大桥监控实施方案.docx
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大桥监控实施方案
某某大桥主桥
施工监控实施方案
目录
一、被控对象基本情况1
1.1结构布置1
1.2材料选用1
1.3主梁施工2
二、监控目的与依据2
2.1监控目的2
三、监控的原则与方法3
3.1控制原则3
3.2控制方法4
四、施工控制主要工作内容5
4.1施工仿真计算5
4.2主梁挠度观测5
4.3主梁应变（应力）监测6
4.4施工过程中的裂缝检查7
4.5温度及其影响观测7
4.6施工控制有关的基础资料试验与收集8
4.7设计参数误差分析和识别8
4.8预告主梁下节段立模标高8
五、监控实施程序9
5.1主墩施工阶段9
5.2主梁0#块施工阶段9
5.3主梁悬臂施工阶段9
5.4合拢段施工阶段10
5.5二期恒载施工阶段11
六、总的要求11
七、监控报告12
7.1阶段性报告12
7.2总报告12
八、现场组织、分工与协作12
8.1组织12
8.2分工13
8.3协调工作15
九、施工监控工作计划15
9.1时间安排15
9.2主要工作人员安排15
9.3拟投入的主要仪器和设备16
一、被控对象基本情况
1.1结构布置
a）上部结构
结构形式：
5跨预应力混凝土变截面连续箱梁
主桥全长：
472m
跨径组合：
56+4×90+56m
桥面宽度：
净12+2×1.5=15米。
主梁断面：
主梁断面为单箱单室箱形截面面。
箱梁梁高、底板厚度均按2次抛物线变化。
b）下部结构
悬浇连续箱梁主墩为墙式桥墩，顺桥向厚度为280cm，横桥向宽1010cm，桥墩内挖390cm宽的空洞，空顶倒成半圆。
承台厚度300cm承台设置150cm封底混凝土，桩基为双排3×D180cm钻孔灌注桩，共6根。
主桥主墩设置GPZ（
）3.5型盆式支座。
1.2材料选用
a）混凝土
主桥连续箱梁：
C55混凝土
盖梁、墩柱、墩柱间系梁及挡块：
C40混凝土
主桥承台：
C30混凝土
承台封底：
C20混凝土
支座垫石：
C40、C50混凝土
全桥桩基、桩顶系梁：
C30混凝土
人行道：
C30混凝土
桥面铺装：
C40混凝土
b）预应力筋
纵向预应力采用钢绞线
15.24：
标准强度fpk=1860MPa，公称直径15.24mm，弹性模量Ey=1.95×105MPa；横向预应力束为2
15.2mm钢绞线，单端交错张拉。
竖向预应力采用3
15.2mm钢绞线单端张拉，采用二次张拉工艺。
c）普通钢筋
钢筋直径大于或等于12mm均采用HRB335钢筋，钢筋直径小于12mm均采用R235钢筋，其标准强度分别为335MPa和235MPa。
1.3主梁施工
a）施工单元划分
（1）1号T和5号T
1号T和2号T分别与8号墩和12号墩对应，由整个56m边跨和90m跨的一部分构成。
（2）2号T、3号T和4号T
2号T、3号T和4号T分别与9号墩、10号墩和11#墩对应，由四个90m跨的相应部分构成。
b）施工方法
边跨现浇段采用满堂支架浇筑，1、2、3、4、5号T采用挂篮悬臂浇注。
c）合拢顺序
合拢顺序为：
先合拢7#墩与8#墩边跨，接着12#墩与13#墩边跨、8#墩与9#墩次边跨、11#墩与12#墩次边跨，最后中跨全桥合拢。
二、监控目的与依据
2.1监控目的
某某大桥是一座大型桥梁，具有较大的技术难度。
大跨度桥梁施工过程复杂，设计与施工高度耦合，施工过程中各种影响结构变形和内力的参数（如梁重、结构刚度、温度场、有效预应力等）存在误差，如果不加以控制调整，这些误差会导致结构变形和受力严重偏离理论计算轨迹，成桥后主梁的线形和结构内力都将难以满足设计要求，并且施工过程中容易导致超应力情况，造成严重后果。
为了确保主桥在施工过程中结构内力和变形始终处于安全的范围内，且成桥后的线形符合设计要求，结构恒载受力状态接近设计期望，在桥梁施工过程中必须进行严格的施工控制。
施工监控的具体目标是：
a）通过施工监测所得的结构参数真实值进行施工阶段计算，确定出每个悬浇节段的立模标高，并在施工过程中根据施工监测的成果对误差进行分析、预测和对下一立模标高进行调整，以此来保证成桥后桥面线形、合拢段两悬臂标高的相对偏差不大于规定值。
b）通过对悬浇过程箱梁主要截面的应力观测，确保主要截面的应力满足设计要求。
c）通过对桥墩墩顶位移、垂直度以及桥墩控制截面的应力测量，确保桥墩在施工过程中以及成桥后的稳定，并确保墩身应力满足设计要求。
d）通过对悬浇过程箱梁表面及桥墩墩身裂缝观测，以控制箱梁及墩身裂缝的产生，及时分析原因并采取措施。
2.2监控依据
（1）《公路工程技术标准》（JTGB01-2003）；
（2）《公路工程质量检验评定标准》（JTGF80/1-2004）；
（3）《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2000）；
（4）中华人民共和国交通部标准《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2000）
（5）某某大桥施工组织设计。
（6）某某大桥施工图设计文件；
（7）现场试验及测量
三、监控的原则与方法
3.1控制原则
施工控制的目的是要对成桥目标进行有效控制，修正在施工过程中各种参数误差对成桥目标的影响，确保成桥后结构内力和线形满足设计要求。
a）受力要求
反映桥梁受力的因素包括主梁和刚接桥墩的截面内力（或应力）。
通常起控制作用的是主梁上下缘正应力以及腹板的主应力，控制作用的主要因素是主梁自重和预应力。
主梁重量控制要求：
按施工规程要求对主梁横截面尺寸的误差严格控制，主梁截面平均应力增量误差≤15%。
b）变形要求
线形主要是主梁的标高。
成桥后（通常是长期变形稳定后）主梁的标高要满足设计标高的要求。
立模标高允许误差：
（+/-）5mm，已浇梁段以及成桥后主梁系统控制误差：
标高误差：
（+30mm/-10mm）。
主梁轴线等参数允许误差按有关规范取用。
c）调控手段
对于主梁线形的调整，调整立模标高是最直接的手段。
将参数误差调整引起的主梁标高的变化通过立模标高的调整予以修正，必要时还需对预应力作适当调整。
3.2控制方法
连续箱梁桥施工过程复杂，影响参数多。
如：
结构刚度、梁段的重量、施工荷载、混凝土的收缩徐变、温度和预应力等。
求施工控制参数的理论值时，都假定这些参数值为理想值。
为了消除因设计参数取值的不确切所引起的施工中实际与设计不一致性，在施工过程中对这些参数进行识别和预测。
对于重大的设计参数误差，提请设计方进行理论设计值的修改，对于常规的参数误差，通过优化进行调整。
具体流程见图1。
图1连续箱梁桥施工控制框图
a）设计参数识别
通过在典型施工状态下对状态变量（位移和应力应变）实测值与理论值的比较，以及设计参数影响分析，识别出设计参数误差量（如混凝土弹性模量、容重、有效预应力等）。
b）设计参数预测
根据已施工梁段设计参数误差量，采用合适的预测方法（如灰色模型）预测未来梁段的设计参数可能误差量。
c）优化调整
施工控制主要以控制主梁标高为主，优化调整也以这个因素建立控制目标函数（和约束条件）。
通过设计参数误差对桥梁变形和受力的影响分析，应用优化方法（如采用加权最小二乘法），调整未来梁段的立模标高，使成桥状态最大限度地接近理想设计成桥状态，并且保证施工过程中受力安全。
必要时还需对预应力作适当调整。
四、施工控制主要工作内容
4.1施工仿真计算
采用桥梁博士3.0、Midas6.71设计计算与控制分析软件大型商用软件ANSYS复核设计计算所确定的成桥状态和施工状态；并且针对大桥主跨大的特点，对一些关键部位进行重点分析计算。
按照确定的施工工序、提供的设计图纸以及其他有关资料，对施工过程进行一次正装计算，得到各施工状态以及成桥状态下的结构内力和变形等控制数据。
与设计相互校对确认无误后作为大桥施工控制的理论轨迹。
具体数据有：
1、各施工状态以及成桥状态下的状态变量的理论数据：
主梁标高、墩顶偏位、桥墩垂直度以及控制截面应力应变。
2、监控数据理论值：
主梁各节段立模标高。
4.2主梁挠度观测
测定主梁挠度的变化情况，主要观测混凝土浇筑及预应力张拉对各梁段控制点标高的影响。
测点布置：
每一梁段悬臂端截面梁顶距梁端20cm左右，在距两腹板外侧50cm的位置分别设立2个标高观测点，测点须用短钢筋预埋设置并用红漆标明编号，测点钢筋露出混凝土表面2cm。
当前现浇梁段悬臂端截面在底模上设立两个临时标高观测点，作为当前梁段控制截面的梁底标高，并给出相应于梁顶位置处对应两个测点的高程关系。
测试方法：
用精密水准仪测量测点标高。
每一个节段完成后应对全部已完梁段主梁挠度复测一次。
4.3主梁应变（应力）监测
测定主梁控制截面钢筋应力或混凝土应变在施工过程中的变化情况。
应变测试元件选用三智科技生产的SZZX-A150B振弦式应变计。
采用大桥主梁应力测试的控制断面有：
左右幅主梁根部及边跨最大控制弯矩截面和主跨L/4截面、L/2截面。
具体位置见图2，控制截面上的测点布置见图3。
注：
1.图中尺寸以厘米计；
2.图中1～20为应力监测断面；
3.图中断面1、20为边跨最大弯矩控制截面；
4.图中8、9、10附近为温度测试断面；
5.考虑到荷载试验需要，1~6同时也为荷载试验测试截面。
图2应力、温度监测断面布置图
注：
1.图中尺寸以厘米计。
图3应力测点横断面布置图
4.4施工过程中的裂缝检查
随时对已完成悬浇的箱梁表面以及墩身进行裂缝观测，及时发现裂缝，量测其长度和宽度，并采取补救措施。
4.5温度及其影响观测
a）温度场观测
观测主梁、桥墩的温度（温度场）及主梁挠度、桥墩位移等随气温和时间的变化规律。
①测试方法
混凝土中温度测试选用温度传感器，由专用仪器直接读取。
在主梁的控制截面内预埋温度传感器，以测量其内部的温度场分布。
②测点布置
主梁上分别选取跨中、L/4、0#块根部3个标准截面，具体测试断面见图1，控制截面上的测点布置见图4。
图4温度测点横断面布置图
③测试时间
在施工期间选择有代表性的天气进行24小时连续观测，例如：
每个季节选择一个晴天、多云天和阴雨天。
b）温度对结构变形和内力影响的测量
①测试内容：
主梁标高以及相关截面应力应变。
②测试时间：
与温度场观测同步进行。
c）元件保护
应变传感器和温度传感器为敏感元件，为防止受损，振捣混凝土时应避免接触元件；同时，拟对元件的引线采取保护措施，采用PVC套管、排气软管包裹引线，防止其施工中发生破坏。
为便于施工管理和数据采集工作，各测试断面的引线集中于桥面一侧引出，在此位置设置铁匣子，将引出线放置其中。
铁匣子采用厚度5mm左右的钢板制成，尺寸为30cm×30cm×30cm，匣子底部空置，埋设于箱梁顶板混凝土中，顶部设活动盖，可上锁。
考虑到荷载试验的需要，详细的测试内容、测试截面埋置梁段和截面测点数量参见附表1—测试内容一览表。
4.6施工控制有关的基础资料试验与收集
1、参与一些控制箱梁的施工质量的试验，包括混凝土弹性模量、预应力钢绞线弹性模量、挂蓝加载试验、预应力损失测定、真空压浆工艺试验等，根据试验数据对监控参数进行适当的调整，以使结构的分析结果能更加切实地反映实际结构的受力性能。
2、气象资料：
晴雨、气温、风向、风速等资料应每星期收集。
3、实际工期与未来进度安排。
4、挂篮支点反力及其他施工荷载在桥上布置的位置与数值应随时收集。
4.7设计参数误差分析和识别
1、挂蓝刚度对标高的影响
2、梁段自重误差对结构的影响；
3、预应力误差的影响；
4、结构刚度误差对结构的影响；
5、混凝土收缩徐变对结构的影响；
6、施工荷载变化对结构的影响；
7、温度、光照变化的影响。
4.8预告主梁下节段立模标高
考虑主梁弯曲对结构的影响，根据对桥墩水平位移和主梁标高的监测，对控制目标进行影响分析，建立调整优化模型，调整主梁下节段的立模标高。
五、监控实施程序
5.1主墩施工阶段
根据施工工序，本阶段对主墩的应力测量，主要以观测为主，掌握应力状态以及变化。
主要工作内容是应变计埋设截面的应力观测、桥墩垂直度的观测。
5.2主梁0#块施工阶段
由于采用搭设托架浇筑的施工工艺，因此监控的主要内容为落架前后主梁的标高及控制截面应力变化。
5.3主梁悬臂施工阶段
每一个施工梁段分为三个工况：
a）挂篮前移并定位立模
测试内容：
挂篮立模标高和悬臂梁段标高
要求：
检测时间避开局部温差影响（在一天中结构内温度场最均匀的时间）。
b）主梁混凝土浇筑
测试内容：
主梁悬臂各梁段标高。
c）预应力张拉
测试内容：
主梁悬臂各梁段标高、竖向预应力损失、控制截面应力。
标准梁段施工流程见图5。
图5某某大桥标准梁段施工流程图
5.4合拢段施工阶段
合拢段施工是全桥的关键阶段，需对其进行严格的监控，主要内容为主梁的标高、控制截面应力变化以及温度测量，分为以下三个工况：
a）安装合拢吊架及平衡重
测试内容：
复核立模标高。
要求：
检测时间避开局部温差影响（在一天中结构内温度场最均匀的时间）。
b）浇筑合拢混凝土
测试内容：
主梁悬臂各梁段标高。
要求：
检测时间避开局部温差影响（在一天中结构内温度场最均匀的时间）。
c）拆除合拢吊架
测试内容：
主梁悬臂各梁段标高以及温度测量。
要求：
检测时间避开局部温差影响（在一天中结构内温度场最均匀的时间）。
5.5二期恒载施工阶段
本阶段主桥施工已基本完成，主要工作是监测结构的变化与理论计算是否相符，分为以下三个工况：
a）拆除支架、挂蓝
b）桥面铺装、护栏、照明等荷载
以上两个工况测试内容：
主梁四分点的标高、控制截面应力、温度场测试。
c）以上a、b工况完成后，主桥交工，对全桥进行全面复测，此次复测也作为监控单位的验收检测。
测试内容：
主梁八分点的标高、控制截面应力、温度场测试。
六、总的要求
1、严格控制施工临时荷载，材料堆放要求定点、定量。
2、测量工作以施工方为主进行，同时由监控方进行监测，监控方独立提供测量数据。
3、所有观测记录须注明工况（施工状态）、日期、时间、天气、气温、桥面特殊施工荷载和其他突变因素。
4、每一施工工况完成后，由有关方进行测试，确认测量结果无误后方可进行下一工况的施工。
5、主梁挂篮立模的测试工作必须回避日照温差的影响。
6、主梁每一梁段的预应力张拉完成之后，有关方把数据汇总至监控方，由监控方进行数据分析后，下达下一梁段的控制指令表。
7、控制指令表经设计方、监理方、监控方等有关方面签认后方可执行，才能进行下一梁段的施工。
七、监控报告
根据大桥的施工顺序和施工内容，将定期和不定期撰写提交监控阶段性报告，大桥建成后提交施工监控总报告，作为本监控项目的成果。
7.1阶段性报告
主要将各个关键阶段完成后及时、准确地向施工、监理单位通报监控的有关数据，提出有关的措施和方案，并每月向总工室提交阶段性监控数据和报告。
7.2总报告
为全桥施工监控的总结，包括大桥概况、主要施工方法、变形、应力等监测结果分析、线形控制结果与分析等完整内容。
八、现场组织、分工与协作
8.1组织
施工控制是个高难度的施工技术问题，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。
为做好本主桥的监控工作，在组织形式上分两个层次开展施工控制工作，即设立施工控制领导小组与施工控制工作办公室。
重大技术问题由领导小组讨论决定，具体工作由施工控制工作办公室实施。
其组织机构人员安排如下：
（1）施工控制领导小组（主要由各单位的负责人组成）。
（2）施工控制工作小组（主要由施工控制单位和施工单位的人员组成）。
施工控制工作组织流程框图示意如下图8所示。
图8施工控制组织协调流程图
8.2分工
a）业主
加强现场管理，协调各成员单位的工作，及时召集施工控制会议。
b）设计单位
①提供结构计算参数及结果、图纸、结构最终内力状态和线形。
②会签控制单位发布的关于预告下阶段立模标高的控制指令表。
③讨论决定重大设计修改，负责变更设计后各种验算。
c）施工单位
①施工组织设计与进度安排，变更原定施工方案应及早提出。
②挂篮挠度计算与试验。
③混凝土弹性模量试验，不同材料或配合比均需做一组。
④桥面施工荷载调查与控制。
⑤主梁的位移测试。
测试结果在每一节段完成后及时汇交施工控制工作办公室。
⑥负责测试元件的现场保护，并为监控单位提供现场测试的便利条件。
⑦作为辅控方组织有经验的技术人员参与控制，对主控方的控制数据起校核作用。
d）监理单位
①认真执行监理工作，保证施工质量。
②复核监测单位提供的主梁标高观测结果。
③提供主梁断面尺寸测量结果。
e）施工监控单位
①拟定施工控制方案和详细的施工控制细则。
②识别设计参数误差，并进行有效预测。
③优化调整分析。
④预告下阶段主梁挂篮立模标高。
⑤施工过程结构变位、应力、应变、裂缝和温度观测。
⑥汇总所有的测试数据。
⑦发生重大修改及时向领导小组汇报并会同设计单位提出调整方案。
f）施工监控工作小组
施工监控工作小组分为顾问组、现场测试组、理论分析组三个小组。
现场测试组和理论分析组将所得数据汇总到顾问组，由顾问组做出监控决策。
各小组分工如下：
（1）顾问组
1审核现场测试小组和理论分析小组的成果，做出监控决策；
2对重大技术问题提出解决方案；
3及时召集施工监控工作小组内部会议，对阶段性成果进行总结。
（2）现场监测组
4施工过程结构变位、应力、应变、裂缝和温度观测；
5进行温度影响测试；
6初步处理现场测得的数据；
（3）理论分析组
1施工控制理论计算，提供立模标高的理论值；
2处理施工实测数据，进行参数识别、预测；
3对实测值与理论值的误差进行分析，并对下阶段状态进行预测；
4优化调整分析；
5预告下阶段梁段立模标高；
6做出初步监控方案，并提交顾问组进行审核。
8.3协调工作
挂篮移动前，是本阶段施工结束的标志，须认真验收后方可进入下阶段施工。
为了更好地控制主梁内力和线形，须汇集所有的观测资料，由施工控制单位下达下一梁段施工控制指令表，并经有关方签认后进入下一梁段施工。
九、施工监控工作计划
9.1时间安排
根据合同规定、业主要求结合施工实际进度情况进场、完成驻地建设、实施监控直至大桥建成。
9.2主要工作人员安排
实行监控人员持证上岗制度，监控人员应严格履行监控合同要求，强化监控质量意识，加强安全教育，对所有监控人员，购买人身安全保险，项目负责人必须坚守工地，离开工地应向业主相关负责人请假。
大桥监控主要人员见表1。
表1监控主要人员一览表
序号
姓名
年龄
职称、学历
专业
拟担任的职务
1
2
3
4
5
6
9.3拟投入的主要仪器和设备
表2仪器设备汇总表
序号
设备名称
数量
精度
备注
1
hp笔记本电脑
2
/
计算分析
2
桥梁博士3.0
1套
无节点限制
计算分析
3
ANSYS计算程序
1套
无节点限制
计算分析校核
4
迈达斯桥梁分析程序
1套
无节点限制
计算分析校核
5
DSZ-2精密水准仪
2
0.7mm/km
高程水准测量
6
SZZX-ZHX智能综合读数仪
2
0.1
应变、压力、温度采集
7
SZZX-A150B振弦式应变计
420
1
应力（应变）测试
8
SZW-18智能数字温度计
124
0.250C
应力（应变）测试
9
智能SZZX-T080压力传感器
6
0.1%F.S
竖向预应力损失测试
10
裂缝测宽仪
1
0.02mm
裂缝宽度测量
11
三星照相机
1
800万像素
采集图片资料
二0一三年一月
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