《跨京开高速公路中承式钢箱混凝土拱桥监控监测方案》

《跨京开高速公路中承式钢箱混凝土拱桥监控监测方案》

京沪高速铁路跨京开高速公路

32.1+108+32.1 m中承式钢箱拱桥监控、监测实施方案

土木工程学院桥梁工程系

二○○九年十月

目录

目录 ........................................................................... I 1工程概况.. (1)

2监控、监测方案制定依据 (3)

3施工控制的目的、方法与原则、内容 (4)

3.1施工监控、运营监测目的 (4)

3.2施工控制、运营监测的方法和原则 (4)

3.3施工控制、运营监测的内容 (6)

4施工控制技术方案 (6)

4.1施工控制方法 (6)

4.2 施工控制的预测计算、误差分析和调整 (7)

4.3 施工控制计算分析方法 (13)

4.4 现场实时控制 (14)

5施工监控、运营监测方案 (15)

5.1监控计算分析工作 (15)

5.2环境参数监测 (15)

5.3线形监测 (16)

5.4温度监测 (18)

5.5应力监测 (20)

5.6吊杆应力和预应力系杆索力监测 (22)

5.7施工临时结构监测 (23)

6 数据采集、传输系统 (23)

6.1自动化采集系统方案的设计原则及选择.. 23

6.2光纤仪器监测系统组成及功能 (25)

6.3光纤仪器监测系统特点 (25)

7 施工监控技术方案的保障措施 (26)

8 项目组成员 (27)

9 经费预算 (28)

1工程概况

本桥位于北京附近，为京沪高速铁路北京特大桥的节点桥之一，跨京开高速公路，铁路与高速公路交叉夹角81°10'，桥位处高速铁路为平坡、直线。跨京开高速公路主桥采用（32.1+108+ 32.1）m中承式钢箱混凝土拱式连续梁体系，如图1-1所示。D130和D131号墩拱脚支座设在承台顶，无墩身，D129号和D132号桥墩采用流线形圆端实体墩。基础均采用钻孔桩基础，D129号和D132号桥墩采用直径1.25m钻孔灌注桩，D130和D131号墩采用直径1.5m钻孔灌注桩。

本桥为京沪高速铁路双线桥，设计时速为350 km/h；线间距为5.0m，采用CRTSⅡ型板式无砟轨道。

拱肋中心距12m。主跨拱肋矢高采用25m（系杆中心线上下各为12.5m），矢跨比为1/4.32。边拱肋中心距12m，矢高11.75，矢跨比为1/5.19。主拱肋及边拱肋拱轴线均采用二次抛物线。主拱肋和主纵梁固结。主跨桥面以上设一道一字横撑和二道K撑，桥面以下设两道K撑；边跨桥面以下设一字横撑。吊杆对应主跨小横梁设置，间距5.4m，全桥共设11对吊杆。

图1-1 全桥结构图

边拱肋和主拱肋采用变截面钢箱混凝土截面，主纵梁采用钢箱截面。主拱肋截面宽1.6m，截面高度由拱顶2m到理论拱脚处2.6m，上下翼缘板厚除拱梁固结点处厚44mm

外，其余均为32mm，腹板厚除拱梁固结点处厚44mm外，其余为28mm。主拱肋上下翼缘板各设一道纵向加劲肋，腹板设三道纵向加劲肋。边拱肋截面宽1.6m，截面高度由拱顶1.9m到理论拱脚处2.6m，上下翼缘板厚28mm,腹板厚24mm。边拱肋钢箱在转体前支架上灌注混凝土；主拱肋钢箱在转体到位，支座安装后完成体系转换，主拱肋顶升灌注混凝土。

主纵梁截面宽1.6m，高2.1m，上下翼缘板厚除拱梁固结点处厚44mm外，其余均为36mm，腹板厚除拱梁固结点处厚44mm以及边拱肋和主纵梁合并段厚24mm外，其余为28mm。主纵梁顶面焊有剪力钉与混凝土桥面连接。同时主纵梁内设置四束预应力系杆，预应力系杆采用OVM.GJ15B-31钢绞线整束挤压拉索，每个主纵梁内施加13000KN 的预加力。

拱梁固结点处主拱肋上、下翼缘板在主纵梁翼缘板处断开，并与主纵梁翼缘板熔透焊接，在拱梁固结点内部主拱肋翼缘板同样与主纵梁翼缘板焊接，保证纵梁传力匀顺。主拱肋内侧腹板在主纵梁上翼缘板处断开，与主纵梁上翼缘板上下面焊接。

桥面采用纵横梁体系结合梁桥面，混凝土桥面板通过主纵梁、小纵梁、横梁上布置剪力钉连接。除端横梁采用箱形截面外，其余横梁和小纵梁均采用工字形截面。纵横梁顶面与主纵梁顶面平齐，横梁间距有4.5m、5.4m、5.0m、5.816m、5.784m和5.95m共6种，梁高除端横梁为4.55m外其它横梁为2.1m，横梁截面根据其所处的部位分为三种类型，即端横梁、小横梁和固结点横梁，端横梁为顶宽1.5m，小横梁翼缘宽600mm，固结点横梁翼缘宽800mm。端横梁伸出牛腿长1.87m，相邻简支梁压在牛腿上，作为平衡边墩负反力的压重。本桥为双线高速铁路桥，设4片小纵梁，每线两片，间距2.0m，两线之间小纵梁间距3.0m；小纵梁梁高1.0m，翼缘板宽450mm。小纵梁连续设置，不设伸缩纵梁。混凝土桥面板顶为平坡，桥面板宽13.6m，厚30cm，通过保护层形成排水坡。桥面板在拱梁固结点至边拱肋支墩顶范围局部设纵向预应力钢束，在先浇段混凝土达到设计强度后张拉。

吊杆直径120mm，吊杆及其锚具为配套成品。吊杆对应中跨横梁设置，吊杆间距5.4m，全桥共22根。吊杆上下销轴中心距为2.982～9.490m，单根吊杆长度大于5.52m

时，需要两根吊杆杆体通过调节套筒连接成一个长吊杆，本桥共8根短吊杆，14根长吊杆，吊杆初张力20～150KN。

京开高速公路由主辅四条车道组成，行车道断面宽65m，交通异常繁忙。桥位处京开高速公路高出地面约10.2m，边坡坡度约为1：1.5，以花砖防护，两侧地势较为平坦开阔，地表多为果园及耕地。

高速铁路线位左侧是既有京山铁路，其中心距京山铁路限界最小距离为33.5m。本桥位于第三层，第一层为既有京山铁路，第二层为京开高速公路跨京山线公路桥，公路桥台尾距高速铁路线路中心最近处约12m。

北京地区属暖温湿润带季风气候，四季分明，春季干旱多风沙、夏季炎热多雨、秋季天高气爽、冬季寒冷干燥。年平均气温11.4℃，最热（7月份）月平均气温为25.6℃，极端最高温度达40.6℃，最冷（1月份）月平均气温为-4.4℃，极端最冷气温达-17.7℃。年最大风速为21.7m/s，风向为NWN。全年可施工期长，对施工有利。

地震动峰值加速度：50年超越概率10%水平的地震动峰值加速度：0.20g（地震基本烈度Ⅷ度）；地震动峰值加速度反映谱特征周期划分：1区；场地类别：Ⅲ类场地。

桥位处表层局部为人工堆积层，其下依次为第四系全新统冲积层及第四系上更新统冲洪积层，全新统冲积层厚约12m，岩性以细砂、粉质黏土、粉土为主，第四系上更新统冲洪积层岩性以粉质黏土、细砂、中砂、圆砾土为主，较好的土层为圆砾土层，厚约7m，距地表约50m，深度适中，适合做钻孔桩基础的持力层。孔深86m～87m为强风化砂岩，87m以下为中等风化石灰岩，基本承载力800 kPa。

为保证本拱桥在施工过程中的安全和施工质量，成桥后结构的内力状态与线型满足设计要求，运营后环境因素及列车荷载等对线形应力的影响规律，并结合本桥的施工方案特制定本桥的施工监控及运营后的监测方案。

2监控、监测方案制定依据

（1）铁道第三勘察设计院集团有限公司. 京沪高速铁路跨京开高速公路（32.1+108+ 32.1）m中承式钢箱混凝土拱桥施工图设计. 2007.12；

（2）中铁十七局集团公司京沪一工区项目经理部. 京沪高铁跨京开高速公路转体钢