。施工控制工作组织流程框图示意如下图8.1所示。施工监控领导小组重大问题解决办法监 控 方由监控方进行施工控制分析并发出施工控制指令监 理 方施 工 方施工由有关方测试有关数据数据复测信息反馈业 主决定是否召开施工监控领导小组会议 图8.1 施工控制组织协调流程图7.2 分工1、业主加强现场管理，协调各成员单位的工作，及时召集主梁施工控制会议。2、设计单位 提供结构计算参数及结果、图纸、结构最终内力状态和线形。 会签控制单位发布的关于预告下阶段立模标高的控制指令表。 讨论决定重大设计修改，负责变更设计后各种验算。3、施工单位 施工组织设计与进度安排，变更原定施工方案应及早提出。 挂篮挠度计算与试验。 混凝土弹性模量试验，不同材料或配合比均需做一组。 桥面施工荷载调查与控制。 主梁的位移测试。测试结果在每一节段完成后及时汇交施工控制工作办公室。 负责测试元件的现场保护，并为监控单位提供现场测试的便利条件。 作为辅控方组织有经验的技术人员参与控制，对主控方的控制数据起校核作用。4、监理单位 认真执行监理工作，保证施工质量。 复核监测单位提供的主梁标高观测结果。 提供主梁断面尺寸测量结果。5、施工监控单位 拟定施工控制方案和详细的施工控制细则。 识别设计参数误差，并进行有效预测。 优化调整分析。 预告下阶段主梁挂篮立模标高。 施工过程结构变位、应力、应变和温度观测。 主梁的应力或应变测试。 对主梁进行温度影响测试。 汇总所有的测试数据。 发生重大修改及时向领导小组汇报并会同设计单位提出调整方案。 主桥竣工后三个月内提交施工控制与监测成果报告 。6、施工监控工作小组施工监控工作小组分为顾问组、现场测试组、理论分析组三个小组。现场测试组和理论分析组将所得数据汇总到顾问组，由顾问组做出监控决策。各小组分工如下：（1） 顾问组 审核现场测试小组和理论分析小组的成果，做出监控决策； 对重大技术问题提出解决方案； 及时召集施工监控工作小组内部会议，对阶段性成果进行总结。（2）现场监测组 施工过程结构变位、应力、应变和温度观测； 进行温度影响测试； 初步处理现场测得的数据；（3）理论分析组 施工控制理论计算，提供立模标高的理论值； 处理施工实测数据，进行参数识别、预测； 对实测值与理论值的误差进行分析，并对下阶段状态进行预测； 优化调整分析； 预告下阶段梁段立模标高； 做出初步监控方案，并提交顾问组进行审核。7.3 协调工作挂篮移动前，是本阶段施工结束的标志，须认真验收后方可进入下阶段施工。为了更好地控制主梁内力和线形，须汇集所有的观测资料，由施工控制单位下达下一梁段施工控制指令表，并经有关方签认后进入下一梁段施工。8 施工监控工作安排8.1 时间安排根据合同规定、业主要求结合施工实际进度情况进场、完成驻地建设、实施监控直至大桥建成。8.2 拟投入的主要仪器和设备拟投入的主要仪器和设备详见表9.2所示。表9.2 拟投入的主要仪器和设备情况 序号设备名称精度备注数量1计算机工地用8台2笔记本电脑工地用4台3激光打印机工地用4台4计算机室内计算用8台5混凝土桥梁结构分析程序自主研发计算分析1套6ANSYS计算程序无节点限制计算分析校核1套7迈达斯桥梁分析程序无节点限制计算分析校核1套8应变读数计1工地用8台9精密水准仪及附件0.5mm工地用4套10全站仪及附件工地用4套11弦式传感器1预埋在混凝土中400个12电阻式应变计1预埋在混凝土中800个13预应力钢铰线锚固端测力传感器1安装在钢铰线锚固端（预埋在混凝土中）400个14竖向预应力测力传感器1安装在竖向预应力粗钢筋的锚固端（预埋在混凝土中）400个15温度测试仪0.5测试温度8台9 附表：施工监控成果常用表格表1标高实测数据记录表塔 号： 施工节段号： 施工工况： 表格编号：测试日期： 测试时间： 天 气： 温 度：水准点标高：北侧南侧梁段号塔尺后视1测点梁梁底梁段号塔尺后视1测点梁梁底读数后视2底高差标高读数后视2底高差标高上游上游下游下游上游上游下游下游上游上游下游下游上游上游下游下游上游上游下游下游上游上游下游下游说明：测试： 记录：表2标高实测与理论值比较表塔 号： 施工节段号： 单位：m 表格编号：序号工况比较值北侧梁位南侧梁位日期时间天气温度1定位实测上下平均值理论值差值2张拉实测上下平均值理论值差值工况说明：填表： 复核： 审核：表3预应力混凝土连续刚构桥施工监控指令表墩号： 施工节段号： 表格编号：本粱段控制数据立模标高（m）截面号标高值说明：（对施工工序要求以上一梁段施工实施情况作简要说明）有关方签认施工控制组（盖章）： 计算： 复核：施工控制负责人： 年 月 日 设 计 代 表： 年 月 日监 理： 年 月 日表4应力应变测试数据记录表墩 号： 施工节段号： 施工工况： 表格编号：测试日期： 测试时间： 天 气： 温 度：截面位置测点编号测点标记测试频率应力或应变截面位置测点编号测点标记测试频率应力或应变截面位置测点编号测点标记测试频率应力或应变说明：测试： 计算：表5应力应变实测值与理论值比较表墩（塔）号： 施工节段号： 施工工况： 表格编号：测试日期： 测试时间： 天 气： 温 度：截面位置测点号实测值理论值实理截面位置测点号实测值理论值实理说明：填表： 复核： 审核：表6应力应变测试数据记录表施工位置： 施工工序： 表格编号：测试日期: 测试时间： 天气： 温度：截面位置测点编号测点标记测试频率应力或应变截面位置测点编号测点标记测试频率应力或应变截面位置测点编号测点标记测试频率应力或应变说明：测试： 记录： 复核：施工监控负责人： 施工监控组（盖章）表7监控月（周）报格式月（周） 报XXX桥施工监控组日期：2006-0x-xx x月第x报 总第x报 (一) 本周工作简要小结(二) 下一周工作安排(三) 其他有关事项报告编写：报告复核：施工监控负责人： 施工监控组（盖章）