東海大橋監(jiān)控大綱

1、東海大橋K6+089469、K11+929K12+369、K24+578.8k25+079.2連續(xù)梁橋施工監(jiān)控大綱上海同濟建設(shè)工程質(zhì)量檢測站同濟大學橋梁工程系2004年3月4日東海大橋K6+089469、K11+929K12+369、K24+578.8k25+079.2連續(xù)梁橋施工監(jiān)控大綱東海大橋K6+089469連續(xù)梁橋跨徑布置為70+120+120+70米，K11+929K12+369連續(xù)梁橋跨徑布置為80+140+140+80米，K24+578.8k25+079.2連續(xù)梁橋跨徑布置為90+160+160+90米，三座橋梁均為單箱單室截面箱梁，上下行分離。一.施工控制的必要性大型橋梁，理想

2、的幾何線形與合理的內(nèi)力狀態(tài)不僅與設(shè)計有關(guān)，而且還依賴于科學合理的施工方法。如何通過對施工過程的控制，在建成時得到預先設(shè)計的應力狀態(tài)和幾何線形，是橋梁施工中非常關(guān)鍵和困難的問題。同時，施工控制的結(jié)果為大型橋梁實行長期監(jiān)測提供原始依據(jù)，是橋梁運營狀態(tài)監(jiān)測的起點。盡管在設(shè)計時已經(jīng)考慮了施工中可能出現(xiàn)的情況，但是由于施工中出現(xiàn)的諸多因素，事先難以精確估計，以采用懸臂澆筑的預應力混凝土連續(xù)梁橋為例，材料的彈性模量、混凝土徐變收縮、掛籃重量取值、施工中偏載、有效預應力大小和溫度對結(jié)構(gòu)的非線性影響等因素，在設(shè)計時很難準確把握，所以必須在施工過程中對橋梁結(jié)構(gòu)進行實時監(jiān)測，并根據(jù)監(jiān)測結(jié)果對設(shè)計的施工過程進行相應

3、的調(diào)整，使橋梁建成時最大可能地接近設(shè)計狀態(tài)，這就是施工控制工作的最終目標。對大型橋梁施工監(jiān)控的重視起于斜拉橋，但是在國內(nèi)已建成的連續(xù)梁橋、連續(xù)剛構(gòu)橋運營實踐中發(fā)現(xiàn)，未重視有效施工控制的與本橋同等跨徑水平的連續(xù)梁橋或連續(xù)剛構(gòu)橋，在成橋后出現(xiàn)了內(nèi)力分配不合理、主梁線形不和順的情況，有些甚至出現(xiàn)了嚴重的跨中下?lián)?，影響了橋梁的使用。因此，該類橋梁在施工過程中的控制問題最近得到了普遍的重視。這三座橋梁，雖然在國內(nèi)已建成的連續(xù)梁橋或連續(xù)剛構(gòu)橋中已不算最大跨徑橋梁，但是，由于采用了高性能混凝土、且橋梁位于軟土地基中，變形的控制具有較大難度，在橋梁施工中進行細致的施工控制工作，可以將問題隱患降低到最小程度，目

4、前尚未見到進行過良好施工控制的連續(xù)梁發(fā)生過大撓度的報道。根據(jù)以往連續(xù)梁橋施工控制的經(jīng)驗，影響施工過程中橋梁結(jié)構(gòu)內(nèi)力和線形的因素主要有以下幾方面：l 橋梁施工臨時荷載l 澆筑主梁混凝土超方量及墩兩側(cè)懸臂重量不平衡l 掛籃定位時的溫度影響l 預應力張拉及預應力損失的誤差l 掛籃非彈性變形l 混凝土彈性模量l 混凝土徐變及收縮l 合攏工序錯位引起的誤差當上述因素與估計不符，而又不能及時識別引起控制目標偏離的真正原因時，必然導致在以后階段懸臂施工中采用錯誤的糾偏措施，引起誤差累積，所以施工控制是大跨橋梁施工過程中不可缺少的工序。二.施工控制的方法目前同濟大學橋梁工程系經(jīng)過多年的施工控制實踐，在節(jié)段施工

5、橋梁的施工控制方面提出了自適應控制的思路。對于預應力混凝土橋梁，施工中每個工況的受力狀態(tài)達不到設(shè)計所確定的理想目標的重要原因是計算模型中計算參數(shù)的取值問題，主要是混凝土彈性模量、材料的容重、徐變系數(shù)和永存預應力等與施工中實際情況有一定的差距以及環(huán)境溫度、臨時荷載的影響。要得到比較準確的控制調(diào)整措施，必須先根據(jù)施工中實測到的結(jié)構(gòu)反應來修正計算模型中的這些參數(shù)值，以使計算模型在與實際結(jié)構(gòu)磨合一段時間后，自動適應結(jié)構(gòu)的物理力學規(guī)律，當計算模型與實際結(jié)構(gòu)相吻合后，再用計算模型來指導以后的施工，這就是自適應控制的基本原理。在閉環(huán)反饋控制基礎(chǔ)上，再加上一個系統(tǒng)辯識過程，整個控制系統(tǒng)就成為自適應控制系統(tǒng)。圖

6、1為控制原理圖。當結(jié)構(gòu)測量到的受力狀態(tài)與模型計算結(jié)果不相符時，通過將誤差輸入到參數(shù)辯識算法中去調(diào)節(jié)計算模型的參數(shù)，使模型的輸出結(jié)果與實際測量到的結(jié)果一致，得到了修正的計算模型參數(shù)后，重新計算各施工階段的理想狀態(tài)。這樣，經(jīng)過幾個工況的反復辯識后，計算模型就基本上與實際結(jié)構(gòu)相一致了，在此基礎(chǔ)上可以對施工狀態(tài)進行更好的控制。圖2為連續(xù)梁橋常采用的施工控制框圖。橋梁的施工控制是一個預告-施工-量測-識別-修正-預告的循環(huán)過程。施工控制的要求首先是確保施工中結(jié)構(gòu)的安全，其次是保證結(jié)構(gòu)的內(nèi)力合理和外型美觀。為了達到上述目的，施工過程中必須對橋梁結(jié)構(gòu)內(nèi)力(如主梁應力)和主梁標高進行雙控。采用懸臂澆筑的連續(xù)梁

7、橋在施工過程中是靜定結(jié)構(gòu)，只要嚴格按橋梁施工規(guī)范進行操作，內(nèi)力狀態(tài)一般能夠得到保證，主要問題是施工中及長期徐變撓度的控制。由于連續(xù)梁橋在施工過程中及合攏時不具備斜拉橋的索力調(diào)整能力，一旦發(fā)生線形誤差，將永遠存在于結(jié)構(gòu)中，因此，及時發(fā)現(xiàn)誤差原因，盡量減小誤差發(fā)生的可能性是連續(xù)梁施工控制的關(guān)鍵。所以，對于連續(xù)梁施工控制系統(tǒng)除了要求具備常規(guī)的結(jié)構(gòu)分析計算手段外，具有在施工現(xiàn)場消除設(shè)計與實際不一致的自適應能力就成為關(guān)鍵，只有這樣才能及時提供控制標高和控制內(nèi)力的修正值。三.施工控制具體內(nèi)容本橋施工控制進行以下工作：1. 施工控制基本職責驗算施工過程中各斷面的應力。在施工控制開始前，根據(jù)設(shè)計圖及施工單位提

8、供的施工方案，對結(jié)構(gòu)進行全施工過程模擬計算，計算采用同濟大學橋梁工程系編制的橋梁綜合分析程序進行，根據(jù)計算結(jié)果對橋梁結(jié)構(gòu)在施工過程中的應力按規(guī)范要求驗算，并與設(shè)計單位核對計算結(jié)果。提供懸臂施工時掛籃定位標高。根據(jù)設(shè)計線形及模擬計算結(jié)果，在全施工過程中提供掛籃定位標高。初期按理論值確定，在施工進行一定的節(jié)段數(shù)后按理論及測量結(jié)果調(diào)整掛籃定位標高。提供合理合攏方案的建議。根據(jù)理論分析及現(xiàn)場測量結(jié)果，在合攏前對懸臂端的壓重等措施進行現(xiàn)場調(diào)整，保證合攏段兩端的高差在允許范圍之內(nèi)。協(xié)助提供合攏后橋面鋪裝標高。根據(jù)理論計算結(jié)果，對結(jié)構(gòu)的長期收縮徐變及活載變形進行估計，協(xié)助設(shè)計單位提供成橋時的合理拋高。收縮徐

9、變的估計按目前橋梁設(shè)計規(guī)范規(guī)定的或其他根據(jù)現(xiàn)場試驗獲得的收縮徐變系數(shù)曲線，采用應力增量法計算。2. 施工控制其它工作從施工角度優(yōu)化設(shè)計方案。根據(jù)施工單位的實際情況及我校的經(jīng)驗，根據(jù)理論計算對施工方案提出合理的改進方案。對于連續(xù)梁橋的橫向和局部應力、變形提供參考意見。根據(jù)我校所掌握的資料對于施工工藝提供參考意見。積極參加施工現(xiàn)場的技術(shù)討論，對于施工中出現(xiàn)的問題和意外事故會同有關(guān)部門提出處理的參考方案。3. 施工測試根據(jù)多年的施工控制經(jīng)驗，擬對連續(xù)梁進行下列項目的測試：主梁斷面應力測試連續(xù)梁在懸臂施工狀態(tài)下是靜定結(jié)構(gòu)，正常施工情況下，只要保證預應力張拉有效，連續(xù)梁應力偏差不大，因此不需要進行過多應

10、力檢測。但是對于采用大噸位錨具的單箱單室連續(xù)箱梁，存在應力分布不均勻的特點，雖然在設(shè)計中已經(jīng)考慮這一因素，但為保證不出現(xiàn)意外情況，在應力最不利截面埋設(shè)儀器，跟蹤主梁施工過程中的應力變化。主墩臨時支架立柱應力測試本橋所有臨時支承均采用支承到承臺上的鋼管形成，雖然正常施工情況下懸臂兩側(cè)荷載比較均勻，但是為保證不出現(xiàn)意外情況，在主要立柱截面設(shè)置附著式鋼弦應力計，蹤主梁施工過程中支架的應力變化。主梁溫度場測試測試主梁的溫度場，為估計溫度對標高的影響提供參考。協(xié)助進行預應力損失測試（根據(jù)設(shè)計要求確定是否進行）為了驗證設(shè)計中早期預應力損失取值的合理性及為懸臂澆筑撓度控制提供預應力度的參考數(shù)據(jù)。四.施工控制

11、組織機構(gòu)1.施工控制領(lǐng)導小組由建設(shè)單位、設(shè)計單位、監(jiān)理單位、施工單位和施工控制單位參加。包括建設(shè)單位、設(shè)計單位、監(jiān)理單位、施工單位、施工控制單位的領(lǐng)導同志或技術(shù)負責人各單位一人，其中建設(shè)單位任組長單位。施工控制領(lǐng)導小組不定期開會，由組長召集。討論施工控制中出現(xiàn)的重大問題，并提出修正方案。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)場工作人員、施工單位的現(xiàn)場施工技術(shù)負責人一人、施工現(xiàn)場測量負責人一人或數(shù)人、監(jiān)理單位的現(xiàn)場代表一人、設(shè)計單位的設(shè)計代表一人、建設(shè)單位的施工現(xiàn)場代表一人。其中施工控制單位的現(xiàn)場負責人任組長。施工控制小組定期開會，

12、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的，或需要修改設(shè)計的，提交施工控制領(lǐng)導小組討論。圖3為施工控制運行程序圖。圖3.施工控制運行程序圖3.數(shù)據(jù)傳遞路線.施工控制指令下達路線施工控制小組指令設(shè)計方驗算當前狀態(tài)應力后會簽（在改變內(nèi)力狀態(tài)時）監(jiān)理簽收施工方執(zhí)行監(jiān)理方監(jiān)督執(zhí)行。.測量數(shù)據(jù)反饋路線施工方進行標高測量監(jiān)理方檢查數(shù)據(jù)保證其準確性施工控制小組業(yè)主。.數(shù)據(jù)傳遞和指令下達各方簽字時應注明簽字日期和具體時間。五.對施工單位的協(xié)作事項要求1.提供實際的施工步驟安排計劃施工步驟對懸臂澆筑標高的預報起關(guān)鍵的作用，不同的步驟必須確定不同的預拋高，才能達到成橋狀態(tài)的合理線形

13、，因此，請施工單位提供具體的施工步驟安排計劃，主要包括：全橋的施工步驟、每個節(jié)段施工循環(huán)的具體步驟、每個步驟時的主要施工荷載數(shù)量及位置、每個步驟的大致時間安排、合攏順序等，這些計劃在懸臂施工開始后不應有大的變化，尤其是合攏順序不得變化；2.提供實際的掛籃構(gòu)造根據(jù)掛籃構(gòu)造，我們將計算掛籃的線性變形規(guī)律，結(jié)合掛籃預壓試驗結(jié)果確定每個施工節(jié)段的預拱度，務請施工單位在懸臂澆筑開始前提供，主要包括：掛籃壓重的重量、主要構(gòu)件的尺寸、支承位置等；3.協(xié)助完成測試項目主梁施工控制測點標高測量箱梁頂面標高測量從理論上講只要箱梁底面標高及梁高正確，頂面標高自然正確，但是為了保證箱梁頂面平整，進行箱梁頂面標高測量，

14、監(jiān)視箱梁頂面的橫坡及平整度；墩頂水平位移測量本橋墩身雖然不高，在施工過程中保證墩身平衡受力是本橋施工的關(guān)鍵點之一，為保證平衡施工，每隔45個施工循環(huán)檢查墩身的垂直度，通過墩頂水平位移測量進行。橋墩沉降觀測為保證橋面測點正確反映橋梁結(jié)構(gòu)的變形，必須扣除基礎(chǔ)變位引起的變形。預應力損失測試（根據(jù)設(shè)計要求確定是否進行）為預應力損失計算提供參考依據(jù)。主梁混凝土彈性模量測試為確定計算中的混凝土彈性模量提供參考依據(jù)。4.對施工現(xiàn)場的要求主要施工機具的數(shù)量及位置應盡量與施工步驟安排所確定的相同；備用施工機具及材料應集中堆放在0#、1#段范圍內(nèi)，已減少臨時荷載對標高的影響；節(jié)段重量的超重水平、混凝土材料的配合比

15、應保持一致，以保證立模標高預計的連續(xù)性；確保對稱施工，特別是大懸臂時的對稱施工，根據(jù)我們以往的經(jīng)驗，過大的不對稱出現(xiàn)后很難糾正；對應力及溫度現(xiàn)場測試傳感器的引出線及測量儀器制作鋼箱予以保護、供電，以保證整個施工過程中均可觀測。六.各測量項的測點布置及測量要求1主梁斷面應力測試測點布置：在每個T構(gòu)的1號與0號塊交界截面布置1個應力測試截面，在每個大跨的跨中布置一個測試截面（見圖4），每個斷面布置8個測點（見圖5），監(jiān)測主梁的應力狀態(tài)及應力在截面上的分布情況；測試儀器：采用埋入式智能型振弦式應變傳感器，配合多點自動讀數(shù)儀及無線收發(fā)器進行，測量精度控制在0.2MPa以內(nèi)；測試要求：每一施工節(jié)段的澆筑

16、混凝土前后、預應力張拉均進行應力測試；2主墩臨時支架立柱應力測試測點布置：在每個中間橋墩臨時支承的每個外側(cè)立柱外表面布置測點，跟蹤支架的應力狀態(tài)；測試儀器：采用附著式智能型振弦式應變傳感器，配合多點自動讀數(shù)儀及無線收發(fā)器進行，測量精度控制在0.2MPa以內(nèi)； 測試要求：每一節(jié)段施工循環(huán)后（預應力張拉后）測試一次；3主梁溫度場測試測點布置：配合應力傳感器布置位置進行；測試儀器：利用智能型應變傳感器附帶的溫度傳感器進行，測量精度控制在0.5以內(nèi)；測試要求：在進行其它測試任務時，同時進行溫度場的測試，便于進行溫度影響修正；4預應力損失測試（建議進行,由施工單位進行）測點布置：在施工過程中分別對短索、

17、長索等進行摩阻損失測試，測試鋼束的選擇與施工及監(jiān)理單位協(xié)商決定；錨具變形及夾片滑移損失建議按錨具廠商提供的數(shù)據(jù)取值，不另行試驗；測試儀器：采用千斤頂張拉力讀數(shù)差進行簡易測試，要求兩端張拉千斤頂及油泵性能基本相同，測試前需對千斤頂進行校驗；測試要求：要求在懸臂施工的前期檢測短束、后期檢測長束，測試的方法及過程見公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范(JTJ041-2000)附錄G-9“預應力損失的測定”，根據(jù)實際操作情況，每種索至少采樣3組，使數(shù)據(jù)具有統(tǒng)計意義；5主梁施工控制測點標高測量（由施工單位配合測量，控制單位分析數(shù)據(jù)）測點布置：縱橋向每施工節(jié)段設(shè)一測試截面，每測試截面布置四個測點，每節(jié)段澆筑前設(shè)置在梁底，

18、在每節(jié)段施工完成后轉(zhuǎn)移至梁頂，見圖6，測點在梁頂?shù)臋M向位置可以適當橫移，以不擋視線、不影響掛籃移動；測試儀器：采用水準儀或其它儀器，測量精度在2mm以內(nèi)；測試要求：每一節(jié)段施工的掛籃定位、澆筑混凝土前后、預應力張拉等施工環(huán)節(jié)均進行標高測量；6箱梁頂面標高測量（由施工單位配合測量，控制單位分析數(shù)據(jù)）測點布置：每節(jié)段四個測點，見圖7。測量儀器：采用水準儀或其它儀器，測量精度在2mm以內(nèi)；測量要求：每一節(jié)段施工混凝土澆筑完成后測量本節(jié)段的箱梁頂面標高，并建立與上述測點標高的換算關(guān)系；7墩頂水平位移測量（由施工單位配合測量，控制單位分析數(shù)據(jù)）測電布置：每個墩頂設(shè)二個測試點；測量儀器：采用全站儀或其它可

19、行儀器，測量精度在2mm以內(nèi)；測量要求：每施工45個節(jié)段后進行一次墩頂位移測量；8橋墩沉降觀測（由施工單位配合測量，控制單位分析數(shù)據(jù)）測點布置：每個主墩承臺頂四角設(shè)四個測點；測量儀器：采用水準儀或其它可行儀器，測量精度在1mm以內(nèi)；測量要求：每施工5個節(jié)段后進行一次沉降觀測；9主梁軸線位置測量（由施工單位配合測量，控制單位分析數(shù)據(jù)）測點布置：每個節(jié)斷的橋面中心點設(shè)置一個測點；測試儀器：采用全站儀或其它可行儀器，測量精度在5mm以內(nèi)；測試要求：每施工1個節(jié)段后觀測本節(jié)段的測點的坐標；10主梁混凝土彈性模量測試（由施工單位配合測量，控制單位分析數(shù)據(jù)）測點布置：在施工的不同時期取樣澆筑試塊測試；測試

20、儀器：壓力機或萬能實驗機；測試要求：按公路工程水泥混凝土試驗規(guī)程（JTJ053-94）,第4.10條“混凝土抗壓彈性模量試驗T-059-94”進行；七.與施工控制有關(guān)的日程安排1.前期數(shù)據(jù)準備。合同簽訂后，和有關(guān)協(xié)作部門聯(lián)系，取得施工圖設(shè)計、施工組織設(shè)計等資料，著手開始準備數(shù)據(jù)文件，計算后和設(shè)計單位核對數(shù)據(jù)，在可能的情況下進行設(shè)計和施工方案優(yōu)化。2.現(xiàn)場測點埋設(shè)對于溫度測試、應力測試均預先埋設(shè)測點，如果需要在施工控制小組進場前提前埋入。3.主梁線形和內(nèi)力控制主梁懸臂澆筑開始前（本橋為掛籃拼裝完畢后，1號節(jié)段立模定位前），施工控制人員進入現(xiàn)場，進行現(xiàn)場測試和計算工作，直到全橋合攏。4.中期控制報

21、告每施工3個節(jié)段時，提供一次施工監(jiān)控中期報告。5.橋面鋪裝標高提供協(xié)助全橋合攏后，根據(jù)橋面標高實測結(jié)果立即配合設(shè)計單位提供橋面鋪裝線形。6.施工控制總結(jié)和報告撰寫全橋合攏后三個月內(nèi)，提交施工控制總結(jié)報告。八、控制具體流程1橋墩及0號塊施工階段1）建立沉降觀測測點的初始值；2）澆筑0號段混凝土前預埋支架鋼管應力測試傳感器；3）按施工控制小組提供的0號塊底面立模標高立模澆筑0號塊；測量結(jié)果報施工控制小組；4）建立墩頂水平位移測點的初始值；5）在0號塊拼裝掛籃；6）掛籃預壓試驗，向施工控制小組提供掛籃預壓試驗變形結(jié)果；7）立模綁扎1號段鋼筋；8）施工控制小組在1號段預埋應力及溫度傳感器；2循環(huán)懸臂澆

22、筑階段從掛籃的前移定位至預應力鋼束張拉完畢是本橋施工的一個周期，每個周期中有關(guān)施工控制的步驟如下：1）按照預報的掛籃定位標高定位掛籃, 由施工單位測量定位后的掛籃標高，經(jīng)監(jiān)理簽認后向控制小組提供掛籃的定位測量結(jié)果；2）立模板、綁扎鋼筋；3）澆筑混凝土前，測量所有已施工梁段上的高程測點，復測掛籃定位標高，墩頂?shù)乃轿灰疲?jīng)監(jiān)理簽認后報施工控制小組，控制小組用鋼筋振弦儀控制截面的混凝土應力分布；4）施工控制小組分析測量結(jié)果，如需調(diào)整，給出調(diào)整后的標高；5）澆筑完混凝土后第二天測量所有已施工梁段上的測點標高，測量本梁段端部梁底和預埋在梁頂?shù)臏y點標高，建立測點與梁底標高的關(guān)系，經(jīng)監(jiān)理簽認后提供施工控制

23、小組；控制小組用鋼筋振弦控制截面的混凝土應力分布；6）澆筑完混凝土后第二天測量本節(jié)段上的箱梁頂面標高，建立測點與梁底標高的關(guān)系，經(jīng)監(jiān)理簽認后提供施工控制小組；7）按公路工程檢驗評定標準檢查斷面尺寸，經(jīng)監(jiān)理方簽認后提供給施工控制小組并向施工控制小組提供梁段混凝土超重的情況；8）張拉預應力鋼筋后，測量所有已施工梁段上的高程測點，經(jīng)監(jiān)理簽認后提供施工控制小組；控制小組用鋼筋振弦測控制截面的混凝土應力分布；9）施工控制小組分析測量結(jié)果，根據(jù)上一施工周期梁底標高測量值和應力、溫度等測量結(jié)果計算、預報下一施工周期的掛籃定位標高。10）如果須進行壓重，預報值經(jīng)設(shè)計單位認可，與控制單位會簽后交監(jiān)理；11）監(jiān)理

24、將上述預報標高最后核定后下指令交施工單位執(zhí)行。測量工作內(nèi)容及時間要求見表1。 表1： 施工控制測量內(nèi)容及時間編號工 況測量內(nèi)容時間限制備注1掛籃定位掛籃三條線測點無精度1cm，上下游高差1cm2掛籃定位后第二天所有已施工梁段測點0時至日出前3澆筑混凝土前掛籃三條線測點無確定頂?shù)装鍦y點標高關(guān)系4混凝土完全澆筑后所有已施工梁段測點0時至日出前5混凝土完全澆筑后本節(jié)段箱梁頂面標高0時至日出前6混凝土完全澆筑后墩頂水平位移每5個節(jié)段一次7予應力鋼筋張拉后所有測點0時至日出前8沉降觀測承臺四個測點無每澆筑5個梁段和橋面鋪裝后3合攏及合攏后階段1）懸臂澆筑完成后拆除全部掛籃，同時現(xiàn)澆邊跨現(xiàn)澆段；2）測量全橋測點標高；3）安裝合攏吊架及模板，但不得與主梁緊固（務必保持放