沪宁城际铁路连续梁桥施工监控方案

上海至南京城际轨道交通工程连续梁桥施工监控、监测方案华东交通大学技术开发部二〇〇九年二月华东交通大学技术开发部沪宁城际轨道交通工程连续梁桥施工监控、监测方案第1页共Ⅰ页目录一、概况....................................................2二、施工监控、监测的任务及目的..............................2三、施工监控、监测的原理和方法..............................3四、施工监控、监测工作的目标...............................13五、项目实施组织形式与管理措施.............................14六、应变、温度、挠度测点布置图.............................15七、监控费用...............................................17华东交通大学技术开发部沪宁城际轨道交通工程连续梁桥施工监控、监测方案第2页共18页沪宁城际轨道交通工程连续梁桥施工监控、监测方案一、工程概况沪宁城际铁路是国务院2005年3月原则通过的《长江三角洲地区城际轨道交通网规划（2005～2020年）》中宁～沪～杭～甬“Z”型主轴的一部分，是沪宁通道综合运输体系的重要组成部分，线路走向基本并行于既有沪宁铁路北侧，起自上海站、虹桥站，经苏州、无锡、常州、镇江，至南京，上海至南京线路全长300.07Km，虹桥至南京全长293.74Km，累计正线长度312.988Km。全线设特大桥、大中桥115座162.137公里，正线隧道5座2.74Km，桥隧总长164.877Km，占线路总长的52.7%。软土、松软土路基72.44Km。全线共设城际车站31个（预留4个），其中上海市境内设安亭、南翔、上海西、上海4个城际站，全线高架站8个。全线投资估算总额298.24亿元。施工总工期三年。全线采用无碴轨道，行车速度高，对桥梁的施工质量控制要求很严格。确保大桥在施工阶段的安全以及成桥后的线型，是关系到该工程完成后是否能正常运营的关键。因此对大桥进行施工阶段的监控、监测是有必要的。二、施工监控、监测的任务及目的对高次超静定桥跨结构（多跨连续梁或连续刚构，或斜拉桥），其成桥的梁部线形和结构恒载内力与施工方法有着密切的关系，也就是说，不同的施工方法和工序会导致不同的结构线形和内力。另一方面，由于各种因素（如材料的弹性模量、混凝土收缩徐变系数、结构自重、施工荷载、温度影响等）的随机影响，由于在测量等方面产生的误差，结构的原理论设计值难以做到与实际测量值完全一致，两者之间会存在偏差。尤其值得注意的是，某些偏差（如主梁的竖向挠度误差）具有累积的特性。若对偏差不加以及时有效的调整，随着梁的悬臂长度的增加，主梁的标高会显著偏离设计值，造成合龙困难或影响成桥的内力和线形。特别是采用悬臂施工技术的大跨度桥梁，施工中的不合理误差状态如不能及时地加以识别和处理，主梁的应力有可能发生积聚而超出设计安全状态发生施工事故。施工控制的目的，就是根据实际的施工工序，以及现场获取的参数和数据，对桥跨结构进行实时理论分析和结构验算；对每一施工阶段，根据分析验算结果华东交通大学技术开发部沪宁城际轨道交通工程连续梁桥施工监控、监测方案第3页共18页给出其主梁端的挠度（梁段定位标高）等施工控制参数，分析施工误差状态，采用应力预警体系对施工状态进行安全度评价和灾害预警。这样，才能保证结构的受力和变形始终处于安全的范围内，成桥后的结构内力和线形符合设计要求。本项目工作的目标是：把大跨度桥梁施工控制的理论和方法应用于沪宁城际轨道交通工程连续梁桥的实际施工过程，对该桥施工期间的线型、混凝土应力等内容进行有力的控制和调整，即：根据施工全过程中实际发生的各项影响桥梁内力与变形的参数，结合施工过程中测得的各阶段主梁内力（应力）与变形数据，随时分析各施工阶段中主梁内力和变形与设计预测值的差异并找出原因，提出修正对策，以协助施工单位安全、优质、高效地进行施工，并确保在全桥建成以后桥梁的内力状态与外形曲线与设计尽量相符。三、施工监控、监测的原理和方法1、建立施工监控、监测的控制体系施工监控、监测的工作，广义上讲，就是指施工监控、监测体系的建立和正确的运作。（1）施工监控、监测的技术体系桥梁的施工监控、监测与桥梁的设计和施工有密切的联系。根据沪宁城际轨道交通工程连续梁桥设计和施工的具体特点，参考国内外桥梁施工监控、监测工作的开展情况，拟建立图1所示的施工监控、监测技术体系，依此进行施工监控、监测。从图1可以看到：桥梁的施工监控、监测是与桥梁设计、施工及监理是密切联系的。从信息论的观点看，桥梁的施工监控、监测过程是一个信息采集、信息分析处理和信息反馈的过程。通过实时测量体系和现场测试体系，可以采集到桥梁施工过程中的各类所关心的数据信息。借助桥梁施工监控、监测的计算分析体系，对采集的数据信息进行分析。尤其是对施工中各类结构响应数据（如变形、内力、应力）的分析，可以对施工误差做出评价，并根据需要研究制定出精度控制和误差调整的具体措施。最后以施工控制指令的形式为桥梁的施工提供反馈信息。在施工控制计算和误差分析中，通过对施工容许误差度指标数据体系、施工反馈数据（尤其是应力监测数据）、施工控制目标值数据的分析确立施工状态的应力预警体系图3-1（虚框内所示）。华东交通大学技术开发部沪宁城际轨道交通工程连续梁桥施工监控、监测方案第4页共18页图3-1施工监控、监测技术体系（2）施工监控、监测的组织体系为保障施工监控、监测工作的保质、保量、高效地完成，必须明确施工监控、监测实施过程中的工作制度和组织制度。结合沪宁城际轨道交通工程连续梁桥施工的实际情况和施工监控、监测工作的具体技术内容，建议成立“沪宁城际轨道交通工程连续梁桥施工监控、监测工作领导小组”，由沪宁城际轨道交通工程连续梁桥的建设单位、施工单位、设计单位、监理单位和监控单位（承担施工监控、监测任务的单位）的负责人组成。领导小组负责施工监控、监测工作实施过程中的总体协调工作。同时，由承担沪宁城际轨道交通工程连续梁桥施工监控、监测任务的单位牵头建立“沪宁城际轨道交通工程连续梁桥施工监控、监测工作组”，成员由监控监测单位参加沪宁城际轨道交通工程连续梁桥施工监控、监测任务的技术人员组成。工作组负责施工监控、监测具体任务的实施。施工监控、监测工作组的具体组成华东交通大学技术开发部沪宁城际轨道交通工程连续梁桥施工监控、监测方案第5页共18页见图3-2说明。专家组（远程）工地项目负责人测试人员监控分析人员其他技术和工作人员图3-2施工监控、监测工作组的组织体系施工监控、监测领导组负责在每月的工地例会中组织施工监控、监测工作专题内容讨论，听取施工监控、监测工作组对施工监控、监测工作情况的通报。有重大问题时，组织召集进行临时技术讨论。在施工监控、监测工作组的日常工作中，信息传递的时效性、准确性、可靠性和通畅性是保证施工监控、监测工作顺利进行的基本前提。建议按图3-3所示的信息传递机制以监控、监测报表体系为核心进行施工监控、监测的日常工作。图3-3施工监控、监测信息传递机制施工监控、监测的工作将接受监理工程师的全面监理。对施工监控、监测而言，其日常工作需要得到设计和施工部门的大力支持和配合，需要信息和意见的华东交通大学技术开发部沪宁城际轨道交通工程连续梁桥施工监控、监测方案第6页共18页及时交流；其控制指令和结果则需要借助监理权威和程序予以发布、执行和反馈。2、运用施工监控、监测体系进行信息采集（1）施工监控、监测中的现场测试体系在施工监控、监测计算中，需要根据实际施工中的现场测试或核定参数，进行实时计算，并根据实际施工中的实时测量数据对这些参数进行分析拟合，以使施工监控、监测计算能与实际施工相符。需要进行现场测定的参数主要包括：I.实际材料的物理力学性能参数①混凝土的容重、弹性模量、拉压强度在预应力混凝土梁桥梁的施工中，混凝土力学性能的变异性对施工计算的影响很大。如：主梁混凝土的实际容重与设计取用值的差异将直接引起计算恒载的差异；混凝土弹性模量实际值与设计值的差异将引起的主梁刚度的差异，进而会导致按设计计算出的主梁施工挠度与实际挠度的误差。混凝土的材料特性的离散性往往较大，在以往的施工监控、监测工作中，曾发现混凝土的弹性模量实测值较设计取值高出15%，并且混凝土的弹性模量有随时间而增长的情况，因此有必要对工地现场用于主梁的混凝土进行专门的弹性模量测试。试验时取几组试件做混凝土3天、7天、14天和28天的静弹性模量测试，用其统计平均值作为弹性模量施工控制计算的实测值。根据以往桥梁施工控制经验，混凝土的实际容重值与设计值间也存在一定的差异。混凝土的容重参数和强度参数直接使用施工单位工地试验室的测试资料。②混凝土的收缩徐变系数混凝土的收缩徐变系数对分阶段施工的混凝土梁桥梁施工计算影响较为显著。但混凝土的收缩徐变系数的试验室测试需要一个较长的周期及较大投资的设备，对施工现场的混凝土的收缩徐变系数的测定目前尚无较满意的方法。本桥C65砼的徐变和收缩系数按设计取值，并可考虑在施工监控、监测过程中按一定的方法进行分析和修正。③其它物理参数的测量在大跨度桥梁的施工监控、监测中若需考虑温度效应对结构体系的影响，必要时还需对材料的线膨胀系数和热传导系数等进行现场测试。II.实际施工中的荷载参数华东交通大学技术开发部沪宁城际轨道交通工程连续梁桥施工监控、监测方案第7页共18页①恒载a．主梁自重主梁自重（一期恒载）原则上是根据设计资料进行统计，再依据现场提供的材料容重进行计算，并考虑实际测量出的构件几何尺寸与设计尺寸的偏差。b．二期恒载主梁的二期恒载也是根据设计资料与现场调查相结合，并采用现场测试的材料参数加以计算。主梁二期恒载的统计内容包括：道碴、轨枕、钢轨、人行道系，过桥管线等。②施工荷载根据施工单位提供的资料，经现场核对，确定在主梁施工过程中施工机具荷载的大小及作用位置。主要考虑的施工机具重量为用于梁段悬臂施工、预应力张拉等设备的重量。③临时荷载在实际施工过程中，施工单位由于种种原因会在结构体系上增减某些临时性荷载。对于其中影响较大者，要根据施工单位提供的数据及现场调查分析，将这些荷载进行量化模拟，反映在施工控制的实时计算中，以便对施工监控、监测的指标进行及时的修正。对影响施工监控、监测的荷载布置，将按一定的要求规范临时荷载的摆放。这些荷载包括：施工机具荷载的改变；在主梁上堆放较长时间的机具、材料等；施工过程中对结构体系的临时约束。III.实际截面几何参数这主要是指对主梁断面的几何尺寸的测定。对施工监控、监测工作而言，主要是对施工单位施工完成后的主梁断面验收资料进行分析，将断面尺寸误差的影响考虑到施工控制计算中去。断面尺寸的误差将引起主梁恒载和抗弯刚度的误差，但由于施工中能将此部分的误差控制在较小范围内，对施工控制计算中刚度的影响并不显著，它对结构体系的影响主要表现为对主梁恒载的影响，施工中对此部分的控制是为了使施工控制计算能更准确反映出主梁的挠度变化。IV.支架刚度在桥梁施工中，支架在承受混凝土梁段重量时会发生弹性变形。需要在确定主梁梁段的立模标高中预先考虑其变形的影响，以确保主梁线型的完成。通常，在布置支架时，应对支架进行静力加载试验以确定其刚度，或者在支架设计时通过华东交通大学技术开发部沪宁城际轨道交通工程连续梁桥施工监控、监测方案第8页共18页仿真计算来确定其刚度，供施工单位使用。在施工监控、监测工作中，还应根据支架的实际使用情况，通过一定的方法来校核分析支架的刚度。V.实际环境参数对在实际施工过程中会对施工产生影响的环境参数，如：温度、湿度、风速、日照辐射强度等，也应视情况进行测试。对上述各类参数的统计、分析和校核，需要分清主次，突出重点。(2)施工监控、监测中的实时监测体系及结构安全预报体系从施工现场采集的信息除了现场测试的参数以外，大量的是现场的实时监测数据。这些实时监测数据大致可分为：