连续梁线形控制方案

中铁十二局集团二公司广珠铁路项目部 连续梁线形监控方案 - 1 - 1. 概述

连续梁桥采用悬臂浇筑施工过程，即桥跨结构的形成过程，是一个漫长、复杂的施工及体系转换过程。通过理论计算可以得到各施工阶段的理论立模标高，但在施工中存在着各种不确定因素引起的误差，这些误差包括施工荷载及位置偏差、结构几何尺寸偏差、材料性能偏差、各种施工误差等，均将不同程度地对桥梁结构的内力状态及成桥线型目标的实现产生干扰，并可能导致桥梁合拢困难、成桥线型及内力状态与设计要求不符等问题。因此，为确保大桥施工过程结构安全，确保成桥线型及结构内力状态与设计偏差在允许范围内，在施工中实施有效的施工监控是非常必要的。 我部混凝土连续箱梁桥，采用悬浇施工。项目对该段5段连续梁提出施工监控方案。

2、施工监控工作内容 大跨径连续刚构及连续梁桥的施工监控是一个施工→量测→识别→修正→预告→施工的循环过程。施工监控包括监测和施工控制两大部分。具体内容包括： 建立控制计算模型，根据施工步骤、施工荷载，对结构进行正装及倒拆计算，确定各施工阶段结构物控制点的标高（预抛高）。 在结构关键截面布置应力测点、线型测点，监测施工过程结构内力及线型，为施工控制提供依据。 中铁十二局集团二公司广珠铁路项目部 连续梁线形监控方案 - 2 - 根据实测数据，对施工过程产生的各项误差进行修正，提供下一阶段立模标高。 通过施工监控确保施工安全，以及确保成桥线型及结构内力状态与设计偏差在允许范围内。

3. 施工监控系统组成 施工监控系统主要由业主、设计、施工、施工监控、监理等方面组成。 设计：提供设计成桥状态作为控制计算目标状态。 施工：对各施工阶段的有关原始参数进行测量，及时掌握现场施工荷载的变化情况并提供给施工监控组。配合施工监控组的各项工作。 施工监控： ①施工监测：根据施工监控需要及时量测各种数据。 ②施工控制：根据现场提供的结构实际参数以及量测的结构内力及线型等数据，判别结构实际状态与理论值的偏差，通过计算分析及时采取措施加以调整，确定下一施工阶段的实际控制值，并向监理发出控制指令，同时向业主呈报资料备案。 监理及业主：全面协调与监督设计、施工、监控三方的工作。 系统各部门要经常联络和传递信息，并负责整理各自资料，以专用表格形式汇集结果，以便随时讨论、分析明确下一步指令。

4. 施工控制方案 中铁十二局集团二公司广珠铁路项目部 连续梁线形监控方案 - 3 - 施工过程中，桥梁的实际状态与设计理想状态总存在一定的偏差。造成这一偏差的因素较多，包括设计取用的参数误差（如材料特性、截面特性、收缩徐变系数等）、施工误差（如制造误差等）、测量误差、结构分析模型与实际结构的偏差等。为了分析并调整这些误差，从而达到最优控制，需要运用一定的控制理论和方法，把桥梁施工看作一个复杂的随机动态过程，根据结构理想状态和误差信息进行误差分析，并制定可调变量的最佳调整方案，指导现场施工作业，使结构施工的实际状态趋于理想状态。在此基础上，可根据当前结构状态进行正装计算，预告今后施工可能出现的应力和变形状态。 4.1确定计算初始状态 一般可以取用设计文件确定的设计成桥状态作为监控计算目标状态。 4.2建立计算模型 根据桥梁的几何参数，结构参数，材料参数和初始状态建立监控计算有限元计算模型。 4.3确定计算控制参数 计算控制参数主要选择在施工现场经常变化的参数，并且其变化应能较敏感地反应在施工过程中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。拟选择混凝土（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参数。 4.4确定施工控制目标参数 中铁十二局集团二公司广珠铁路项目部 连续梁线形监控方案 - 4 - 施工控制目标参数主要指的是各梁段立模标高，以及预测施工预拱度。 4.5节段施工前的预测计算 结合现场实测监控参数计算下一阶段施工的结构的内力状态和挠度状态，并据此为施工单位提供各项施工控制参数的目标值。 4.6节段施工后的校核计算 本节段施工完毕后，将模拟计算结果与施工监测结果进行比较，若两者误差满足要求，则继续下节段的施工；若不满足要求，则根据最新的实测监控参数进行结构计算并对原施工控制参数的目标值进行必要的修正。

5. 施工监测 由于在设计计算中采用的物理力学参数与实际工程中的相应参数值不可能完全一致，施工时的临时荷载也不可能考虑的很完全，导致结构的实际应力与设计时的预期效果不一致，所以有必要在施工阶段对梁体控制截面进行施工应力监测。为施工控制提供参考数据，以确保大桥的结构安全、线型美观。 预应力混凝土连续梁桥采用悬臂施工时，温度场的测试在施工监测中是很重要的。温度场是指受到梁体环境的影响，桥梁结构表面和内部所形成不均匀的温度状态，主要体现在长期温差和短期温差两种形式上。长期温差是指由于季节的周期性变化对梁体形成的温差，短期温差指同中铁十二局集团二公司广珠铁路项目部 连续梁线形监控方案 - 5 - 一段时间由于日照的不同或混凝土水化热而形成的温差。两种形式的温差将对连续梁桥的内力和线型产生重要的影响，所以在施工过程中必须对梁的温度场进行长期的观测。 线型控制是施工控制的重要内容，线型的好坏直接关系到主跨、边跨的合拢，以及全桥建成通车后的行车舒适度。同时，监控计算指令的正确合理与否，很大程度上依赖于线型等实测数据的准确性与真实性。因此，必须严格控制好主梁的线型监测。 5.1施工监测内容 主梁各控制截面在各施工阶段的混凝土应力测试； 主梁各控制截面在各施工阶段的混凝土温度场测试； 线型测量，包括主梁高程控制基准点的复核；桥梁轴线及主梁标高测量；墩顶变位的测量； 预应力孔道摩阻损失测试； 施工现场各项参数测量，包括混凝土弹模、强度，各构件尺寸、重量，施工临时荷载大小及位置等。

5.2监测方法 （1）施工现场各项参数测量 众所周知，混凝土力学性能的离散性是不容忽视的问题。混凝土实际弹模、强度与设计采用值之间的差异将引起结构刚度的差异，进而会导致控制参数的失真。另外，实际结构各构件的尺寸、重量对施工控制中铁十二局集团二公司广珠铁路项目部 连续梁线形监控方案 - 6 - 也至关重要。因此有必要对现场箱梁混凝土进行弹模及强度测试。对各构件尺寸进行严格控制及必要的测量，尽量避免构件自重与设计值的偏差。该工作由施工单位进行，监控单位负责搜集整理。 施工临时荷载对施工控制阶段各控制目标有着重大影响，必须做到对施工临时荷载的位置、大小、作用时间心中有数。对临时荷载的称重、位置测量，由施工单位进行。 （2）线型测量 ①主梁标高测量 高程控制基准点采用大桥水准控制点，并引测到墩顶0#块标记点。在大桥施工过程中，每施工完4～5节段，对梁顶基准点高程进行复测。主梁标高控制点布置见示意图1。在每节段端部上、下行侧及轴线上各布置一个测点。

主梁中心线标高测点墩顶

图1 主梁标高测点布置示意图 梁中线偏差 以墩顶中心连线为基准线，预先在墩顶设置标志点。测量时，将经中铁十二局集团二公司广珠铁路项目部 连续梁线形监控方案 - 7 - 纬仪安放在一墩中心线上，照准另一墩中心标志，采用视准线法直接用钢尺测量每节段主梁中心线的偏离值。 （3）控制截面应力测量 影响混凝土结构应力测试的因素很复杂，除荷载作用引起的弹性应力应变外，还与收缩、徐变、温度有关。应力测试与主梁施工同时进行，因而要求测试元件具备长期稳定性好、抗损伤性能好、埋设定位容易及对施工干扰小等性能。通过以前测试经验和对国内元件及仪器综合分析比较，决定测试元件选用ZX－212T智能型钢弦应变传感器，检测仪器为JMZX－300型钢弦频率巡检仪。可同时测量应变和温度。为考虑非单向应力状态，在部分测点需布置十字形测点。另外，在每测试截面布置一个混凝土收缩及温度补偿测点。 初步拟定测试截面及测点布置见图2。该应力测点还可用于成桥静动载试验。 （4）温度场测量 温度场是指桥梁结构在桥位处各种环境因素的影响下，桥梁结构各部位的温度状态，其主要体现在长期季节温差和短期体系温差两种形式的作用上。结构温度场测试的项目主要包括：体系温度、主梁温度。梁体温度测量元件采用热敏电阻，大气温度测量采用水银温度计进行。主梁温度测试截面及测点布置见图2（以三跨为例）。 （5）孔道摩阻损失测试 对两座桥均选预应力束4～6孔，在两端锚下安装荷载传感器，利用中铁十二局集团二公司广珠铁路项目部 连续梁线形监控方案 - 8 - 张拉千斤顶一端固定一端张拉，测量两端预应力索拉力，即可得出孔道摩阻损失。通过计算可反算出孔道摩擦系数及偏差系数。

b) 箱梁应力测点布置示意图（仅对1、3断面进行温度测试）

c) 温度测点布置示意图

654321a) 连续刚构桥应力测试截面布置示意图

图2 应力、温度测试截面及测点布置示意图 6. 主要仪器配备

笔记本电脑一台 JMZX-212型混凝土钢弦式应变传感器 JMZX-300型钢弦频率巡检仪 J2级经纬仪 铜镍热敏电阻 DT9202型温度测试仪 Leica NA2 自动安平水准仪一台 常用工具（如30m与50m钢尺，3m与5m钢卷尺，1m钢板尺，0.5m