沪蓉西高速公路大跨径连续刚构桥梁施工监控实施办法

沪蓉西高速公路大跨径连续刚构桥梁施工监控管理办法（讨论稿）一、工程概况湖北沪蓉西高速公路宜昌至恩施段地形地质复杂，大型桥梁数量众多，单个工程规模巨大，其中魏家洲、后河、鱼泉溪、龙潭河、关口垭3号、双河口、水南、野三河及马水河等九座大跨径连续刚构特大桥梁应进行施工阶段的监测监控工作。二、监控的目的、原则与方法（一）施工监控目的根据鄂交基〔2006〕30号文《关于印发加强大型桥梁安全管理工作的意见（试行）的通知》要求，九座大跨径预应力混凝土连续刚构桥，最大悬臂长度近100米，为了确保主桥在施工过程中结构受力和变形始终处于安全的范围内，且成桥后的主梁线形符合设计要求，结构恒载内力状态接近设计期望，在主桥施工过程中应进行监控。监控是根据施工监测所得的结构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、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。通过施工过程的数据采集和严格控制，确保结构的安全和稳定，保证结构的受力合理和线形平顺，避免施工差错，尽可能减少调整工作量，为大桥安全顺利建成提供技术保障。（二）控制原则监控是要对成桥目标进行有效控制，修正在施工过程中各种影响成桥目标的参数误差，确保成桥后结构受力和线形满足设计要求。1、受力要求。反映连续刚构桥受力的因素主要是主梁的截面内力（或应力）状况。通常起控制作用的是主梁的上、下缘正应力。不论是在成桥状态还是在施工状态，要确保各截面应力的最大值在允许范围之内。2、线形要求。线形主要是主梁的标高。成桥后（通常是长期变形稳定后）主梁的标高要满足设计标高的要求。3、调控手段。监控要采用预测控制法。对于主梁内力（或应力）的调整，通过严格控制预应力束张拉力实现。对于主梁线形的调整，通过调整立模标高实现。将参数误差以及其他因素引起的主梁标高的变化通过立模标高的调整予以修正。（三）控制方法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不一致性，在施工过程中对参数应进行识别和预测。对于重大的设计参数误差，提请设计单位进行理论设计值的修改，对于常规的参数误差，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（位移和应力应变）实测值与理论值的比较，以及设计参数影响分析，识别出设计参数误差量。2、设计参数预测根据已施工梁段设计参数误差量，采用合适的预测方法（如灰色模型等）预测未来梁段的设计参数可能误差量。3、优化调整监控主要以控制主梁标高、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受力的影响分析。应用优化方法，调整本梁段与未来梁段的立模标高，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。三、监控工作的主要内容（一）施工仿真计算采用成熟的监控软件桥梁进行监控仿真计算，复核设计计算所确定的成桥状态和施工状态，即对施工过程进行实时仿真，并形成相应的施工仿真分析计算文件。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控制数据。主要有：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、墩顶偏位及桥墩垂直度以及控制截面应力应变。2、监控数据理论值：主梁各节段立模标高。这些数据与设计、设计监理相互校对确认无误，并经双方签认后，作为连续刚构桥监控的理论轨迹。（二）监控有关的基础资料试验数据的收集1、混凝土龄期为3、7、14、28、90天的弹性模量试验以及按规定要求的强度实验；钢筋混凝土容重；悬臂浇筑节段混凝土方量及实际断面尺寸。2、气候资料：晴雨、气温、风向、风速。3、实际工期与未来进度安排。4、挂篮支点反力及其他施工荷载在桥上布置位置与数值。（三）施工过程结构变位、应力、应变和温度观测1、施工一个梁段称为一个阶段，为了改善施工过程中的挂篮和混凝土主梁的受力，每阶段分成4个工况：①挂篮前移并定位立模；②主梁混凝土浇筑一半；③浇注全部混凝土；④预应力张拉。2、主要测试内容如下：（1）主梁挠度观测①测点布置：每一梁段悬臂端截面梁顶设立三个标高观测点，同时也作为坐标观测点。测点须用短钢筋预埋设置并用红漆标明编号。当前现浇梁段悬臂端截面同时设立三个临时标高观测点，作为当前梁段控制截面梁底标高用，并给出对应的测点的高程关系。其中上、下游观测点作为长期监控观测点，同时应注意岸上基准点的设置和保护。②测试方法：用精密水准仪测量测点标高。根据理论计算，确定复测频率为3个梁段一次。（2）墩顶水平变位及墩身垂直度测量①测点布置：主墩顶、底上、下游各设一~二个测点，测点位置选在墩顶、底便于观测的可靠位置处。墩顶、底观测点应测出相对坐标。②测试方法：用全站仪测量。（3）桥墩沉降测量①测点布置：主墩承台上下游各设一~二个测点，测点位置选在承台便于观测的可靠位置处。②测试方法：用精密水准仪测量测点标高。（4）截面钢筋应力或混凝土应变观测①测试方法应变计可采用优质振弦式应变计，振弦式应变计采用相应的专用仪器测试。所有的测试元件都具有可靠的标定数据。②测点布置左右幅主梁根部及跨中截面附近均布置应变测点，边跨、次边跨和主跨L/4截面考虑结构对称性和左右幅施工的同步性适当布置测点；反弯点附近腹板主应力测试应与设计方协商确定；主梁每一截面测点不少于6个；每一墩顶、底各布置1个测试断面，对于超高墩适当增加测试断面；墩柱每一断面测点不少于4个；由于实际施工中受结构自重，挂篮刚度，施工荷载等复杂因素的影响，可能还需要根据结构的实际状况，对某些截面进行适当的调整。主墩应力监测断面取距墩底2m处的标准截面。（5）温度场观测①测试方法砼中应预埋全自动温度数据采集系统采集。在主梁的标准截面内预埋温度元件，以测量其内部的温度场分布。②测点布置主梁：选择两个标准断面，各布置15个测点；桥墩设置上、下2个断面，位置可适当调整；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：每个季节选择一个晴天、多云天和阴雨天。③温度对结构变形和受力影响的测量测试内容：主梁标高、墩顶偏位及桥墩垂直度以及相关截面应力应变。测试时间：与温度场观测同步进行。（四）设计参数误差分析和识别①挂篮刚度对标高的影响；②梁段自重误差对结构的影响；③梁和墩的刚度误差对结构的影响；④混凝土收缩徐变对结构的影响；⑤施工荷载变动对结构的影响；⑥温度的影响；⑦预应力误差的影响。（五）对未来梁段设计参数误差进行预测（六）预告主梁下阶段立模标高（七）重大设计修改如果出现较大的施工误差，可能需采取以下重大修改措施：①设计参数作重大修改；②合拢施工单位案作重大调整。四、监控实施程序（一）监控操作细则1、主墩施工阶段根据施工工序，本阶段对主墩的应力测量，主要以观测为主，掌握应力状态及其变化，同时了解主墩在施工过程中的沉降及变位情况，为后续主梁施工监控做准备。主要工作内容是应变计埋设截面的应力观测。2、主梁0#块施工阶段由于采用支架现浇的施工工艺，因此监控的主要内容为落架前后主梁的标高及控制截面应力应变变化。3、主梁悬臂施工阶段主梁施工过程中主要是对主梁的结构变形和控制截面的应力（应变）进行监控，其中主梁的结构变形主要测试内容包括：混凝土立模标高测量、混凝土浇筑过程中主梁位移测量、节段施工完成后几何状态测量。主梁应力（应变）主要测试内容包括主梁边、主跨的控制截面的应力（应变）。观测时间一般定在凌晨0点至凌晨5点，由监理根据当天的天气状况确定测量时间。主梁采用悬臂浇注，每一个梁段作为一个阶段，每一个阶段又分为四个工况。(1)、挂篮立模定位施工单位按监控指令表中的立模标高进行挂篮定位，然后通知监理和监控单位检测其标高值。本工况测试内容：①主梁标高：已完成梁段（包括挂篮上的测点）；要求：a、必须确保空挂篮处于悬臂支承状态，不能有钢筋或施工荷载在挂篮上。b、检测时间应避开局部温差影响（在一天中结构内温度场最均匀的时间）。c、立模标高误差要求小于±5mm。(2)、浇1/2混凝土本工况测试内容：主梁标高：本梁段；要求：控制好1/2混凝土的数量。（此工况测量主要是掌握主梁在浇筑过程中有无异常情况出现，不做精度要求，根据实际施工状况，可以略除）(3)、浇完混凝土本工况测试内容：（1）主梁标高：前3个梁段；（3）墩顶偏位及桥墩垂直度。要求：a、回避温度影响；b、标高误差控制在±3cm。(4)、主梁预应力张拉完成本工况测试内容：（1）主梁标高：已完成梁段；（2）墩顶偏位及桥墩垂直度；（3）控制截面应力应变。要求：a、回避温度影响；b、标高误差控制在±3cm。4、合拢段施工阶段合拢段施工是全桥的关键阶段，需对其进行严格的监控，主要内容为主梁的标高和控制截面应力应变的变化。故分为以下三个工况：工况Ⅰ安装合拢段平衡重工况Ⅱ浇注合拢段混凝土并张拉完毕合拢段预应力束工况Ⅲ拆除平衡重具体操作细则如下：(1)、安装合拢吊架及平衡重合拢吊架及平衡重的重量、合拢时挂篮的位置对主梁标高及控制截面的应力影响很大，最终合拢施工单位案施工单位必须与监控单位共同决定。本工况测试内容：①立模标高：复检立模标高准确性；②合拢段两端各3段梁标高。要求：a、立模标高误差要求小于±5mm；b、检测时注意回避局部温差影响。(2)、浇注合拢混凝土本工况测试内容：合拢段两端各3段梁标高；要求：a、挂篮上底模标高误差控制在±3cm以内；b、以标高控制为主；c、注意回避日照温差影响并注意温度影响的修正。3、拆除合拢吊架后本工况测试内容：①合拢段两端各3段梁标高；②温度测量。要求：a、挂篮上底模标高误差控制在±3cm以内；b、控制好1/2混凝土的数量；c、注意回避日照温差影响并注意温度影响的修正。5、二期恒载施工阶段本阶段主桥施工已基本完成，主要工作是监测结构的变化与理论计算是否相符，分为以下三个工况：①拆除支架、挂篮；②桥面铺装、护栏、照明等荷载。其中①、②工况主要测试内容为：a、主梁四分点的标高；b、控制截面应力；c、墩顶偏位及桥墩垂直度测试；d、桥墩沉降观测e、温度场测试。③工况完成后，主桥竣工，对全桥进行全面复测，此次复测也作为监控单位的竣工验收。测试内容为：a、主梁八分点的标高；b、控制截面应力；c、墩顶偏位及桥墩垂直度测试；e、桥墩沉降观测f、温度场测试。（二）阶段监控验收预应力张拉完毕，挂篮移动前，是连续刚构桥的一个阶段施工结束的标志。一个梁段完成后，由控制方汇集所有的观测资料，由监控工作小组下达下一梁段监控指令表，并对上一梁段的控制情况作简要评述。指令表经高级驻地监理工程师签认后进入下一梁段施工。连续刚构桥施工5个梁段左右后进行一次监控小结，对有关设计参数作一次系统调整。五、监控的精度、原则与总体要求（一）控制精度和原则1、控制指令执行原则与允许误差①立模与预应力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：（+/-）5毫米；③预应力延伸量控制范围：（-5%，+10%）2、局部线形控制要求相邻节段相对标高误差不超过0.3%（附加纵坡）3、已浇梁段以及成桥后主梁系统控制误差标高误差：（+/-）L/5000，其中L为跨径。4、主梁重量控制要求按施工规程要求对主梁横截面尺寸的误差严格控制。5、主墩控制精度施工允许误差：轴线偏位（+/-）10mm，断面尺寸（+/-）20mm，倾斜度H/3000，墩顶高程允许偏差（+/-）10mm。6、其他①主梁轴线：主梁中线水平方向允许偏差（+/-）10mm，高程允许偏差（+/-）10mm；②桥面平整度：允许偏差（+/-）8mm(两米直尺检测)。③梁段不得出现裂缝。（二）实施中的总体要求1、严格控制施工临时荷载。测试时桥面吊车必须开至0#梁段位置，材料堆放要求定点、定量。2、测量工作由施工单位和监控单位平行进行，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