大跨径预应力混凝土连续刚构施工监控报告

国国道道331177线线狮狮子子坪坪电电站站库库区区公公路路改改建建工工程程九九架架棚棚大大桥桥施施工工监监测测与与控控制制研研究究报报告告四川华腾公路试验检测有限责任公司二OO七年十月委托单位：四川华电杂古脑水电开发有限责任公司地址：四川省成都市蜀汉路530号设计单位：四川省林业勘察设计研究院监理单位：四川省公路工程咨询监理事务所施工单位:中铁十九局集团国道317线狮子坪电站库区公路改建工程项目部检测单位：四川华腾公路试验检测有限责任公司资质证书等级：交通乙级资质证书编号：交（川公）工检证字第（016）号计量证书编号：（2006）量认（2006230070P）号报告编写人：报告审核人：报告批准人：主要检测人员：邢兵、杨磊、聂鹏潇声明1、本检测报告为社会提供公证数据。2、检测报告无“四川华腾公路试验检测有限责任公司试验检测报告专用章（1）”印章和计量认证“CMA”印章无效。3、复制报告未重新加盖“四川华腾公路试验检测有限责任公司试验检测报告专用章（1）”印章和计量认证“CMA”印章无效。4、检测报告无报告编写人、审核人、批准人签字无效。5、报告涂改、换页、无骑缝章，无效。6、对检测报告若有异议或服务质量存在问题，应于收到报告之日起十日内向公司提出。7、报告涉及内容和结果仅对检测项目负责。检测单位：四川华腾公路试验检测有限责任公司地址：四川省郫县现代工业港南区西源大道2229号电话：[phone]联系人：邢兵邮政编码：611730感谢辞感谢国道317线狮子坪电站库区公路改建工程指挥部对本项目的资助！感谢国道317线狮子坪电站库区公路改建工程监理部监理工程师对监控实施工作的支持！感谢中铁十九局集团国道317线狮子坪电站库区公路改建工程项目部的领导及技术人员的合作！感谢四川省林业勘察设计研究院设计人员的技术协作！国国道道331177线线狮狮子子坪坪电电站站库库区区公公路路改改建建工工程程九九架架棚棚大大桥桥施施工工监监测测与与控控制制研研究究报报告告目录一、任务来源及工程概况§1.1任务的主要研究目标………………………………………………………………1§1.2任务的主要研究内容………………………………………………………………1§1.3工程概况……………………………………………………………………………1二、施工监控的目的与内容§2.1施工监测的目的与内容……………………………………………………………3§2.2施工控制的目的与内容……………………………………………………………4§2.3施工控制步骤………………………………………………………………………4三、施工控制的理论与方法§3.1施工控制方法的概述………………………………………………………………6§3.2施工控制计算的一般原则…………………………………………………………6§3.3九架棚大桥施工控制计算模型……………………………………………………7§3.4施工控制的计算方法………………………………………………………………7§3.5误差分析…………………………………………………………………………11§3.6九架棚大桥施工控制流程图……………………………………………………24四、施工控制的组织管理系统§4.1施工控制的组织管理的重要性…………………………………………………25§4.2组织机构及其职责………………………………………………………………25§4.3组织管理系统流程………………………………………………………………26五、主梁应力观测与控制§5.1测量仪器的选择……………………………………………………………………27§5.2测点的布置…………………………………………………………………………27§5.3应力计的埋设………………………………………………………………………28§5.4应力观测的结果……………………………………………………………………28六、主梁线形控制与调整§6.1施工过程中梁段标高控制结果…………………………………………………40§6.2合龙后桥面标高…………………………………………………………………40§6.3主桥全桥合龙后桥面线形调控结果……………………………………………47§6.4全桥竣工桥面标高观测结果……………………………………………………52七、结论…………………………………………………………………………………54参考文献………………………………………………………………………………………55附录一：九架棚大桥施工过程的理论受力变形分析………………………………………56附录二：九架棚大桥箱梁各施工段理论计算预拱度………………………………………69四川华腾公路试验检测有限责任公司九架棚大桥监测与控制研究报告1国国道道331177线线狮狮子子坪坪电电站站库库区区公公路路改改建建工工程程九九架架棚棚大大桥桥施施工工监监测测与与控控制制研研究究报报告告一、任务来源及工程概况1．1任务的主要研究目标“九架棚大桥施工监测与控制”课题的主要研究目标是根据九架棚大桥主梁悬臂浇筑的施工方案提出的一套合理的施工监测与控制方法，保证九架棚大桥主桥顺利合拢，合拢段两端悬臂端挠度的偏差不大于±20mm，合拢后桥面线形良好。其研究成果也可满足其它悬臂浇筑（拼装）施工的桥梁施工监测与控制的要求。1．2任务的主要研究内容本课题的研究内容包括：主要施工监控方法的研究和监测系统的建立，施工控制软件的开发，对主桥实施控制等几个方面。本课题自2006年9月开题，进行了一年多的研究工作，于2007年10月顺利地完成了各项工作。在这一年多的时间里，本课题小组在施工现场一直保持5人以上的研究人员，经过课题小组成员团结而又行之有效的研究工作，最终取得了施工控制的预期目标。在施工监控过程中本课题小组主要做了以下的工作：桥梁模型的建立与理论分析、施工监测与试验、主梁线性控制与调整等，在课题小组的不懈努力和各个方面的大力支持下，监控工作取得了圆满的成功。1．3工程概况九架棚大桥位于狮子坪电站库区九架棚沟，为横跨九架棚沟的一座大桥，桥梁里程K848+826.80~K849+081.40，桥全长254.60m。其主桥上部结构为预应力混凝土连续刚构，跨径设置为66+120+66米，全长252米。本桥主梁采用单箱单室、双向预应力混凝土箱型断面。箱梁根部高7.0米，跨中及边跨5.0米直线段梁高2.75米，梁高按2次抛物线变化，箱底宽5.0米，两侧悬臂长2.0米，全宽9.0米。箱梁0号块长12.0米，在托架上浇注。两侧各有15个节段，梁段数及梁段长度为7×3.0m和8×4.0m。全桥共有3个合龙段，即两个边跨合龙段和一个中跨合龙段，合龙段长均为2m，在吊架上浇注。边跨现浇段长5m，在支架上浇注。主桥桥墩均采用矩形空心薄壁墩，墩顶横桥向宽5m，两侧按50：1向下放坡，以增强横桥向稳定性，桥墩纵桥向宽8m，纵桥向墩壁厚均为1.2m；马尔康岸（1号墩）墩高70m，理县岸（2号墩）墩高72m；两墩每隔9.9m左右设置一道0.5m厚的横隔板。箱梁采用C50混凝土，桥墩采用C40混凝土。主桥箱梁的两个T构同时施工，采用四对挂篮对称悬浇施工。0号段施工完并待其强度满足要求后，在其两端安装挂篮，挂篮控制重量为700KN，挂篮装好后进行预压测试，消除部分非弹性变形，记录弹性变形曲线，获得标高控制数据。每节段施工流程见图1-1。四川华腾公路试验检测有限责任公司九架棚大桥监测与控制研究报告2桥箱梁各节段要求一次浇注完成，保持对称平衡施工，不对称重量不大于该梁段底板的自重。主桥边跨现浇段在支架上一次连续浇筑完成，预压支架以确保安全和消除非弹性变形，按实测的变形和施工控制的要求，确定底模标高和预拱度。箱梁合龙是控制全桥受力状态和线型的关键工序，首先合龙两个边跨，然后合龙中跨，设计要求合龙温度为18±3℃。全桥按浇筑基础、墩身→浇筑0号块→对称悬臂施工→边跨合龙→中跨合龙的顺序进行施工。移动挂篮定位立模绑扎钢筋浇筑混凝土待混凝土达到85%设计强度且龄期不少于3天张拉纵向预应力束（先肋束再顶板束）滞后张拉横向预应力束及竖向预应力束松开挂篮1~30号梁段图1.1主梁每节段施工流程图四川华腾公路试验检测有限责任公司九架棚大桥监测与控制研究报告3二、施工监控的目的与内容2.1施工监测的目的与内容2.1.1施工监测的目的施工监测是施工监控的重要组成部分。大跨径预应力混凝土连续刚构桥施工监测的目的就是在悬臂施工过程中，通过监测主梁结构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。2.1.2施工监测的内容大跨径预应力混凝土连续刚构的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。同时，在节段立模、混凝土浇筑、预应力张拉前后，也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，并为状态修正提供依据。在进行这些观测的同时，还需要对梁体的温度进行观测，对混凝土的弹性模量、徐变收缩系数及容重进行测试；对于预应力钢绞线，还将测定预应力管道的摩阻损失。施工监测的具体内容如下：1．主梁结构部分设计参数的测定在进行结构设计时，结构设计参数主要是按规范取用，不过由于部分设计参数的取值一般小于实测值，因此，大多数情况下，采用规范设计参数计算的结构内力及位移均较实测值大，这对设计是偏于安全的，但对于结构施工控制来说是不容忽视的偏差，因为它将直接影响到成桥后结构线形及内力是否符合设计要求。因此，应对部分主要设计参数提前进行测定，以便在施工前对部分结构设计参数进行一次修正，从而进一步修正原设计线形，为该桥成桥后满足设计要求奠定基础。影响结构线形及内力的基本技术参数有很多个，就其对结构行为影响程度大小而言，可将基本技术参数分为两大类：主要技术参数与次要技术参数。主要技术参数对结构行为影响较大，次要技术参数对结构行为影响相对较小。在这些基本技术参数中，有些参数是可以测定的，而另一些则是难以用试验来确定的。在此只考虑主要的、而且可测定的参数。具体测定工作的进行，应根据该桥所在的自然环境情况、所用材料情况、施工工艺及工序情况来加以测定。需测定的参数如下：（1）混凝土弹模（2）混凝土容重（3）混凝土收缩徐变系数（4）材料热胀系数（5）施工临时荷载2．主梁结构变形监测主梁结构变形监测主要包括：①墩及0#块施工完毕，悬浇施工前应测量0#块的竣工位置。要求测量0#块两端部箱梁顶面共6个点的标高。如图1所示；②在每一节段施工完四川华腾公路试验检测有限责任公司九架棚大桥监测与控制研究报告4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；③混凝土浇筑前后，预应力张拉前后，挂篮行走前后的挠度观测。为了尽量减少温度对观测的影响，观测时间安排在早晨太阳出来之前。测量仪器一般采用水准仪、经纬仪等。在施工过程中，对每一节段需进行数次（至少一次）的观测，以便观察各点的挠度及箱梁曲线的变化历程，以保证箱梁悬臂端的合龙精度及桥面的线形。3．主梁应力监测在大跨度连续刚构桥上，主要测试大桥的桥墩和箱梁截面的应力。一般来说，在桥墩上测点布置在墩底、横系梁及墩顶截面处。在主桥上，测点布置在悬臂根部、L/4，L/2等关键截面上。测试仪器有各种应变仪（应变片）、测力计、应变式测力传感器，钢弦式应力计等。2.2施工控制的目的与内容2.2.1施工控制的目的对于分节段悬臂浇筑施工的预应力混凝土连续刚构桥来说，施工控制的目的就是根据施工监测所得的计算参数真实值进行施工阶段计算，确定出每个悬浇节段的立模标高，并在施工过程中根据施工监测的成果对误差进行分析和对立模标高进行调整，以此来保证合龙段两悬臂端标高的相对偏差不大于规定值，并且合龙后桥面线形和结构内力符合设计要求。2.2.2施工控制的内容大跨度预应力混凝土连续刚构桥的施工控制包括两个方面的内容：变形控制和内力控制。变形控制是严格控制每一节段箱梁的竖向挠度及其横向偏移，若有偏差并且偏差