白坭河128米的鋼管混凝土拱橋施工監(jiān)控方案1

1、白坭河鋼管混凝土拱橋的施工監(jiān)控方案白坭河58.4+128+58.4米的鋼管混凝土拱橋施工監(jiān)控方案項(xiàng)目負(fù)責(zé)人：劉世忠（教授） 蘭州交通大學(xué) 2009年10月21目 錄第一部分 橋梁基本狀況說明11工程概況12設(shè)計(jì)規(guī)范及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)2第二部分 分段施工分析與控制方法簡介51分段施工法的形成51.1 分段施工概念52分段施工法的特點(diǎn)52.1 適用跨徑62.2 主要優(yōu)點(diǎn)62.3 存在問題73施工方法對結(jié)構(gòu)受力的影響84分段施工橋梁的結(jié)構(gòu)狀態(tài)問題84.1 分段施工荷載95結(jié)構(gòu)狀態(tài)分析115.1 結(jié)構(gòu)控制與穩(wěn)定性分析115.2 強(qiáng)度破壞與應(yīng)力驗(yàn)算115.3 線性控制與變形計(jì)算126結(jié)構(gòu)狀態(tài)誤差126.1 施工

2、荷載變化136.2 結(jié)構(gòu)性能差異136.3 周圍環(huán)境影響14第三部分 施工監(jiān)控體系設(shè)計(jì)151鋼管混凝土拱橋施工監(jiān)控目的152鋼管混凝土拱橋監(jiān)控基本原則153鋼管混凝土拱橋監(jiān)控基本方法164鋼管混凝土拱橋施工監(jiān)控的任務(wù)175白坭河58.4+128+58.4m的剛管混凝土拱橋施工控制的工作內(nèi)容185.1 建立施工控制體系185.2 設(shè)計(jì)計(jì)算與施工控制計(jì)算的校核196施工控制中的現(xiàn)場測試226.1 實(shí)際施工中的材料物理力學(xué)性能參數(shù)226.2 實(shí)際施工中的荷載參數(shù)226.3 實(shí)際施工中的截面幾何參數(shù)237施工控制中的實(shí)時測量237.1 建立實(shí)時測量體系及其信息傳遞體系247.2 物理測量247.3 線

3、形測量267.4 力學(xué)測量288監(jiān)控測試進(jìn)度計(jì)劃368.1 前期準(zhǔn)備368.2 實(shí)施監(jiān)測階段368.3 施工控制精度368.4 總結(jié)階段379白坭河58.4+128+58.4m鋼管混凝土拱橋設(shè)計(jì)復(fù)核3710白坭河58.4+128+58.4m鋼管混凝土拱橋抗震性能評估3711監(jiān)控測試組織機(jī)構(gòu)及人員配備38附件1 相關(guān)資質(zhì)40附表 橋梁施工監(jiān)控附表43附錄 劉世忠教授近年參與橋梁建設(shè)概況（部分）46白坭河58.4+128+58.4米的鋼管混凝土拱橋施工監(jiān)控方案第一部分 橋梁基本狀況說明1工程概況白坭河特大橋跨西南涌主橋橋式采用（58.4+128+58.4）m連續(xù)梁拱橋。主橋平面位于緩和曲線和直線上

4、，99#墩到100#墩之間的范圍為緩和曲線，線間距為4.096m4.0m；直線段線間距為4.0m?？v坡G=0。1、主梁結(jié)構(gòu)本連續(xù)梁拱大部分梁段平面均位于直線上，小里程側(cè)邊跨部分位于緩和曲線上，梁體輪廓尺寸均以直線梁繪制，梁體各縱向尺寸均以沿左線中心線的展開尺寸。位于緩和曲線范圍內(nèi)的0#梁段安直線梁的布置，平曲線上其余梁段，施工單位可根據(jù)具體平曲線要素，按結(jié)構(gòu)中心線平行左線中心線進(jìn)行梁體平面布置，保持徑向截面尺寸不變。主梁為預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，采用單箱單室變高度箱型截面，跨中及邊支點(diǎn)處梁高3.2m,中支點(diǎn)處梁高6.5m，梁底按圓曲線變化。箱梁頂寬12.5m，中支點(diǎn)處局部頂寬15.0m；箱梁頂板厚0

5、.45m，中支點(diǎn)處局部頂板厚1.05m，邊支點(diǎn)處局部頂板厚0.75m；箱梁底寬8.0m，中支點(diǎn)處局部底寬10.2m；底板厚度0.501.065m，中支點(diǎn)處局部底板厚1.55m，邊支點(diǎn)處局部底板厚0.85，邊支點(diǎn)處底板設(shè)0.60×0.8m檢查孔。箱梁采用直腹板，腹板厚邊跨分0.60m、0.80m兩種；箱梁共設(shè)4道橫隔板，邊支點(diǎn)橫隔板厚3.0m，中支點(diǎn)橫隔板厚3.0m，各橫隔板均設(shè)進(jìn)人孔；箱梁于各吊桿處共設(shè)14道吊點(diǎn)橫梁，主梁共分61個梁段，除0#梁段、K17梁段在支架上施工外，其余梁段均采用掛籃懸臂澆筑，懸臂梁段最重1998.4KN。3、拱肋拱肋計(jì)算跨徑L=128.0m，設(shè)計(jì)矢高f=2

6、5.6m,矢跨比f/L=1：5，拱軸線采用二次拋物線，設(shè)計(jì)拱軸線方程：Y=-1/160+0.8X。拱肋于拱頂設(shè)置最大0.10m預(yù)拱度，施工矢高f=25.7m,拱肋實(shí)際施工均采用施工拱軸線制作和拼裝。拱肋為鋼管混凝土結(jié)構(gòu)，采用等高度啞鈴形截面，截面高度2.8m。拱肋鋼管在工廠制作加工后，用至現(xiàn)場拼裝。3、預(yù)應(yīng)力體系主梁設(shè)縱向、橫向和豎向三向預(yù)應(yīng)力?？v向鋼索均采用兩段張拉，腹板鋼索錨下張拉控制應(yīng)力=0.72fpk,頂板（17-15.24mm）和底板鋼索錨下張拉控制應(yīng)力=0.68fpk，頂板其余部分鋼索錨下張拉控制應(yīng)力=0.62fpk，鋼索張拉錨固后，鋼索管道均采用抽真空壓漿。橫向鋼索錨下張拉控制應(yīng)

7、力=0.70fpk；主梁豎向預(yù)應(yīng)力采用直徑32mm、25mm的高強(qiáng)精軋螺紋鋼筋PSB830，錨下張拉控制應(yīng)32mm精軋螺紋鋼筋為N=567.4KN、25mm精軋螺紋鋼筋為N=346.3KN。2設(shè)計(jì)規(guī)范及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（一）設(shè)計(jì)規(guī)范1.鐵路橋涵設(shè)計(jì)基本規(guī)范（TB10002.1-2005）2.鐵路橋涵鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（TB10002.3-2005）3.鐵路橋梁鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（TB10002.2-2005）4.鋼管混凝土設(shè)計(jì)與施工規(guī)程（CECS2：90）5.鐵路鋼橋制造規(guī)范（TB10212-2004）6.建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接規(guī)程（JBJ81-2002）7.鋼結(jié)構(gòu)工程施工及驗(yàn)收規(guī)范（GB502

8、05-2001）8.鐵路工程抗震設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50111-2006）9.新建時速200公里客貨共線鐵路設(shè)計(jì)暫行規(guī)定（鐵路橋涵2005285號）10.鐵路混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)暫行規(guī)定（鐵建設(shè)2005157號）11.關(guān)于發(fā)布<鐵路混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)暫行規(guī)定>等兩項(xiàng)鐵路工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)局部修訂條文的通知（鐵建設(shè)2007140號）12.鐵路鋼橋保護(hù)涂裝規(guī)范（二）設(shè)計(jì)基本情況1、線路等級：雙線級鐵路；電氣化；軌底至梁高0.668m。2、設(shè)計(jì)活載：中-活載。3、設(shè)計(jì)速度：設(shè)計(jì)速度為120/h客貨共線。4、建筑限界：滿足雙層集裝箱列車開行條件。5、環(huán)境類別及作用等級：一般大氣條件無保護(hù)措施的地面結(jié)

9、構(gòu)，環(huán)境類別為碳化環(huán)境，作用等級為T2級。6、地震基本烈度：六級設(shè)防烈度，地震動峰值加速度：0.05g，動反應(yīng)譜特征周期為：0.35s。7、設(shè)計(jì)正常使用年限：正常使用條件下梁體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用壽命為100年。8、施工方法：主梁適用于掛籃懸臂灌筑施工。（三）主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)1. 恒載（1）結(jié)構(gòu)自重：混凝土結(jié)構(gòu)容重按=26.5kN計(jì)，鋼結(jié)構(gòu)容重按=78.5kN/計(jì)。（2）二期恒載：二期恒載重量包括鋼軌、軌枕、道碴、防水層、保護(hù)層、人行道、三角墊層、欄桿、擋碴墻、擋碴塊等附屬設(shè)施重量。橋上按126.1kN/m計(jì)。（3）混凝土收縮徐變：鋼管混凝土拱肋中，管內(nèi)混凝土的收縮和徐變進(jìn)行適當(dāng)折減。（4）基礎(chǔ)變位：各墩

10、布均勻沉降按2cm計(jì)。2. 設(shè)計(jì)活載（1）列車豎向活載：中-活載（如圖1），圖2為特種活載圖式。橫向計(jì)算時取特種活載，輪重分布寬度縱向取1.5m。雙線按90計(jì)。圖1.1中-活載圖式圖1.2 特種活載圖式（2）列車豎向動力系數(shù)：全橋縱向計(jì)算取1+=1.09。（3）列車橫向搖擺力：取100kN一個集中荷載作用在最不利位置，以水平方向垂直線路中線作用于鋼軌頂面。3. 附加力（1）風(fēng)力：設(shè)計(jì)風(fēng)速40m/s,基本風(fēng)壓=1000Pa。（2）結(jié)構(gòu)溫度變化：整體升降溫±15；主梁頂板非線性升溫+5；拱肋與主梁溫差±15；吊桿與主梁溫差±15。第二部分 分段施工分析與控制方法簡介1

11、分段施工法的形成 在分段施工中，橋梁結(jié)構(gòu)一般是由稱之為梁段的鋼構(gòu)件或混凝土構(gòu)件組成，借助進(jìn)固件或預(yù)應(yīng)力鋼筋將梁段連成整體。一般認(rèn)為，橋梁結(jié)構(gòu)分段施工始于懸臂施工法，這種施工方法以對稱的形式由墩頂連續(xù)向兩邊懸伸，一個梁段一個梁段的分段施工，一個橋孔一個橋孔地連續(xù)作業(yè)，最后完成整個上部結(jié)構(gòu)的施工。隨著懸臂施工法的不斷深入發(fā)展，結(jié)合分段施工原理，又形成了一些其它的分段施工方法，例如逐跨施工法和頂推施工法等，從而豐富了分段施工的作業(yè)形式，擴(kuò)大了分段施工的應(yīng)用范圍，完善了分段施工的技術(shù)體系。1.1 分段施工概念 與整體施工法和滿堂支架施工法相比，橋梁結(jié)構(gòu)分段施工是指橋梁結(jié)構(gòu)的主要受力構(gòu)件是由稱之為梁段的

12、單個塊件，按預(yù)制或現(xiàn)澆（混凝土橋梁）的方式分段連成整體的施工過程。按照這一分段施工的概念，結(jié)合橋梁結(jié)構(gòu)特別是混凝土橋梁結(jié)構(gòu)的架設(shè)特點(diǎn)，橋梁分段具有三種基本形式，即“縱向分段施工”和“橫向分段施工”和“豎向分層施工”。但在實(shí)際工程中，“橫向分段施工”通常被稱之為“裝配式橋梁施工”，而“豎向分層分段施工”又被看做是“組合橋梁施工”，唯有梁段縱向連接的施工方法“縱向分段施工”，才是真正意義上的分段施工。2分段施工法的特點(diǎn) 分段施工法的變革促進(jìn)了橋梁結(jié)構(gòu)體系的和橋梁跨越能力的發(fā)展，擴(kuò)大了鋼橋和混凝土橋梁的適用范圍。目前，大部分新建橋梁都首先考慮采用分段施工方法，主要原因在于分段施工方法具有一系列的特點(diǎn)

13、。2.1 適用跨徑根據(jù)實(shí)際運(yùn)輸、起吊、支承和立模等條件的限制，預(yù)應(yīng)力混凝土懸臂施工的橋梁跨徑可以達(dá)到300m，當(dāng)采用斜拉體系后，橋梁跨徑可以提高到450m，而懸臂施工法常用的跨徑為60m-180m，其中懸臂澆注的跨越能力大于懸臂拼裝；預(yù)應(yīng)力混凝土逐跨施工的橋梁跨徑可以達(dá)到150m，而常用跨徑為20m-80m，其中逐跨現(xiàn)澆的跨徑略大于逐跨拼裝，逐跨施工方法修建的橋梁全長不宜小于300m；預(yù)應(yīng)力混凝土逐段施工的橋梁跨徑可以達(dá)到100m，而常用跨徑為20m-60m，逐跨現(xiàn)澆與逐段預(yù)制的跨越能力相差不大。雖然，跨徑很大的預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁的分段施工對設(shè)計(jì)和施工都提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，但是分段施工法在中等跨徑

14、和場地有限的橋位上得到了大量的應(yīng)用，尤其在施工困難的城區(qū)或生態(tài)控制的工地，分段施工已經(jīng)被證明是一種很有價值的技術(shù)，隨著可用材料的增加，跨徑可望達(dá)到更大。2.2 主要優(yōu)點(diǎn) 目前幾乎所有新建橋梁工地都具有采用分段施工法的條件，因而有必要認(rèn)真總結(jié)和歸納分段施工法的優(yōu)點(diǎn)。（1）對于各類橋型、各種跨徑和不同橋長，分段施工均是一種經(jīng)濟(jì)有效的施工方法，并且對于斜、坡、彎橋也比較容易調(diào)整。（2）大量的設(shè)計(jì)投標(biāo)和實(shí)際投資比較表明，分段施工法可以節(jié)省10%-20%的工程費(fèi)用，因而合適的分段施工方法可以保證較低的投資。（3）分段施工可以有效縮短施工周期，特別是采用預(yù)制拼裝式分段施工時，梁段可以在下部結(jié)構(gòu)施工時同時預(yù)

15、制，然后到現(xiàn)場快速拼裝在一起。（4）分段施工有利于現(xiàn)場交通組織和橋位環(huán)境保護(hù)。與整體施工相比，分段施工占用更小的橋位空間。（）分段施工對現(xiàn)場施工的條件較低，可以結(jié)合具體工程實(shí)際，建造各種美觀、新穎的橋梁結(jié)構(gòu)。（）分段施工通常可以利用當(dāng)?shù)氐牟牧虾蛣诹?，對整個勞動力的要求低于傳統(tǒng)的整體施工法。對于預(yù)制塊件，由于在工廠或工地施工，可以就地取材，避免大量的材料運(yùn)輸。（）分段施工的質(zhì)量比較容易保證。采用預(yù)制拼裝時，由于預(yù)制塊件在工廠或預(yù)制廠施工，其質(zhì)量當(dāng)然有保證；即使是現(xiàn)場澆注，也因?yàn)榉侄螡沧K件的局部性，其質(zhì)量也要高于整體施工的大體積塊件。（）由于分段施工技術(shù)在整個施工過程中要反復(fù)使用多次，無論是機(jī)具

16、設(shè)備還是操作人員，所進(jìn)行的都是一種重復(fù)性的工作，因此具有很高的安全性和可靠性。2.3 存在問題 盡管分段施工法在許多方面都具有明顯的優(yōu)勢，但與整體施工法相比也存在一些問題或復(fù)雜性。例如：分段施工法一般具有更加復(fù)雜和嚴(yán)格的施工程序、具有更多更先進(jìn)的機(jī)具設(shè)備、要求數(shù)量少但素質(zhì)高的勞動力等等。而更重要的問題還體現(xiàn)在分段施工過程中結(jié)構(gòu)受力分析和結(jié)構(gòu)狀態(tài)控制的復(fù)雜性上。（1）分段施工法最終形成的成橋狀態(tài)結(jié)構(gòu)受力與整體施工法一次落架的受力狀態(tài)相比，存在很大的差異。整體施工成橋后結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)與施工過程無關(guān)，而采用分段施工時，成橋后結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)不僅與不同的分段施工方法相關(guān)，而且還與相同分段施工中不同的施工順序

17、密切相關(guān)。因此，確定各個施工階段和成橋狀態(tài)的結(jié)構(gòu)受力狀況顯的尤為重要。（2）分段施工過程中的結(jié)構(gòu)受力體系不斷變化，各個施工階段的受力狀態(tài)即相互影響又相互獨(dú)立，這使得施工過程中的結(jié)構(gòu)受力分析變得更加復(fù)雜，但卻更加重要。為了確保整個施工過程的安全性，必須對關(guān)鍵施工階段進(jìn)行實(shí)時結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)的跟蹤分析和實(shí)測監(jiān)視。（3）分段施工要經(jīng)歷許多施工階段，每個階段都不可避免地存在施工誤差、測量誤差和環(huán)境誤差，例如風(fēng)載和溫差等引起的誤差。如何消除或修正這些誤差，使得成橋后的最終受力狀態(tài)更好的逼近于所確定的合理狀態(tài)，這是橋梁分段施工中所面臨的最大問題。分段施工法經(jīng)過對現(xiàn)有材料（例如鋼材和與應(yīng)力混凝土）特性的進(jìn)一步改

18、進(jìn)和各種適用范圍的選擇以及各項(xiàng)主要優(yōu)點(diǎn)的發(fā)揮，與其它施工方法相比，已經(jīng)顯示出越來越大的優(yōu)越性。如果能克服分段施工過程中結(jié)構(gòu)受力分析和結(jié)構(gòu)狀態(tài)控制方面的問題，分段施工法可以在更廣闊的應(yīng)用范圍內(nèi)更具競爭力。3施工方法對結(jié)構(gòu)受力的影響 橋梁結(jié)構(gòu)特別是大跨度橋梁結(jié)構(gòu)的分段施工，一般總是要經(jīng)歷一個長期而又復(fù)雜的施工過程以及結(jié)構(gòu)體系轉(zhuǎn)換過程。隨著施工階段的推進(jìn)，橋梁結(jié)構(gòu)形式、支承約束條件、荷載作用方式等都在不斷地變化。一般意義下的橋梁結(jié)構(gòu)分析認(rèn)為，整個結(jié)構(gòu)施工是一次形成的，即所謂的一次落架計(jì)算法。這種分段施工只是一種近似模型，并不能真實(shí)反應(yīng)實(shí)際結(jié)構(gòu)的受力性能。分段施工中的結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)是逐工況逐階段累計(jì)形成

19、的，每個工況或每個階段的結(jié)構(gòu)受力分析必須獨(dú)立進(jìn)行，而中間施工階段或最終成橋狀態(tài)的結(jié)構(gòu)受力是已經(jīng)完成的各個工況各個階段的結(jié)構(gòu)受力性能，以及施工方法和施工順序?qū)@種結(jié)構(gòu)受力性能的影響。橋梁施工是以橋梁結(jié)構(gòu)最終成橋狀態(tài)的結(jié)構(gòu)受力（包括幾何線性和截面內(nèi)力）達(dá)到原定理想狀態(tài)為目標(biāo)的。采用整體施工時，這一目標(biāo)比較容易實(shí)現(xiàn)，即所謂一次落架達(dá)到理想狀態(tài)。但當(dāng)采用分段施工時，這一目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)要復(fù)雜得多。造成這一復(fù)雜性的主要原因在于：一方面分段施工要經(jīng)歷多個施工階段，每個施工階段的結(jié)構(gòu)受力都將伴隨著結(jié)構(gòu)體系、約束條件和荷載作用的變化而變化；另一方面不同的施工方法在確保橋梁結(jié)構(gòu)幾何線性實(shí)現(xiàn)成橋狀態(tài)預(yù)期目標(biāo)的前提下，由

20、于施工中結(jié)構(gòu)體系的不同，對超靜定結(jié)構(gòu)將形成不同的成橋狀態(tài)截面內(nèi)力。4分段施工橋梁的結(jié)構(gòu)狀態(tài)問題 橋梁結(jié)構(gòu)特別是大跨度橋梁結(jié)構(gòu)的分段施工要經(jīng)歷一個復(fù)雜而又漫長的施工過程，結(jié)構(gòu)中的各個部分（例如梁體）是在分段施工中逐步形成的，各個施工階段不僅結(jié)構(gòu)形式不同，而且施工荷載也與成橋狀態(tài)的設(shè)計(jì)荷載有一定的差異。一般意義下的結(jié)構(gòu)分析是將荷載（除車輛荷載外）一次性地施加整個結(jié)構(gòu)物施工完成時的圖式上，這并不真實(shí)反應(yīng)實(shí)際結(jié)構(gòu)分段施工中受力特性。分段施工中的結(jié)構(gòu)分析必須在正確描述整個施工過程中的荷載作用以及真實(shí)反應(yīng)不同結(jié)構(gòu)體系中的受力性能的前提下，確定各個施工階段的結(jié)構(gòu)理想狀態(tài)并對實(shí)際結(jié)構(gòu)體系在最不利條件的穩(wěn)定性，

21、安全性（強(qiáng)度）和適用性（剛度）進(jìn)行驗(yàn)算。此外，結(jié)構(gòu)分析中所采用的參數(shù)，例如材料性能、構(gòu)件尺寸、軸線位置、施工荷載等，與分段施工中的實(shí)際取值存在一定的差異，即在整個施工過程中存在著隨機(jī)誤差的干擾，使各個施工階段的實(shí)際結(jié)構(gòu)狀態(tài)（包括幾何線性和內(nèi)力狀況）很難精確地達(dá)到理想狀態(tài)。4.1 分段施工荷載4.1.1 結(jié)構(gòu)恒載 結(jié)構(gòu)恒載是指結(jié)構(gòu)在施工過程中其值部隨時間和施工階段變化，或者變化與平均值相比可忽略不計(jì)的荷載。根據(jù)分段施工的特點(diǎn)，作用在各個施工階段實(shí)際上部結(jié)構(gòu)上的恒載，主要指塊件重力、塊件重力偏差和塊件不平衡荷載等。結(jié)構(gòu)恒載的作用位置、大小和方向都是固定不變的。 塊件重力可以按照塊件的實(shí)際體積或設(shè)計(jì)

22、時所假定的體積及材料的容重進(jìn)行計(jì)算，但是，必須考慮兩種情況，即正在吊裝時的塊件的靜重力以及由于意外原因釋放或增加的塊件荷載，或本來應(yīng)該按靜力荷載施加時突然產(chǎn)生的動力作用，最大應(yīng)取靜重力的2倍。塊件重力偏差荷載主要考慮由于施工誤差所造成的橫截面重力的可能變化。塊件不平衡荷載主要適用于平衡懸臂施工中。 4.1.2 施工活載 施工活載是指結(jié)構(gòu)在施工過程中其值隨時間或施工階段變化，且其變化與平均值相比不可忽略的荷載。各個施工階段的施工活載必須視結(jié)構(gòu)體系、施工設(shè)備、施工順序等具體條件而定，基本上可以分為分布活載、集中活載、動力活載和順橋向活載等。施工分布活載主要指特定施工設(shè)備以及附屬機(jī)具、裝備等的分布重

23、力，由于各個施工階段機(jī)具設(shè)備的位置和大小都會有所變化，因此視其為隨施工階段變化的荷載，即活載。施工集中活載與分布活載一樣，也主要來自于特定施工設(shè)備，包括由掛籃、支架、導(dǎo)梁、桁架、絞車等大型設(shè)備在施工過程中施加到結(jié)構(gòu)上的最大集中力。但是集中活載的數(shù)值一般比較大，必須視具體施工情況而定。施工動力荷載是指機(jī)械設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時所引起的動力作用，例如在緩慢提升塊件時，為了考慮塊件的動力影響，必須將塊件提升重力擴(kuò)大為10%-20%等。順橋向施工活載主要來自于施工設(shè)備所引起的縱向荷載。4.1.3 其它荷載 其它荷載是指結(jié)構(gòu)在施工過程中所受到的除了結(jié)構(gòu)恒載和施工恒載之外的任何荷載或作用，主要包括結(jié)構(gòu)預(yù)加力、混凝土收

24、縮即徐變影響力、溫度影響力、風(fēng)載作用等等。對于預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁結(jié)構(gòu)，預(yù)加力在結(jié)構(gòu)使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時，是作為永久荷載（恒載）計(jì)算其效應(yīng)的，但在分段施工中應(yīng)按照預(yù)應(yīng)力筋的實(shí)際布置和預(yù)加應(yīng)力的實(shí)際大小，分階段跟蹤計(jì)算結(jié)構(gòu)預(yù)加力及其效應(yīng)。如果是臨時預(yù)應(yīng)力筋，還必須考慮適當(dāng)?shù)氖┕るA段將其拆除。在成橋狀態(tài)橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算中，混凝土收縮及徐變的影響主要體現(xiàn)在超靜定結(jié)構(gòu)或結(jié)合橋梁中的內(nèi)力或應(yīng)力分布計(jì)算上，但在分布施工結(jié)構(gòu)分析中，不僅要計(jì)算超靜定結(jié)構(gòu)或結(jié)合橋梁中的混凝土收縮及徐變影響力，而且還要計(jì)算結(jié)構(gòu)變形。由于分段施工中各個施工階段的混凝土齡期不同，因而收縮及徐變影響力會有所改變，不宜按恒載計(jì)算。在分段施工中

25、，如果結(jié)構(gòu)體系是超靜定的，溫度變化不僅會引起結(jié)構(gòu)的變形，而且會產(chǎn)生結(jié)構(gòu)內(nèi)力。由于施工過程中結(jié)構(gòu)體系不斷變化，結(jié)構(gòu)溫差變形和結(jié)構(gòu)溫差內(nèi)力的分析顯的尤為重要。在溫度影響力分析中必須同時考慮均勻溫差（年溫差）和溫度梯度（日照或降溫）兩種情況。對于大跨度橋梁，不僅成橋狀態(tài)而且施工階段的風(fēng)載作用力都是極其重要的設(shè)計(jì)荷載，有時甚至起到?jīng)Q定作用。風(fēng)對橋梁結(jié)構(gòu)的作用一般可區(qū)分為靜力作用和動力作用。靜力作用只需根據(jù)平均風(fēng)速和體型系數(shù)按靜風(fēng)壓力的方法確定靜風(fēng)荷載，動力作用不僅涉及到脈動風(fēng)特性，而且還關(guān)系到結(jié)構(gòu)振動特性，計(jì)算較為復(fù)雜。為了方便起見，在施工過程中，通常將動風(fēng)荷載按靜力等效的原理換算成等效靜風(fēng)荷載，靜風(fēng)

26、荷載與等效靜風(fēng)荷載之和即為等效風(fēng)荷載。對于分段施工中的結(jié)構(gòu)風(fēng)載作用力，一般應(yīng)考慮來流方向的順風(fēng)向等效風(fēng)荷載分量和垂直于來流方向的橫風(fēng)向等效風(fēng)荷載分量，一般忽略扭轉(zhuǎn)方向等效風(fēng)荷載分量。5結(jié)構(gòu)狀態(tài)分析 分段施工方法和施工順序直接影響到施工階段以及成橋狀態(tài)的橋梁結(jié)構(gòu)狀態(tài)-結(jié)構(gòu)內(nèi)力狀況和結(jié)構(gòu)幾何線性。分段施工過程按不同的結(jié)構(gòu)體系和施工內(nèi)容應(yīng)該分為若干個階段，每個不同的施工階段或者結(jié)構(gòu)體系有別、或者是施工荷載不同、或者是結(jié)構(gòu)受力體系發(fā)生了轉(zhuǎn)換，分段施工結(jié)構(gòu)狀態(tài)分析必須包括嚴(yán)格按照各個施工荷載的實(shí)際結(jié)構(gòu)形式和相應(yīng)施工荷載以及按照實(shí)際結(jié)構(gòu)形式和最大施工荷載來進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算。前者用以確定各個施工階段和成橋狀態(tài)的

27、理想結(jié)構(gòu)狀態(tài)-理想內(nèi)力狀態(tài)和理想幾何線性，而后者用以驗(yàn)算各個施工階段和成橋狀態(tài)的實(shí)際結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性要求。5.1 結(jié)構(gòu)控制與穩(wěn)定性分析橋梁結(jié)構(gòu)特別是大跨度橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性不僅在成橋狀態(tài)，而且在分段施工中各個階段是非常重要的。國內(nèi)外曾經(jīng)有不少橋梁，由于穩(wěn)定計(jì)算不當(dāng)或穩(wěn)定性儲備不夠，在施工過程中發(fā)生失穩(wěn)而導(dǎo)致全橋坍塌。目前，施工過程中橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定計(jì)算已經(jīng)引起人們足夠的重視，隨著計(jì)算能力和檢測手段的不斷提高，分段施工中橋梁結(jié)構(gòu)穩(wěn)定驗(yàn)算和穩(wěn)定性監(jiān)控的準(zhǔn)確性有了很大的提高。5.2 強(qiáng)度破壞與應(yīng)力驗(yàn)算橋梁結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度關(guān)系到橋梁的安全性和經(jīng)濟(jì)性，它與穩(wěn)定問題具有同等重要的意義，特別是在分段施工中，要對

28、各個施工階段的結(jié)構(gòu)內(nèi)力或應(yīng)力進(jìn)行跟蹤計(jì)算和驗(yàn)算。橋梁分段施工中結(jié)構(gòu)的應(yīng)力計(jì)算一直是人們關(guān)注的焦點(diǎn)。但是結(jié)構(gòu)實(shí)際應(yīng)力狀態(tài)與計(jì)算應(yīng)力狀態(tài)不符，將造成嚴(yán)重的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度問題。但是，一方面分段施工中結(jié)構(gòu)應(yīng)力狀態(tài)的精確計(jì)算受到種種條件的限制，另一方面結(jié)構(gòu)實(shí)際應(yīng)力檢查復(fù)雜，必須借助特殊的結(jié)構(gòu)傳感器才能識別。5.3 線性控制與變形計(jì)算分段施工中橋梁結(jié)構(gòu)的變形涉及到各個施工階段特別是成橋狀態(tài)的幾何線性，一般只影響橋梁建成運(yùn)營后的美觀和舒適，遠(yuǎn)不如會造成結(jié)構(gòu)安全問題的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度來的重要。由于分段施工方法和施工順序?qū)蛄航Y(jié)構(gòu)施工階段和成橋狀態(tài)的幾何線性具有決定性的作用，特別是施工階段結(jié)構(gòu)體系和荷載形態(tài)不斷變化

29、直接引起結(jié)構(gòu)內(nèi)力和變形的不斷變化，所以必須按照設(shè)計(jì)要求首先確定出成橋狀態(tài)的理想幾何線性，然后采用倒退分析或逐步逼近方法計(jì)算出各個施工階段的結(jié)構(gòu)變形，從而確定各個施工狀態(tài)的結(jié)構(gòu)幾何線形。在最后具體實(shí)施各個施工狀態(tài)幾何線形時盡量減小設(shè)計(jì)值和設(shè)計(jì)值的偏差，使成橋狀態(tài)的結(jié)構(gòu)尺寸和幾何線形的最后誤差降低到施工規(guī)范所允許的范圍。6結(jié)構(gòu)狀態(tài)誤差 橋梁結(jié)構(gòu)分段施工的最終目標(biāo)，是使成橋狀態(tài)的結(jié)構(gòu)實(shí)際狀態(tài)（包括受力和線形）最大限度地逼近理想設(shè)計(jì)狀態(tài)。要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，可以按照前述的適合于分段施工的結(jié)構(gòu)狀態(tài)分析方法分別確定出按先后次序排列的各個施工階段的理想結(jié)構(gòu)狀態(tài)誤差的因素很多，為了便于分析說明，下面將其歸納為四大

30、類，即施工荷載變化、結(jié)構(gòu)性能差異、周圍環(huán)境影響和計(jì)算模型失真等，如表2.1所示。表2.1 結(jié)構(gòu)狀態(tài)誤差因素分類表誤差來源誤差類別相關(guān)因素施工荷載變化結(jié)構(gòu)重力幾何尺寸和材料容重施工活載荷載密度和作用位置預(yù)應(yīng)力或索力張拉機(jī)具、錨固設(shè)備收縮和徐變系數(shù)取值、齡期差異、受力狀態(tài)結(jié)構(gòu)性能差異截面特性幾何尺寸材料模量材料離散性周圍環(huán)境影響溫度變化環(huán)境溫度、結(jié)構(gòu)溫度、熱脹系數(shù)風(fēng)載作用體型系數(shù)、風(fēng)速特性、靜力等效原理計(jì)算模型失真單元離散化單元類型、單元劃分、單元連接單元變形性能線性單元和非線性單元邊界條件臨時約束條件6.1 施工荷載變化橋梁結(jié)構(gòu)在分段施工過程中，始終存在著施工荷載的作用，無論是結(jié)構(gòu)恒載，還是施工

31、活載或其它荷載都不可避免地存在著隨機(jī)誤差的干擾，主要體現(xiàn)在下列四個方面：（1）結(jié)構(gòu)重力誤差：結(jié)構(gòu)重力誤差主要來自兩個方面。一方面任何施工方法都可能引起構(gòu)件幾何尺寸的差異，在驗(yàn)收規(guī)范允許或不允許的偏差限值內(nèi)都將引起結(jié)構(gòu)重力誤差；另一方面材料容重，特別是混凝土材料容重在施工過程中也會出現(xiàn)波動，在幾何尺寸不變的前提下，將引起結(jié)構(gòu)重力誤差。（2）施工活載誤差：無論是分布活載還是集中活載都可能出現(xiàn)誤差，這種誤差主要包括兩個方面：即活載密度和作用位置。（3）預(yù)應(yīng)力誤差：引起預(yù)應(yīng)力誤差的因素很多，包括張拉機(jī)具、錨固設(shè)備、管道摩擦等等。（4）收縮和徐變誤差：引起分段施工中混凝土收縮和徐變影響力誤差的原因是多方

32、面的，有收縮和徐變的系數(shù)的取值、混凝土加載齡期大小、各節(jié)段之間齡期差異、各部分結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)不同等。6.2 結(jié)構(gòu)性能差異橋梁結(jié)構(gòu)本身在分段施工中逐步形成的，結(jié)構(gòu)性能主要是指結(jié)構(gòu)受力變形性能都將受到隨機(jī)誤差的影響，主要體現(xiàn)在下列兩個方面：（1）截面模量誤差：既然構(gòu)件幾何尺寸的差異會引起結(jié)構(gòu)重力誤差，那么同樣也會造成截面模量的誤差，最終影響結(jié)構(gòu)剛度及結(jié)構(gòu)受力變形性能。（2）材料模量誤差：材料彈性模量，特別是混凝土材料的彈性模量離散性很大，直接影響到結(jié)構(gòu)受力變形性能。6.3 周圍環(huán)境影響引起橋梁結(jié)構(gòu)分段施工誤差的環(huán)境因素很多，但最主要有兩個，即溫度變化和風(fēng)載作用：（1）溫度變化誤差：橋梁結(jié)構(gòu)周圍環(huán)境溫

33、度的變化帶有一定的隨機(jī)性，會引起結(jié)構(gòu)溫度的變化，并通過材料熱膨脹系數(shù)影響橋梁結(jié)構(gòu)的變形和受力。因此，溫度變化誤差涉及到周圍環(huán)境溫度誤差、結(jié)構(gòu)本身溫度誤差和熱脹系數(shù)誤差三個方面。（2）風(fēng)載作用誤差：風(fēng)對于橋梁結(jié)構(gòu)的作用是一種十分復(fù)雜的現(xiàn)象，當(dāng)風(fēng)繞過橋梁結(jié)構(gòu)時，會產(chǎn)生渦旋和流動的分離，形成復(fù)雜的空氣作用力，這種風(fēng)載作用本身就是一個隨機(jī)過程。第三部分 施工監(jiān)控體系設(shè)計(jì)1鋼管混凝土拱橋施工監(jiān)控目的施工監(jiān)控目的是通過對施工過程進(jìn)行監(jiān)測，收集控制參數(shù)，分析施工中產(chǎn)生的誤差，通過理論計(jì)算和實(shí)測結(jié)果的比較分析、誤差調(diào)整，預(yù)測后續(xù)施工過程的結(jié)構(gòu)形狀，提出后續(xù)施工過程應(yīng)采取的技術(shù)措施，調(diào)整必要的施工工藝和技術(shù)方案

34、，使成橋后結(jié)構(gòu)內(nèi)力和線型處于有效的控制之內(nèi)，并最大限度地符合設(shè)計(jì)理想狀態(tài)，確保施工質(zhì)量和安全性。根據(jù)以往鋼管混凝土拱橋施工及控制經(jīng)驗(yàn)，施工過程中影響橋梁結(jié)構(gòu)內(nèi)力和線型的因素主要有：橋梁施工的臨時荷載;纜索吊塔架的變形；日照的影響；主拱肋混凝土澆注順序；混凝土澆注方量的控制；混凝土的容重；混凝土彈性模量：混凝土收縮及徐變的影響。當(dāng)上述因素與估計(jì)不符，而又不能及時識別是引起控制目標(biāo)偏離的主要原因，其結(jié)果必然導(dǎo)致施工中采用錯誤的糾偏措施，引起誤差累積。鋼管混凝土拱橋跨度大、橋面寬，結(jié)構(gòu)新穎，施工工藝復(fù)雜、技術(shù)難度大，必須根據(jù)施工過程監(jiān)測的結(jié)果進(jìn)行及時修正。因此施工監(jiān)控己經(jīng)成為橋梁施工過程中不可缺少的

35、工序。2鋼管混凝土拱橋監(jiān)控基本原則根據(jù)拱橋拱肋主要受壓的特點(diǎn)，及鋼管混凝土拱橋施工控制的主要原則是穩(wěn)定性、變形和內(nèi)力的綜合考慮。其中穩(wěn)定性控制是關(guān)鍵和前提，而變形與內(nèi)力控制則根據(jù)拱肋本身的特性和施工方法應(yīng)采取以下控制策略：在穩(wěn)定性滿足要求的前提下，對變形、應(yīng)力進(jìn)行雙控，其中以變形控制為主，嚴(yán)格控制各個控制截面的撓度和拱軸線的偏移，同時兼顧應(yīng)力發(fā)展情況。上述策略的制定主要考慮到雖然撓度和內(nèi)力都能反映結(jié)構(gòu)的當(dāng)前狀態(tài)，但應(yīng)力反映的是拱肋截面上某一點(diǎn)的受力情況，而撓度是某一截面所有受力點(diǎn)的綜合反映，是結(jié)構(gòu)的整體表現(xiàn)，撓度的控制屬于“整體”控制，應(yīng)力的控制相對來說屬于“局部”控制。此外，撓度測量除了受外

36、界溫度的影響外，受外界的其它干擾小，能夠達(dá)到控制精度：而應(yīng)力測量則受外界因素影響大。因此橋梁施工控制中應(yīng)加強(qiáng)結(jié)構(gòu)參數(shù)的識別，建立準(zhǔn)確的結(jié)構(gòu)計(jì)算分析模型。考慮外界的環(huán)境因素(溫度、濕度等)、施工附加荷載等對實(shí)測應(yīng)力、變形的影響，考慮材料的收縮、徐變產(chǎn)生的附加應(yīng)力和變形。選擇溫度誤差小、性能穩(wěn)定、抗干擾能力強(qiáng)，適合于長期觀測的應(yīng)力和變形測量系統(tǒng)。通過上述措施使所測得的應(yīng)力和變形能正確反映結(jié)構(gòu)的實(shí)際狀態(tài)，從而為后續(xù)施工提供可靠的依據(jù)。3鋼管混凝土拱橋監(jiān)控基本方法在上述控制原則的前提下，采用自適應(yīng)控制法對鋼管混凝土拱橋進(jìn)行施工控制，再加上一個系統(tǒng)參數(shù)識別過程，即施工一量測一參數(shù)識別一分析一修正一預(yù)測一

37、施工的循環(huán)過程，然后比較結(jié)構(gòu)測量的受力狀態(tài)與模型計(jì)算結(jié)果，依據(jù)兩者的誤差進(jìn)行參數(shù)調(diào)整，使模型的輸出結(jié)果與實(shí)際測量結(jié)果相一致。再利用修正的計(jì)算模型參數(shù)，重新計(jì)算各施工階段理想狀態(tài)，按反饋控制方法對結(jié)構(gòu)進(jìn)行控制。在每一工況返回結(jié)構(gòu)的量測數(shù)據(jù)之后，要對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析和判斷，以了解已存在的誤差，并同時進(jìn)行誤差原因分析。在這一基礎(chǔ)上，將產(chǎn)生的誤差的原因盡量予以消除，給出下一個工況的施工控制指令，使現(xiàn)場施工形成良性循環(huán)。這樣，經(jīng)過幾個工況的反復(fù)識別后，計(jì)算模型就基本上與實(shí)際結(jié)構(gòu)相一致了，在此基礎(chǔ)上可以對施工狀態(tài)進(jìn)行更好的控制。在運(yùn)用上述思路時，應(yīng)根據(jù)具體橋型控制的不同特點(diǎn)，采取不同的對策；在施工前確

38、定合理的施工步驟、現(xiàn)場嚴(yán)格按預(yù)定的施工步驟進(jìn)行施工、及時發(fā)現(xiàn)和糾正已經(jīng)存在的誤差是橋梁施工控制的關(guān)鍵。鋼管混凝土拱橋施工誤差主要出現(xiàn)在以下幾個方面：橋梁施工臨時荷載，包括臨時機(jī)具、人員重力等；多種材料復(fù)合斷面的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系不明確；拱肋定位時溫度影響，包括鋼骨架的預(yù)制初始溫度及安裝溫度等；橋面橫梁及主梁重量的誤差；混凝土配合比及彈性模量等的不準(zhǔn)確；混凝上徐變及收縮參數(shù)的不確定引起的應(yīng)力重分布；澆筑階段溫度的影響；混凝土參與受力齡期的影響等。根據(jù)以上特點(diǎn)，施工控制采取在結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性滿足要求的前提下，對結(jié)構(gòu)變形、應(yīng)力進(jìn)行雙控，其中以變形控制為主，嚴(yán)格控制拱肋關(guān)鍵截面在危險工況的撓度變化、拱軸線偏位，同

39、時關(guān)注材料應(yīng)力發(fā)展?fàn)顟B(tài)及趨勢。這樣做的原因在于高程的變化反映了結(jié)構(gòu)的總體宏觀表現(xiàn)，是結(jié)構(gòu)各控制截面整體位移的綜合反映，而應(yīng)力是控制截面某一點(diǎn)的微觀受力狀態(tài)。具體采用以下方法：(1)結(jié)構(gòu)施工前期分析：在對施工圖充分理解的基礎(chǔ)上，與施工單位廣泛接觸，盡可能詳細(xì)地了解施工過程，調(diào)查施工荷載的大小與位置。根據(jù)設(shè)計(jì)及施工單位選定的施工方法進(jìn)行每一工況有限元理論分析，盡可能預(yù)先精確模擬計(jì)算施工全過程，獲得結(jié)構(gòu)各施工階段的期望狀態(tài)，給出各施工過程中斷面的內(nèi)力、應(yīng)力和變形的期望值，對選定的施工控制主要參數(shù)及主要成果應(yīng)形成施工控制預(yù)備文件，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行施工誤差靈敏度分析，確定各施工步驟的允許誤差及誤差出現(xiàn)后的

40、內(nèi)力及位移調(diào)整方案，作為施工依據(jù)。(2)現(xiàn)場測試與現(xiàn)場計(jì)算分析調(diào)整：在施工全過程中，對全橋結(jié)構(gòu)進(jìn)行現(xiàn)場測試跟蹤，將實(shí)際測量結(jié)果與理論計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分析對比，在出現(xiàn)誤差時，通過結(jié)構(gòu)線型、材料彈性模量、溫度場等的現(xiàn)場測量結(jié)果，分析誤差出現(xiàn)的原因，確定調(diào)整誤差的措施、調(diào)整以后的施工要求。(3)關(guān)鍵部位的應(yīng)力及變形跟蹤：根據(jù)前期分析的結(jié)果，確定結(jié)構(gòu)在施工期間的薄弱環(huán)節(jié)，對施工期的危險狀態(tài)進(jìn)行結(jié)構(gòu)應(yīng)力狀態(tài)監(jiān)測及結(jié)構(gòu)狀態(tài)剛度變形測量。4鋼管混凝土拱橋施工監(jiān)控的任務(wù)預(yù)應(yīng)力混凝土箱形連續(xù)梁拱橋是一種結(jié)構(gòu)合理的橋式，支點(diǎn)的負(fù)彎矩和柔性拱的作用極大的降低了跨中正彎矩的數(shù)值，它能使混凝土和預(yù)應(yīng)力鋼絞線材料充分發(fā)揮各自

41、的特長，因此，這一特點(diǎn)使其成為中等跨度橋梁中最具競爭能力的橋型之一。但連續(xù)梁拱橋的施工卻是一項(xiàng)比較困難的任務(wù)。按設(shè)計(jì)指定的施工方法和施工工序進(jìn)行施工后，由于現(xiàn)場實(shí)際的千差萬別，也會發(fā)生結(jié)構(gòu)體系的各類響應(yīng)值與預(yù)期值不一致的情況。國內(nèi)外已有不少橋梁在建成后主梁的最終外形曲線與設(shè)計(jì)嚴(yán)重不符合。如重慶石門大橋。這樣不僅嚴(yán)重影響橋梁的美觀和行車舒適，同時也使橋梁的最終內(nèi)力狀態(tài)偏離設(shè)計(jì)值，影響橋梁使用壽命。并且為糾正線形往往會給施工帶來較大的麻煩。例如，美國P-K橋，合攏時誤差17厘米，法國的Brotone橋采用壓重法才使大橋合攏。特別對于大跨徑橋梁，系桿拉力增量將產(chǎn)生很大的變形，根據(jù)位移變形協(xié)調(diào)條件，拱

42、的水平推力的增量主要由橋墩和拱助自身承受，因而考慮系桿變形后它是有推力的結(jié)構(gòu)。系桿的作用是對拱施加預(yù)應(yīng)力以抵消拱的大部分水平推力（主要是恒載產(chǎn)生的水平推力），因此通常把系桿看成預(yù)應(yīng)力體外索。除去系桿承受的水平推力后余下的拱的水平推力一般來說不大，還可以通過適當(dāng)?shù)某瑥埨o予最大限度的減小，從這個角度可以看成無推力拱。系桿拱由于系桿的存在，降低了對下部結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)的要求，使拱橋的應(yīng)用范圍從山區(qū)擴(kuò)大到了平原和城市。在施工方面，系桿拱的施工可以像固定拱一樣采用無支架施工，因而橋梁的跨越能力也較大，也能夠充分發(fā)揮鋼管混凝土拱橋施工方便的優(yōu)越性。由于這些優(yōu)點(diǎn)，這種橋型出現(xiàn)以后得到較廣泛的應(yīng)用。橋梁施工控制的

43、任務(wù)就是要根據(jù)全過程中實(shí)際發(fā)生的各項(xiàng)影響橋梁內(nèi)力與變形的參數(shù)，結(jié)合施工過程中測得的各階段主梁內(nèi)力(應(yīng)力)與變形數(shù)據(jù)，隨時分析各施工階段中主梁內(nèi)力和變形與設(shè)計(jì)預(yù)期值的差異并找出原因，提出修正對策，以確保在全橋建成以后橋梁的內(nèi)力和外形曲線與設(shè)計(jì)值相符合。橋梁施工控制的工作從廣義來講就是指施工控制體系的建立和正確的運(yùn)作，從狹義來講是指施工控制理論的建立和實(shí)現(xiàn)。一方面根據(jù)選定的施工方法對施工的每一階段進(jìn)行理論計(jì)算，求得各施工階段施工控制參數(shù)的理論計(jì)算值，形成施工控制文件；另一方面，針對實(shí)際施工過程中由于種種因素所引起的理論計(jì)算值與實(shí)測值不一致的問題，采用一定的方法在施工中加以控制、調(diào)整。白坭河特大拱橋

44、，本橋橋孔布置為58.4+128+58.4連續(xù)梁拱梁，全長244.8m（不含兩側(cè)梁端至邊支座中心各0.7m）。橋梁構(gòu)造及力學(xué)性能復(fù)雜，施工難度很大。對該拱橋主梁施工過程進(jìn)行合理的控制是使橋梁施工結(jié)果與設(shè)計(jì)要求相吻合的重要保障。5白坭河58.4+128+58.4m的剛管混凝土拱橋施工控制的工作內(nèi)容5.1 建立施工控制體系 預(yù)應(yīng)力混凝土箱形連續(xù)梁拱橋的施工控制與其設(shè)計(jì)和施工有密切的聯(lián)系。根據(jù)白坭河58.4+128+58.4m的連續(xù)梁特大拱橋施工的特點(diǎn)，參考國內(nèi)外施工控制工作的開展情況，我們擬建立如圖3.1所示的施工控制體系進(jìn)行主梁和拱肋的施工控制。施工控制體系主要由實(shí)時測量體系、現(xiàn)場測試體系和施工

45、控制計(jì)算體系組成。橋梁的施工控制過程實(shí)質(zhì)上是一個信息的采集、處理、反饋的控制過程。圖3.1中的實(shí)時測量體系和現(xiàn)場測試體系是施工控制信息的采集系統(tǒng)。在信息采集之后，按照控制理論對施工信息進(jìn)行分析處理，對施工過程中的施工誤差進(jìn)行評價分析，并根據(jù)情況提出控制的目標(biāo)量以及調(diào)整、修正的對策，反饋給施工單位指導(dǎo)下階段施工，從而完成控制的工作。為保障施工控制過程的順利實(shí)施，尤其是為保障信息傳遞的通暢，在組織體系上應(yīng)成立專門的施工控制組。根據(jù)白坭河58.4+128+58.4m的連續(xù)梁特大拱橋的實(shí)際情況，建議由甲方、設(shè)計(jì)院、施工、監(jiān)理和監(jiān)控單位的人員組成施工控制協(xié)調(diào)組。為保障施工控制過程中信息傳遞的準(zhǔn)確、高效，

46、在施工控制的具體工作中還應(yīng)建立一套完整的報表體系。報表體系由施工控制組根據(jù)施工現(xiàn)場具體的情況和施工控制工作的特點(diǎn)來設(shè)計(jì)。施工單位在一個施工階段完成后的實(shí)測數(shù)據(jù)通過施工控制報表及時傳遞給施工控制組；施工控制組對施工信息分析處理后得到的施工控制參數(shù)也通過報表以指令的形式及時報告監(jiān)理，由監(jiān)理發(fā)給施工單位。對各施工階段的施工結(jié)果，采用誤差通報的形式供相關(guān)部門參考。5.2 設(shè)計(jì)計(jì)算與施工控制計(jì)算的校核橋梁施工控制的目的就是使施工與設(shè)計(jì)盡可能一致。在預(yù)應(yīng)力混凝土箱形連續(xù)梁拱橋設(shè)計(jì)計(jì)算中通常會采用一些假定參數(shù)用于計(jì)算，比如：梁段塊件材料的彈性模量、容重、施工時間等。另外，在設(shè)計(jì)計(jì)算中還有大量的指定計(jì)算參數(shù)，

47、比如：施工順序、預(yù)應(yīng)力張拉等。在預(yù)應(yīng)力混凝土箱形連續(xù)梁橋的施工控制計(jì)算中通常會采用盡可能真實(shí)的參數(shù)用于計(jì)算。由于預(yù)應(yīng)力混凝土箱形連續(xù)梁拱橋的設(shè)計(jì)和施工中存在著兩種既不相同又相互聯(lián)系的計(jì)算過程，并且在實(shí)際工作中這兩類計(jì)算可能采用不同的計(jì)算模型，由不同的單位來完成，因此，為達(dá)到使施工控制指導(dǎo)的施工能與設(shè)計(jì)結(jié)果相一致，首先要校核設(shè)計(jì)計(jì)算與施工控制計(jì)算的閉合性。這一校核過程主要是在施工控制計(jì)算初期，根據(jù)設(shè)計(jì)圖提供的資料，建立施工控制計(jì)算模型，采用設(shè)計(jì)計(jì)算的主要參數(shù)和設(shè)計(jì)計(jì)算中假定的施工時間進(jìn)行計(jì)算，利用此過程下的施工控制計(jì)算結(jié)果與設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果相核對，以校核二者是否在計(jì)算模型及施工方法模擬間存在實(shí)質(zhì)性差

48、異。只有在二者計(jì)算結(jié)論基本一致的前提下施工控制的開展才有實(shí)際意義，否則要與設(shè)計(jì)人員一起仔細(xì)核對兩種計(jì)算過程，找出并解決存在的問題。圖3.1 預(yù)應(yīng)力混凝土箱形連續(xù)梁拱橋施工控制體系白坭河鋼管混凝土拱橋的施工監(jiān)控方案6施工控制中的現(xiàn)場測試在施工控制計(jì)算中要根據(jù)實(shí)際施工中的現(xiàn)場測試參數(shù)進(jìn)行仿真計(jì)算，并根據(jù)施工中的實(shí)時測量數(shù)據(jù)對這些參數(shù)進(jìn)行分析擬合，以使施工控制計(jì)算能與實(shí)際施工相符。需要進(jìn)行現(xiàn)場測定或采集的參數(shù)包括以下一些內(nèi)容：6.1 實(shí)際施工中的材料物理力學(xué)性能參數(shù)(1) 混凝土的容重、彈性模量、拉壓強(qiáng)度在以往的施工控制工作中曾發(fā)現(xiàn)混凝土的彈性模量實(shí)測值較設(shè)計(jì)取值存在一定差異。因此應(yīng)對工地現(xiàn)場用于主

49、梁施工的混凝土進(jìn)行專門的彈性模量測試。實(shí)驗(yàn)時取幾組試件做混凝土7天和28天的靜彈性模量測試，用其統(tǒng)計(jì)平均值作為混凝土施工控制計(jì)算的實(shí)測值?；炷恋娜葜?、強(qiáng)度參數(shù)直接使用工地試驗(yàn)室進(jìn)行的此類常規(guī)測試的資料。此部分?jǐn)?shù)據(jù)應(yīng)由施工單位提供。(2) 混凝土的收縮徐變系數(shù)混凝土的收縮徐變系數(shù)的實(shí)驗(yàn)室測試需要一個較長的周期及較大投資的設(shè)備，對施工現(xiàn)場混凝土收縮徐變系數(shù)則按規(guī)范取值，并在施工控制過程中進(jìn)行分析和修正。(4) 其它物理參數(shù)在鋼管混凝土拱橋的施工控制中為考慮溫度效應(yīng)對結(jié)構(gòu)體系的影響，還需對材料的線膨脹系數(shù)和熱導(dǎo)系數(shù)進(jìn)行測試。這些數(shù)據(jù)由相應(yīng)材料的制造單位提供。6.2 實(shí)際施工中的荷載參數(shù)(1) 主梁

50、恒載(a) 一期恒載主梁的一期恒載基本是根據(jù)設(shè)計(jì)資料進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，再根據(jù)現(xiàn)場測試出的材料容重進(jìn)行計(jì)算，并依據(jù)實(shí)際測量出的構(gòu)件幾何尺寸與設(shè)計(jì)尺寸的偏差進(jìn)行修正。一期恒載統(tǒng)計(jì)計(jì)算的重點(diǎn)是確定每一主梁梁段的實(shí)測自重。對于梁體內(nèi)的錨頭、鋸齒快等的重量也應(yīng)考慮計(jì)入。在施工控制計(jì)算中橫梁自重以集中力的形式作用在結(jié)構(gòu)模型上。(b) 二期恒載主梁的二期恒載也是根據(jù)設(shè)計(jì)資料與現(xiàn)場調(diào)查相結(jié)合，并采用現(xiàn)場測試的材料參數(shù)加以計(jì)算。主梁二期恒載的統(tǒng)計(jì)內(nèi)容包括：橋面鋪裝、欄桿、緣石、燈柱等。(2) 施工荷載要根據(jù)施工單位提供的資料，經(jīng)現(xiàn)場核對，確定在主梁施工過程中施工機(jī)具的使用造成的作用在結(jié)構(gòu)體系上的荷載的大小及位置。(3)

51、臨時荷載在實(shí)際施工過程中施工單位由于種種原因會在結(jié)構(gòu)體系上增減某些臨時荷載。對于其中影響較大的荷載，要根據(jù)施工單位提供的數(shù)據(jù)及施工控制組成員現(xiàn)場調(diào)查分析，將這些荷載進(jìn)行量化模擬，反映在施工控制的實(shí)時計(jì)算中，以便對施工控制的指標(biāo)進(jìn)行及時的修正。這些荷載如：施工過程中施工機(jī)具荷載的變化；主梁施工現(xiàn)場臨時堆放的機(jī)具、材料等；施工過程中對結(jié)構(gòu)臨時或意外約束。6.3 實(shí)際施工中的截面幾何參數(shù)這主要是指對主梁斷面幾何尺寸的測定。鋼管混凝土拱橋主梁及拱肋斷面的幾何誤差對結(jié)構(gòu)體系的影響表現(xiàn)為對主梁恒載和主梁及拱肋剛度的影響，施工中對此部分的監(jiān)控是為了使施工控制計(jì)算能更準(zhǔn)確反映結(jié)構(gòu)的撓度變化。主梁和拱肋截面尺寸

52、數(shù)據(jù)在施工過程中進(jìn)行采集。7施工控制中的實(shí)時測量在結(jié)構(gòu)進(jìn)入懸臂澆注施工之后，各種施工誤差會不斷出現(xiàn)，使實(shí)際結(jié)構(gòu)狀態(tài)與結(jié)構(gòu)理想控制目標(biāo)相互靠近，并以此為基礎(chǔ)預(yù)測未來狀態(tài)。下面以掛籃施工每一節(jié)段作為一個循環(huán)介紹這一實(shí)時控制過程。1、掛籃前移就位掛籃前移后，立即測出結(jié)構(gòu)懸臂段端的撓度變化值。根據(jù)待澆節(jié)段結(jié)構(gòu)預(yù)變位與掛籃系統(tǒng)變形的預(yù)拋高，進(jìn)行掛籃底模前端標(biāo)高的放樣。2、混凝土澆注完畢混凝土澆注完成后，立即測出已建結(jié)構(gòu)懸臂端的撓度變化值。根據(jù)新澆節(jié)段外端的撓度增量檢查掛籃系統(tǒng)變形的情況?；炷敛牧显囼?yàn)，求出素混凝土容重，測出彈性模量與抗壓強(qiáng)度，并定時分批維持到28天。3、張拉預(yù)應(yīng)力筋張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋及記錄

53、實(shí)際張拉力，張拉結(jié)束后測出結(jié)構(gòu)懸臂端的撓度變化。7.1 建立實(shí)時測量體系及其信息傳遞體系鋼管混凝土連續(xù)梁拱橋的施工控制過程實(shí)際上是一個信息的采集、處理、反饋的過程。從施工現(xiàn)場采集的信息除了現(xiàn)場測試的參數(shù)以外，大量的是現(xiàn)場的實(shí)時測量的數(shù)據(jù)。在施工控制中所關(guān)心的是三大類實(shí)時測量數(shù)據(jù)。(1) 物理測量，包括時間、溫度等；(2) 線形測量，主梁線形、拱肋線形；(3) 力學(xué)測量，主梁應(yīng)力、拱肋應(yīng)力、拉索索力。這部分?jǐn)?shù)據(jù)的準(zhǔn)確采集、及時傳遞是施工控制工作有效進(jìn)行的保障。為此應(yīng)根據(jù)施工的具體特點(diǎn)制定出一系列施工控制表格，要求施工測量人員在關(guān)鍵施工環(huán)節(jié)中進(jìn)行數(shù)據(jù)測量，并將結(jié)果填寫于表格交由施工負(fù)責(zé)人及監(jiān)理簽字

54、認(rèn)可后報給施工控制組進(jìn)行分析。對其中一些明顯或可疑數(shù)據(jù)經(jīng)提出后進(jìn)行及時復(fù)測。施工控制組采用現(xiàn)場測試參數(shù)和實(shí)時測量數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算分析，將結(jié)果以指令的形式發(fā)布于施工控制表格中指導(dǎo)施工單位進(jìn)行下一步施工。7.2 物理測量(1) 時間測量鋼管混凝土連續(xù)梁拱橋橋施工各工序完成時間的數(shù)據(jù)在施工控制計(jì)算中直接影響到對混凝土收縮徐變的計(jì)算。在設(shè)計(jì)計(jì)算中這部分?jǐn)?shù)據(jù)只能按通常施工水平進(jìn)行評估。而施工控制計(jì)算進(jìn)行的是實(shí)時計(jì)算，必須按實(shí)際的施工時間參與計(jì)算。時間的測量按年、月、日、小時來計(jì)量，由此可得到各關(guān)鍵施工工序的周期。(2) 溫度測量預(yù)應(yīng)力混凝土箱形連續(xù)梁橋施工過程中環(huán)境溫度的大小即日照溫差直接影響到結(jié)構(gòu)體系的內(nèi)力分布。并且溫度因素使結(jié)構(gòu)體系發(fā)生變形還影響到施工中構(gòu)件的架設(shè)精度及主梁標(biāo)高測量的結(jié)果。特別在大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土箱形連續(xù)梁拱橋施工中日照溫差影響較大，一般要求標(biāo)高測量在清晨日出前進(jìn)行。在實(shí)際施工中，某些工序的標(biāo)高測量由于工期限制需要立即進(jìn)行，這部分的測量數(shù)據(jù)就必須在施工控制分析中考慮溫度的影響導(dǎo)致的修正量。對環(huán)境溫度的測量通常是用普通溫度計(jì)進(jìn)行測量。對梁的溫度測量采用接觸式溫度計(jì)來測定結(jié)構(gòu)表面溫度，接觸式溫度計(jì)測試精度為±0.1&#