拱桥施工监控方案

沪杭甬客运专线上海至杭州段（88+160+88）m自锚上承式拱桥施工监控方案中铁第五勘察设计院集团有限公司二○○九年九月沪杭自锚上承式拱桥施工监控方案目录1工程概况.............................................................................................................12施工监控的目的、依据、原则和方法.............................................................22.1施工监控目的...........................................................................................22.2施工监控依据...........................................................................................32.3施工监控原则...........................................................................................32.4施工监控方法...........................................................................................33施工监控工作的主要内容.................................................................................53.1施工过程仿真计算...................................................................................53.2与施工监控有关的基础资料试验数据的收集.......................................53.3施工过程结构变位、应力应变和温度观测...........................................64施工控制精度与监控要求...............................................................................104.1施工控制精度.........................................................................................104.2施工监控要求.........................................................................................105组织机构...........................................................................................................105.1机构组成.................................................................................................105.2各单位分工.............................................................................................115.3施工控制工作程序.................................................................................126施工监控注意事项...........................................................................................12沪杭自锚上承式拱桥施工监控方案11工程概况沪杭客运专线跨沪杭高速公路特大桥位于上海市金山区和浙江省嘉兴市境内，沿途穿越上海市金山区，浙江省嘉兴市嘉善县，桥位处地形平坦。沪杭客专于嘉善县内由沪杭高速公路南侧跨到北侧，交点处客专里程为DK59+247。线路设计为双线，线间距5.0m，本桥位于直线上。设计速度350km/h。桥梁方案：本桥采用自锚上承式拱桥，孔跨组成为（88+160+88）m，立面布置如图1所示。拱肋采用抛物线线形，矢跨比为1/6，中跨拱肋拱顶截面高为4m，拱脚截面高为6m，拱肋横向宽度7.5m，采用单箱单室截面。为简化结构构造及受力，拱肋上设置三个拱上立柱，支承（20+22+22+20）m连续梁，为配合拱肋曲线变化，连续梁边跨截面高度采用变截面，梁端截面高度4m，跨中截面高度采用3m，连续梁与拱肋结构分离。施工方法：主桥采用“支架现浇，转体就位”的施工方案，即主拱及拱上连续梁先顺公路方向支架现浇，然后拆除支架进行转体施工。具体施工步骤如下：1、主墩桩基础、下层承台、平转球铰、上层承台、拱座施工；边墩桩基础、承台、墩身施工。2、顺公路方向搭设支架、并预压，在支架上现浇拱肋。3、浇拱上立柱、支架现浇拱上连续梁，本阶段连续梁支承在临时支座及支架上，与永久支座悬空5cm。4、张拉临时系杆。5、拆除拱上连续梁现浇支架、落梁，通过调整支座下板底无收缩水泥砂浆厚度，使连续梁各支点下落高度一致。6、用素混凝土填实连续梁端与拱圈之间的梁缝、张拉临时预应力索将拱圈与连续梁固接。7、拆除现浇拱肋支架，做好拱肋平转准备工作。8、拱肋平转到位，封铰。9、支架现浇边跨并合龙。10、合龙中跨，解除拱肋与连续梁的临时固结索，拆除梁缝内的素混凝土塞缝。沪杭自锚上承式拱桥施工监控方案211、交替张拉部分永久系杆、拆除临时系杆。12、施工桥面相关工程：防护墙、栏杆；无砟轨道板等。13、张拉剩余永久系杆。14、开通运营。图1自锚上承式拱桥示意图2施工监控的目的、依据、原则和方法2.1施工监控目的施工监控是对施工过程中的重要环节及过程进行监测和控制，保证施工过程及其结构处在绝对安全的控制之中，根据结构的实际状态，通过利用各种测试手段获取的反馈数据进行跟踪修正计算，给出各施工阶段的线形及内力控制数据，用以指导和控制施工，防止施工中的误差积累，保证成桥后的线形及内力符合设计要求。施工监控是近年来发展起来的一种桥梁施工控制技术，是随着桥梁跨度增大和桥梁结构日益复杂而产生的。特大桥、特别复杂的桥梁及新结构型式的桥梁均需作施工监控。跨沪杭高速公路特大桥是沪杭客运专线上的一个重点工程，主桥采用自锚上承式拱桥形式，是铁路客运专线桥梁采用的一种新型形式。自锚上承式拱桥的结构型式独特，构造复杂，施工环节多，工艺要求高，受外界影响的因素很多，为了确保主桥在施工过程中结构安全可靠，成桥后的线形符合设计要求，结构内力接近设计要求，在主桥施工过程中必须进行施工监控。沪杭自锚上承式拱桥施工监控方案32.2施工监控依据主要依据下列文件和规范规程对跨沪杭高速公路特大桥实施施工监控。1、施工监控协议书；2、《沪杭客专上海至杭州段自锚上承式拱桥深化初步设计图纸》；3、《铁路桥涵设计规范》(TB10002.1～TB10002.5-2005)；4、《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》(TB10002.3-2005)；5、《新建铁路工程测量规范》(TB10101-99)；6、《铁路混凝土结构耐久性设计暂行规定》(铁建设【2005】157号)；7、《铁路桥涵施工规范》(TB10203-2002)；8、《铁路桥涵工程施工质量验收标准》（TB10415-2003）；9、《铁路工程抗震设计规范》(GB50111-2005)；10、《铁路桥梁检定规范》(铁运函[2004]120号)；11、其它有关规范规定的要求。2.3施工监控原则施工监控是要对施工过程进行有效控制，修正在施工过程中各种影响成桥目标的参数误差，确保成桥后结构受力和线形满足设计要求。1、受力要求。自锚上承式拱桥应力监测的主要内容是：拱肋、拱上连续梁各控制截面以及拱上立柱根部的应力监测。不论在施工状态还是在成桥状态，都要确保各截面应力的最大值在允许范围内。2、线形要求。线形主要是拱肋轴线的线形误差和拱上连续梁的顶面标高。成桥后（主要指主拱肋变形稳定后）拱肋轴线各控制点以及拱上连续梁的标高和轴线要满足设计标高的要求。3、调控手段。对于拱肋以及拱上连续梁线形的调整，主要是通过调整现浇支架的顶面标高以及张拉系杆来实现。2.4施工监控方法1、施工控制方法沪杭自锚上承式拱桥施工监控方案4钢筋混凝土拱桥，施工过程中结构的内力以及线形产生误差的原因，主要是钢筋混凝土弹性模量、材料的容重和徐变系数是一个变量，结构的几何尺寸、环境温度、临时荷载等也会产生影响。要得到比较准确的控制调整量，必须根据施工中实测到的结构应力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。当测量到结构的受力状态与模型计算结果不相符合，通过将误差输入到辨识算法中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辨识后，计算模型就基本上与实际结构相一致了。在此基础上可对施工状态进行更好的控制。施工控制程序框图如图2所示。理想结构分析预告主拱内力、变形施工结构状态判断、综合评价理论与实测比较误差分析1、查找原因是否按原计划继续施工2、对施工方案进行调整并重新计算结构内力、变形测量图2施工控制框图桥梁的施工控制是一个预告→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线形美观。为达到上述目的，施工过程中必须对主拱结构内力和主拱线形标高进行双控。2、施工监测方法施工监测是在施工现场通过对主拱结构的线形及位移（或变形）监测、预应沪杭自锚上承式拱桥施工监控方案5力监测来得到主拱结构实际变形和内力分布。除此之外，还要对支架主拱肋浇注过程中的变形和受力状态进行监测，以便获得支架变形对主拱结构行为的影响。通过上述监测，来保证在施工过程中主拱结构的安全以及成桥结构线形和内力分布符合设计要求。3施工监控工作的主要内容本桥施工监控主要包括以下内容：1、施工过程仿真计算；2、与施工监控有关的基础资料的收集；3、施工过程结构线形、应力应变监测；4、基础沉降及拱座位移观测；3.1施工过程仿真计算用成熟的结构计算软件（MIDAS、Sap2000）对每一个施工阶段进行分析计算，验算各截面应力，计算施工控制的理论线形，形成仿真计算控制文件。施工过程计算包括以下内容。1、主拱拱肋的内力、应力、挠度计算；2、拱上连续梁的内力、应力、挠度计算；3、拱上立柱根部的应力计算；4、根据施工过程随时进行的控制计算；5、其它必要的计算。3.2与施工监控有关的基础资料的收集1、混凝土的弹性模量试验以及强度试验，混凝土容重试验；2、支架预压试验；3、气候资料：晴雨、气温、风向、风速；4、施工工期安排；5、施工方案的调整等。沪杭自锚上承式拱桥施工监控方案6以上数据由相关单位提供。3.3施工过程结构线形、应力应变监测1、拱上连续梁标高控制①测点布置：拱上连续梁每隔4米布置标高测点，顺桥向布置44个断面（如图5所示），横桥向布置2个测点（如图3所示）。拱上连续梁标高测点共计88个；同时要加强对拱上连续梁的中轴线观测。②测点结构形式：用钢筋焊接在钢筋网上，露出混凝土顶面2cm。③测试方法：用精密水准仪测量测点标高。④测试工况：拆除支架、张拉系杆等工况。⑤测量精度：±2mm。图3拱上连续梁横断面标高