湄公河(75+3×110+75)m连续刚构桥监控方案

昆曼公路湄公河大桥项目（75+3×110+75）m连续刚构桥施工监控方案中铁五局（集团）有限公司科技设计部二〇一二年一月目录1 工程概况 (1)2 编制依据 (2)3现场监控设备 (2)4 施工监控概述 (2)4.1 施工监控的必要性 (2)4.2 施工监控的目的 (3)4.3 施工监控的原则 (4)4.4 施工监控的方法 (4)5 施工监控工作的主要内容 (6)5.1 施工监控相关资料的收集 (6)5.2 施工监控现场观测内容 (7)5.3 误差分析与控制数据调整 (8)6 施工监控实施程序 (9)6.1 施工监控操作细则 (9)6.1.1 主梁0#段施工及挂篮预压 (9)6.1.2 主梁悬臂施工阶段 (10)6.1.3合拢段施工阶段 (11)6.1.4 二期恒载施工阶段 (12)6.2 阶段施工监控验收 (13)7 施工监控的精度和总体要求 (13)7.1 控制精度 (13)7.2 施工中的总体要求 (14)7.3 施工监控预警系统 (15)附录：附图1~3 主梁几何线形测点布臵图 (16)1 工程概况湄公河大桥主桥为预应力混凝土连续刚构桥，桥跨布臵为（75+3×110+75）m，总长480m。

主梁为单箱单室变高度斜腹板预应力混凝土箱梁，箱梁顶宽15.3m，底板宽3.7~4.1m，悬臂长3.4m，跨中梁高2.2m，支点梁高6.2m，梁底曲线按二次抛物线变化，顶板厚28cm，底板厚25~80cm，腹板厚50cm。

主桥桥型总体布臵如下图所示：图1-1 主桥立面布置图全桥共有四个T构，其中0#块长度为12米，施工节段1#~11#块长度为（4×3.5+3×4.5+4×5）m，合拢段长度为3m，边跨现浇段长度为18.4m。

梁体混凝土强度等级采用C50A。

预应力体系：纵向预应力筋采用15（19）-Φ15.2-1860预应力钢绞线（ASTM A416-270），管道形成采用内径Φ97（Φ107）mm金属波纹管成孔；该桥无横向、竖向预应力。

该桥M7、M8、M9、M10四个主墩T构同时施工（配臵菱形挂篮4对），总体施工顺序为：1）墩顶0#段施工，采用落地钢管支架现浇法施工；2）1～11#段对称悬臂施工，采用菱形挂篮浇筑施工；3）中跨合拢段，采用吊架施工；4）边跨现浇段，采用落地支架现浇法施工；边跨合拢段，采用吊架施工；5）次边跨合拢段，采用吊架施工。

2 编制依据1）《设计图纸》、《技术规范》；2）《公路桥涵施工技术规范》（JTG/T F50-2011）；3）《泰国国际标准》（TIS）；4）《英国标准》（BS）；5）《美国公路运输协会标准》（AASHTO）。

3现场监控设备4 施工监控概述4.1 施工监控的必要性连续刚构桥为超静定结构，在整个施工过程中，虽然可以采用各种分析方法计算出各施工阶段的预抛高、预应力张拉力等，但在实际施工过程中，由于施工条件的变化、计算模型误差、混凝土收缩徐变、混凝土方量控制、施工临时荷载、支架定位及变形、预应力束张拉力偏差、量测误差和环境干扰等因素必将使结构实际状态偏离设计状态。

如不及时有效地对系统加以控制和调整，随着主梁悬臂施工长度的增加，线性可能会显著偏离设计目标，因此在主桥施工过程中需进行严格的施工监控。

4.2 施工监控的目的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，在主桥施工过程中必须进行严格的施工监控。

对于分节段浇筑施工的预应力混凝土连续刚构桥来说，施工监控就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，确定出每个后续浇筑节段的立模标高，并在施工过程中根据施工监测的成果对误差进行分析、预测和对下一节段的立模标高进行调整，以此来保证成桥后的桥面线形、合拢段两侧悬臂端标高的相对偏差不大于规定值，结构内力状态符合设计要求。

通过对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。

具体体现在以下几个方面：1）根据最新颁布的公路桥涵设计规范进行结构验算；2）对施工方案进行模拟分析，对其可行性做出评价，并提出合理建议；3）实时监测结构的线性，提供安全预警；4）提出施工调整值，确保结构应力、线性符合设计要求；5）协助各方对工程建设提出合理建议；6）施工监控成果可为桥梁交竣工验收提供重要依据；7）验证桥梁结构设计与施工分析理论，积累一线科学依据。

4.3 施工监控的原则施工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。

线形要求：线型主要是主梁的标高。

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。

调控手段：由于分节段施工属于典型的自架设施工方法，在施工过程中的已成结构（节段）状态是无法事后调整的，因此施工监控时要采用预测控制法。

对于主梁内力（或应力）的调整，只能通过严格控制预应力束张拉力的大小来实现；对于主梁线形的调整，调整每个浇筑节段立模标高是最直接的手段。

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。

4.4 施工监控的方法连续刚构桥施工过程的影响参数较多。

如：结构刚度、梁段的重量、施工荷载、混凝土的收缩徐变、温度和预应力等。

在进行施工监控理论计算时，都假定这些参数值为理想值。

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，我们在施工过程中对这些参数进行识别和预测。

对于重大的设计参数误差，提请设计方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）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)优化调整施工控制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（如采用加权最小二乘法、线性规划法等），调整本梁段与未来梁段的定位标高，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。

湄公河大桥的施工控制流程图如下：图3-1 施工控制流程图5 施工监控工作的主要内容5.1 施工监控相关资料的收集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。

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)在施工监控过程中还应考虑主梁施工过程中堆放时间较长的各种材料，机具等的影响，作为临时荷载考虑。

需要施工单位提供的临时荷载有：(1)须及时提供施工机具、人员的重量及变化情况；(2)一般应禁止在桥面堆放大量材料，如施工确实需要则须将放材料的重量、位臵、时间等情况及时通告监控组；(3)合拢前悬臂端压重的设臵及拆除情况等；以上监控有关的基础资料、试验数据由施工单位提供，交由监理单位确认。

其中气候资料由监理、施工单位双方确认。

5.2 施工监控现场观测内容为了改善施工过程中挂篮和混凝土主梁的受力，每个施工阶段对挂篮前移模板定位、混凝土浇注结束、预应力张拉结束3个工况的主梁标高、箱梁轴线偏位、承台沉降进行观测。

1)主梁几何线形观测(l)主梁标高观测测点布臵：0#梁段布臵9个标高测点，l#~11#每个梁段悬臂端布臵3个标高测点，合拢段在顺桥向中线处布臵3个标高测点。

测点利用预埋与主梁钢筋焊接在一起的短钢筋设臵，测点要精确、容易辨认，并用红油漆标明测点编号，高程观测点布臵见附图1~附图3。

测试方法：用精密水准仪测量测点标高。

为防止临时基准点点位移动或破坏，须定期对高程基准点及临时水准点进行复核。

其中临时基准点设臵在M7~M10号墩0#梁段顶面墩中心处（位于0#段横隔板上方），其标高通过附近的水准点引测。

(2)主梁中线偏位及坐程观测测点布臵：主梁轴线偏位观测测点布臵在桥面中心线上，纵向位臵与标高测点相同，布臵形式见附图1~附图3。

测试方法：使用全站仪测量测点的平面坐标值，即主梁里程和轴线偏位，再与理论值进行比较分析。

2)桥墩偏位观测测点布臵：在每个桥墩上缘布设测点来控制桥墩偏位。

测试方法：采用坐标法，全站仪架设在一已知基准点处，后视基准控制点，再瞄准测点处的棱镜，测出测点的三维坐标。

每一测试工况下的变位即为测试值与初始值的差值。

3)承台沉降观测测点布臵：每个承台顶面四角各布臵一个测点，测点须预埋在承台顶面便于观测且变形较小处。

测试方法：用精密水准仪测量测点标高。

5.3 误差分析与控制数据调整施工监控工作的关键在于对采集的状态变量数据进行有效的误差分析，并对后续梁段的施工监控数据作相应的调整，使实际桥梁结构的受力和变形处在理论数据的控制下，不断地沿着理论计算的轨迹使结构达到成桥设计目标。

控制数据的调整则是根据识别后的设计参数按设计预定的施工顺序重新计算理论轨迹数据。

因为该桥施工监控以控制主梁标高为主，而影响主梁标高的因素主要有以下几种：(1)挂篮刚度；(2)梁段自重误差；(3)梁和墩的刚度误差；(4)混凝土收缩徐变；(5)施工临时荷载；(6)温度的影响；(7)预应力误差。

优化调整将以这些因素建立控制目标函数和约束条件，形成新的施工控制数据，为后续的施工提供指导。

6 施工监控实施程序6.1 施工监控操作细则6.1.1 主梁0#段施工及挂篮预压该桥主墩M7~M10上0#块的施工按照项目部的0#块施工方案进行，严格按要求做好支架的预压及测量工作，0#块立模时考虑支架弹性变形。

注意0#块顶面标高基准点及普通观测点的埋设、保护。

0#块施工完毕，挂篮拼装完成后，需进行挂篮静载试验。

通过压重，消除挂篮拼装的塑性变形；根据加载过程中的实测弹性变形数据，推算施工各梁段时将产生的弹性变形。

挂篮静载试验加载最大重量取最大悬臂节段重量的1.2倍。

加载过程分四级（50％、75％、100％、120％），达到各级加载重量后暂停1小时，稳定后测量挂篮底篮上固定．．．．标高，再继．．的观测点续加载。

达到最大加载重量后持续12小时以上，并及时测量观测点标高。

卸载过程也分四级（100％、75％、50％、0％），达到各级卸载重量后暂停1小时，稳定后测量挂篮底篮上固定的观测点．．．．．．标高，再继续卸载。

挂篮静载试验完成后，测量数据及时反馈给监控组，以便监控组及时提供1#阶段立模标高。

施工单位接到监控组的1#节段立模标高指令表后方可进行1#节段的立模、施工。

6.1.2 主梁悬臂施工阶段主梁悬臂施工阶段的测量工作较为繁杂，主梁施工过程中主要是对主梁的结构变形进行监控。