1-96米下承式钢管混凝土系杆拱桥施工监控方案

京沪高速铁路徐州至上海段新建工程XX桥-下承式钢管混凝土系杆拱桥
施工监控方案
编制人：
复核人：
技术负责：
XX局京沪高速铁路土建X标段项目经理部
XXXX研究所
2009年3月
目录
1.工程概况 (1)
2.施工方法 (2)
3.设计图中控制的要求 (3)
4.施工控制的目的及意义 (4)
5.施工监测阶段划分及各阶段施工简况 (5)
6.施工控制测点布置方案及设备统计 (8)
6.1测点布置方案 (8)
7.施工过程控制的主要工作内容 (10)
7.1施工过程控制的主要阶段 (10)
7.2 各阶段的监测项目 (10)
7.2.1 施工方案检算 (10)
7.2.2 系梁的混凝土灌注及第一批预应力张拉 (10)
7.2.3 拱肋节段的拼装及混凝土的灌注 (11)
7.2.4 拱肋支架拆除及吊杆张拉阶段 (11)
7.2.5 桥面附属设施的安装、系梁第二批预应力张拉及吊杆力调整 (11)
7.2.6 系梁支架拆除及成桥阶段 (11)
8.施工控制方法 (11)
9.监测人员和分工 (12)
XX特大桥-下承式钢管混凝土系杆拱桥
施工监控方案
1.工程概况
XX特大桥位于安徽省和江苏省交界处，桥址处于XX冲积平原一、二级阶地及丘陵区，跨越XX主河道和多条道路，中心里程DK975+652.40，起点里程DK969＋791.62，终点里程DK981+513.22，桥全长11721.6m。

1-96m系杆拱桥位XX特大桥196#～197#墩处，跨越XX而设。

1-96米系杆拱桥桥址地貌属XX一级阶地。

桥梁设于XX河面之上，桥址处为XX河堤,此段水面宽41～60m，水深约2～5m，水流平缓，水质较差。

XX河床较为平坦，河床为淤泥质黏土，下为粉质粘土，粉砂，粉砂岩。

196#墩里程为DK976+182.93，197#墩里程为DK976+283.09，基础为16根φ2.0m 钻孔桩，桩长分别为51.5m和56m，矩形承台高4m。

196#桥墩位于XX安徽河岸坡脚，为3个9m高φ3.0m圆柱墩加3m厚帽梁，197#墩为7.5m高矩形实体墩，梁部采用1-96m系杆拱形式，主梁采用预应力混凝土梁，截面为单箱三室箱型结构，宽度17.1m，梁高2.5m。

底板厚度30cm，顶板厚度30cm，边腹板厚度35cm，中腹板厚度30cm。

底板在2.8m范围内上抬0.5m。

吊点处设横梁，横梁厚度0.4~0.6m。

系梁纵向设68束12-7φ5预应力筋，横向在底板上设3-7φ5的横向预应力筋，横隔板上设3束9--7φ5预应力筋。

拱脚顺桥向8.0m范围内设成实体段，截面渐变处设倒角或过渡段。

系梁浇筑C50混凝土量为1989m3。

拱肋为平行钢管拱肋，拱肋截面为哑铃形，截面高度3m，等高布置，钢管外径为1000 mm，钢管采用δ=16mm的钢板卷制而成，每根拱肋的两钢管之间用δ=16mm的腹板连接。

两拱肋锚固于主梁内，拱肋之间对称设5道钢管横撑，拱肋钢管内压注C55级微膨胀混凝土，横撑内不压注，拱肋混凝土压注量为430.2m3，拱肋钢材总重为313t（不含拱脚预埋段）。

由于系杆拱跨越XX，采用先梁后拱法施工。

吊杆布置采用尼尔森体系，在吊杆平面内，吊杆水平夹角在50.978°~65.384°之间，横桥向水平夹角90°.吊杆间距8m，两交叉吊杆之间的横向中心距为340mm。

吊杆均采用127根φ7高强低松弛镀锌平行钢丝束，冷铸墩头锚，索体采用PES(FD)低应力防腐索体，并外包不锈钢防护。

吊杆的疲劳应力幅118MPa，在主＋附作用下的最大应力幅126MPa。

桥梁总体布置见图1。

20012009*80019201200200
立面布置图
平面布置图
9*80012002001200200线路中心线
线路中心线
桥梁中心线
上海北京
拱肋-梁 横截面
1920
图1 96米下承式钢管混凝土系杆拱桥桥型布置
2. 施工方法
系杆拱采用先梁后拱法施工。

系梁采用梁柱式支架体系现浇施工。

系梁施工顺序：钢管桩基础、支架基础施工→支架施工→第一次测量放样→地板铺设→支架预压→第二次测量放样→边模、侧模支设→底板、横梁、腹板钢筋绑扎、预应力索安
装→端头模板安装→箱体内模安装→顶板钢筋绑扎、预应力索安装→拱脚拱肋定位安装、拱脚钢筋安装→自检、报请监理检查签证→混凝土浇筑→预应力索第一次张拉、压浆封锚。

钢管拱施工流程：钢管拱制造加工、场内预拼→在系梁上搭设钢管拱肋拼装支架→拱肋钢管运送至工地→逐段吊装钢管拱肋节段至合拢→采用顶升法压注钢管、腹板内混凝土→调整系梁上拱肋拼装支架吊杆安装张拉→剩余预应力张拉→拆除所有支架完成体系转换→施工桥面工程及附属工程→成桥。

3.设计图中控制的要求
1）系梁挠度
在静活载作用下系梁最大竖向挠度及温度引起的挠度见表1：
表1 静活载作用下系梁最大挠度及温度引起的挠度表(mm)
2）梁端转角
在ZK活载作用下，梁端竖向折角为-0.558‰、+0.153‰，均满足《暂规》梁端折角不应大于2‰之规定。

梁端在最大折角时的转动位移为1.1mm。

3）结构应力(只列有碴曲线)
⑴拱肋应力：
拱肋钢管最大应力：主力157MPa，主+附170.0MPa；拱肋钢管最小应力：主力51.5MPa，主+附35.0MPa。

拱肋钢管混凝土应力（考虑混凝土收缩、徐变）：
上管主力：最大12.0MPa，最小3.3MPa；上管主+附：最大14.1MPa，最小0.65MPa。

下管主力：最大8.8MPa，最小1.1MPa；下管主+附：最大8.8MPa，最小-0.94MPa。

腹腔主力：最大9.4MPa，最小2.5MPa；腹腔主+附：最大10.4MPa，最小1.2MPa。

施工过程中，上管：拱脚处管内混凝土出现-1.08MPa的拉应力，至桥梁施工完成，上管内混凝土将有5.1MPa的最小压应力储备；
下管：1/4拱肋处管内混凝土出现-0.9MPa的拉应力，至桥梁施工完成，下管内混凝土将有3.3MPa的最小压应力储备；
腹腔内混凝土在施工过程中均不出现拉应力。

⑵系梁应力：
主力：上缘最大9.2MPa，最小4.3MPa；下缘最大8.2MPa，最小3.3MPa。

主+附：上缘最大10.2MPa，最小4.1MPa；下缘最大8.2MPa，最小2.8MPa。

桥梁主体结构在主力、主+附作用下，各截面应力水平均在相应材料的容许应力范围。

4）预拱度设置
4.施工控制的目的及意义
桥梁施工控制不仅是桥梁施工技术的重要组成部分，也是确保桥梁施工宏观质量的关键及桥梁建设的安全保证，它在施工过程中起着安全预警、施工指导以及及时为设计提供依据。

任何体系的桥梁在每一个施工阶段的内力和变形是可以预计的，因此当施工中发现测试的实际值和预计值相差过大时，随即进行检查和分析，找出原因并排除问题后方可继续施工，避免出现事故，造成不必要的损失。

通过本次施工控制，主要达到以下目的：
4.1支架与系梁施工阶段
该阶段监控的主要工作是计算并提供系梁的立模标高，为最终成桥线形满足设计要求提供必要基础，并且测量系梁浇注后及系梁纵向预应力张拉后结构的变形。

监控内容包括：
（1）建立施工监测的平面和高程控制网，对支架进行预压，开展支架预压过程的变形监测。

监测内容为支架的弹性变形和非弹性变形。

支架预压过程中，可以消除支架的非弹性变形，在主梁立模时考虑支架的弹性变形。

（2）在浇筑桥面系混凝土过程中，监测支架变形，同时在系梁设置应力和变形观测点，测试系梁应力和变形。

（3）系梁的立模标高（设置预拱度）=设计标高+支架弹性变形+后续施工变形+
徐变变形。

4.2 通过现浇系梁的预应力张拉效果测试，掌握系梁施工质量和应力状态，为下一阶段拱肋的节段安装提供必要的支撑条件。

4.3 拱肋安装、管内混凝土灌注过程的拱肋应力、线形测试与分析，掌握拱肋成型的状态。

4.4 通过吊杆张拉的方案优化计算，确定拟定的张拉顺序中各吊杆张拉力的大小，确保吊杆张拉力满足设计要求并力争避免繁琐的吊杆内力调整施工。

通过吊杆张拉过程中拱肋和系梁的应力状态测试，了解吊杆张拉的施工质量。

4.5 通过二期恒载施工过程拱肋、系梁、吊杆等应力（或内力）的测试，了解成桥质量，为桥梁验收提供技术资料。

5.施工监测阶段划分及各阶段施工简况
根据指导性施工组织设计施工顺序，结合本桥结构力学特性及施工方法，施工
控制的主要阶段及各阶段的施工简要内容如下：
施工控制阶段1-系梁施工上海北京
图2施工控制阶段1
北京
上海施工控制阶段2-拱肋骨架拼装
图3施工控制阶段2
北京
上海施工控制阶段3-钢管合龙及混凝土灌注
图4施工控制阶段3
施工控制阶段4-支撑钢管拆除及系杆张拉、预应力张拉
上海北京22
图5施工控制阶段4
施工控制阶段5-二期恒载（部分）施工 吊杆力调整
上海北京
图6施工控制阶段5
施工控制阶段6-支架拆除 成桥验收
上海
北京
图7施工控制阶段6
6. 施工控制测点布置方案及设备统计
6.1 测点布置方案
根据本桥结构特点，结合施工方案及施工中的重点控制内容，应力、线形、吊杆力测试截面及测点布置方案如下：
应力及吊杆力测试截面及测点布置见图8。

施工控制拱肋及系梁应力测点布置图应力测试截面及测点布置图1920GL 1-1GL 2-2
上海
北京GL 3-3
GL 4-4
XL 6-6
XL 5-5GL1-1 2-2 3-3测点布置XL6-6
截面测点布置
XL5-5 截面测点布置
图8应力测试截面及测点布置方式 应力及索力测试截面位置描述、测点统计及测试内容见表1。

表1 应力及索力测试截面位置描述、测点统计及测试内容
线形测试截面及测点布置见图9。

线形测试截面位置描述、测点统计及测试内容见表2。

BX 7BX8BX 5
BX 3
北京
上海
BX 2
BX
1
1920
变形测试截面及测点布置图
BX4
BX 9
拱肋光学棱镜测点布置
BX 6BX 10
桥面线行测点布置
图8变形测试截面及测点布置方式
表3 线形测试截面位置描述、测点统计及测试内容
6.2检测设备
根据测点布置方案及测点数量，设备统计见表4。

表4 主要设备统计表
7.施工过程控制的主要工作内容
7.1施工过程控制的主要阶段
⏹施工方案检算
⏹系梁施工及第一批预应力张拉阶段
⏹拱肋节段拼装阶段
⏹钢管内混凝土灌注阶段
⏹拱肋支架拆除即拱肋成型阶段
⏹吊杆张拉阶段
⏹主梁第二批预应力张拉及吊杆力调整阶段
⏹二期恒载施工及成桥阶段
7.2 各阶段的监测项目
7.2.1 施工方案检算
⏹通过对施工方案的计算，确保方案的可行性与准确性；进一步完善方案，以
保证系梁施工、拱肋拼装及混凝土灌注、吊杆张拉等各个工序的施工方法的可操作性。

7.2.2 系梁的混凝土灌注及第一批预应力张拉
⏹梁体预应力体系各项瞬时损失的测试、混凝土弹性模量
⏹桥面线形的测试
⏹主梁关键截面混凝土应力
7.2.3 拱肋节段的拼装及混凝土的灌注
⏹拱肋线形的测试
⏹拱肋关键截面的应力测试
7.2.4 拱肋支架拆除及吊杆张拉阶段
⏹拱肋关键截面的应力测试
⏹拱肋的线形测试
⏹系梁关键截面混凝土应力
⏹吊杆力测试
7.2.5 桥面附属设施的安装、系梁第二批预应力张拉及吊杆力调整
⏹拱肋关键截面的应力测试
⏹拱肋的线形测试
⏹系梁关键截面混凝土应力
⏹吊杆力测试
7.2.6 系梁支架拆除及成桥阶段
⏹拱肋关键截面的应力测试
⏹拱肋的线形测试
⏹系梁关键截面混凝土应力
⏹吊杆力测试
8.施工控制方法
8.1 施工方案及施工过程中的理论计算，确保各个施工阶段均是在结构安全、稳定的前提下开展。

8.2 工艺试验
1) 通过随梁养护混凝土试件的强度和弹性模量的测试，检验梁体混凝土的强度、弹性模量随时间发展的规律，为理论计算提供必要的计算参数。

2) 通过梁体管道摩阻、喇叭口摩阻、锚口摩阻、夹片回缩、弹性压缩等预应力瞬时损失的测试，检验预应力损失及张拉工艺，对设计和施工提出建议。

8.3 主梁预施应力效果
通过梁体预应力效果测试，保证建立的预应力满足设计要求。

8.4 拱肋关键截面的应力及线形测试
通过拱肋拼装及混凝土灌注过程中的关键截面应力测试，了解拱肋拼装质量及混凝土灌注质量，确保拱肋成型的应力及线形状态满足设计要求。

8.5 吊杆内力测试
利用索力测试仪，对吊杆内力进行各阶段、逐根测试，确保吊杆的张拉质量。

8.6 桥面线形测试
利用高精度水平仪、静力水准测试仪和桥面线形永久测点，测试桥面的线形变化。

8.7 各施工阶段系梁主要截面的应力测试
拱肋拼装、混凝土灌注、吊杆力张拉过程中系梁的应力测试，确保各阶段系梁关键截面的应力满足强度安全。

9.监测人员和分工。