48+80+48测量监控方案定稿

新建铁路青岛至荣成城际铁路中铁十四局三公司第三项目部跨青银高速公路特大桥（48+80+48）m 连续梁悬臂施工监控方案（里程DK41+407.82～DK45+710.03段）编制：审核：审批：青荣城际铁路QRZH-1标第三项目部2012年12月目录1. 施工监控总则 (3)2．工程概况 (4)3．编制依据及计算分析软件 (4)3.1 施工监控依据 (4)3.2 施工监控软件 (4)4．施工控制结构分析 (5)4.1施工监控分析计算方法 (5)4.2 立模标高计算 (6)4.3 参数识别与误差分析 (7)5 施工监控实施细则 (7)5.1 施工线形监控 (7)5.2应力监测 (11)5.3施工倾覆力矩监测 (14)5.4温度测量 (14)6．现场监测数据管理 (14)7．监控组织机构、工作流程及安全事项 (15)7.1监控组织机构 (15)7.2工作流程 (16)7.3安全注意事项 (16)8．施工监控的精度及控制目标 (17)9．施工监控人员设备 (18)1. 施工监控总则对大型桥梁而言，理想的几何线形与合理的内力状态不仅与设计有关，而且还依赖于科学合理的施工方法。

如何通过对施工过程的控制，在建成时得到预先设计的内力状态和几何线形，是桥梁施工中非常关键和困难的问题。

施工监控的目的就是通过在施工过程中对桥梁结构进行实时监测，根据监测结果，评估各主要施工阶段主要构件的变形及应力变化状态是否符合设计要求，判断施工过程是否安全，结构是否正常工作；而当出现较大误差时，应对结构进行误差调整，并对设计的施工过程进行重新安排，从而保证桥梁建成时最大可能地接近理想设计状态，同时也确保施工期间的结构安全、施工质量和施工工期。

连续梁桥的施工监控一般有三个方面的主要任务，一是使结构在建成时达到设计所希望的几何形状，二是使结构在建成时达到合理的内力状态，三是在施工过程中保证结构的安全。

由于连续梁桥是多次超静定结构，施工过程中箱梁中实际结构尺寸的变化、临时施工荷载的施加，混凝土的弹性模量、收缩徐变，预应力张拉力施加的时间、大小与损失情况对结构的总体受力和成桥线形有很大影响，因此，在施工中如何根据各施工段的实际龄期考虑混凝土收缩、徐变，考虑实桥混凝土取样的实测弹性模量、成桥实际几何尺寸等的现场信息反馈来确定相关参数，使计算状态尽可能与实际相符，达到‘自适应’状态，确保桥梁总体受力和成桥线形是悬臂施工连续梁桥施工监控的主要任务。

根据以往这类桥梁施工控制的经验，大跨度连续箱梁桥施工误差主要出现在以下几个方面：①混凝土材料的容重、弹性模量因混凝土配合比不同而异；②环境温度、日照及空气相对湿度的影响；③悬臂施工挂篮作用在箱梁上的反力、施工荷载等；④施工时因模板变形等原因造成的梁段自重变化；⑤混凝土收缩、徐变变形复杂性的变形差异；⑥各梁段预应力的实际张拉力与理论值之间的差异等；⑦预应力的松弛、徐变分析的不确定性；⑧上部结构合龙顺序的变化。

2．工程概况跨青银高速公路特大桥梁部为有砟轨道预应力混凝土连续箱梁（双线），跨度：（48+80+48）m。

梁部平面位于曲线上，线间距4.6 m。

梁全长177.50m，中支点梁高为6.65m，中跨跨中9m等高段和边跨13.25m等高段，梁高为3.85m。

截面采用单箱单室、变高度、变截面直腹板形式。

箱梁顶宽12.2m，底宽6.7m，顶板厚度除梁端附近外均为40cm，腹板厚度48cm～110cm，按折线变化；底板厚度由跨中40cm变化至根部的100cm。

在端支点、中支点及中跨中共设5个横隔板，横隔板设有孔洞，供检查人员通过。

0#块长度12m，采用螺旋管支架施工，直线段长7.75m，采用满堂支架施工。

1#-2#块长2.7m，3#块长3.1m，4#-10#块长3.5m，11#块长2.0m，12#块长4.0m，1#-11#均采用挂篮悬浇施工，合龙段长2m，采用吊架法施工。

梁部主体采用C50混凝土。

普通钢筋采用HPB235和HRB335两个级别。

预应力采用三向预应力体系；纵向为15根/束、17根/束、19根/束1860级Φ15.2mm预应力钢绞线；横向为5根/束1860级Φ15.2mm预应力钢绞线；竖向为PSB830型Φ25mm预应力螺纹钢筋。

3．编制依据及计算分析软件3.1 施工监控依据（1）《铁路桥涵设计基本规范》（TB10002.1-2005）（2）《铁路桥涵钢筋混凝土及预应力混凝土结构设计规范》（TB10002.3-2005）（3）《高速铁路桥涵施工技术指南》（铁建设[2010]241号）（4）《高速铁路桥涵工程施工质量验收标准》（TB10752-2010）（5）《预应力混凝土连续梁设计图》（6）相关各方提供的有关技术资料（7）铁三院设计相关图纸资料（8）结合工程所在地实际情况3.2 施工监控软件（1）桥梁博士 V3.03（平面杆系有限元分析）图3-1全桥平面杆系有限元分析模型示意图（2）MIDAS/Civil2006（计算校核）图3-2全桥有限元计算模型示意图4．施工控制结构分析4.1施工监控分析计算方法4.1.1施工控制计算考虑的主要因素1)施工方案与施工荷载由于预应力混凝土连续箱梁桥的恒载内力与施工方法和架设程序密切相关，施工控制计算前首先对施工方法和架设程序作较为深入的研究，并对主梁架设期间的施工荷载给出一个较为精确的数值。

2)预加应力预加应力直接影响结构的受力与变形，施工控制中将在设计要求的基础上，充分考虑预应力的实际施加程度。

3)混凝土收缩徐变计算时，计入混凝土收缩徐变的影响。

4)温度温度对结构的影响是复杂的，对季节性温差在计算中予以考虑，对日照温差则在观测中采取一些措施如指定观测时间和建立误差分析方法等予以消除，减小其影响。

5)几何非线性影响在施工控制计算中将考虑几何非线性的影响。

6)施工进度施工计算将按实际的施工进度分别考虑各个部分的混凝土收缩徐变变形。

4.1.2 施工监控分析方法桥梁施工控制经过最近十多年的发展，形成了一定理论方法。

目前我公司在施工控制方面，主要采用自适应控制的思路。

当结构测量到的受力状态与模型计算结果不相符时，通过将误差输入到参数辩识系统中自动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，重新计算调整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，在此基础上可以对施工状态进行更好的控制。

因此，施工控制是一个施工→量测→识别→修正→预告→施工的循环过程。

1）前进分析按设计状态，根据预定的施工速度和施工程序，获得每阶段的内力和挠度以及最终成桥状态的内力和挠度。

2）倒退分析按设计状态，根据规定的施工程序，获得每阶段的内力、挠度并根据前进分析结果计算出收缩徐变对内力、挠度的影响量，并确定各施工阶段的立模标高。

每一节段分 4 阶段完成：挂篮就位和立模→混凝土浇筑→张拉预应力及拆模→挂篮前移。

3）实时跟踪分析根据实测数据，用自适应优化控制法计算出各阶段的实际状态，得出下一步施工预测值和最优调整方案。

4）标高的预测报警根据实测数据，绘制各节段在各阶段施工时的标高曲线，在施工过程中将实测曲线逐步绘到同一张纸上，分析吻合程度和变化趋势，作为指导下一步施工依据，如有意外及时采取措施。

4.2 立模标高计算在主梁的挂篮现浇施工过程中，梁段立模标高的合理确定，是关系到主梁的线形是否平顺、是否符合设计的一个重要问题。

如果在确定立模标高时考虑的因素比较符合实际，而且加以正确的控制，则最终桥面线形较为良好；如果考虑的因素和实际情况不符合，控制不力，则最终桥面线形会与设计线形有较大的偏差。

立模标高并不等于设计中桥梁建成后的标高，总要设一定的预抛高，以抵消施工中产生的各种变形（挠度）。

其计算公式如下：Hi= H0 + fi+ fiy + f 挂篮 + fx + fP /2式中: Hi为待浇筑段主梁前端底模标高;H0 为设计标高;fi为本施工节段以及后续浇筑各段自身静载对该点标高的影响值;fiy为本节段和后续节段纵向预应力束张拉后对该点标高的影响值;f 挂篮为本节段的挂篮变形值;fx为徐变、收缩、温度、体系转换、二期恒载、施工荷载对该点标高的影响值;fP为1/2静活载作用下产生的下挠值。

其中挂篮变形值是根据挂篮加载试验，综合各项测试结果，最后绘出挂篮荷载—挠度曲线，进行内插而得。

经参数修正的计算模型与已施工完的阶段状态一致，但在下一阶段，预测值与实际值不一定相符，所以每一个施工阶段均进行参数识别与误差分析，防止误差偏大。

4.3 参数识别与误差分析按照自适应控制思路，采用最小二乘法进行参数识别的误差分析方法。

当结构测量到的状态与模型计算不相符时，通过将误差输入到参数辩识算法中去调整计算模型的参数，使模型的输出结果与实际测量的结果一致。

得到了修正的计算模型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识别后，计算模型基本上与实际结构一致，在此基础上可以对施工状态进行控制。

在实际施工过程中的参数识别应该采用理论分析与试验测试相结合的方法，才能更准确、更迅速的识别参数误差。

对各参数误差进行敏感性分析，初步选定待识别的主要参数如下：1）梁段自重，为各施工梁段的重量，混凝土浇筑超方和欠方的影响。

2）结构刚度，包括所有单元的 EI，EA.3）混凝土收缩徐变，主要是计算模型的各项参数。

4）温度，为各施工状态下结构中温度场的分布情况。

5）预应力，主要为预应力有效值计算中的各个参数。

6）施工荷载，为各个施工状态施工临时荷载的施加、移动和去掉等情况。

对于标高测量结果存在的误差，使用最小二乘法拟合成平滑曲线，将曲线上的数据作为结构测量状态参数识别和误差分析。

5 施工监控实施细则5.1 施工线形监控5.1.1 箱梁施工测量网的建立为预应力混凝土箱梁悬臂浇筑施工服务的测量控制网应一次建立在各墩的承台上，而后再根据施工的进度安排将承台上的控制点转移到各自的 0 号块上。

平面控制网由桥面中轴线组成，控制网可借助已建立的施工控制网。

平面控制网采用高精度全站仪建立。

高程控制网依托已建立的控制网点，采用二等水准测量的方法，变换仪器高法，先在各桥墩承台上各设一个高程控制点，待箱梁0号块竣工后，用水准仪加悬挂钢尺的方法移至0号块顶面上或用全站仪建立。

0号块上的水准点即为箱梁悬臂浇筑施工的高程控制点。

各墩上 0 号块箱梁顶面布置 11 个施工控制基准点，如图 5-1。

图5-1 0 号块顶面测量基准点布置示意(单位：cm) 中各点均为箱梁各悬浇节段高程观测的基准点。

各墩上 0 号块箱梁顶面的施工控制基准点位置按图5-1严格定位。

各点位置及各点间距离如图5-1 所示值相差不得超过±10 毫米。

在箱梁悬臂施工中，对于高程控制的基准点，在下述情况下应进行复测：①结构受力体系转换后；②墩基础发生较大沉降变化时；③施工控制组经分析后认为有必要进行复测时；④施工进行三个月后。