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(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)春曉開發(fā)建設(shè)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(shè)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(guān)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(jié)構(gòu)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(yù)應(yīng)力混凝土箱梁結(jié)構(gòu)，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(shè)2道縱梁，25道預(yù)應(yīng)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(yù)應(yīng)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(shè)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(nèi)灌C50微膨脹砼，其余為空鋼管。在主拱肋鋼管頂設(shè)一組排氣孔，在拱腳處各設(shè)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(jié)，兩榀拱肋橫向間距為24.5m。每榀拱肋設(shè)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(shè)于拱肋頂部，固定端設(shè)于箱梁底部。下部結(jié)構(gòu)橋臺采用一字型橋臺，臺身厚200cm，橋臺基礎(chǔ)采用125cm鉆孔灌注樁基礎(chǔ)；橋墩為立柱式，橋墩承臺厚度250cm，橋墩基礎(chǔ)采用125cm鉆孔灌注樁基礎(chǔ)；樁基按摩擦樁設(shè)計。2 施工監(jiān)控的具體內(nèi)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(shù)。（2）氣象資料：收集晴雨、氣溫、風(fēng)向、風(fēng)速等氣象資料。（3）實際工期與未來進度安排，此項內(nèi)容施工單位必須提前通知施工監(jiān)控方。（4）滿堂支架結(jié)構(gòu)形式及材料特性，施工荷載在拱肋上布置的位置與數(shù)值，臨時鉸的位置及性質(zhì)。（5）本橋的設(shè)計圖紙及相關(guān)的設(shè)計變更資料。2.1.2 結(jié)構(gòu)參數(shù)的初步選擇結(jié)構(gòu)參數(shù)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(jié)構(gòu)的準確性。結(jié)構(gòu)參數(shù)主要包括：結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面尺寸、結(jié)構(gòu)材料彈性模量、材料容重、材料熱膨脹系數(shù)、施工荷載、預(yù)加的應(yīng)力和索力。以上這些參數(shù)需施工單位在每個工序施工前準確給出，有的參數(shù)需取規(guī)范中的建議值。2.1.3 應(yīng)力監(jiān)測的理論計算在橋梁的應(yīng)力監(jiān)測中，對結(jié)構(gòu)在每個施工階段的變形和受力分析是其最基本的內(nèi)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)行為，使其最終的成橋線形和受力狀態(tài)滿足設(shè)計要求。本橋監(jiān)控中橋梁結(jié)構(gòu)的計算方法采用正裝分析和倒裝分析相結(jié)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(nèi)容之一。正裝分析法根據(jù)確定的施工順序完成各施工狀態(tài)及成橋后的內(nèi)力、位移與穩(wěn)定性計算，進而確定出結(jié)構(gòu)各施工階段的內(nèi)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(yīng)狀態(tài)、臨時荷載、環(huán)境溫度、截面剛度變化、結(jié)構(gòu)變化、砼的收縮與徐變等因素，以此確定出橋梁的預(yù)拱度，構(gòu)件的無應(yīng)力下料長度，預(yù)測下一施工狀態(tài)及施工成橋狀態(tài)的內(nèi)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(jié)構(gòu)的影響，從而確定結(jié)構(gòu)在施工各階段的狀態(tài)參數(shù)。將上述兩種方法交替使用、調(diào)整分析，以期真實地模擬各施工階段結(jié)構(gòu)的受力和變形，更好地指導(dǎo)施工。2.2 應(yīng)力監(jiān)測施工監(jiān)測過程中應(yīng)力觀測是整個控制工作的主要內(nèi)容之一，必須認真執(zhí)行，并保證數(shù)據(jù)的可靠性。為此，應(yīng)力測量工作應(yīng)作為施工的一個工序來完成，測量所得的數(shù)據(jù)應(yīng)經(jīng)有關(guān)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(yīng)力監(jiān)控將包括主梁和拱肋的各主要控制斷面。2.2.1 應(yīng)力測點布置本橋應(yīng)力測試截面分別布置在主梁和主拱的關(guān)鍵截面，共16個應(yīng)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(yù)應(yīng)力混凝土箱形梁，每個截面布置7個內(nèi)埋式混凝土應(yīng)力傳感器，應(yīng)力測點布置如圖2所示。主拱為鋼管混凝土結(jié)構(gòu)，施工過程中主要監(jiān)控鋼管外表面的應(yīng)力，每個監(jiān)測截面布置4個外貼式應(yīng)力傳感器，分別設(shè)置在鋼管的上、下緣和側(cè)向外表面，如圖3所示。圖1 應(yīng)力監(jiān)控截面布置圖圖2 主梁應(yīng)力測點布置 圖3 主拱應(yīng)力測點布置圖2.2.2 測量方法與儀器由于應(yīng)力監(jiān)測是一個長時間的連續(xù)的量測過程，因此應(yīng)力測量采用鋼弦式應(yīng)力傳感器，因為這種傳感器具有良好的穩(wěn)定性，具有應(yīng)變累積功能，抗干擾能力強，數(shù)據(jù)采集方便。鋼弦式傳感器將包括以下類型：JXG-1型鋼筋應(yīng)力計和JMZX-212AT型表面式應(yīng)變計。這二種類型的傳感器的技術(shù)參數(shù)見表4.1。鋼弦式應(yīng)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(shù)參數(shù) 表4.1傳感器類型技術(shù)指標JXG-1鋼筋應(yīng)力計JMZX-212AT表面應(yīng)變計分辨率（）0.20.2重復(fù)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(nèi)容之一，其目的是通過各施工階段結(jié)構(gòu)線形的控制，保證橋梁結(jié)構(gòu)的成橋線形與設(shè)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(cè)側(cè)面的鋼箱表面，并在拱肋兩側(cè)布置拱肋側(cè)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(shè)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(cè)傾觀測，應(yīng)對A2、A3、A4三個測點進行拱肋側(cè)向位移變化。2.4 吊桿張拉力的監(jiān)測吊桿索力是設(shè)計的主要參數(shù)，也是施工監(jiān)控中重要的控制參數(shù)，索力量測效果將直接對結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量和施工狀態(tài)產(chǎn)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(guān)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(shù)。 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(jié)構(gòu)受力相當復(fù)雜，也決定了吊索張拉力很難通過一次張拉就達到設(shè)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(shù)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(jié)束后均應(yīng)對全橋吊索進行索力測量，確保成橋索力與設(shè)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(jié)構(gòu)，施工步驟較多，工序復(fù)雜，為掌握施工過程中結(jié)構(gòu)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(yīng)力監(jiān)控。根據(jù)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(yù)應(yīng)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(yīng)力的觀測次數(shù)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(shù)宜在結(jié)構(gòu)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(nèi)）、準確。2.6 施工監(jiān)測有關(guān)誤差分析由于結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)分析建模誤差、彈性模量誤差、截面特性誤差、構(gòu)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(jié)構(gòu)參數(shù)敏感性分析，結(jié)構(gòu)參數(shù)識別，進一步找出偏差原因，確定出設(shè)計參數(shù)真實值，從而為施工成橋符合設(shè)計要求服務(wù)，也為同類橋的設(shè)計與施工積累經(jīng)驗。2.7監(jiān)測結(jié)果的遞交應(yīng)力監(jiān)測過程中按施工進度的要求及時提交監(jiān)測結(jié)果，監(jiān)測結(jié)果采用書面報告的形式，內(nèi)容包括：應(yīng)力實測結(jié)果、線形實測結(jié)果、經(jīng)過參數(shù)修正后的理論值、并預(yù)告下一施工階段應(yīng)注意的地方及比較危險的截面?，F(xiàn)場數(shù)據(jù)交換采用固定格式，統(tǒng)一編號，并由各方認可。所有實測數(shù)據(jù)首先應(yīng)該及時匯總到監(jiān)理處，然后分發(fā)每一單位。同時應(yīng)做好文件、資料的管理和簽收工作。3 施工監(jiān)控的現(xiàn)場實施3.1施工控制的組織機構(gòu)施工控制工作是一項涉及到建設(shè)、設(shè)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(shè)立施工控制領(lǐng)導(dǎo)小組與施工控制工作小組兩個組織來開展工作。重大技術(shù)問題由領(lǐng)導(dǎo)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(lǐng)導(dǎo)小組由建設(shè)單位、設(shè)計單位、監(jiān)理單位、施工單位和施工控制單位的領(lǐng)導(dǎo)和技術(shù)負責(zé)人參加，其中建設(shè)單位任組長。施工控制領(lǐng)導(dǎo)小組不定期開會，由組長召集，討論施工控制中出現(xiàn)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(shè)計單位和建設(shè)單位參加，包括施工控制單位的現(xiàn)場負責(zé)人、施工單位的現(xiàn)場負責(zé)人、監(jiān)理單位的現(xiàn)場代表、設(shè)計單位的設(shè)計代表和建設(shè)單位的配合，其中施工控制單位的現(xiàn)場負責(zé)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(shè)計的，提交施工控制領(lǐng)導(dǎo)小組討論。3.2 各單位間的分工協(xié)作施工控制需要建設(shè)、施工、監(jiān)理、設(shè)計等多家單位的配合。各家單位在應(yīng)力監(jiān)測中都起到不同的作用，下面將各單位負責(zé)的內(nèi)容羅列如下：（1）建設(shè)單位協(xié)調(diào)各成員單位的工作，及時召集施工控制會議（2）設(shè)計單位1）提供設(shè)計圖紙、變更圖紙及設(shè)計計算書；2）提供拱肋各主要控制截面在各施工階段的內(nèi)力狀況；3）提供該橋全過程中相應(yīng)的設(shè)計參數(shù)；4）提供該橋在各施工階段的穩(wěn)定安全系數(shù)。（3） 施工單位1）提供施工組織設(shè)計與進度安排，并且變更原定施工方案應(yīng)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(yīng)撓度的理論計算值；3）提供該橋的材料試驗數(shù)據(jù)；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(zhì)量；2）復(fù)核施工單位提供的拱肋標高的觀測結(jié)果；3）復(fù)核施工單位提供的各構(gòu)件的截面尺寸測量結(jié)果；4）復(fù)核施工單位提供的所有的結(jié)構(gòu)參數(shù)。（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(jié)構(gòu)的正裝理論計算分析；3）各控制截面的應(yīng)力觀測和溫度觀測；4）匯總所有的測試數(shù)據(jù)；5）分析誤差原因并修改計算參數(shù)；6）提拱實測結(jié)果及階段分析報告；7）發(fā)生重大修改時及時向領(lǐng)導(dǎo)小組匯報并提出調(diào)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(shè)計圖及主梁施工組織設(shè)計文件的30天內(nèi)，完成前期理論控制計算分析，完成設(shè)計文件的復(fù)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(xiàn)場，埋設(shè)標高觀測的控制點,并對主梁混凝土參數(shù)進行檢測。3) 橋墩基礎(chǔ)施工完成后，參與主梁支架預(yù)壓試驗，獲取支