跨京開高速公路中承式鋼箱混凝土拱橋監(jiān)控監(jiān)測方案

京滬高速鐵路跨京開高速公路土木工程學院橋梁工程系二○年十月I I 12監(jiān)控、監(jiān)測方案制定依據(jù) 33施工控制的目的、方法與原則、內(nèi)容 43.1施工監(jiān)控、運營監(jiān)測目的 43.2施工控制、運營監(jiān)測的方法和原則 43.3施工控制、運營監(jiān)測的內(nèi)容 64施工控制技術(shù)方案 64.1施工控制方法 64.2施工控制的預(yù)測計算、誤差分析和調(diào)整 74.3施工控制計算分析方法 4.4現(xiàn)場實時控制 5施工監(jiān)控、運營監(jiān)測方案 5.1監(jiān)控計算分析工作 5.2環(huán)境參數(shù)監(jiān)測 5.3線形監(jiān)測 5.4溫度監(jiān)測 5.5應(yīng)力監(jiān)測 5.6吊桿應(yīng)力和預(yù)應(yīng)力系桿索力監(jiān)測 5.7施工臨時結(jié)構(gòu)監(jiān)測 6數(shù)據(jù)采集、傳輸系統(tǒng) 6.1自動化采集系統(tǒng)方案的設(shè)計原則及選擇 6.2光纖儀器監(jiān)測系統(tǒng)組成及功能 6.3光纖儀器監(jiān)測系統(tǒng)特點 7施工監(jiān)控技術(shù)方案的保障措施 8項目組成員 9經(jīng)費預(yù)算 1采用二次拋物線。主拱肋和主縱梁固結(jié)。主跨橋面以上設(shè)一道一字橫撐和二道K撐，橋邊拱肋和主拱肋采用變截面鋼箱混凝土截面，主縱2上灌注混凝土；主拱肋鋼箱在轉(zhuǎn)體到位，支座橋面采用縱橫梁體系結(jié)合梁橋面，混凝土橋面剪力釘連接。除端橫梁采用箱形截面外，其余橫梁墩負反力的壓重。本橋為雙線高速鐵路橋，設(shè)4片小縱梁，每線兩片，間距橋位于第三層，第一層為既有京山鐵路，第二層為3統(tǒng)沖洪積層巖性以粉質(zhì)黏土、細砂、中砂、圓礫（1）鐵道第三勘察設(shè)計院集團有限公司.京滬高速鐵路跨京開高速公路4開高速公路的正常通行，采用順京開高速公路方后合攏的方案施工。為了確保在施工過程中結(jié)構(gòu)成橋后的線形符合設(shè)計要求，結(jié)構(gòu)恒載內(nèi)力狀態(tài)在施工過程中，由于材料物理性質(zhì)、混凝土收縮徐差。值得注意的是，坐標偏差具有累積的特性，若對該行嚴格的控制和調(diào)整，即根據(jù)施工過程中實際發(fā)生的各找出原因，提出修正對策，以協(xié)助施工單位安全、優(yōu)質(zhì)的變化外，還受到各種環(huán)境荷載（溫度、風等測，評估橋梁結(jié)構(gòu)的健康狀態(tài)，為橋梁的設(shè)計提5控制作用是單向前進的，并不需要根據(jù)結(jié)構(gòu)的實際狀態(tài)被稱為開環(huán)控制方法。由于這個系統(tǒng)不考慮結(jié)構(gòu)狀對于跨徑大、結(jié)構(gòu)又復(fù)雜的橋梁體系，盡管可以在在，隨著施工過程的進展誤差就會累積起來，以致到施線形和內(nèi)力狀況遠遠偏離了結(jié)構(gòu)理想狀態(tài)，這就要求在的糾正或控制。雖然結(jié)構(gòu)理想狀態(tài)無法實現(xiàn)了，但可以大小是由結(jié)構(gòu)實際狀態(tài)（計入誤差）經(jīng)過反饋計算所確態(tài)誤差，但是這種隨機性控制方法只是在施工誤差計算參數(shù)（例如截面幾何特性、材料容重、彈性模之間有偏差。如果能夠在重復(fù)性很強的分段施工特施工階段的計算與實測磨合后，必然可以使系統(tǒng)模型參模型反映的規(guī)律適應(yīng)于實際情況，從而主動降低模型的專家系統(tǒng)控制等。隨橋梁結(jié)構(gòu)形式、施工特點及6計參數(shù)與實際情況有出入，需要借助現(xiàn)場測試體系控制目標設(shè)定的基礎(chǔ)上，對每一施工階段的結(jié)構(gòu)狀態(tài)（沿著預(yù)定狀態(tài)進行。預(yù)定狀態(tài)與實際狀態(tài)之間存在誤差在分析誤差、建立安全預(yù)警機制時，當根據(jù)設(shè)計要根據(jù)多座橋梁施工控制的工作經(jīng)驗，結(jié)合本橋的溫度、風荷載等環(huán)境參數(shù)、應(yīng)力監(jiān)測、系桿索營監(jiān)測包括定期對環(huán)境參數(shù)、拱肋、橋面線型74.2施工控制的預(yù)測計算、誤差分析和調(diào)整計算預(yù)測、誤差分析和調(diào)整工作是施工控制的過程實時模擬的結(jié)構(gòu)計算，結(jié)合各設(shè)計參數(shù)的識工作，進而求得各施工階段施工控制參數(shù)的理論階段結(jié)構(gòu)狀態(tài)做出實時預(yù)測，從而達成對橋梁施設(shè)計復(fù)核計算：施工控制實施第一步是要形成控制的目標算將采用設(shè)計計算參數(shù)對施工過程進行分析，施工控制計算：橋梁施工控制的目的就是使施工與設(shè)計盡可能一致。在橋計算中通常會采用一些假定的參數(shù)用于計算，比如等。另外，在設(shè)計計算中還有大量的指定的計算參數(shù)在本橋施工控制初期，首先進行設(shè)復(fù)核計算工作，計算結(jié)果的閉合性，達到使施工控制指導的結(jié)構(gòu)實核對，以校核二者在計算模型及施工模擬等方面是結(jié)論基本一致時才開展后續(xù)的施工控制工作。否則8a.施工控制計算模型b.設(shè)計參數(shù)和實測計算參數(shù)c.施工控制計算施工步驟c1.實際施工方法模擬c2.實際施工時間設(shè)計計算結(jié)果開展下一步施工控制工作A.設(shè)計計算力學模型B.設(shè)計計算參數(shù)C.設(shè)計計算施工步驟C1.施工方法模擬C2.假定施工時間設(shè)計計算結(jié)果有實質(zhì)差異基本一致圖4-1設(shè)計計算與施工控制校核計算計標準參數(shù)，并不一定完全真實地反映當前橋的實用不同的計算模型，由不同的單位來完成。在橋梁參數(shù)用于計算，以盡可能真實地反映結(jié)構(gòu)實際內(nèi)力分析。這一計算工作在橋梁整個施工過程中需要實實時測量參數(shù)，也包括根據(jù)實測數(shù)據(jù)通過反饋分析施工控制實時計算與設(shè)計計算的區(qū)別和聯(lián)系以及9施工控制計算施工控制計算a施工控制計算力學模型b施工控制計算參數(shù)c施工控制計算施工步驟c1.實際施工方法模擬d.施工控制計算結(jié)果（形成控制文件）發(fā)布指令、指導施工設(shè)計計算與施實際施工結(jié)果各階段施工后的線型、內(nèi)力設(shè)計計算A.設(shè)計計算力學模型B.設(shè)計計算參數(shù)D.設(shè)計計算結(jié)果D1.各施工階段線型、內(nèi)力控制目標工控制計算的聯(lián)系與區(qū)別施工信息反饋圖4-2設(shè)計計算與施工控制校核計算4.2.3施工控制影響因素對于本橋來說，影響施工控制的因素涉及范圍極其鋼管混凝土拱橋的結(jié)構(gòu)幾何形態(tài)參數(shù)主要包括拱橋的橋梁施工中截面尺寸誤差較為普遍，這種誤差脹系數(shù)有一定的波動，對于超靜定結(jié)構(gòu)，彈性模量對結(jié)在拱橋結(jié)構(gòu)的施工控制中，荷載參數(shù)主要指結(jié)構(gòu)構(gòu)荷載。對于鋼箱混凝土拱肋，當拱肋內(nèi)澆注了混凝土，響，構(gòu)件自重有一定的隨機誤差，所以在施工控制中必能存在的誤差；施工臨時荷載是較為穩(wěn)定的量，但由于起臨時荷載較大的誤差，結(jié)構(gòu)分析時都需要考慮。環(huán)境施工控制是為施工服務(wù)的，反過來，施工的好壞又制作、安裝等方面的誤差，使施工狀態(tài)保持在控誤差：拱肋的制作誤差、拱肋線形的安裝誤施工監(jiān)測誤差。該誤差一方面可能造成結(jié)構(gòu)實際參數(shù)、假象，也可能造成將本來較好的狀態(tài)調(diào)整得更差的情況在結(jié)構(gòu)分析中需對實際橋梁結(jié)構(gòu)進行簡化，建立計型與實際情況之間存在誤差，包括各種假定、邊制中，必要時需要對簡化進行專門的試驗研究，施工控制中應(yīng)根據(jù)施工反饋的數(shù)據(jù)與施工控制的控制的實時計算結(jié)果的修正目標真值進行比較，確定誤96309630b)連續(xù)單向分布形態(tài)誤差9630度，過松的誤差容許度會為施工留下一定的隱患。誤差4.3施工控制計算分析方法及結(jié)構(gòu)體系轉(zhuǎn)換過程，對施工過程中每個階段的變形計控制中最基本的內(nèi)容。橋梁結(jié)構(gòu)施工控制的目的就是確橋梁成橋線形及受力狀態(tài)和變形情況進行預(yù)測和監(jiān)控。制施工過程中每個階段的結(jié)構(gòu)行為，使其最終的成橋線這個意義上講，施工控制中的結(jié)構(gòu)計算方法不僅能對整施工過程中結(jié)構(gòu)的受力行為，而且還能確定結(jié)構(gòu)各個階目標狀態(tài)。為此，現(xiàn)階段施工控制中橋梁結(jié)構(gòu)的計算方這種計算方法的特點是：隨著施工階段的推線滿足設(shè)計線形要求。在此初始狀態(tài)下，按照前進析每次拆除一個施工節(jié)段對剩余結(jié)構(gòu)的影響，在一狀態(tài)、支座反力便是該階段結(jié)構(gòu)理想的施工狀態(tài)。4.4現(xiàn)場實時控制在拱肋吊裝施工之前，完成監(jiān)控所需的各種技術(shù)文完善。在組織體系方面，配備具有應(yīng)力監(jiān)測和根據(jù)現(xiàn)場測試資料，進行參數(shù)識別與修正，并詳橋面系的線型和應(yīng)力，是施工控制的根本目標。在單位簽發(fā)交施工單位執(zhí)行；在各施工階段完成后，施工饋給監(jiān)理單位簽認后交控制單位，以便決定下一施工工算專用軟件和通用有限元分析軟件，對全橋施主要計算結(jié)果進行比較，確保兩者的模型計算各主要工況的控制方案。然后在每個施工階段測量范圍分辨率準確度地溫-50～+80℃氣溫℃相對濕度%0～3600～75m/s450～1060hPa預(yù)報非非常關(guān)鍵。線形監(jiān)測包含對拱肋、主縱監(jiān)測網(wǎng)在現(xiàn)有控制點的基礎(chǔ)上，采用控制點位在制造時設(shè)置，分別布置于拱肋和主縱梁的上、D6D6D5D15D4D16D17D2D19D20D10D13D18D14D21D22D12D7D8D9D1D3D11監(jiān)控單位和施工單位按施工次序，對拱肋線時間在凌晨和晚上溫度變化不大時進行。在測量過程中況進行例行測量外，還要對溫度變化引起的撓度進行測對拱頂撓度進行測量，找出溫差變化較大時撓度變化的將進行拱肋和主縱梁標高通測和聯(lián)測，并校核測量基點。每個施工階段完成后均結(jié)合理論值及實時監(jiān)測分析，找出測試及理論分析誤差，進行誤差合龍段前后、混凝土橋面施工、二恒鋪裝前橋梁施工過程中，環(huán)境溫度的大小及日照溫差且，結(jié)構(gòu)的溫度變形還影響到施工中構(gòu)件的架設(shè)精勻的影響；另外，本橋的施工為跨季節(jié)施工，體系溫度外，同時采用接觸式點溫計輔助測量施工控在施工中針對特征季節(jié)(夏季、冬季)和特征天氣狀況(晴天、陰天)，選擇代表性的橋面系的溫度分布規(guī)律，模擬各構(gòu)件的特征數(shù)值溫度。對于拱肋和主梁縱梁及混凝土橋面板的混凝土內(nèi)部上，而拱肋內(nèi)部的溫度傳感器則通過制作鋼筋T13T拱肋外表面主縱梁外表面拱肋內(nèi)部橋面系(b)典型斷面測點位置(a)光纖光柵溫度計(b)光纖光柵分析儀也是隨著施工階段的推進而不斷變化的。通過對關(guān)全預(yù)警以便及時采取措施，保證結(jié)構(gòu)安全。因此，本橋為中承式鋼箱混凝土拱橋，拱肋和主縱(a)光纖光柵表面應(yīng)變計(b)光纖光柵埋入式應(yīng)變計M6M6M7M3G10G8G9M8S3G1G2G3G4G5G6G11M5M4M1M2G7表面應(yīng)變計拱肋外表面表面應(yīng)變計埋入式應(yīng)變計定位鋼筋骨架主縱梁外表面拱肋內(nèi)部(b)典型斷面測點位置拱肋和主縱梁應(yīng)變測點布置圖(a)橋面系應(yīng)變測點布置斷面(b)橫梁斷面測點布置(▲為表面應(yīng)變計●為埋入式應(yīng)變計）(c)縱梁斷面測點布置(▲為表面應(yīng)變計●為埋入式應(yīng)變計）鋼結(jié)構(gòu)表面應(yīng)變計：在節(jié)段吊裝前，將傳感器焊于相傳輸線加以保護，要求施工方在吊裝及后續(xù)施工過程中，均采用焊接，先將傳感器綁扎在定位鋼筋上，待現(xiàn)場后再將骨架焊接在拱肋內(nèi)，并在拱肋上開一5.6吊桿應(yīng)力和預(yù)應(yīng)力系桿索力監(jiān)測適合于本橋，通過在吊桿的外表面上布置表面光纖在對施工拼裝支架、吊架及扣索進行復(fù)核計算的基量的監(jiān)測，京滬高速鐵路均為全封閉式，如果在橋很大的安全隱患。因此本項目采用了自動化采集系②系統(tǒng)應(yīng)具有開放性：采用國際主流技術(shù)和平臺，以適④自動監(jiān)測儀器和系統(tǒng)必須正確反映建筑物的工作性況，儀器及系統(tǒng)性能要求低故障、高可靠性。③充分考慮防潮、防雷、抗干擾等技術(shù)措施，把由于自④采集軟件要簡單實用，功能強，容易操作，數(shù)據(jù)庫開而監(jiān)測自動化采集系統(tǒng)主要有集中式、分布①集中式自動化監(jiān)測系統(tǒng)，是將現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集自動置)與觀測室內(nèi)采集裝置相連，通過集線箱切換對傳感器進行巡測或選集裝置之間傳輸?shù)氖请娔M量，抗干擾能力較差，可靠性作是頻率、脈沖、電壓、電阻等某種測量信號的獨立子系統(tǒng)，各個子系統(tǒng)縮短了模擬量傳輸距離，由測控單元傳輸出去的都是數(shù)字量，即使一個子本光纖儀器監(jiān)測子系統(tǒng)主要由光纖光柵傳感器，將被測的不同形式的物體量（如應(yīng)變、溫度、位移等進行遠距離傳輸。本項目涉及的光纖光柵傳感器有：光纖光纜遠程傳輸過來的光信號直接進行解調(diào)，并針對本項目的監(jiān)控、監(jiān)測特點，采用光纖光柵傳值，屬于數(shù)字量，光源的老化衰減及傳輸光纖布設(shè)可抗拒因素導致傳感鏈斷損，可以將該傳感鏈對施工監(jiān)控過程中，項目負責人或相關(guān)分項負責人應(yīng)人員缺席而影響工程進展的情況。在特殊情況根據(jù)實際工作的要求配備先進的測試儀器和設(shè)件和傳感器。監(jiān)控儀器和設(shè)備在投入項目之前和使用過職稱/職務(wù)工作單位在本項目中的分工強士中教授、博導西南交通大學技術(shù)顧問趙人達教授、博導西南交通大學技術(shù)顧問李小珍教授、博導西南交通大學項目負責人副教授西南交通大學監(jiān)控負責人成文佳副教授西南交通大學理論計算分析副教授西南交通大學理論計算分析晉智斌講師西南交通大學理論計算分析劉德軍博士生西南交通大學現(xiàn)場監(jiān)測博士生西南交通大學現(xiàn)場監(jiān)測博士生西南交通大學現(xiàn)場監(jiān)測碩士生西南交通大學現(xiàn)場監(jiān)測王百樂碩士生西南交通大學現(xiàn)場監(jiān)測碩士生西南交通大學現(xiàn)場監(jiān)測吳國