支架现浇连续梁线性监控方案

赣州港至机场快速路连接线工程

40+60+40m

连续梁线形监控方案

编制：辛河岭

复核：李忠鑫

审批：陈朝友

中国化学工程第七建设有限公司

南康公共服务三期工程PPP项目部

目录

一、工程概况及技术标准 (1)

1.1、工程概况 (1)

1.2、施工监控技术依据 (2)

1.3、线路技术标准 (2)

二、线形控制必要性和方法 (3)

2.1、施工控制的必要性 (3)

2.2、施工控制的方法 (4)

三、监控计算 (6)

3.1、连续梁施工步骤 (7)

3.2、计算模型及分析方法 (7)

3.3、确定计算监控基本参数 (8)

3.4、长期收缩徐变设置 (8)

3.5、计算内容 (8)

3.6、立模标高的确定与调整 (9)

四、线形测量 (9)

4.1、变形监测 (9)

4.2、轴线偏移测量 (11)

4.3、墩顶沉降和水平位移测量 (11)

4.4、考察大气温度对主桥线形影响 (11)

4.5、监控技术方案的保证措施 (11)

五、应力测试 (12)

5.1、应力测试断面 (13)

5.2 、测试仪器及要求 (13)

六、主要注意事项 (14)

6.1、施工步骤安排计划 (14)

6.2、测试项目 (14)

6.3、对施工现场的要求 (15)

七、控制具体流程 (15)

八、监控目标 (16)

一、工程概况及技术标准

1.1、工程概况

赣州港至机场快速路连接线工程，位于赣州市南康区镜坝镇以及东山街道。道路起点对接产业大道（在建），与东山北路北延段平交，本工程项目起点里程为K0+065为东山北路北延与产业大道交叉口，线路自西向东，与南康区机场快速路平交后，转为由北向南，跨章水河支流，经南康家居特色小镇东侧，跨章水河、现状滨江大道，止于赣南大道交叉口，线路全长约 5.184km。

K4+486.5跨章水河桥单幅桥全宽20.25m，采用三室箱型截面，外侧腹板为斜腹板，腹板斜率为3.5:1，中支点梁高4.0m，边支点及跨中梁高 2.1m，梁底边形按二次抛物线变化，边跨等高段长10.9m，中跨等高段长2.0m。箱梁顶板宽20.25m，底板宽度14.25m-15.34m，箱梁两侧悬臂板长 2.0m，悬臂板端部厚20cm，根部厚50cm。连续梁中支点附近桥面人行道外侧设置景观钢结构装饰，桥面局部拓宽0-2.2m，箱梁悬臂局部加长至4.2m。箱梁顶板厚28cm，支点处加厚至58cm。底板厚度为25cm-70cm。腹板厚度为50-70cm。中横梁厚为2.5m。端横梁厚度1.8m，箱梁顶板、底板平行向外侧形成2%横坡。

连续梁纵向预应力腹板钢束采用17-φs15.2、顶板钢束采用15-φs15.2、底板钢束采用9-φs15.2。锚具为M15-17、M15-15、M15-9锚具，锚下张拉控制应力为1395MPa。预应力顶、底板束尽量靠近腹板布置。

中支点横梁设置横向预应力钢束，采用12-φs15.2钢绞线，采用M15-12锚具，锚下张拉控制应力为1395MPa。桥面局部加宽段，桥面板设置横向预应力钢束，采用3-φs15.2钢绞线，纵向间距为50cm，BM15-3锚具，锚下张拉控制应力为1339. 2MPa。

箱梁竖向预应力采用PSB785精轧螺纹钢，直径32mm，张拉端和固定端分别采用JLM和JLMP锚具，纵向布置间距约0.5m。锚垫板下设置螺旋筋，管道成孔采用内径50mm，壁厚2mm的金属波纹管。竖向预应力采用二次张拉，以消除第一次张拉钢绞线产生的锚具放张回缩量。在施工中，如竖向预应力布置与腹板下弯束锚下螺旋筋有冲突，可适当调整竖向预应力筋纵向布置。

连续梁采用支架现浇施工。

1.2、施工监控技术依据

（1）《城市道路工程设计规范》 (CJJ37-2012) (2016版) （2）《城市桥梁设计规范》 (CJJ11-2011)

（3）《公路桥涵设计通用规范》 (JTG D60-2015)

（4）《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2018)

（5）《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTG D63-2007)

（6）《城市桥梁抗震设计规范》(CJJ166-2011)

（7）《公路工程抗震规范》(JTG B02-2013)

（8）《公路桥梁抗震设计细则》(JTG/TB02-01-2008)

（9）《混凝土结构耐久性设计规范》(GB/T50476-2008)

（10）《城市桥梁桥面防水工程技术规程》(CJJ139-2010) （11）《公路桥涵施工技术规范》(JTG/TF50-2011)

（12）《城市桥梁工程施工与质量验收规范》(CJJ 2-2008) 1.3、线路技术标准

1）道路等级：城市主干路；

2）设计速度：50km/h；

3）汽车荷载：城-A级；

4）人群荷载：3.5kPa；

5）桥梁宽度:

桥梁起点至8#桥墩(桩号K4+591.5)段：分左右两幅，两幅之间净宽10米，每幅桥宽20.25m，单幅桥面布置为: 0.25m栏杆+4m人行道+3.5m非机动车道+0.5m隔离护栏+11.5m行车道+0.5m防撞护栏=20.25m；

8#桥墩(桩号K4+591.5)至桥梁终点段：分左右两幅，两幅之间净宽10米，每幅桥宽12.5m，单幅桥面布置为：0.5m防撞护栏+11.5m行车道+0.5m防撞护栏=12.5m；

非机动车道桥: 0.5m防撞护栏+3.5m行车道+0.5m防撞护栏=4.5m；

人行梯道：0.25m护栏+3.5人行步道+0.25m护栏=4.0m;

设计洪水位:119.44(百年一遇)；

通航等级：VII(2)级，最高通航水位115.14m，设置一个通航孔，净高4.5m，净宽40m。

二、线形控制必要性和方法

2.1、施工控制的必要性

在施工过程，由于受混凝土浇筑、施工荷载、预应力张拉、混凝土收缩及徐变、温度以及体系转换等诸多因素的影响，因控制不当会使连续梁误差大和成桥线型与设计目标不相吻合。为了使施工能按照设计意图进行，确保施工安全并最终达到设计的理想成桥状态，应对本桥进行线形控制，以保证最终线形平顺。

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。同时，施工控制的结果为大型桥梁实行长期监测提供原始依据，是桥梁运营状态监测的起点。

尽管在设计时已经考虑了施工中可能出现的情况，但是由于施工中出现的诸多因素，事先难以精确估计，以采用支架浇筑的预应力混凝土连续梁桥为例，材料的弹性模量、混凝土徐变收缩、重量取值、施工中偏载、有效预应力大小和温度对结构的非线性影响等因素，在设计时很难准确把握，所以必须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，这就是施工控制工作的最终目标。

根据以往连续梁桥施工控制的经验，影响施工过程中桥梁结构内力和线形的因素主要有以下几方面：

●桥梁施工临时荷载

●浇筑主梁混凝土超方量及墩两侧悬臂重量不平衡

●支架定位时的温度影响

●预应力张拉及预应力损失的误差

●支架非弹性变形

●混凝土弹性模量

●混凝土徐变及收缩

●工序错位引起的误差

当上述因素与估计不符，而又不能及时识别引起控制目标偏离的真正原因时，必然导致在以后阶段连续梁施工中采用错误的纠偏措施，引起误差累积，所以施工控制是大跨桥梁施工过程中不可缺少的工序。

2.2、施工控制的方法

经过多年的施工控制实践，在节段施工桥梁的施工控制方面一般采用自适应控制的思路。对于预应力混凝土桥梁，施工中每个工况的受力状态达不到设计所确定的理想目标的重要原因是

计算模型中计算参数的取值问题，主要是混凝土弹性模量、材料的容重、徐变系数和永存预应力等与施工中实际情况有一定的差距以及环境温度、临时荷载的影响。要得到比较准确的控制调整措施，必须先根据施工中实测到的结构反应来修正计算模型中的这些参数值，以使计算模型在与实际结构磨合一段时间后，自动适应结构的物理力学规律，当计算模型与实际结构相吻合后，再用计算模型来指导以后的施工，这就是自适应控制的基本原理。在闭环反馈控制基础上，再加上一个系统辩识过程，整个控制系统就成为自适应控制系统。图1和图2为控制原理图。

当结构测量到的受力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。

图1

图2

桥梁的施工控制是一个预告-施工-量测-识别-修正-预告的循环过程。施工控制的要求首先是确保施工中结构的安全，其次是保证结构的内力合理和外型美观。为了达到上述目的，施工过程中必须对桥梁结构内力(如主梁应力)和主梁标高进行双控。采用支架浇筑的连续梁桥在施工过程中是静定结构，只要严格按桥梁施工规范进行操作，内力状态一般能够得到保证，主要问题是施工中及长期徐变挠度的控制。由于连续梁桥在施工过程中不具备斜拉桥的索力调整能力，一旦发生线形误差，将永远存在于结构中，因此，及时发现误差原因，尽量减小误差发生的可能性是连续梁施工控制的关键。所以，对于连续梁桥施工控制系统除了要求具备常规的结构分析计算手段外，具有在施工现场消除设计与实际不一致的自适应能力就成为关键，只有这样才能及时提供控制标高和控制内力的修正值。

三、监控计算

监控计算就是利用建立的监控计算体系对桥梁施工过程中

各阶段结构的应力和位移状态以及施工控制参数进行计算及预测，为施工提供施工控制目标值，保证施工的顺利进行并使结构最终达到或接近设计要求的成桥状态。

3.1、连续梁施工步骤

连续梁施工步骤流程图见图3-1。

图3-1连续梁施工步骤流程图

3.2、计算模型及分析方法

计算分析采用有限元程序软件MIDAS/CIVIL对桥梁空间构

模进行计算。图3-2为模型示意图。计算过程中采用正装迭代分析的方法进行施工架设过程模拟计算分析。

图3-2 计算模型图示

3.3、确定计算监控基本参数

计算监控基本参数的选择原则是所选择的参数在施工现场是经常变化的，并且其变化应能较敏感地反应出在施工过程中其对桥梁结构行为的影响，而且，这些参数应易于表示，易于度量，易于取得。通常情况下，选择混凝土（材料）的弹性模量、构件自重、施工荷载、结构温度场和施工周期等作为监控基本参数。

混凝土的弹性模量、容重采用现场实测值作为计算参数。3.4、长期收缩徐变设置

关于成桥通车后收缩徐变按1000天考虑。

3.5、计算内容

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，对结构进行全施工过程模拟计算，计算采用Midas/Civil 程序进行，根据计算结果对桥梁结构在施工过程中的应力按规范要求验算，并与设计单位核对计算结果。

主要结果有：

①各梁段浇筑梁段混凝土后的结构内力、应力和挠度；

②各梁段张拉预应力后的结构内力、应力和挠度；

③合龙段临时连接后的结构内力、应力和挠度；

④合龙段浇筑混凝土后（假定为荷载）的结构内力、应力和挠度；

⑤合龙段浇筑混凝土后（已成为结构）的结构内力、应力和挠度；

⑥桥面铺装完成后的结构内力、应力和挠度。

3.6、立模标高的确定与调整

根据设计资料提供的设计线形和采用Midas/Civil分析程序进行模拟计算结果，在全施工过程中提供支架模板定位标高。初期按理论值确定，在施工进行一定的节段数后按理论值及测量结果调整支架模板定位标高。

四、线形测量

由于连续梁桥采用支架施工法，每施工节段的标高即每个结点坐标位置的变化与偏离都会造成合龙困难，影响最终成桥线形。为保证连续梁的线形符合设计要求，必须在主梁施工过程中进行线形控制。线形测量主要内容包括：主梁变形监测、主梁轴线偏位测量与墩顶沉降和水平位移的测量。

成桥线形测量的测点布置在每跨主梁的墩顶截面、1/8跨、1/4跨、3/8跨、1/2跨截面上设置线形测点。

4.1、变形监测

4.1.1测点布置

梁顶高程测点布置在中线及腹板上的顶面上，每个梁段前端设一个测试断面，每断面顶面设五个测点。测点布置见图4-1所示

1 2 3 4 5

图4-1a 标高测点布置图

图4-1b 标高测点转移布置

测点采用?16的短钢筋制作，底部焊钢筋骨架上，顶部磨圆露出砼面1.5~2.5cm，采用红油漆标记。

4.1.2观测设备

水准仪精度级别S1，配备使用3m的板尺。

4.1.3观测时间

定在温度相对恒定的时间段测量，一般在夜间22：00～凌晨7：00之间，随季节调整。

4.1.4控制网的建立与复测

利用自动安平水准仪及检校后的钢尺把高程控制点引至墩顶上，标上明显标记并保护好。在以后的施工期就以此点为基准，作为其它水准测量的后视点，得出所测梁顶的高程。

每一墩顶至少应布置两个基准点，每次测试时首先应进行基准点之间的相互校核。对于这些基准点，要求每隔两个月复测一

次。

4.2、轴线偏移测量

用钢尺找出前端梁段的中线并做标计，采用视准法直接测量其前端偏位。

将水准仪架设在墩顶梁面中心，后视另一墩顶梁面中心，视线为基准线，在梁前端中心标记处放置塔尺，塔尺基准点与梁端中心点重合，用仪器直接读取尺读数，即为轴线偏移值。

或用全站仪进行测量。

4.3、墩顶沉降和水平位移测量

墩顶沉降和水平位移的测量采用全站仪连续梁两端设置两个站点，测出墩顶测点的三维坐标，以便得到墩顶空间坐标值换算成标高和水平位移值。每一测试工况下的变位即为测试值与初始值的差值。初始值为主墩刚建完后在气温恒定、无日照影响时自由状态下的测量值。

4.4、考察大气温度对主桥线形影响

由于主桥线型易受大气温度影响。因此，考察大气温度对主桥线型的影响是非常必要的，为了便于设计人员正确定出施工架设阶段的主要技术参数，需在施工初期、施工中期和施工末期，各选2个气温变化较大（或阴晴或冬夏）的工作日，对主梁和主墩各测点的线型变化进行24小时连续测量，白天每隔2小时测量一次，夜晚每隔4小时测量一次，找出大气温度对桥梁线型的影响规律。另合龙前端均应进行24小时连测。

4.5、监控技术方案的保证措施

包括主梁施工控制测点标高测量、主墩垂直度测量和桥墩沉降观测。

⑴挠度监测

测点布置：纵桥向每施工节段设一测试截面，每测试截面布置四个测点，每节段浇筑前设置在梁底，在每节段施工完成后转移至梁顶，见图4-1，测点在梁顶的横向位置可以适当横移，以不挡视线；

测试仪器：采用水准仪或其它仪器，测量精度在±2mm以内；

测试要求：每一节段施工的定位、浇筑混凝土前后、预力张拉等施工环节均进行标高测量；

⑵箱梁顶面标高测量

测点布置：每节段五个测点，见图4-1。

测量仪器：采用水准仪或其它仪器，测量精度在±2mm以内；

测量要求：每一节段施工混凝土浇筑完成后测量本节段的箱梁顶面标高，并建立与上述测点标高的换算关系；

⑶桥墩沉降观测

测点布置：每个主墩承台顶四角设四个测点；

测量仪器：采用水准仪或其它可行仪器，测量精度在±1mm 以内；

测量要求：每施工5个节段后进行一次沉降观测。

五、应力测试

预应力混凝土连续梁桥在施工的过程中，从结构安全的角度，结构的应力最令人关注。影响结构内力变化的因素很多，如混凝土收缩徐变、温度、预应力张拉效果、现浇梁段混凝土的实际方数及容重、荷载、梁上堆放的临时荷载情况以及合拢方案、合拢次序、合拢时临时支架和配重等等有关。本项目中采用理论仿真分析计算和实际截面应力监测控制截面的应力，分析主梁的应力状态，判断在施工过程中整个结构的安全度。

主梁应力的测试是监测主梁在施工过程中主梁是否安全的

一种辅助手段。尽管理论计算结果表明了其安全性，但在实际施工中可能存在着不可预计的因素（如施工荷载、混凝土弹性模量、预应力大小的变异，施工流程的改变等）会使主梁的受力与理论计算结果有差异，因此须进行主梁应力的监测，确保结构安全。

5.1、应力测试断面

应力测点仅布置于连续梁悬臂施工最不利截面处，即悬臂根部距离支座中心线两侧各2米底板与腹板角隅处，以及顶板与腹板角隅处。如图5-1(a)和(b)所示，监测主梁应力状态。

（a）

(b)

（注：图中小矩形块表示测试组件布置位置）

图5-1 主梁截面应力测点布置图

5.2 、测试仪器及要求

为了得到理想的测试效果，在监控工作中选择了质量好、性能可靠、受环境因素影响小、经风吹雨淋和混凝土浇筑振捣不易损坏的钢弦式钢筋应力计为应力量测组件。具体的仪器选用结果如下：

1）钢弦式钢筋应力计：采用埋入式智能型振弦式应变传感器，测量精度控制在±0.2MPa以内；同时可测量混凝土温度进行应力修正。

2）便携式综合测试仪（钢弦式钢筋应力计频率测定）。

3）测试要求：每一施工节段的预应力张拉后均进行应力测试。

4）应力测试频率：每点不少于20次

六、主要注意事项

6.1、施工步骤安排计划

施工步骤对连续梁浇筑标高的预报起关键的作用，不同的步骤必须确定不同的预抛高，才能达到成桥状态的合理线形，因此，确定具体的施工步骤安排计划，主要包括：全桥的施工步骤、每个节段施工循环的具体步骤、每个步骤时的主要施工荷载数量及位置、每个步骤的大致时间安排、合龙顺序等，这些计划在施工开始后不应有大的变化，尤其是合龙顺序不得变化；

6.2、测试项目

⑴主梁施工控制测点标高测量

⑵箱梁顶面标高测量

从理论上讲只要箱梁底面标高及梁高正确，顶面标高自然正确，但是为了保证箱梁顶面平整，进行箱梁顶面标高测量，监视箱梁顶面的横坡及平整度；

⑶墩顶水平位移测量

本桥墩身虽然不高，在施工过程中保证墩身平衡受力是本桥施工的关键点之一，为保证平衡施工，需通过墩顶水平位移测量进行检查墩身的垂直度。

⑷桥墩沉降观测

为保证桥面测点正确反映桥梁结构的变形，必须扣除基础变位引起的变形。

⑸预应力损失测试（根据设计要求确定是否进行）

为预应力损失计算提供参考依据。

⑹主梁混凝土弹性模量测试

为确定计算中的混凝土弹性模量提供参考依据。

6.3、对施工现场的要求

⑴主要施工机具的数量及位置应尽量与施工步骤安排所确定的相同；

⑵备用施工机具及材料应集中堆放在桥墩范围内，以减少临时荷载对标高的影响；

⑶节段重量的超重水平、混凝土材料的配合比应保持一致，以保证立模标高预计的连续性；

七、控制具体流程

1)在箱梁施工的同时通过线形数据收据与整理区别对待;箱梁横截面线形监测点布置在箱梁底板、顶板上左中右。梁体高程测点在梁体钢筋绑扎阶段进行预埋。测点采用钢筋制作牢固定位于顶板钢筋骨架上测点钢筋顶面加工成半球形顶面冠顶应高出混凝土顶面约1cm。混凝土浇筑及养生完成后对测点处混凝土顶面进行清整并用红油漆画圆及编号。在每10m梁段上顶板共布置了5个高程测点底板布置5个位移测点其中梁中轴线上的测点为主控测点(控制轴线偏位)上下游处的测点为辅助测点(控制桥面横坡及校核)底板测点用于监测粱体支架的侧移和沉降。

①在梁体的施工中均作高程监测和位移监测。监测范围为整座连续梁。全桥施工过程中设置一定数量的主梁高程通测和联测并校核监测基点。②监测时间:高程监测点在混凝土浇筑前、混

凝土浇筑后、预应力张拉后进行监测；位移监测点在混凝土浇筑时每隔30min至60min左右监测一次若出现较大的沉降或水平位移应立即停止浇筑查明原因并进行处理。③精度要求：高程监测精度要求为1mm，该精度不包括由于从水准基点引基点到各主墩墩顶梁段的监测基点产生的精度误差。

2)轴线偏位监测。梁体轴线偏位监测是为了反映施工后梁体的实际轴线位置与设计轴线的偏差。轴线测点采用梁体高程测点中的主控测点球冠上刻十字丝的办法设置。

八、监控目标

1）施工控制总目标是成桥后梁底曲线与设计值误差控制在1.5cm以内；

2）定位标高与预报标高之差控制在0.5cm以内；

3）预应力张拉完后，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；

4）如有其它异常情况发生影响到标高和应力控制，其调整方案也应经控制小组分析研究，提出控制意见。