新建站前鐵路橋連續(xù)梁監(jiān)控實施方案

PAGE實施方案PAGEPAGE11.1工程概況新建站前鐵路橋為客運專線雙線電力牽引，設計時速200公里。主橋長221.5m，采用（60.75+100+60.75）m預應力混凝土連續(xù)梁橋式，位于直線上，位于平坡段。主橋主梁為單箱單室結(jié)構(gòu)，梁寬12.2m，墩頂處梁高7.2m，跨中處梁高4.6m1.2設計荷載（一）恒載1、結(jié)構(gòu)自重：鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)按，其余按《鐵路橋涵設計基本規(guī)范》(TB10002.1-2005)采用。2、二期恒載：包括鋼軌、扣件、枕木、道碴等線路設備重，以及防水層、人行道欄桿、人行道遮板、擋碴墻、電纜槽蓋板及豎墻等附屬設施重量。橋面二期恒載。3、預應力及其次內(nèi)力。4、混凝土收縮和徐變的影響：環(huán)境條件按野外一般條件計算，相對濕度取70％。5、鋼束預應力損失。6、基礎變位：相鄰兩支點不均勻沉降按2.0cm計。8、支座摩阻力：按恒載支反力×摩擦系數(shù)0.05考慮。（二）活載1、列車豎向靜活載：ZK活載，雙線按100％計。（三）附加力1、溫度變化的作用：梁體各跨合攏溫度160C，結(jié)構(gòu)整體升降溫±200（四）施工荷載掛籃重量（含模板）按最大懸臂梁段重量確定，采用56t/套。1.3施工方案概述最長節(jié)段長為4m，節(jié)段重量大。由于本橋為長聯(lián)多跨結(jié)構(gòu)，根據(jù)主跨合攏順序，本橋先將2個邊跨合攏，然后合攏中跨，合攏段利用掛籃吊架施工。根據(jù)工期安排，全橋共投入2套（4只）掛籃，對稱施工。主梁在三維模型中采用每一節(jié)點6個自由度的梁單元進行模擬，截面尺寸及橋梁均準確地作一比一模擬。橋梁模型見圖2.1，鋼束模型間圖2.2。圖2.1橋梁三維幾何模型圖圖2.2模型中的預應力鋼束新建鐵路向莆線三江鎮(zhèn)至莆田（福州）段九樟特大橋連續(xù)梁施工監(jiān)控實施方案依據(jù)下列規(guī)范及文件編制。（1）行業(yè)標準《新建時速200～250公里客運專線鐵路設計暫行規(guī)定》（鐵建設函【2005】140號）（2）《鐵路橋涵設計基本規(guī)范》(TB10002.1-2005)（3）行業(yè)標準《鐵路橋涵鋼筋混凝土和預應力混凝土結(jié)構(gòu)設計規(guī)范》(TB10002.3-2005)（4）行業(yè)標準《鐵路橋涵地基和基礎設計規(guī)范》(TB10002.5-2005)（5）行業(yè)標準《客運專線鐵路橋涵工程施工技術(shù)指南》（TZ213-2005）（6）行業(yè)標準《鐵路橋涵工程施工質(zhì)量驗收標準》（TB10415-2003）（7）行業(yè)標準《客運專線鐵路橋涵工程施工技術(shù)規(guī)范》（Q/ZTG21300－2006）（8）行業(yè)標準《新建鐵路工程測量規(guī)范》(TB10101-99)（9）行業(yè)標準《全球定位系統(tǒng)（GPS）鐵路測量規(guī)程》(TB10054-97)（10）國家標準《精密水準測量規(guī)范》(GB/T15314-940)（11）國家標準《工程測量規(guī)范》(GB50026-93)（12）行業(yè)標準《鐵路工程結(jié)構(gòu)混凝土強度檢測規(guī)程》（TB10426-2004）（13）國標《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》(GB50204—2002)（14）《新建鐵路向莆線三江鎮(zhèn)至莆田（福州）段站前工程施工圖》(60＋100＋60)m連續(xù)梁.中鐵第四勘察設計院集團有限公司.2009.064.1施工監(jiān)控的目標（1）成橋時主梁的線形滿足設計要求；（2）成橋時結(jié)構(gòu)內(nèi)力狀態(tài)合理，滿足設計要求；（3）確保在施工過程中墩、梁、臨時支承等結(jié)構(gòu)的安全。4.2工作內(nèi)容3.2.1控制前期分析根據(jù)設計（或施工）圖紙及施工方法進行連續(xù)梁的應力計算，包括采用空間桿系單元對全橋結(jié)構(gòu)進行模擬施工全過程的全橋體系分析，獲得各施工節(jié)段變形的期望值，并進行施工誤差靈敏度分析。4.2.2實時監(jiān)測（1）線形監(jiān)測，即對主梁高程和橋梁縱軸線進行跟蹤監(jiān)測；（2）物理監(jiān)測，即測量各主要施工和監(jiān)測過程的時間、氣溫和混凝土溫度。4.2.3實時控制分析大多數(shù)情況下，采用規(guī)范設計參數(shù)計算的結(jié)構(gòu)內(nèi)力和位移均較實測值大，這對設計是偏于安全的，但對于結(jié)構(gòu)施工控制來說是不容忽視的偏差，因為它將直接影響到成橋后結(jié)構(gòu)線型及內(nèi)力是否符合設計要求。此次仿真分析的設計參數(shù)取用原則是：結(jié)構(gòu)設計參數(shù)的取值盡量和實際相吻合；對于主要的可以測定的設計參數(shù)，則用試驗數(shù)值；難以測定的則依照設計規(guī)范，根據(jù)以往的工程經(jīng)驗進行修正。（1）詳細模擬施工過程，根據(jù)現(xiàn)場測試數(shù)據(jù)進行參數(shù)識別與修正，形成施工控制文件；（2）懸臂施工過程中主梁澆筑立模標高和合攏后橋面標高預告；（3）根據(jù)施工階段仿真模擬計算和現(xiàn)場測試反饋結(jié)果，通過理論計算進行調(diào)控，協(xié)助施工單位制定糾偏方案。（4）懸臂施工過程中參與重大技術(shù)討論會；4.2.4施工監(jiān)控內(nèi)業(yè)資料（1）撰寫監(jiān)控實施方案，報業(yè)主審查；（2）撰寫監(jiān)控月計劃，報業(yè)主同意后執(zhí)行；（3）撰寫監(jiān)控月報，報業(yè)主核備；（2）撰寫最終監(jiān)控報告，整理成精裝本報業(yè)主。大跨度預應力混凝土連續(xù)梁橋的施工控制包括兩個方面的內(nèi)容：變形控制和內(nèi)力控制。變形控制就是嚴格控制每一階段箱梁的豎向撓度，若有偏差并且偏差較大時，就必須立即進行誤差分析并確定調(diào)整方法，為下一階段更為精確的施工做好準備工作。內(nèi)力控制則是控制主梁在施工過程中以及成橋后的應力，使其不致過大而偏于不安全或造成主梁的破壞。懸臂施工屬于典型的自架設施工方法。由于連續(xù)梁橋在施工過程中的已成結(jié)構(gòu)(懸臂階段)狀態(tài)是無法事后調(diào)整的，所以，針對本橋的結(jié)構(gòu)和施工特點，在施工監(jiān)控中主要采用預測控制法。預測控制法是指在全面考慮影響橋梁結(jié)構(gòu)狀態(tài)的各種因素和施工所要達到的目標后，對結(jié)構(gòu)的每一個施工階段形成前后的狀態(tài)進行預測，使施工沿著預定狀態(tài)進行。由于預測狀態(tài)與實際狀態(tài)間有誤差存在，某種誤差對施工目標的影響則在后續(xù)施工狀態(tài)的預測中予以考慮，以此循環(huán)，直到施工完成并獲得和設計相符合的結(jié)構(gòu)狀態(tài)。連續(xù)梁橋施工線形控制主要體現(xiàn)在施工控制模擬結(jié)構(gòu)分析、施工監(jiān)測(結(jié)構(gòu)變形)、施工誤差分析及后續(xù)施工狀態(tài)預測幾個方面。5.1施工監(jiān)控結(jié)構(gòu)計算在開始施工之前，對該橋在每一施工階段的線型有預先的了解，需要對其進行結(jié)構(gòu)計算。該橋的施工控制計算除了必須滿足與實際施工方法相符合的基本要求外，還要考慮諸多相關(guān)的其它因素。（1）施工方案連續(xù)梁橋的恒載內(nèi)力、撓度與施工方法和施工程序密切相關(guān)，施工控制計算前首先對施工方法和施工程序進行研究，并對主梁澆注期間的施工荷載給出一個較為精確的數(shù)值。在開始施工前，施工單位應給出掛籃的荷載值及剛度值(或變形)，監(jiān)控單位將根據(jù)此數(shù)據(jù)進行計算分析。（2）計算圖式本橋連續(xù)梁部分要經(jīng)過墩梁固結(jié)→懸臂施工→形成T構(gòu)→雙邊跨滿堂施工→雙邊跨合攏→解除墩梁固結(jié)→懸臂梁跨中合攏形成連續(xù)梁結(jié)構(gòu)的過程。在施工過程中結(jié)構(gòu)體系不斷發(fā)生變化，故在各個施工階段應根據(jù)符合實際情況的結(jié)構(gòu)體系和荷載狀況選擇正確的計算圖式進行分析計算。（3）結(jié)構(gòu)分析程序?qū)τ谝宦?lián)多跨寬箱梁連續(xù)梁橋的施工控制計算，采用空間桿系單元對全橋結(jié)構(gòu)進行空間應力分析和模擬施工全過程的全橋體系分析以滿足施工控制的需要，控制計算采用橋梁設計專用軟件MidasV2006程序進行。（4）預應力影響預應力直接影響結(jié)構(gòu)的受力與變形，施工控制應在設計要求的基礎上，充分考慮預應力的實際施加程度，為反映工程實際情況，通過前幾個懸澆節(jié)段回歸統(tǒng)計來確定摩阻損失的計算參數(shù)。（5）混凝土收縮、徐變的影響混凝土的收縮、徐變對結(jié)構(gòu)的測試應力和施工階段中的梁體撓度有較大影響，必須加以考慮，計算按照規(guī)范規(guī)定的收縮、徐變系數(shù)進行分析，同時按監(jiān)控單位的實踐經(jīng)驗加以調(diào)整。（6）溫度由于施工過程中，溫度對結(jié)構(gòu)的影響是復雜的，溫度的影響比較大，溫度影響分為年溫差與日照溫差，其中年溫差主要引起結(jié)構(gòu)的縱向位移，通俗一點講也就是熱脹冷縮；而日照溫差則主要引起梁體的豎向變形，這也是對線形控制影響較大的部分。這種影響作用在夏天表現(xiàn)得最為明顯，因為夏天晝夜溫差較大。如果前后測量的溫度變化較大，那么測量的結(jié)果中就會包含溫差的影響，但是實際分析這種溫差效應比較麻煩，一般要求測量人員在進行測量時，保持前后測量時間的溫度接近。在很多線控測量要求中，都要求關(guān)鍵施工階段測量工作在0時至日出前進行，這樣測量數(shù)據(jù)的精度更高，能夠基本上消除日照溫差的影響。在本橋的施工監(jiān)控中，對季節(jié)性溫差在計算中予以考慮，對日照溫差則在觀測和施工中采取一些措施予以消除，以減小其影響。（7）施工進度本橋的施工控制計算需按照實際的施工進度以及確切的合攏順序和時間分別考慮各部分的混凝土徐變變形，按照施工單位給出的施工進度計劃進行分階段計算。5.2施工控制的計算方法懸臂澆筑施工橋梁的最終形成需經(jīng)歷一個復雜施工過程以及結(jié)構(gòu)體系轉(zhuǎn)換過程，對施工過程中每個階段的變形計算和受力分析，是橋梁結(jié)構(gòu)施工控制中最基本的內(nèi)容。采用合理的理論分析和計算方法來確定橋梁結(jié)構(gòu)施工過程中每個階段的結(jié)構(gòu)行為。針對該橋的實際情況，采用正裝分析法進行施工控制結(jié)構(gòu)分析。計算方法：有限單元法；計算軟件：MidasCivilv2006程序；單元劃分：依據(jù)施工階段的實際狀態(tài)；計算荷載：依據(jù)施工技術(shù)方案提供的施工加載程序設計；施工劃分階段如下：根據(jù)橋梁的施工工藝，全橋共分20個施工階段，有些施工階段又包括多個子階段（混凝土澆筑、張拉預應力鋼筋、掛籃前移），各施工階段的工作內(nèi)容、施工天數(shù)及安裝單元號見表5.1所示。，主要施工階段的位移圖：0#上掛籃后1#移動掛籃后2#移動掛籃后3#移動掛籃后4#移動掛籃后5#移動掛籃后6#移動掛籃后7#移動掛籃后8#移動掛籃后9#移動掛籃后10#移動掛籃后11#移動掛籃后12#移動掛籃后13#掛籃拆除后邊跨滿堂施工邊跨合攏，拆除橋墩臨時固結(jié)中跨合攏前（邊跨施工結(jié)束）5.3施工控制計算內(nèi)容在施工控制開始前，根據(jù)設計圖及施工單位提供的施工技術(shù)方案，對結(jié)構(gòu)進行全過程施工模擬計算。主要結(jié)果是：（1）各梁段掛籃前移定位時的控制截面結(jié)構(gòu)撓度；（2）各梁段澆筑梁段混凝土前后的控制截面結(jié)構(gòu)撓度；（3）各梁段張拉預應力后的控制截面結(jié)構(gòu)撓度；（4）合攏段臨時連接前后的控制截面結(jié)構(gòu)撓度；（5）合攏段澆筑混凝土前后的控制截面結(jié)構(gòu)撓度；（6）橋上線路設備、附屬設施施工完成后的控制截面結(jié)構(gòu)撓度(線型)；（7）運營十年后的控制截面結(jié)構(gòu)撓度(線型)。5.4結(jié)構(gòu)分析的目的（1）確定每一階段的立模標高，以保證成橋線型滿足設計要求；（2）計算每一階段梁體的合理狀態(tài)，作為對橋梁施工過程中每個階段結(jié)構(gòu)的位移測試結(jié)果進行誤差分析的依據(jù)。5.5參數(shù)修正本次橋梁施工監(jiān)測根據(jù)施工進度和現(xiàn)場條件，測試現(xiàn)場混凝土的受壓彈性模量、容重等情況。（1）混凝土抗壓強度、彈性模量及容重測定混凝土澆筑時，現(xiàn)場取樣測出3d、7d、14d、28d、60d、90d齡期的Ec值，以得到完整的Ec～t曲線，試件從施工現(xiàn)場取樣后進行試驗室試驗。試驗前的試件應保持與原結(jié)構(gòu)養(yǎng)護地點相似的干濕狀態(tài)。用其平均值作為混凝土施工控制計算中的實測值?；炷恋娜葜亍姸葏?shù)直接使用施工單位進行的此類常規(guī)測試的資料。（2）預應力鋼絞線的彈性模量等參數(shù)測定預應力鋼絞線的參數(shù)值根據(jù)施工單位的試驗或生產(chǎn)廠家提供的參數(shù)確定。（3）混凝土收縮徐變系數(shù)對施工現(xiàn)場的混凝土收縮、徐變系數(shù)按規(guī)范取值，并在施工控制過程中進行分析和修正。（4）預應力損失按規(guī)范取值，并在施工控制過程中進行分析和修正。（5）掛籃及模板定位誤差由于掛籃是一個龐大的結(jié)構(gòu)物，加上掛籃本身剛度的影響，實際施工時掛籃位置很難做到與設計一致。掛籃模板定位包括外模板和內(nèi)模板的定位，外模板決定了梁底標高，而內(nèi)模板決定了橋面的標高。掛籃定位是控制主梁標高最重要也是最直接的手段，定位時只要態(tài)度認真，并且掛籃在設計上是合理的，掛籃定位誤差能夠控制在允許范圍以內(nèi)。一般橋梁工地都是24小時工作制，在掛籃定位時其它工序仍在進行，所以掛籃定位必須考慮溫度和臨時荷載的影響。（6）掛籃變形誤差澆筑混凝土過程中，掛籃會發(fā)生變形，這包括縱向變形和橫向變形，也包括彈性變形和非彈性變形。掛籃非彈性變形對施工控制質(zhì)量有較大影響，特別是后支點掛籃，由于無拉索幫助，掛籃受力較大。前支點掛籃由于拉索幫助，其縱梁的受力得到很大改善。但是，對于寬橋，前支點掛籃優(yōu)點不明顯，其主要受力在橫向，所以前支點掛籃的橫向受力更為重要。（7）溫度影響溫度影響是施工控制中較難掌握的因素，這主要是因為溫度始終變化無常，而且在同一時刻，結(jié)構(gòu)各部分也存在溫差。所以，在結(jié)構(gòu)計算中一般不把溫度影響作為單獨工況，而是將溫度影響單獨列出，作為修正。溫度測量也比較困難，一般情況下，只能測氣溫，而氣溫和結(jié)構(gòu)溫度是有很大差別的。溫度影響產(chǎn)生橋梁撓度變化有兩種情況：均勻溫差、箱梁內(nèi)外側(cè)的相對溫差。溫度變化雖然隨時存在，但其對施工控制的危害主要表現(xiàn)在掛籃定位時，選擇夜間或者早晨進行掛籃定位比較合適。溫度影響變化無常，每座橋都有各自特點，所以施工控制前必須加強觀測，及時掌握規(guī)律，盡可能排除溫度影響。如果能掌握溫度引起撓度的變化規(guī)律，可以將掛籃定位安排在任意的時間進行，對于加快施工進度是有好處的。（8）箱梁截面尺寸測量根據(jù)誤差分析理論，混凝土超方對懸臂施工的大跨徑連續(xù)梁橋影響很大，必須盡可能減小混凝土超方的影響。具體做法是：每澆筑一節(jié)段梁，在懸臂端進行截面尺寸測量，包括截面高度、頂板、腹板和底板的厚度、梁底和橋面寬度、腹板間距等，測量精度控制在2mm內(nèi)。5.6施工控制分析（1）按照施工步驟進行計算，考慮梁段的自重、掛籃重量等臨時荷載、施加的預應力和混凝土收縮徐變以及溫度的變化等因素對結(jié)構(gòu)的影響。對于混凝土的收縮、徐變等時差效應在各施工階段中逐步計入；（2）每一階段的結(jié)構(gòu)分析以前一階段的計算結(jié)果為基礎，前一階段結(jié)構(gòu)位移是本階段確定結(jié)構(gòu)軸線的基礎，以前各施工階段結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)是本階段時差效應的計算基礎；（3）施工監(jiān)控首先根據(jù)施工圖紙進行初步的計算；（4）在施工過程中，根據(jù)實測參數(shù)和誤差分析，進行施工階段分析和計算(將在施工監(jiān)控全過程仿真分析、各種施工控制指令通過監(jiān)控月報反映給出)。6.10#、1#塊施工在0#、1#塊施工過程中，監(jiān)控單位派人到達現(xiàn)場，進行測點埋設并提供預拋高數(shù)據(jù)，具體要求做到以下幾點：（1）0#、1#塊施工模板支架須有足夠的剛度，澆筑混凝土前支架須進行1.2倍箱梁荷載的預壓，防止?jié)仓^程中產(chǎn)生過大變形；（2）根據(jù)計算及相應的預壓結(jié)果，設置1號塊主梁的預拱度。6.2施工掛籃主梁懸臂施工離不開施工掛籃，掛籃性能的好壞直接關(guān)系到懸臂施工的質(zhì)量，在懸臂施工前須進行下列準備工作：（1）施工單位提供掛籃圖紙及掛籃、模板、施工機具的重量及形心位置；（2）掛籃使用前，施工單位須進行壓載試驗，提供彈性及非彈性變形值；（3）掛籃壓載試驗同時在澆筑2#塊混凝土過程中進行掛籃位移測試。6.3主梁懸臂施工主梁懸臂施工是施工監(jiān)控過程中工作量最大，也是時間最長的階段，在這個過程中，施工監(jiān)控單位有專人常駐現(xiàn)場，實時監(jiān)控并指導施工，并做到以下幾點：（1）掛籃移動到位、澆筑混凝土和張拉預應力束工況均須進行監(jiān)控測試；（2）每節(jié)段掛籃底模標高的定位數(shù)據(jù)由監(jiān)控單位提供；（3）掛籃定位須在早晚進行，以消除日照影響；6.4主梁合攏及線路設備、附屬設施施工主梁合攏施工是施工監(jiān)控過程中的關(guān)鍵階段，在這個階段必須做到以下幾點：（1）合攏過程中必須保證墩兩側(cè)重量的平衡；（2）澆筑合攏段混凝土時觀測控制截面標高的變化；（3）合攏段混凝土的養(yǎng)護；（4）主橋合攏后測量全橋梁頂標高。7主梁施工階段撓度及應力分析7.1撓度及應力結(jié)果恒載作用下的理論撓度計算結(jié)果見表7.1所示（具體各施工階段的撓度值見附圖《預拱度設計圖》），圖中撓度值為各觀測點相對于墩頂?shù)膿隙龋瑩隙戎狄韵蛏蠟檎?。應力計算以施工階段最不利截面為例，各懸臂澆筑階段截面應力計算結(jié)果見表7.2。表7.1節(jié)點節(jié)點X坐標恒載預拱度(f1)1/2靜活載預拱度(f2)預拋高(f)1-110.750.710.210.922-110000.003-109.3-0.640.24-0.404-109-0.90.34-0.565-106.5-3.111.24-1.876-101-7.253.05-4.207-99-6.473.61-2.868-95-0.694.553.869-910.825.26.0210-87.5-0.35.525.2211-84-3.615.622.0112-80.5-5.895.51-0.3813-77-8.525.23-3.2914-73.75-8.964.81-4.1515-70.75-8.624.34-4.2816-67.75-7.633.78-3.8517-64.75-6.763.18-3.5818-62-5.632.6-3.0319-59.5-4.572.06-2.5120-57-3.41.5-1.9021-52-0.810.41-0.4022-51.6-0.660.33-0.3323-50000.0024-48.40.840.621.4625-481.070.781.8526-433.172.916.0827-40.54.34.058.3528-385.475.2210.6929-35.256.666.5313.1930-32.258.22816.2231-29.259.69.4619.0632-26.2511.4210.9122.3333-2313.8512.4126.2634-19.518.3313.9232.2535-1621.8215.2637.0836-12.526.3316.4142.7437-928.4917.3145.8038-527.7617.9945.7539-123.3418.2541.5940-0.7-22.3518.26-4.0941-0.4-22.3118.26-4.05420-22.3118.25-4.06430.4-22.3118.26-4.05440.7-22.3518.26-4.0945123.3118.2541.5646527.7517.9945.7447928.517.3145.814812.526.3516.4142.76491621.8615.2637.125019.518.3813.9232.30512313.8912.4126.305226.2511.4610.9122.375329.259.639.4619.095432.258.25816.255535.256.696.5413.2356385.495.2210.715740.54.324.058.3758433.182.916.0959481.070.781.856048.40.840.621.466150000.006251.6-0.660.31-0.356352-0.810.39-0.426457-3.41.44-1.966559.5-4.571.97-2.606662-5.642.49-3.156764.75-6.773.05-3.726867.75-7.633.62-4.016970.75-8.634.15-4.487073.75-8.974.61-4.367177-8.535.01-3.527280.5-5.895.28-0.617384-3.615.381.777487.5-0.295.295.0075910.834.985.817695-0.684.363.687799-6.463.46-3.0078101-7.242.92-4.3279106.5-3.11.18-1.9280