江阴青阳南桥施工监控方案.docx

1、江阴青阳南桥施工监控方案江阴市青阳镇青阳南桥主桥施工监控方案1 工程概况1.1 结构概况青阳南桥主桥采用下承式钢管混凝土系杆拱，由钢管混凝土拱肋、预应力混凝土系杆、预应力混凝土横梁、刚性吊杆、桥面板、现浇层以及铺装层组成。计算跨径86.0m，矢跨比采用1/5，矢高为17.2m，拱轴线为二次抛物线。拱肋：拱肋采用哑铃型截面，高2.1m，上下钢管直径均为0.9m，钢管壁厚14mm；拱肋钢管内灌注C40微膨胀混凝土。主桥共设两片拱肋，拱肋之间设置六道桁架型风撑。系杆：系梁采用箱形截面，梁高1.9m，宽1.2m，拱脚处加高至2.70m，加宽至1.36m，采用 C50混凝土；每一系杆内布设12束15-1

2、0s15.2mm钢绞线，钢束锚下张拉控制应力为0.75fpk1395MPa。端横梁：端横梁为带牛腿的实心断面，宽1.2m，梁高1.651m1.74m，C50混凝土，配置2束15-7、2束15-12s15.2mm钢绞线。端横梁采用在主墩上搭设模板现浇的施工方案。中横梁：中横梁高度为1.301.39m，宽0.6m,C50混凝土， 配置2束15-7、2束15-12s15.2mm钢绞线。两侧设牛腿以支撑行车道板；采用预制吊装的施工方案。吊杆：吊杆顺桥向间距为5.0m，单片拱肋共设吊杆16根，采用PES（FD）7-61成品索。行车道板：行车道板采用25cm高的实心板，工厂预制，现场吊装施工。主墩采用钢筋

3、混凝土实体式桥墩，壁厚2.7m，顶宽15m，底宽11m；承台厚度2.5m，平面尺寸为11.8m(横桥向) 5.4m（顺桥向）；基础为8根1.2m的钻孔灌注桩基础。图1-1主桥立面图图1-2 主桥横截面图1.2 技术标准(1) 道路等级：城市次干道；(2) 荷载等级：公路-级；(3) 桥面宽度： 1.2m(系杆)+1.5m(人行道)+9.0m(行车道)+1.5m(人行道)+1.2m(系杆)=14.4m；(4) 横坡：双向1.5%；(5) 通航标准：级航道，通航净空60x7m，设计最高通航水位3.04m；(6) 地震动峰值加速度为0.05g；(7) 高程体系：85国家高程系；(8) 坐标体系：19

4、54北京坐标系；(9) 现浇层：主桥采用10cmC40水泥砼；(10) 桥面铺装：8cmC40水泥砼。2 监控目的桥梁施工控制的主要目标是：保障桥梁施工安全，确保成桥后结构的内力和线形与设计理想状态相一致，其误差控制在规范和设计要求的范围之内。大型桥梁，理想的几何线形与合理的内力状态不仅与设计有关，而且还依赖于科学合理的施工方法。如何通过对施工过程的控制，在建成时得到预先设计的应力状态和几何线形，是桥梁施工中非常关键和困难的问题。施工控制的目的就是通过在施工过程中对桥梁结构进行实时监测，并根据监测结果对设计的施工过程进行相应的调整，使桥梁建成时最大可能地接近设计状态。施工控制有两个方面的主要任

5、务，一是使结构在建成时达到设计所希望的几何形状，二是使结构在建成时达到合理的内力状态，同时在施工过程中保证结构的安全。由于该桥为钢管砼系杆拱桥，跨径较大，施工复杂，因此其施工的技术含量和难度较高。为掌握施工过程中该桥的受力状况并保证成桥质量，有必要对整个施工过程进行实施有效的施工监测和控制。3 施工监控依据(11) 公路工程质量检验评定标准（JTGF80/1-2004）；(12) 公路工程技术标准 (JTGB01-2003)；(13) 公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2004）；(14) 公路钢筋砼及预应力砼桥梁设计规范（JTG D62-2004）；(15) 公路桥涵施工技术规范（JTJ

6、041-2000）；(16) 砼结构试验方法标准（GB50152-92）；(17) 工程测量规范（GB50026-93）；(18) 公路工程可靠度设计统一标准（GB/T50283-1999）；(19) 大跨径砼桥梁的试验方法（交通部公路科学研究所 1980/10）；(20) 公路桥梁承载能力检测评定规程（报批稿2003）；(21) 青阳南桥施工图设计（第二册）中交第二航务工程勘察设计院有限公司 2009年10月。4 施工监控的原则与方法桥梁施工控制是一个预告量测识别修正预告的循环过程。施工控制最重要的目的是确保施工中结构的安全，具体表现为：变形控制在允许范围内，并保证其有足够的强度和稳定性。目

7、前在施工控制方面采用的主要是自适应控制的思路。其基本原理是当结构测量到的状态与模型计算结果不相符时，通过将误差输入到参数辩识算法中去调节计算模型的参数，使模型的输出结果与实际测量到的结果一致，得到了修正的计算模型参数后，重新计算各施工阶段的理想状态。这样，经过几个工况的反复辩识后，计算模型就基本上与实际结构相一致了，在此基础上可以对施工状态进行更好的控制。由于经过自适应过程，计算程序已经与实际施工过程比较吻合，因而可以达到线形控制的目的（图4-1为施工控制的框图）。当拱桥在施工过程中，出现施工状态偏离理想的设计状态时，如不加以控制和调整，就会造成结构线形和内力偏离设计成桥状态，甚至危及安全。因

8、此本桥监控的主要目的是要掌握上部结构在在拱肋安装、系杆浇筑和预应力束张拉、吊杆张拉以及落架等作用下的受力和变形情况，及时发现可能存在的异常情况，实时调整和纠偏，保障各阶段实际施工状态和理想施工状态相一致。通过施工监测与控制的有机结合，可以调整和控制桥梁的线形和内力，使其达到设计预期值，同时保障桥梁施工安全。图4-1 施工监控框图5 施工监控的主要内容本桥施工控制的主要工作：对上部结构进行设计复核验算。在施工控制开始前，根据设计图及施工单位提供的施工方案，对结构进行施工全过程模拟计算，计算采用桥梁博士V3.0和韩国的Midas Civil2006这两套桥梁有限元分析程序进行，按04桥规对桥梁结构

9、在施工及成桥状态下的应力和挠度进行验算，并与设计单位核对计算结果；在各施工阶段，对结构各控制截面应力、挠度变形值和截面温度分布进行跟踪监测，同时与理论计算结构进行对比分析，如发现截面应力和挠度变形偏差较大、甚至超出强度安全控制指标等，应暂停施工，查明原因。从施工角度优化设计方案，根据施工单位的实际情况及我院的经验，根据理论计算对施工方案提出合理的改进方案。积极参加施工现场的技术讨论，对于施工中出现的问题和意外事故会同有关部门提出处理的参考方案。5.1 应力监测5.1.1 监测目的应力（应变）监测是桥梁施工监控的基本内容之一，它直接关系到结构的安全，是决定在施工过程中安全与否的重要指标参数。另外

10、，应力实测值与理论值的对比，可用作识别结构工作状态是够满足设计和规范要求的重要依据。本桥的应力（应变）监测是通过表面焊接或预埋应变计的方法实现的。随着施工进程的推进，采集各施工工况下主梁的应变值，从而可以换算得到结构应力状态。根据各控制截面实测应力情况来判断结构受力情况。5.1.2 监测截面和测点布置根据本桥的结构型式和受力特点，确定应力状态监测断面位置按图5-1布置，其中系杆测试截面10个（上下游各5个），拱肋测试截面10个（上下游各5个），共计20个断面，测点布置见图5-2图5-4所示。图5-1 主桥应力测试断面布置图图5-2 系杆1-15-5截面应力测点布置图 图5-3 拱肋6-6和10

11、-10截面应力测点布置 图5-4 拱肋7-79-9截面应力测点布置5.1.3 测试仪器与测点埋设(1) 应力监测采用振弦式传感器及配套的频率接收仪。(2) 传感器必须按规定的测试方向固定在确定位置处的普通钢筋上，保证在砼施工中不松动，拱肋的应变传感器采用焊接的方法固定在钢管表面。(3) 测试导线应引出砼表面。测试导线应沿相应普通钢筋引出，每隔一段距离（或方向改变处）应用铅丝绑扎牢固。(4) 测试导线引出砼顶面。要有切实可行的方法保证测试导线编号标志防水及损坏。(5) 在预埋砼传感器之前，要对传感器逐一检测并做好检测记录。(6) 施工单位在施工到应力监测部位时，应事先通知施工控制组人员进行现场布

12、设传感器，并予以积极配合。(7) 在砼施工中，对传感器、特别是传感器与导线连接处附近，不要过分振捣，应防止损坏应力计和导线。(8) 施工现场中，施工人员应特别注意不要踩踏测试导线。(9) 现场若发现有传感器和导线损坏情况，应尽快通知施工控制组，以便采取补救措施。5.1.4 监测方法和工作内容1、应力测试人员应在每天清晨对已埋设的测点进行定时观测。一般可控制在早晨太阳出来之前。2、在拱桥施工中，结构各控制截面应力要随施工工况进行测试，本桥上部结构采用劲性骨架整体吊装的施工方案，其主要施工顺序如下：(22) 完成主桥主墩施工，在岸上拼装拱肋钢管及系杆劲性骨架，焊接成整体，安装吊杆外套钢管及风撑，在

13、拱脚处、5#、12#吊杆处安装临时贝雷横梁；(23) 利用浮吊整体吊装钢拱架，并安装风缆以策稳定；(24) 在主墩上现浇拱脚及端横梁砼，待混凝土达到设计强度的90后张拉端横梁预应力钢束；(25) 填充拱肋上钢管混凝土，养护待其强度达到设计强度后，填充拱肋下钢管混凝土，养护待其强度达到设计强度，填充缀板内微膨胀砼；(26) 在劲性骨架上安装系杆模板，绑扎钢筋，浇筑系杆混凝土，待混凝土达到设计强度的90后第一次张拉系杆预应力束（2N1、2N5），拆除系杆模板。安装吊杆，并张拉第一批吊杆预应力；(27) 安装预制中横梁，浇注横梁湿接头，待其强度达到设计强度的90后张拉第一批中横梁预应力钢束（1N1、

14、1N2），并张拉第二批系杆预应力（2N2、2N6）；(28) 安装行车道板，张拉第三批系杆预应力(2N3、2N4)，并张拉第二批中横梁预应力钢束（1N1、1N2）；(29) 张拉第二批吊杆预应力；(30) 现浇桥面整体化10cm混凝土，安装护栏，铺装桥面水泥砼，安装其他附属结构。5.1.5 记录及数据整理(1) 应力监测应有专门记录单。(2) 应力监测人员应按照应力测试记录表要求，认真填写。(3) 应力测试记录数据会同施工中其他数据（例如，砼弹性模量实测值、预加力实测值、临时堆积物信息等）及时进行数据分析、计算。若超出设计值较大时或有异常变化时，应及时向施工控制组汇报。5.1.6 其他事项(1

15、) 为了使应力监测成为保证施工达到设计要求的手段，应力监测人员应与施工技术人员保持密切的联系和合作。(2) 对于埋置应力监测的梁段，应取足够的砼棱柱体试件，以测定砼在7，14，28天时的弹性模量。(3) 施工单位应及时将系杆、吊杆预加力实测值，施加预应力中相关情况告知应力监测人员。5.2 位移监测5.2.1 监测目的为确保本桥拱轴线和桥面线形，在整个施工过程中需对拱肋和系杆的标高和挠度变化情况进行监测，为其调整和控制提供依据。5.2.2 测试截面和测点布置本桥位移监测主要包括拱肋坐标和系杆标高两部分内容。通过监测拱肋坐标分析其在各个施工阶段的横向偏位和竖向挠度变形，而系杆的变形主要通过测试各个

16、阶段的标高来计算。拱肋和系杆的位移测点分别布置在支座、跨中和L/4跨处，其测点布置见图5-5所示。图5-5 拱肋和系杆位移测点布置图5.2.3 位移测量工作拱肋安装坐标及后续工况三维坐标变化采用全站仪进行测量，在拱肋安装过程中采用动态跟踪观测，即每段拱肋吊装到位后进行观测竖向高程和横向偏位，确保在焊接连成整体之前其实测三维坐标和设计值误差满足规范要求，同时在后续工况通过监测其坐标变化来反映其受力情况，其相应主要监测工况如下：(31) 完成主桥主墩施工，在岸上拼装拱肋钢管及系杆劲性骨架，焊接成整体；(32) 利用浮吊整体吊装钢拱架，并安装风缆以策稳定；(33) 填充拱肋上钢管混凝土，养护待其强度

17、达到设计强度后，填充拱肋下钢管混凝土，养护待其强度达到设计强度，填充缀板内微膨胀砼；(34) 在劲性骨架上安装系杆模板，绑扎钢筋，浇筑系杆混凝土；(35) 待混凝土达到设计强度的90后第一次张拉系杆预应力束（2N1、2N5），拆除系杆模板；(36) 安装吊杆，并张拉第一批吊杆预应力；(37) 安装预制中横梁，浇注横梁湿接头，待其强度达到设计强度的90后张拉第一批中横梁预应力钢束（1N1、1N2）；(38) 张拉第二批系杆预应力（2N2、2N6）；(39) 安装行车道板；(40) 张拉第三批系杆预应力(2N3、2N4)，并张拉第二批中横梁预应力钢束（1N1、1N2）；(41) 张拉第二批吊杆预应

18、力；(42) 现浇桥面整体化10cm混凝土，安装护栏，铺装桥面水泥砼，安装其他附属结构。5.2.4 注意事项(1) 大跨径系杆拱桥的线形控制及中线位置控制工作贯穿于施工的全过程，其每一道工序涉及影响拱轴线和桥面线形，其特点是理论计算与施工实施紧密相连。因而需要设计、控制、施工和监理各方密切合作，各司其职完成。(2) 施工中严格按照平衡施工的要求进行，控制结构上的施工堆积物并及时清理施工垃圾，以避免由于施工荷载和桥面杂物的不平衡引起测量数据不准确。(3) 施工中应按照施工规范要求组装模板，尽量避免由于胀模或砼超方过大造成施工控制的困难。(4) 测量工作应定人、定仪器进行观测，避免由于人为引起的误

19、差。(5) 施工控制组在掌握设计文件要求基础上，结合施工组织设计和施工现场情况，认真仔细收集、分析实测资料，使施工控制工作顺利进行。5.3 温度监测5.3.1 温度测试项目观测大气温度变化对拱肋施工时的挠度影响，以便更准确地控制拱轴线线形。5.3.2 温度测试截面与测点(1) 测试截面和应力测试截面相同，其截面温度带有温度测试功能的振弦式传感器进行测试。(2) 上述温度测试截面及测点布置，可根据施工现场情况再调整。 5.3.3 测试方法与工作内容温度观测工作，结合变形观测进行。观测采用24小时的定时温度观测，并与相应变形观测同步进行。5.3.4 记录及数据整理(1) 温度观测记录与相应系杆和拱

20、肋变形观测记录要一一对应。根据温度记录数据应整理出随时间变化的变形曲线。(2) 温度观测记录数据应及时整理，并绘出相应的曲线图。原始记录一律归档保存。5.4 施工监测工况根据本桥的特点及设计的施工加载程序，施工监测工况按表5-1测试工况进行。表5-1 施工控制测试流程 工况号施工阶段描 述测试工况监测内容1安装劲性钢拱架在岸上拼装拱肋钢管及系杆劲性骨架，焊接成整体 布设系杆劲性骨架控制截面的应变计和挠度测点； 布设钢管拱肋控制截面的应变计和棱镜测点； 测试钢管拱肋和系杆劲性骨架拼装完成后的线形和偏位2吊装钢拱架利用浮吊整体吊装钢拱架 测试钢管拱肋各控制截面应力变化； 测试钢管拱肋的线形和横向偏

21、位； 测试系杆钢骨架的应力和挠度变化安装风缆3泵送钢管拱肋内混凝土压注上钢管内混凝土 测试钢管拱肋各控制截面应力变化； 测试钢管拱肋的线形和横向偏位 测试系杆钢骨架的应力变化； 测试系杆钢骨架各控制点的挠度变化压注下钢管内混凝土压注缀板内混凝土4系杆浇筑安装系杆钢筋骨架，并浇筑系杆混凝土 测试钢管拱肋各控制截面应力变化； 测试钢管拱肋的线形和横向偏位 测试系杆钢骨架的应力变化； 测试系杆钢骨架各控制点的挠度变化； 测试中横梁的应力变化第一次张拉系杆预应力束（2N1、2N5）张拉第一批吊杆预应力5安装中横梁安装预制中横梁 测试钢管拱肋各控制截面应力变化； 测试钢管拱肋的线形和横向偏位 测试系杆钢

22、骨架的应力变化； 测试系杆钢骨架各控制点的挠度变化张拉第二批系杆预应力（2N2、2N6）6安装行车道板安装行车道板 测试钢管拱肋各控制截面应力变化； 测试钢管拱肋的线形和横向偏位 测试系杆钢骨架的应力变化； 测试系杆钢骨架各控制点的挠度变化张拉第三批系杆预应力(2N3、2N4)7张拉吊杆张拉第二批吊杆预应力 测试钢管拱肋各控制截面应力变化； 测试钢管拱肋的线形和横向偏位； 测试系杆钢骨架的应力变化； 测试系杆钢骨架各控制点的挠度变化8桥面系施工现浇桥面整体化10cm混凝土，安装护栏，铺装桥面水泥砼，安装其他附属结构 测试钢管拱肋各控制截面应力变化； 测试钢管拱肋的线形和横向偏位； 测试系杆钢骨

23、架的应力变化； 测试系杆钢骨架各控制点的挠度变化； 测试中横梁的应力变化5.5 施工各阶段应力、变形及高程控制的分析预报5.5.1 施工控制影响因素根据以往这类桥梁施工控制上的经验，本桥施工控制影响因素主要有以下几个方面：砼材料的容重、弹性模量因砼配合比不同而已；环境温度、日照及空气相对湿度的影响；各吊杆实际张拉力与理论值之间的差异等；施工时因模板变形等原因造成的结构自重变化；砼收缩、徐变变形复杂性的变形差异；系杆预应力的实际张拉力与理论值之间的差异等；预应力的松弛、徐变分析的不确切性。5.5.2 施工控制对策根据以上特点，本桥的施工控制采取在结构稳定性满足要求的前提下，对结构变形（高程）、应

24、力进行双控，其中以变形控制为主，应严格控制系杆和拱肋等关键界面在危险工况的挠度变化，轴线偏位，同时关注材料应力发展状态及趋势。(1) 主桥结构施工状态的现场模拟分析在对施工图充分理解的基础上，与施工单位广泛接触，尽可能详细的了解施工过程，调查施工荷载的大小与位置。根据设计及施工单位选定的施工方法进行每一工况的有限元理论分析时，尽可能预先精确模拟计算施工全过程，获得结构各施工阶段的期望状态，给出各施工过程中的断面的内力、应力和变形的期望值，对选定的施工控制主要参数及主要成果应形成施工控制预备文件，在此基础上进行施工误差灵敏度分析，确定各施工步骤的允许误差及误差出现后的内力及位移调整方案，作为施工

25、依据。模拟分析具体步骤如下：先将结构按照实际工况离散成单元，拱肋离散成直杆进行计算。按照实际施工顺序，包括系杆浇筑、预应力张拉、拱肋安装、吊杆张拉等若干个施工阶段，根据各施工阶段的受力状况进行仿真计算。计算过程中应同时考虑温度场的效应。将结构按照“正装”计算结果，得出拱肋和系杆的理论施工控制值。在整个施工控制过程中，对结构变化有影响的变化因素进行跟踪计算，以确保施工控制计算结果的可靠性。(2) 现场测试与现场计算分析调整在施工全过程中，对全桥结构进行现场测试跟踪，将测量结果与计算结果进行分析对比，在出现误差时，通过结构线形、材料弹性模量、温度场等的现场测量结果，分析误差出现的原因，根据现场测量

26、结果确定调整误差的措施，并将有可信度的现场测量结果输入计算模型进行分析，调整以后的施工要求。(3) 关键部位的应力及变形跟踪根据前期分析的结果，确定结构在施工期间的薄弱环节，对施工期间的危险状态进行结构应力状态监测及结构挠度变形测量。6 主要监控指标允许偏差本桥主要监控指标允许偏差见表6-1所示：表6-1 钢管砼拱桥主要监控指标允许偏差序号项目允许偏差(mm)1拱肋轴线横向偏位17.42拱肋高程28.63拱肋对称点高差28.64系杆高差28.65拱肋和系杆截面应力满足设计和规范要求7 施工监控的组织机构和工作程序施工监控是个高难度的但不是孤立的施工技术问题，它涉及设计、施工、监理等单位的工作。

27、为做好本桥的施工监控工作，建议在组织形式上分为两个层次开展施工监控工作，即设立施工监控领导小组与施工监控实施小组。由建设单位、设计单位、监理单位、施工单位和施工控制单位参加。包括建设单位、设计单位、监理单位、施工单位、施工控制单位的领导同志或技术负责人各单位一人，其中建设单位任组长单位。监控实施小组由监控单位技术人员组成，其人员构成和组织架构见图7-1和图7-2所示。重大技术问题由领导小组讨论决定，具体工作由施工监控实施小组负责，由施工监控领导小组从总体上指挥施工监控工作的进行，首先监控方发出施工监控指令表，在不改变结构内力或无异常现象等情况下报监理方确认签发至施工单位具体实施（如有重大调整或

28、变更则报设计代表签认）。本桥施工监控工作程序见图7-3所示。施工监控实施小组定期开会，由组长召集。讨论施工控制中存在的问题，并提出修正方案。如碰到重大施工问题的，或需要修改设计的，提交施工控制领导小组讨论。图7-1 施工监控实施小组框图图7-2 监控领导小组组织框图图7-3 施工控制运行程序图8 施工控制工作计划监控单位将根据业主的要求及桥梁施工进度情况安排进驻施工现场时间，一般为系杆劲性骨架施工前7天内开始现场工作；在施工现场建立大桥施工监控实施机构，主要监控人员常驻施工现场；在工作之前，由监控单位再次对所有桥梁设计图纸和施工方案进一步审核，如有必要将提出书面意见给业主及有关单位；负责对施工

29、单位的技术员进行控制配合工作的交底和培训，在每一工况施工之前中给出施工指令和主要施工步骤描述；在每一主要工况施工结束时通过一次例会，通报和总结上一工况的施工情况，随时跟踪施工过程，及时发现问题和解决问题；在施工中出现问题时应由业主或监理召集紧急会议并及时提出处理办法；参与有关技术会议；监控单位承诺将严格按照施工监控大纲的要求进行各方面的工作，保证技术人员的投入，努力与各参与单位保持良好的协作与沟通，及时向建设单位汇报工程进展情况及工程问题的处理方案建议，确保大桥安全竣工通车，施工协作中出现的其它未尽事宜，通过施工控制实施小组讨论解决。9 监控工作质量与服务保证措施为了保证监控工作顺利进行，必须

30、建立施工控制实施过程中的各项工作制度和组织制度，分别成立施工控制领导小组和施工控制工作小组，从组织架构上确保监控工作的顺利开展。在现场监控过程中，一切现场工作人员都必须严格遵守纪律，服从指挥，密切配合，以保证施工监控工作的顺利进行。同时，为保证监控质量，还将采取如下措施：在监测监控管理方面的质量控制(1) 加强质量宣传教育，提高监控质量意识。对参加大桥监控的技术人员进行质量教育，提高监测人员的质量认识，认真做好各自的岗位工作。(2) 做好技术方案交底，严格质量审核制度。在大桥监测监控进场前，认真做好监控方案的技术交底工作，向参与该项目的所有人员进行细致的技术交底，明确监测内容，监测方法，操作规

31、范及其他技术要求。同时，在测试工作应加强自检、互检，严格复核签字制度。在监测中一旦发现异常数据，应立即进行复测，并查明原因，若影响结构质量或施工安全，应及时预警，上报施工监控领导小组。(3) 严格规章制度，狠抓目标落实。分工明确，责任到人，依据各自在项目中的工作职责，坚持做好经常性的监测质量检查监督工作，及时解决监测中存在的质量问题，并根据各自工作目标的实现情况，严格考核与奖罚。(4) 强化仪器、设备标定，完善测试手段。仪器、设备标定以否关系到测试数据的准确性和可靠性，为此本项目选择性能可靠的传感器和测试设备，严把仪器质量关。对本项目采用的传感器，在正式使用前均应进行标定，并严格按照实施细则要求进行布置，确保仪器成活率在95以上。(5)