连续梁线形监控方案

新建铁路郑州至开封城际铁路工程(60+100 +60) m连续梁施工监控方案郑州铁路局科学技术研究所二〇一一年七月目录1 概述 (1)1.1 项目概况 (1)1.2 技术标准 (1)1.3 监控方案制定依据 (2)2 施工监控的目标 (2)3 施工监控的目的和任务 (2)4 拟采用的施工监控方法和体系 (3)4.1 施工监控方法 (3)4.2 施工监控体系 (4)4.2.1 技术体系 (4)4.2.2 组织体系 (4)4.2.3 协调体系 (5)4.3 对施工监控技术体系的进一步说明 (6)4.3.1 施工控制计算 (6)4.3.2 误差分析 (6)4.3.3 施工误差容许度指标 (7)5 施工控制的主要工作 (7)5.1 实际参数的测试 (7)5.2 实时控制 (10)5.3 监控计算 (10)5.4 几何控制 (12)5.4.1 主梁线形监测 (12)5.4.3 线形控制的实施 (14)5.6 施工控制报告 (15)6 施工监控技术方案的保障措施 (15)附表一：主梁施工控制数据指令表 (16)附表二：梁段观测表 (18)附表三：梁段模板变形观测表 (20)附表四：桥梁实际参数测试表 (22)附表五：主梁轴线偏移及基础沉降观测表 (23)1 概述1.1 项目概况新建铁路郑州至开封城际铁路工程(60+100+60) m预应力混凝土连续梁为单线、有砟曲线桥。

主梁为单箱单室截面，中支点梁高7 m，跨中梁高4 m，梁顶宽8.5 m，梁底宽5.5 m。

顶板厚度除梁端附近外均为41.5 cm；底板厚度38 cm至85. 2 cm，在梁高变化段范围内按抛物线变化，边跨端块处底板由38 cm渐变至108 cm；腹板厚40 cm至75 cm，按折线变化，边跨端块处腹板厚由40 cm渐变至60 cm。

全桥在端支点、中支点及跨中处共设5个横隔板，横隔板设有孔洞，供检查人员通过。

全桥共分55个梁段，0号梁段长度13 m，普通梁段长度为3.0～4.0 m，合拢段长2.0 m，边跨现浇直梁段长11.65 m。

主梁两个边跨直梁段和主墩0#块均采用支架法施工，其余梁段均采用挂篮对称悬臂施工。

悬臂段施工完毕后，先合拢边跨，再合拢中跨。

为保证本桥在施工过程中的安全和施工质量，成桥后线形满足设计要求，运营后环境因素及列车荷载等对线形的影响规律，并结合本桥的施工方案特制定本桥的施工监控方案。

1.2 技术标准（1）铁路等级：联络线；（2）桥上线路：单线，有砟轨道，曲线半径R=400 m，轨顶至梁顶高0.826m；（3）设计行车速度：不大于80 km/h；（4）设计活载：ZK活载；（5）牵引类型：电力；（6）环境：一般大气环境，作用等级为T2，冻融环境为D1。

1.3 监控方案制定依据（1）《新建时速200～250公里客运专线铁路设计暂行规定》（铁建设函[2005]140号）；（2）《铁路桥涵基本设计规范》（TB10002.1-2005）；（3）《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）；（4）《铁路桥涵工程施工质量验收标准》（TB10415-2003）；（5）《客运专线铁路桥涵工程施工质量验收暂行标准》（铁建设[2005]160号）；（6）《高速铁路设计规范（试行）》（TB10020-2009）；（7）相关设计图纸及施工组织设计。

2 施工监控的目标施工监控工作的目标是：(1)各T构顺利合拢，成桥线形逼近设计线形；(2)精度控制和误差调整的措施对施工工期不产生实质性的不利影响。

3 施工监控的目的和任务在施工过程中，如何采取有效的技术措施和管理措施，及时对施工中所暴露出来的问题进行调整和处理，保证成桥后的结构线形和内力与设计相符，是关系到工程质量和结构安全的至关重要的一环。

这样的一项工作，就是桥梁的施工监控。

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产生的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、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，造成合拢困难或影响成桥的内力和线形。

施工监控的目的，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，根据分析验算结果给出其主梁端的挠度（每阶段施工挂篮的立模标高或梁段定位标高）等施工控制参数。

这样，才能保证结构变形始终处于安全的范围内，成桥后的结构线形符合设计要求。

本项目工作的任务是：把桥梁施工监控的理论和方法应用于大跨度连续梁桥的实际施工过程，对该桥施工期间的线形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变形的参数，结合施工过程中测得的各阶段主梁变形数据，随时分析各施工阶段中主梁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，并确保在桥梁建成以后的外形曲线与设计尽量相符。

4 拟采用的施工监控方法和体系4.1 施工监控方法随桥梁结构形式、施工特点及具体监控内容的不同，其施工监控的方法也不尽相同。

对连续梁桥的施工监控，拟综合采用参数识别修正法、预测控制法和最大宽容度法。

参数识别修正法是指在监控开始阶段，在进行施工监控计算时，若控制体系的某些设计参数（如既有桥梁的材料参数，施工设备的荷载参数等）与实际情况有出入，需要借助现场测试体系或其他合适方式，进行参数估计、识别和修正，使监控计算结果与实际情况更加吻合。

预测控制法是桥梁施工监控的主要方法，其在考虑影响桥梁结构状态的各种因素和控制目标设定的基础上，对每一施工阶段的结构状态进行预测，使施工沿着预定状态进行。

预订状态与实际状态之间存在误差，其对控制目标的不利影响则在后续若干施工阶段的预测中予以考虑。

在分析误差、建立安全预警机制时，应当根据设计要求、工艺水平和相关的施工和制造规范，按照最大宽容度法，确定一套合理可行的容许误差度指标体系。

4.2 施工监控体系针对施工监控中的具体情况，将灵活综合采用上述各监控方法。

为保证上述方法的实施，需要建立和正确运作相应的施工监控体系，包括技术体系、组织与协调体系和信息传递体系。

4.2.1 技术体系桥梁的施工监控与其设计和施工方法有密切的联系。

根据该桥设计和施工的具体特点，参考国内同类桥梁的施工监控情况，拟建立图1所示的施工监控技术体系。

4.2.2 组织体系为保障施工监控能优质高效地完成，必须明确施工监控实施过程中的工作制度和组织制度，建立相应的组织体系。

从信息论的观点看，桥梁的施工监控过程是一个信息跟踪采集、信息分析处理、实时控制和信息反馈的过程。

一座大桥的建设将涉及到建设、设计、施工、监理和监控等多个单位，各个单位在施工监控过程中发挥着不同的作用。

施工监控工作必须依靠建桥各方的密切合作、团结协调和共同努力才能实现。

为保障施工监控工作的高效运作，必须明确施工监控实施过程中的各项工作制度和组织制度。

为此，在施工监控阶段，成立由大桥的施工单位、监理单位和监控单位有关人员组成的“施工监控领导小组”，负责施工监控工作过程中的总体协调工作。

为保障施工监控、监测工作保质、保量、高效地完成，结合本桥施工的实际情况和施工监控、监测工作的具体技术内容，我单位将组织精干人员组成“施工监控组”，常驻现场，密切配合现场施工。

另外，我单位还将为大桥的施工监控工作设立远程专家组，专家组由我单位有着丰富桥梁设计、施工、科研、试验、检测经验的专家组成，他们将为施工监控工作提供技术咨询，把好质量关。

图1 施工监控技术体系4.2.3 协调体系在桥梁施工监控的信息系统中，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工作顺利进行的基本前提。

施工单位的施工数据要能及时传递到施工监控的技术体系；施工监控单位对施工信息及时计算处理后的结果，形成施工监控的指令信息要及时反馈传递到施工单位予以执行。

这些工作牵涉到设计、施工、监理和施工监控等部门。

各部门的职责不同，重点不同，工作和组织关系也有所区别。

为此，施工监控体系中还应当包括建立有效的协调体系及合理的工作制度和联系制度。

建议的协调体系（着重于监理、施工、施工监控之间关系）见图2。

图2 建议的多方协调体系4.3 对施工监控技术体系的进一步说明4.3.1 施工控制计算在实施施工监控时，第一步的工作是要形成控制的目标文件，以校核设计计算与施工控制计算的闭合性。

施工控制的预测计算将采用设计计算参数对施工全过程进行分析，计算出控制目标的理论值。

随后，建立施工监控计算模型，在这项计算中，则会尽可能采用现场实际参数用于计算，以反映出施工实际情况，并提供监控目标理论值。

4.3.2 误差分析施工误差的出现是不可避免的，但各类施工误差会出现不同的分布形态。

常见的误差形态有三类：白噪声分布形态、连续单向分布形态和大峰值分布形态。

白噪声分布形态的特点是：误差峰值较小，且正向或负向误差分布基本均匀，类似于白噪声干扰，因误差不会累积，其对结构的影响很小，是施工控制所追求的理想状态。

连续单向分布形态的特点是：虽然其单个误差的峰值一般较小，但整体误差分布出现连续的正向或负向分布，特殊情况下会产生误差累积。

有累积的连续分布误差会对结构线形及内力产生严重不利影响，必须防止和避免。

大峰值分布形态的特点是：虽然其整体误差的均值较小，但出现单个误差峰值较大的情况，也会对结构线形和内力产生不利影响，需要加以控制和调整。

应对施工反馈的数据与施工控制预测计算的理论目标值以及施工控制实时计算结果的修正目标值进行比较，确定误差的实际分布状态，对连续分布误差和大峰值误差进行及时调整。

4.3.3 施工误差容许度指标要确定误差峰值的大小并决定是否进行误差调整，必须预先确定一套符合施工实际情况的误差容许度指标体系。

误差容许度的确定还必须满足设计和监理对施工质量的要求。

过严的误差容许度会为施工带来困难，延误施工进度；过宽的误差容许度会为施工留下一定的安全或质量隐患。

本桥施工控制的最终目标是，使成桥后的线形与设计成桥线形的所有各点的误差均满足中华人民共和国行业标准铁建设[2005]160号《客运专线铁路桥涵工程施工质量验收暂行标准》规定：(1)悬臂梁段高程误差在＋15 mm和-5 mm之间；(2)合拢误差在15 mm以内；(3)梁段轴线偏差在15 mm以内。

根据这一目标，要求施工单位在每一梁段的施工中，挂篮定位标高与监控指令控制标高之差控制在5 mm以内。