大跨度连续梁线型监控

参数识别a’ 误差分析 la’-dl≤ε
自适应监控流程图
预告-施工-测量-计算-参数识别-分析-修正-预告的循环过程
第4章 监控主要工作内容
监控主要工作内容
主要工作内容
理论 分析
施工 监测
施工控制（线形控制）
相关资料搜集
变 形 计 算
立 模 标 高 的 确 定
线 形 测 量
温 度 测 量
误 差 分 析 和 判 断
续梁段的立模标高，使成桥状态最大限度地接近理想设计成桥状态。优化
调整的方法很多，常用的有带权的最小二乘法、线性规划法等。施工监控 中，主要以控制主梁标高为主，根据测量数据和主要设计参数的影响，对
立模标高进行优化调整。
监控原则及方法
结构分析a 预告标高 施工 现场数据采集d 否 误差分析 la-dl≤ε 否 修改设计 主梁标高、温度、位 移、截面尺寸、弹性 模量、材料容重
连续梁桥一般采用正装分析法即可，计算软件一般采用MIDAS和桥博。该过 程须注意以下几点： （1）正确解读设计图纸，完整模拟施工步骤（难点包括结构组、边界 组、钢束组、荷载组等的激活和钝化），确保模型的正确性。该过程也是对 设计文件的校核。如发现问题，应立即和设计方沟通。 （2）模型中应考虑挂篮的结构形式、重量、混凝土的收缩、徐变及温 度变化等影响。 （3）模型的主要设计参数须为实测数据经修正后采用的数值。
过立模标高的调整予以修正。
监控原则及方法
根据《高速铁路桥涵工程施工技术规范》、《高速铁路桥涵工程施工质 量验收标准》，线形精度控制目标采用如下数值：
立模偏差：①底模拱度偏差3mm;
②梁高10mm； ③梁段纵向旁弯10mm。 浇筑梁段偏差：①悬臂梁段顶面高程+15mm或-5mm； ②合龙前两悬臂端相对高差不大于15mm； ③梁段轴线偏差15mm； ④相邻梁段错台5mm。 梁体外形偏差：桥面高程±20mm
设计参数误差
施工误差 实际状态与理想 状态存在误差 测量误差 结构分析误差
影响线型控制的因素
2.2 设计参数
结构几何参数 跨径 面积 抗弯刚度
截面特性参数
温度 与时间相关参数 混凝土收缩徐变 设计参数 施工临时荷载 荷载参数 预加力 弹性模量 材料特性参数 剪切模量 混凝土容重
挂篮、模板 临时堆载 张拉控制应力 预应力管道摩阻力
构是否安全；而当出现较大误差时，对施工误差进行分析，调整计算模
型，并对后续施工方案提出调整建议，从而保证成桥时结构最大可能的 接近理想设计状态，同时也确保施工期间主要构件结构安全，保障施工
质量与工期。
第2章 影响线型控制的因素
影响线型控制的因素
2.1 影响线型控制的因素
实际施工中，各种综合干扰因素导致桥梁结构的实际状态与理想状态存在 一定的误差。在长期的实践过程中，大量工程技术人员发现，设计参数误差导 致了理想线型与实际线型的偏差，是引起大跨度桥梁线型误差的主要因素。
监控原则及方法
3.2 监控方法
在实际施工中，由于设计参数误差、施工误差、测量误差、结构分析误
差等综合干扰因素，桥梁结构的实际状态与理想状态总存在着一定的误差。 在大量的实践过程中，工程技术人员发现设计参数误差是最主要的因素。施
工监控要解决的就是如何通过修正设计参数误差使结构的实际状态达到或逼
近结构的理想状态。为达到这个目的需执行以下3个步骤： （1）确定主要设计参数：确定引起桥梁结构偏差的主要实际参数。
控制是施工控制的核心。
概念、意义及目的
实现
（尽可能接近设计几何线型和内力状态）
设计
指 导 校 核
指导 （提供图纸和施工步骤）
施工
监控
辅助 （解读设计文件，将其转化为施工指令）
设计、施工、监控关系图
桥梁类型：大跨连续梁桥（悬浇）、拱桥、斜拉桥、悬索桥等大跨特殊结构桥梁。
概念、意义及目的
1.2 施工监控的意义
监控主要工作内容
（3）后期施工阶段对于挂篮立模标高的影响表现在随着后续梁段的施
后期施工影响 f 工，已浇注梁段标高会相应变化。 i 可以通过有限元程序对施工阶
段进行模拟计算来取值。
后期徐变 f （ 4） i 可以通过计算求出控制截面的挠度最大值，然后按抛物线
沿跨长分布。但是由于徐变计算的理论还不够完善，因此理论计算结果与 实际量测往往会有一定的出入。在施工监控过程中，通过有限元模型计算 并参考相关已建成桥梁的后期收缩徐变实测值等来进行挂篮立模标高的确 定。桥梁后期收缩徐变对于连续梁桥产生的最大影响就是随着桥梁使用年 限的增加，桥梁跨中会逐渐下挠。根据实际已建成桥梁后期徐变资料，实 际沉降量比理论计算值均偏大。因此，在实际施工监控中取值可适当偏大。
敏感性分析，确定出主要设计参数，一般情况下，考虑主要设计参数的修正，
忽略次要设计参数的影响。
监控原则及方法
3.2.2 主要设计参数的估计和修正 确定了主要设计参数之后，就可对主要设计参数进行正确的估计，根
据参数估计的结果，对原假定设计参数进行修正。参数估计的方法很多，
常用的估计准则有：最小方差准则、极大似然准则、线性最小方差准则以 及最小二乘准则。我们采用最小二乘法对主要设计参数进行估计和修正。
设计参数进行判别，一方面要确定设计参数的实际值，另一方面要判别对结
构状态影响较大的主要设计参数。通过计算分析，采用设计参数敏感性分析 可确定其主要设计参数。基本步骤如下：
（1）将参数变化幅度控制在10％左右。选定监控目标（如跨中挠度），
修改设计参数值，计算目标值的变化幅度，并建立各参数敏感性方程。 （2）依据影响程度确定出主要设计参数和次要设计参数。通过设计参数
最小二乘法是由K.F.Gauss首先提出的。他认为，对于未知的但要求估计
的参数的最适宜的值是最可能的值，未知量的最可能值是这样的一个值， 它使得实践值与计算值的差的平方乘以测量精度后所求得的和最小。
监控原则及方法
3.2.3 立模标高的优化调整 分析设计参数误差对桥梁变形的影响，应用优化方法调整本梁段与后
型和内力状态。 施工监控主要包括理论分析预测、施工监测和施工控制三个方面。
理论分析预测是通过计算模型对施工过程中每个阶段的变形在确定的材
料参数、荷载、边界条件下进行分析预测；施工监测主要观测并记录包 括挠度、温度效应等在内的要素，为施工控制提供分析数据；施工控制
则是在施工全过程中通过数据分析对施工过程进行有效控制，其中线型
则属于桥梁
竣工以后混凝土很长一段时间的收缩徐变引起的挠度，因此，以桥梁竣工
后的标高来衡量桥梁的线形是比较科学的。这个标高就是所说的桥梁竣工
标高，通常作为桥梁竖向变形验收的依据。因此，对于桥梁的线形一般以 竣工标高作为控制对象。
此外每个节段挂篮的立模标高都是独立计算和放样的。在实际施工过
程中需要对现场每个节段最后的标高进行量测并与理论计算值相对比，对 于结构的参数要针对每个节段的材料进行试验取值。所以，这种方法的优
大跨度连续梁桥线形监控技术
主讲人：金玉娟 单 位：中铁十一局勘察设计院
目录
第1章 概念、意义及目的
概念、意义及目的
1.1 施工监控的概念
施工监控是确保桥梁在施工或使用阶段完美体现设计思路的一种手 段。对于跨度大、结构复杂、施工工序多的大型桥梁而言必须引入施工
监控作为辅助控制手段，才能确保桥梁在成桥状态下达到理想的几何线
H i竣工 ——桥梁竣工标高，包含二期恒载的影响。 fi 后期徐变 ——桥梁竣工后由于后期混凝土收缩徐变而引起的变形。 fi1/2活载 ——1控主要工作内容
（3）立模标高 H i
立模
立模标高即施工时挂篮模板的放样标高。考虑各种影响因素得：
Hi立模 =Hi设计 fi 挂篮 fi 后期施工影响 fi 后期徐变 fi 调整 H i立模 ——挂篮立模标高，规定桥梁变形方向向上为正。 fi 挂篮 ——浇筑本节段混凝土挂篮所发生的变形。
设计
桥梁的设计标高理论上即为桥梁在正常使用情况下的标高，即桥梁竣 工多年(一般为3～5年)以后，混凝土后期收缩徐变大体完成时的标高。桥 梁监控的目的就是要使桥梁的线形满足设计要求，因此，设计标高是标高 监控的依据。（2015版部颁高速铁路连续梁桥通用图中规定，实际施工预 拱度不考虑活载影响。而铁路基本设计规范和公路规范中则要求考虑活载）
（2）估计和修正主要设计参数：识别这些参数误差，最后得到设计参数
的正确估计值，并予以修正。 （3）优化调整立模标高：根据调整后的参数进行理论计算，为立模标高
提供更接近实际的值。
监控原则及方法
3.2.1 确定主要设计参数的方法 设计参数在同一座桥梁的施工监控中，并不是每一个设计参数都同时出 现的，而且不同的设计参数对桥梁结构状态的影响程度也不同。因此需要对
修 改 设 计 参 数
预 告 下 节 段 标 高
确定 重大 修改 和合 龙措 施
混 凝 土 弹 模 容 重
截 面 特 性 参 数
挂 篮 及 支 架 变 形
收 缩 徐 变 参 数
预 应 力 施 工 参 数
工 期 安 排
施 组 设 计 等
监控主要工作内容
4.1 理论分析
4.1.1 变形计算
理论分析的方法主要有正装分析法、倒装分析法和无应力状态计算法，
监控主要工作内容
（2）竣工标高 H i
竣工
竣工标高即为桥梁竣工时的成桥标高。桥梁在竣工后还要发生后期收 缩徐变变形及活载变形，因此可得： 不考虑活载： 考虑活载：
Hi设计 =Hi竣工 fi 后期徐变 Hi设计 =Hi竣工 fi 后期徐变 fi1/2活载
H i设计 ——桥梁设计标高，i表示桥梁纵向位置，。
各施工阶段结构的实际变形，从而可以跟踪掌握施工进程和发展情况。
当发现施工过程中监测实际值与计算的预计值相差过大时，就应立即进 行检查和原因分析，避免施工事故的发生，以保证桥梁建设的安全。