春曉中八路橋梁施工監(jiān)控方案與組織管理.doc

春曉中八路橋梁施工監(jiān)控方案與組織管理秦玉霞(寧波經濟技術開發(fā)區(qū)春曉開發(fā)建設指揮部 浙江寧波 315830)摘要：大跨徑橋梁的施工監(jiān)控每座橋都有其不同特點，如何保證不同橋型、不同施工特點的橋梁能滿足設計的要求，是施工監(jiān)控工作的重點，其中監(jiān)控方案與組織管理工作尤為重要。關鍵詞：大跨徑橋梁 施工監(jiān)控 組織管理中圖分類號：U448 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791(2009)08(c)-0000-001 工程概況春曉中八路2號橋上部結構形式為24.6+90+24.6m下承式連續(xù)梁拱組合體系?？v梁采用預應力混凝土箱梁結構，單箱單室截面，橋臺、跨中梁高180cm，橋墩處梁高360cm，箱梁頂寬900cm，底寬600cm，全橋共設2道縱梁，25道預應力混凝土橫梁，其中2道橋臺橫梁，2道橋墩橫梁，21道中橫梁。橋墩橫梁采用單箱單室截面，高360cm，寬300cm，橋臺橫梁采用矩形實心截面，高180cm，寬230cm；中橫梁采用T形截面，寬55cm，高180cm。預應力束采用15.24mm的高強度低松弛鋼絞線，配套錨具采用OVM錨具，塑料波紋管成孔。主拱理論跨徑為90m，計算矢高20m，矢跨比1/4.5，理論拱軸線方程為：y=0.88889x-0.00988x2。副拱肋拱軸線為圓弧線，圓弧半徑為292.025m。全橋共設兩榀鋼管混凝土拱，拱肋截面為矩形，主拱肋高160cm，寬190cm，鋼管壁厚20mm，副拱肋高120cm，寬190cm，鋼管壁厚12mm，主拱內灌C50微膨脹砼，其余為空鋼管。在主拱肋鋼管頂設一組排氣孔，在拱腳處各設一組進料口，待泵送砼完畢后，封死排氣孔及進料口。拱肋與縱梁固結，兩榀拱肋橫向間距為24.5m。每榀拱肋設15根廠制吊桿，吊桿間距5.4m，吊桿采用PES(FD)7-85半平行鋼絲成品索，外包雙層高密度聚乙烯（PE）護套，配套錨具采用帶有糾偏裝置的OVMLZM(K)7-85錨具，吊桿標準強度為1670MPa，破斷力為5463kN，吊桿采用單端張拉，張拉端設于拱肋頂部，固定端設于箱梁底部。下部結構橋臺采用一字型橋臺，臺身厚200cm，橋臺基礎采用125cm鉆孔灌注樁基礎；橋墩為立柱式，橋墩承臺厚度250cm，橋墩基礎采用125cm鉆孔灌注樁基礎；樁基按摩擦樁設計。2 施工監(jiān)控的具體內容2.1 計算模型的建立及對施工階段的跟蹤計算2.1.1 基本資料收集（1）鋼管的彈性模量、泊松比及容重；混凝土齡期為3、7、14、28、90天的強度與彈性模量，混凝土的容重，混凝土的徐變收縮參數。（2）氣象資料：收集晴雨、氣溫、風向、風速等氣象資料。（3）實際工期與未來進度安排，此項內容施工單位必須提前通知施工監(jiān)控方。（4）滿堂支架結構形式及材料特性，施工荷載在拱肋上布置的位置與數值，臨時鉸的位置及性質。（5）本橋的設計圖紙及相關的設計變更資料。2.1.2 結構參數的初步選擇結構參數是施工控制中模擬分析的基本資料，其準確性直接影響分析結構的準確性。結構參數主要包括：結構構件截面尺寸、結構材料彈性模量、材料容重、材料熱膨脹系數、施工荷載、預加的應力和索力。以上這些參數需施工單位在每個工序施工前準確給出，有的參數需取規(guī)范中的建議值。2.1.3 應力監(jiān)測的理論計算在橋梁的應力監(jiān)測中，對結構在每個施工階段的變形和受力分析是其最基本的內容，因此，必須通過合理的計算方法和理論分析來確定橋梁結構在每個施工階段的理想的受力和變形狀態(tài)，以便控制施工過程中每個階段的結構行為，使其最終的成橋線形和受力狀態(tài)滿足設計要求。本橋監(jiān)控中橋梁結構的計算方法采用正裝分析和倒裝分析相結合的方法。正裝分析法，又稱前進分析法，是大跨度鋼管砼拱橋施工控制的主要工作內容之一。正裝分析法根據確定的施工順序完成各施工狀態(tài)及成橋后的內力、位移與穩(wěn)定性計算，進而確定出結構各施工階段的內力、位移與穩(wěn)定性理論值，作為施工控制的理論軌跡計算可考慮施工的進程、時間、相應狀態(tài)、臨時荷載、環(huán)境溫度、截面剛度變化、結構變化、砼的收縮與徐變等因素，以此確定出橋梁的預拱度，構件的無應力下料長度，預測下一施工狀態(tài)及施工成橋狀態(tài)的內力、位移與穩(wěn)定性。倒裝分析法以成橋理想狀態(tài)為初始條件，按實際施工相逆的步驟，逐步拆去每一個施工項對結構的影響，從而確定結構在施工各階段的狀態(tài)參數。將上述兩種方法交替使用、調整分析，以期真實地模擬各施工階段結構的受力和變形，更好地指導施工。2.2 應力監(jiān)測施工監(jiān)測過程中應力觀測是整個控制工作的主要內容之一，必須認真執(zhí)行，并保證數據的可靠性。為此，應力測量工作應作為施工的一個工序來完成，測量所得的數據應經有關人員分析認可后方可進行下一工序的施工。同時還要做到：所有觀測記錄都注明日期、時間、工況、氣溫、橋面特殊施工荷載和其他突變因素等。應力監(jiān)控將包括主梁和拱肋的各主要控制斷面。2.2.1 應力測點布置本橋應力測試截面分別布置在主梁和主拱的關鍵截面，共16個應力監(jiān)控截面，其中主梁9個，主拱5個，副拱2個，如圖1所示。主梁為預應力混凝土箱形梁，每個截面布置7個內埋式混凝土應力傳感器，應力測點布置如圖2所示。主拱為鋼管混凝土結構，施工過程中主要監(jiān)控鋼管外表面的應力，每個監(jiān)測截面布置4個外貼式應力傳感器，分別設置在鋼管的上、下緣和側向外表面，如圖3所示。圖1 應力監(jiān)控截面布置圖圖2 主梁應力測點布置 圖3 主拱應力測點布置圖2.2.2 測量方法與儀器由于應力監(jiān)測是一個長時間的連續(xù)的量測過程，因此應力測量采用鋼弦式應力傳感器，因為這種傳感器具有良好的穩(wěn)定性，具有應變累積功能，抗干擾能力強，數據采集方便。鋼弦式傳感器將包括以下類型：JXG-1型鋼筋應力計和JMZX-212AT型表面式應變計。這二種類型的傳感器的技術參數見表4.1。鋼弦式應力計的采集系統(tǒng)采用振弦檢測儀，它的測量范圍、測量精度、存貯容量和使用環(huán)境溫度如下。（1）測量范圍：振弦頻率：600Hz3000Hz；振弦溫度：-40125。（2）測量精度：頻率精度：0.10.1Hz；溫度精度：1。（3）存貯容量：2500個測試點。（4）使用環(huán)境溫度-1040，相對濕度小于等于90。 鋼弦式傳感器的技術參數 表4.1傳感器類型技術指標JXG-1鋼筋應力計JMZX-212AT表面應變計分辨率（）0.20.2重復性（）0.50.5非線性度（）22溫度漂移(Hz10)3434零點漂移(Hz3個月)3535溫度范圍（）-10+50-10+50規(guī)格（）-2000+1000-2000+1000精度（）112.3 橋梁線型監(jiān)測橋梁線形監(jiān)測是施工監(jiān)控工作的主要內容之一，其目的是通過各施工階段結構線形的控制，保證橋梁結構的成橋線形與設計線形相符。本橋線形控制主要包括主梁和主拱線形控制兩部分。2.3.1 測點布置（1）主梁線形控制斷面：主跨跨中斷面、主跨L/4斷面、主跨3L/4斷面；邊跨跨中斷面、支點斷面，共計9個斷面。除支承處各斷面布置2個高程測點外，其余均布置4個高程測點于斷面上，分別位于箱梁腹板頂部。（2）主拱線形控制斷面：拱腳斷面、L/4斷面、拱頂斷面、3L/4斷面，共計5個斷面。標高測點布置在拱肋兩側側面的鋼箱表面，并在拱肋兩側布置拱肋側傾傳感器。2.3.2 監(jiān)測手段主梁線形采用精密水準儀測量。主拱線形采用全站儀測量，每個控制點上安設反光棱鏡或反光片，采用三角高程法測量各控制點的高程。拱肋的側傾觀測，應對A2、A3、A4三個測點進行拱肋側向位移變化。2.4 吊桿張拉力的監(jiān)測吊桿索力是設計的主要參數，也是施工監(jiān)控中重要的控制參數，索力量測效果將直接對結構的施工質量和施工狀態(tài)產生影響。間接法測張拉力，利用吊索的索力和吊索的振動頻率之間存在著一定的關系，因此如能測出吊索的振動頻率，即能得到吊索的索力。本橋索力的監(jiān)測采用頻率法，測量時人工激振使吊索振動，然后通過索力儀測量吊索的振動頻率，代入以下公式即可算出索力。 式中：fn吊索第n階自振頻率； L計算索長； n索的振動階數。 考慮到吊索在張拉過程中存在各種非線性的影響，如吊索張拉對其他吊索力的影響、吊索張拉過程對主梁和支架間的相互作用的影響，這些非線性互相影響，使得吊索張拉過程結構受力相當復雜，也決定了吊索張拉力很難通過一次張拉就達到設計張拉值，因此本橋吊索采用4次張拉的方法，各次的張拉力分別為0.3P、0.6P、0.8P、1.0P。由于受千斤頂數量的限制，難以將所有的吊索同時張拉，因此每次張拉的順序為從跨中的吊索向兩端逐根進行，且位于同一里程的上、下游兩根吊索由兩臺千斤頂同時張拉。吊索分四次張拉，每次張拉也分成若步進行，因此每完成一步張拉，均需要對所有吊索索力進行測量，以掌握被張拉吊索對相鄰吊索索力的影響程度。在吊索全部張拉完畢后，后續(xù)的每一施工工況結束后均應對全橋吊索進行索力測量，確保成橋索力與設計值相符。2.5 監(jiān)控工況及監(jiān)控頻率本橋為梁拱組合結構，施工步驟較多，工序復雜，為掌握施工過程中結構的受力和變形特點，保證施工的安全進行，需要對主要的施工工況進行線形和應力監(jiān)控。根據本橋的施工步驟，主要包括以下施工工況：1） 主梁混凝土澆筑；2） 主梁預應力筋張拉；3） 主拱安裝；4） 主拱混凝土灌注；5） 吊桿張拉；6） 滿堂支架拆除；7） 橋面鋪裝。上述每一施工工況又是由許多小工序組成的，所以應力的觀測次數和時間由施工的工序來決定的，具體為：每個工序完成前、后必須觀測23次，而且兩次讀數宜在結構溫度基本一致的時間進行觀測，具體的時間一般為早晨日出前，每次觀測要迅速（控制在1小時以內）、準確。2.6 施工監(jiān)測有關誤差分析由于結構實測值與分析值存在著一定的偏差，主要來源于以下幾項：結構分析建模誤差、彈性模量誤差、截面特性誤差、構件自重誤差、混凝土齡期誤差、測試誤差等。通過對各項誤差的分析，結構參數敏感性分析，結構參數識別，進一步找出偏差原因，確定出設計參數真實值，從而為施工成橋符合設計要求服務，也為同類橋的設計與施工積累經驗。2.7監(jiān)測結果的遞交應力監(jiān)測過程中按施工進度的要求及時提交監(jiān)測結果，監(jiān)測結果采用書面報告的形式，內容包括：應力實測結果、線形實測結果、經過參數修正后的理論值、并預告下一施工階段應注意的地方及比較危險的截面?，F場數據交換采用固定格式，統(tǒng)一編號，并由各方認可。所有實測數據首先應該及時匯總到監(jiān)理處，然后分發(fā)每一單位。同時應做好文件、資料的管理和簽收工作。3 施工監(jiān)控的現場實施3.1施工控制的組織機構施工控制工作是一項涉及到建設、設計、施工、監(jiān)理等單位的系統(tǒng)工作。為做好該項工作，建議設立施工控制領導小組與施工控制工作小組兩個組織來開展工作。重大技術問題由領導小組討論決定，具體工作由施工控制小組實施。（1）施工控制領導小組由建設單位、設計單位、監(jiān)理單位、施工單位和施工控制單位的領導和技術負責人參加，其中建設單位任組長。施工控制領導小組不定期開會，由組長召集，討論施工控制中出現的重大問題，并提出決策方案。（2）施工控制工作小組由施工控制單位、施工單位、監(jiān)理單位、設計單位和建設單位參加，包括施工控制單位的現場負責人、施工單位的現場負責人、監(jiān)理單位的現場代表、設計單位的設計代表和建設單位的配合，其中施工控制單位的現場負責人任組長。施工控制小組定期開會，由組長召集，討論施工控制中存在的問題，并提出修正方案。如碰到重大施工問題或需要修改設計的，提交施工控制領導小組討論。3.2 各單位間的分工協(xié)作施工控制需要建設、施工、監(jiān)理、設計等多家單位的配合。各家單位在應力監(jiān)測中都起到不同的作用，下面將各單位負責的內容羅列如下：（1）建設單位協(xié)調各成員單位的工作，及時召集施工控制會議（2）設計單位1）提供設計圖紙、變更圖紙及設計計算書；2）提供拱肋各主要控制截面在各施工階段的內力狀況；3）提供該橋全過程中相應的設計參數；4）提供該橋在各施工階段的穩(wěn)定安全系數。（3） 施工單位1）提供施工組織設計與進度安排，并且變更原定施工方案應及早提出；2）提供拱肋各施工階段的初始標高、成橋標高及相應撓度的理論計算值；3）提供該橋的材料試驗數據；4）提供拱肋實際斷面尺寸； 5）提供拱肋和橋面的施工荷載；6）提拱各階段扣索的索力和吊索的索力。（4）監(jiān)理單位1）認真執(zhí)行監(jiān)理工作，保證施工質量；2）復核施工單位提供的拱肋標高的觀測結果；3）復核施工單位提供的各構件的截面尺寸測量結果；4）復核施工單位提供的所有的結構參數。（5）施工監(jiān)控單位1）擬定施工監(jiān)控實施方案；2）各施工階段結構的正裝理論計算分析；3）各控制截面的應力觀測和溫度觀測；4）匯總所有的測試數據；5）分析誤差原因并修改計算參數；6）提拱實測結果及階段分析報告；7）發(fā)生重大修改時及時向領導小組匯報并提出調整方案；8）全部測試完成后提交測試成果與分析報告。4 工作進度安排1) 在合同簽定并得到施工設計圖及主梁施工組織設計文件的30天內，完成前期理論控制計算分析，完成設計文件的復核，并制定具體的控制實施方案。2) 橋墩施工臨近0#塊時，項目組人員進入工地現場，埋設標高觀測的控制點,并對主梁混凝土參數進行檢測。3) 橋墩基礎施工完成后，參與主梁支架預壓試驗，獲取支