斜拉桥线性控制方案
京沪高速铁路津沪、京沪联络线特大桥
线形控制方案
一、现浇段与挂篮预压方案
1、预压目的
预压的目的一是消除支架（挂篮）及地基的非弹性变形，二是得到支架（挂篮）的弹性变形值作为施工预留拱度的依据，三是测出地基沉降，为采用同类型的桥梁施工提供经验数据。
2、支架（挂篮）的预压方法
在安装好底模钢模及侧模后，可对支架（挂篮）进行预压。预压采用袋装砂子预压，加载顺序为与混凝土浇筑顺序相同（先底板（挂篮由端部向根部进行，0＃段浇筑从两端开始向墩顶进行）浇至底板（靠腹板处）倒角顶，后腹板、再顶板）。满载后持荷时间不小于24h，预压重量为梁
的120%。加载时按照最大重量的50%、80%、100%、120%及其余可能使用到的重量设计荷载分级加载（采用吨包装砂，按每袋砂子1000kg，起重机吊装），加载时注意加载重量的大小和加荷速率，使其与地基的强度增长
相适应，地基在前一级荷载作用下，观测地基沉降速度已稳定后，再施加下一级荷载，特别是在加载后期，更要严格控制加载速率，防止因整体或局部加载量过大、过快而使地基发生剪切破坏。地基最大沉降量不能超过10mm/d；水平位移不能大于4mm/d。在预压前对底模的标高观测一次，在每加载一级后预压的过程中平均每2小时观测一次，观测至沉降速度已降到0.5～1.0mm/d为止，将预压荷载按加载级别卸载后再对底模标高观测一次，预压过程中要进行精确的测量，要测出梁段荷载作用下支架将产生的弹性变形值及地基下沉值，将此弹性变形值、地基下沉值与施工控制中
提出的因其它因素需要设置的预拱度叠加，算出施工时应当采用的预拱度，按算出的预拱度调整底模标高。同时要注意在支架外侧2米处设置临时防护设施，防止地表水流入支架区，引起支架下沉。测出各测点加载前后的高程。加载用编织袋装砂子过磅后均匀堆码，用吊车分码吊至支架顶，由人工配合摆放。加载中由技术人员现场控制加载重量和加载位置，避免出现过大误差而影响观测结果。
3、现浇段测量方法
(1)模板支架安装稳固后，测量箱梁底标高、支架底托标高、顶托标高
和原地面标高，并在相应位置标识清楚。
(2)预压后，在上述测量标识位置，重新测量箱梁底标高、支架底托标高、顶托标高和原地面标高，算出预压值。
(3)每次测量3个断面
(4)不同的测量点位分别记录计算。
4、挂篮
选择便于观测的3个断面进行。
5、数据的记录与处理
见观测数据处理表（附表）
塑形变形（非弹性变形）为最后沉降量。
塑性变形=预压前底模高程—卸载后底模高程
弹性变形为：加载100%时累计沉降量-塑形变形。
6、数据的采用
根据以上实测的变形值，结合设计标高和梁底预拱度值，确定和调整
梁底标高。梁底立模标高=设计梁底标高+支架弹性变形值(以底模处计)+
设计预留拱度-张拉反拱（采用设计给定值）。
其余采用区段不预压时：
梁底立模标高=设计梁底标高+预压值(以底模处计)+设计预留拱度-张拉反拱。（挂篮预压方法同）
对已拼装的挂篮按设计荷载加安全系数进行试压，以求得挂篮在不同长度（3.0m、3.5m、4.0m）时不同荷载下的变形挠度值。
每一级加载后，必须及时检查各杆件的连接情况和工作情况，及时作出是否继续加载的判断，如一次加载后情况良好，应反复加载，卸载3-5次，直到非弹性变形全部消除完为止，试验结果应整理出加载测试报告，将弹性变形值及非弹性变形值的测量结果用于指导施工。分级卸载，并测量变形，记录数据。
数据处理同上。
二、挂篮施工线形控制
1、立模标高的确定
在调整前采用设计给定值。
2、线型控制工作程序
为使施工控制的各个步骤程序化，施工控制工作小组根据具体的施工进度安排制定了施工控制工作程序，其中包括两方面的内容。
8.1.1控制流程
从挂篮的前移定位至预应力钢束张拉完毕是本桥施工的一个周期，每个周期中有关施工控制的步骤如下：
（1）按照预报的挂篮定位标高定位挂篮，并测量定位后的挂篮标高。
（2）立模板、绑扎钢筋；
（3）浇筑混凝土前，测量所有已施工梁段上的高程测点，复测挂篮定位标高，墩
顶的水平位移，报施工控制小组；
（4）施工控制小组分析测量结果，如需调整，给出调整后的标高；
（5）浇筑完混凝土后第二天测量所有已施工梁段上的测点标高，测量本梁段端部梁底和预埋在梁顶的测点标高，建立测点与梁底标高的关系，提供给施工控制小组；
（6）按《铁路工程检验评定标准》检查断面尺寸，提供给施工控制小组并向施工控制小组提供梁段混凝土超重的情况；
（7）张拉预应力钢筋后，测量所有已施工梁段上的高程测点，并提供施工控制小组；
（8）施工控制小组分析测量结果，根据上一施工周期梁底标高测量值和应力、温度等测量结果计算、预报下一施工周期的挂篮定位标高。
工作程序的关键是：每个施工循环过程的结束都必须对已完成的节段进行全面的测量，分析实际施工结果与预计目标的误差，从而及时地对已出现的误差进行调整，在达到要求的精度后，才能对下一施工循环作出预报。
8.1.2误差控制标准
本桥施工控制的最终目标是：成桥后的线型与设计线型的所有各点的误差均控制在3cm范围之内。根据这一目标，在每一施工步骤中制订了如下的误差控制水平：（1）挂篮定位标高与预报标高之差控制在1cm以内；
（2）预应力束张拉完后，如梁端测点标高与控制小组预报标高之差超过±1cm，需经控制小组研究分析误差原因，确定下一步的调整措施；
（3）如有其它异常情况发生影响到梁体标高，其调整方案也应经控制小组分析研究，提出控制意见。
（4）为保证梁面标高，监控单位将给出梁面混凝土即将浇筑完毕时的梁面的参考标高，施工单位须根据此标高控制梁面在混凝土浇筑即将完成时的标高。
8.2位移测点布置
挠度观测资料是控制成桥线形最主要的依据，（64.6+115+115+64.6）m矮塔斜拉桥线形监测断面设在每一阶段的端部，如图6所示。
布置0＃块件的高程测点是为了控制顶板的设计标高，同时也作为以后各悬浇阶段高程观测基准点。每个0＃块的顶板各布置7个高程观测点，见图7（a）。
悬浇阶段每个监测断面上布置两个对称的高程观测点，如图7（b）所示，不仅可以测量箱梁的挠度，同时可以观测箱梁是否发生扭转变形，标高测点用Φ16圆钢，圆钢筋顶部磨平，露出顶板2～3cm，并用红油漆作为标记。
测点布置原则：①尽量靠近腹板；②测点离梁段端部10cm；③不妨碍施工及
挂篮的行走、固定等；④易于保护；⑤尽量使测量工作减少，如立一次仪器即可以测试全部测点的高程，最好设置在挂篮内侧，这样也可以减少转仪器引起的误差。
8.3观测时间与项目
为尽量减少温度的影响，挠度的观测安排在早晨太阳出来之前进行，每个施工阶段的变形测试时间根据施工阶段的进度来定。在整个施工过程中主要观测内容包括：（1）每阶段混凝土浇筑前的高程测量；
（2）每阶段混凝土浇筑后、预应力张拉前的高程测量；
（3）每阶段预应力张拉后、挂篮行走前的高程测量；
（4）斜拉索张拉前后的高程测量；
（5）每阶段挂篮行走后的高程测量；
（6）拆除挂篮后、边（中）跨合拢前的高程测量；
（7）最终成桥前的高程测试。
图6线形监测测点
标高测点
(a)0号块(b)断面标高测点
图7标高测点布置图
8.4每阶段测量工作内容
从挂篮前行至本号梁块预应力张拉完毕为一个施工阶段,在每个施工阶段需完成的工作如下。
8.4.1挂篮定位
根据监控方提供的立模标高进行挂篮定位,定位底模前端标高及顶板标高。
此时需要设置的测点如下，如图8及图9所示。
（1）顶板钢筋头测点，距离该梁块前端10cm，在浇筑该块混凝土前埋设即可。
（2）挂篮底模梁块前端测点，不用设置钢筋头，直接布置在模板上。
（3）挂篮底模钢筋头测点，尽量靠近该梁块底模前端，钢筋头长度10cm左右。
注：由于在浇筑混凝土后需要对底模前端标高进行测量，为消除其他因素影响，在定位时，在底模上尽量靠近本梁块底模前端左右两侧各设置钢筋头一个，在定位时需要测量测点2（底模前端模板）与测点3（底模前端钢筋头）的标高差，在浇筑混凝土后及张拉预应力后可仅对测点3（底模前端钢筋头）进行测量，利用标高差换算测点2（底模前端模板）的标高。
1顶板钢筋头测点
前施工段本施工段
3挂篮底模钢筋头测点
挂篮底模
2挂篮底模梁块前端测点
图8每阶段测点布置侧立面图
图9每阶段测点布置正立面图
挂篮定位时需测量的内容如下：
（1）测点2（底模前端模板）的标高，使其满足监控方标高预报文件中的底板立模标高；
（2）顶板立模标高，为底板立模标高＋梁高；
（3）所有已施工梁段顶板钢筋头测点标高；
（4）测点3（底模前端钢筋头测点）标高，并计算出每侧底模前端钢筋头测点（测点3）与测点2（底模前端模板）的标高差。
8.4.2浇筑混凝土时
浇筑混凝土时需完成的测量工作如下：
（1）浇筑前检查挂篮定位标高，确保标高无误后再开始浇筑混凝土；
（2）混凝土浇筑即将完成后，按照标高预告表提供的混凝土浇筑即将完成时的顶板顶面（不考虑排水坡的标高）进行重新定位顶板顶面标高，排水坡尺寸不变，在标高预告表给出的顶板顶面（不考虑排水坡的标高）基础上重新定位排水坡。
8.4.3混凝土养护期间
混凝土养护期间需测量内容如下：
（1）所有已施工梁段顶板钢筋头测点（测点1）标高；
（2）底模前端钢筋头测点标高（测点3），目的是测量（底模前端模板）测点2标高，需要提供测点2的标高；
（3）顶板顶面（不考虑排水坡，最低点）混凝土表面标高，如图10所示。
4顶板顶面不考虑排水坡测点
图10顶板顶面混凝土表面测点
8.4.4预应力张拉后
预应力张拉后需测量内容如下：
（1）所有已施工梁段顶板钢筋头测点（测点1）标高；
（2）底模前端钢筋头测点标高（测点3），目的是测量（底模前端模板）测点2标高，需要提供测点2的标高；
8.5测量仪器
高程测试用TC1800全站仪（测量精度0.1mm）或精密水准仪来进行测试。
9斜拉索张力测试
吊杆张力影响主梁的内力和线形，甚至运营期间的结构安全性，吊杆张力大小是反映全桥内力状态的重要指标，因此，在施工中必须保证吊杆张力测试结果正确可靠。
目前国内外常用的索力测试方法有以下几种：
（1）油压表法：由张拉系统上经过标定的油压表直接读出张力；
（2）传感器法：在拉索或吊杆锚头与垫板之间放置压力传感器测定其张力；
（3）频率法：测取拉索或吊杆自振频率后根据张力与自振频率之间的关系算得张力，用附着在吊杆上的高灵敏度传感器拾取吊杆在环境激励振动下的振动信号，经过滤波、放大和频谱分析，再根据频谱图来确定吊杆的自振频率，然后根据自振频率和吊杆张力的关系确定吊杆张力。
（4）磁通量法：在拉索或吊杆中放置电磁传感器，通过其磁通量的变化来测定张力。
上述几种测试方法中，现阶段以频率法最为经济、实用，因而应用最为普遍，在本桥中采用油压表法和频率法测试。
在本桥拱部结构的监控中部分采用索力仪测振动频率法进行吊杆张拉力的监测。
10温度监测
温度是影响主梁挠度的最主要的因素之一，在施工的过程中，可以通过温度型应力监测仪器（ZX-416A T）监测混凝土内部温度的变化情况，测量精度0.5℃。
在施工控制中将按照实际的施工进度考虑季节性温差，对日照温差在观测中通过采取一些措施（如同一观测时间等）予以消除，减小其影响。
11误差分析与识别
在每一施工阶段，对监测得到的应力和位移与理论值进行误差分析，并分析产生误差的原因，根据本阶段结果对下一阶段的误差进行预测、调整以及报告施工状态（预制梁段架设标高）等。
12施工控制实施流程
施工控制按照施工→量测→识别→修正→预告→施工的循环过程，其实质就是使施工按照预定的理想状态顺利推进。由于实际上不论是理论分析得到的理想状态还是实际施工都存在误差，所以，对本桥进行施工控制的核心任务就是对各种误差进行分析、识别、调整，对结构未来状态做出预测。
对于本桥，由于在梁段浇筑完成后，除张拉预备预应力索外，基本没有调整的余地，而只能针对已有误差在下一未浇筑梁段的立模标高上做出调整，所以，要保证本桥控制目标的实现，最根本的就是对立模标高做出尽可能准确的预测，依靠预测控制。
鉴于本桥已完成阶段的不可控性以及施工中对线形误差的纠正措施的有限性，控制误差的发生就显得极为重要，所以施工中采用自适应控制法对其进行控制。基本思路为当结构的实测状态与模型计算结果不符时，通常将误差输入到参数辨别算法中去调整计算模型的参数，使模型的输出结果与实测结果一致，得到修正的计算模型参数后，重新计算各施工阶段的理想状态，经过几个阶段的反复识别后，计算模型就基本与实际结构一致，从而对施工过程进行有效控制。
（64.6+115+115+64.6）m矮塔斜拉桥自适应施工控制流程图如图11所示。
图12自适应施工控制方法流程图
H Δ 日期： 说明： 1
12 附录
12.1 附录 1:立模标高预告表格
＃墩
＃块施工标高预告表
?Y 为上一梁段前后测点标高值差的预计值；3. L 1 、 L 2 为上一梁段的长度与本梁段的长度；
4.
底模立模参考标高 y 为指定时间（早晨太阳出来之前）的理论绝对定位标高（挂篮底模该
梁段前端），作为定位参考值，若定位在非指定时间进行，此标高不可作为理论绝对定位标高；
5. 定位标高 y 即纵向本次浇筑梁段最前端底板的标高，根据标高预告表及下式确定，各参数
见图 1：
y = y 2 - ?H - ?
式中： ? 为角度影响修正项（若不在指定时间定位，需考虑此项），按下式计算：
? = (?Y - y 2 + y 1) ? L
2
L 1
其中： y 2 、 y 1 为定位时上一梁段前后测点标高实测值，按上下游平均值计； 6.
定位可在任意时间进行，但 y 2 、 y 1 测量时刻与定位测量时刻的时差不得超过 30 分钟，角
度影响修正项小于 3mm 时可以不计；
7. 本阶段不计角度修正项；
8. 参考标高及 ΔH 已计入
挂篮预抛高；9. 挂篮定位时要注意紧固挂篮；
10. 浇筑后顶板参考标高不是立模时的顶板标高，顶板顶面立模高程＝底模立模参考标高 y ＋ 梁高，浇筑后顶板参考标高指浇筑混凝土后梁顶板顶面的标高，为保证桥面的铺设精度，浇筑混凝 土将完成时请测量梁顶标高，并使顶板顶面标高满足此参考标高。
工工工工工 y 工工 y 2 工工工工工
y
L 1
L 2
图 1
计算（签字）： 兰州交通大学施工控制组 监理签收：
施工签收：
12.2附录2位移预测表格
#墩#块施工阶段预测位移表
＃墩＃块梁体位移预测值
说明：
（1）浇筑混凝土与挂篮变形为浇注混凝土时同时发生；
（2）附表梁体位移预测值为参考值，若施工中位移与预测位移相差0.5cm以上，请通知监控方；
（3）位移以向下为负，向上为正。
计算（签字）：
兰州交通大学施工控制组
12.3附录3应力测量表格
#墩侧＃块钢弦计测试记录表
12.4附录4标高测量表格
（64.6+115+115+64.6）m矮塔斜拉桥顶板梁面高程测量记录表＃墩
＃块
备注：a、b点为本段顶板侧排水坡最低处测点，采用涂红油漆标示；c、d 点为本段顶板侧排水坡最低处测点，采用涂红油漆标示。
填表人：日期：审核人：日期：
（64.6+115+115+64.6）m矮塔斜拉桥底板高程测量记录表＃墩＃
块
设测点钢筋。
填表人：日期：审核人：日期:
（64.6+115+115+64.6）m矮塔斜拉桥顶板测点标高记录表＃墩＃块
12.5附录5测试仪器
附图1钢筋应力计
附图2数据采集仪（JMZX-2006综合测试仪）