1、上海长江大桥 B5 标工程施工监控总结报告编制： 审核： 上海长江隧桥 B5 标中港二航局项目经理部1目录1 项目概述.31.1 上海长江大桥主桥概况 .41.2 上海长江大桥主桥施工控制概况 .52 上海长江大桥施工监控方案与内容72.1 施工监控的内容 .72.1.1 施工监控参数的选取 72.1.2 施工监控计算内容 82.1.3 施工监控现场实测参数 92.2 施工控制的实时监测体系 .92.2.1 实时监测内容及其分级 92.2.2 测点布置原则 112.2.3 本桥监控测点布置及传感器选型 142.3 施工监控的技术指标体系 .222.3.1 各施工监测内容的仪器精度要求指标 22
2、2.3.2 施工监测测量误差要求指标 232.3.3 施工控制技术要求和容许误差度指标 242.3.4 材料特性监测技术要求 252.4 施工过程异常情况及处置预案 .252.4.1 主梁预制 252.4.2 拉索预制 262.4.3 拉索张挂 262.4.4 主梁安装 262.4.5 桥面铺装及二期恒载 272.4.6 事后调索 272.5 施工监控的技术体系和组织体系 .272.5.1 施工监控的组织体系 272.5.2 施工监控的技术体系 282.5.3 施工监控信息传递体系 293 上海长江大桥施工控制关键技术313.1 钢箱梁制造线形控制 .313.1.1 制造线形与安装线形 313
3、.1.2 主梁理论制造线形 313.1.3 钢箱梁梁段制造几何要素 333.2 斜拉索制作长度控制 .403.3 钢箱梁段的悬拼、匹配及轴线控制 .433.3.1 预拼 443.3.2 匹配 453.3.3 轴线控制 463.4 钢箱梁的错台问题 .473.4.1 有限元仿真分析 473.4.2 节段匹配措施 4823.5 施工过程主梁重量精确称重 .493.5.1 系统设计方案 503.5.2 总体思路 503.5.3 系统设计原则 503.5.4 传感器 513.5.5 无线网络架构和系统供电 523.5.6 系统应用分析 533.6 斜拉索索力控制 .553.6.1 斜拉索索力测试的基本
4、要求 553.6.2 索力测试方法综述 563.6.3 斜拉桥索力测试方案 563.7 中跨合龙施工技术 .593.7.1 合龙过程的控制分析 603.7.2 合拢方案的关键技术 644 上海长江大桥施工控制实施的主要结果684.1 悬臂施工过程控制结果 .684.1.1 悬臂施工阶段的主梁标高及张拉索力的控制结果 684.1.2 主梁焊缝控制结果 754.1.3 主梁应力控制结果 774.2 主桥合龙后的控制结果 .804.2.1 索力监控成果 804.2.2 线形监控成果 824.3 成桥状态的控制实现结果 .854.3.1 索力监控成果 854.3.2 线形监控成果 904.3.3 主梁
5、纵向伸缩量 984.3.4 主梁应力监控成果 995 结论及建议1023上海长江大桥施工监控总结1 项目概述1.1 上海长江大桥主桥概况上海长江大桥工程位于上海市东部，由长兴岛跨越长江的北港，至崇明陈家镇，全长约 16.55km（跨越长江部分 8.5km） ，其中主通航孔桥桥型采用主跨730m 的双塔斜拉桥，跨径组合：92258730 258921430m ，为五跨连续全漂浮状态，桥面布置为：六车道+预留轻轨，主跨 730 米为世界最大跨度公路、轻轨合建桥；在两跨各设置一个辅助墩。主塔：“人”字形混凝土索塔，拉索锚固区为钢锚箱混凝土塔壁主梁：分离式全焊钢箱梁，两幅间用横梁连接,钢箱梁采用 Q3
6、45qD，梁全宽 51.5m，为面前最宽的钢箱梁斜拉桥，锚腹板水平间距 47 米，梁高 4 米，标准梁长 15 米，重 390 吨。梁段间连接形式为全焊接断面；拉索：为 7m 的平行钢丝（b=1670Mpa ） ，空间扇形双索面 ;梁端锚箱为柱式锚固;最大拉索规格为 7-409 丝，长 381.36m，重 52 吨，塔梁约束：塔梁竖向漂浮，横向约束，纵向由阻尼器连接主要施工工艺：索塔采用爬模工艺；主梁船运用桥面吊机提升安装，采用悬臂拼装法施工。本项目具有以下特点，施工控制过程中应对本项目的这些特点加以重点的考虑和研究：（1）本桥首次在国内采用无横梁的索塔设计，因此在悬臂施工过程中临时固结将由承
7、台上的支架提供，这在以往的大跨径桥梁中尚无先例。因此，应充分注意这一变化带来的施工过程安全及控制精度的困难，施工监控应对此进行专题分析，以确保万无一失。（3）相邻钢箱梁间的转角关系在钢箱梁工厂组拼完后就固定下来，在钢箱梁现场拼装时如果要对其进行调整将带来两个问题：局部出现不可消除的折角，焊缝宽度过大。因此施工监控应介入钢箱梁的制造线形的确定。4（4）钢箱梁斜拉桥吊装梁段现场精确定位方法及钢箱梁的焊接工艺将直接影响高程控制的精度，监控组应对上述两项工艺提出要求并对其执行进行监督及相应的监测。监控单位应对焊缝收缩进行抽样监测。（5）本桥主桥桥面宽，横向刚度小。梁段吊装时由于桥面吊机支点反力作用下，
8、已成梁段产生较大横向变形，与被吊梁段间形成错台，给梁段匹配带来难度。因此需要事先对于钢箱梁的错台问题进行分析并提出对策。（6）本桥施工过程中悬臂长度长，且桥位处于台风高发地区，因此在中跨10 号梁处（悬臂长度 156.75m）设置临时墩，以增强主梁施工过程中抗风稳定性和吊装意外情况下的安全措施，监控单位将对此进行详细计算分析。1.2 上海长江大桥主桥施工控制概况对高次超静定桥跨结构（多跨连续梁或连续刚构，或斜拉桥） ，其成桥的梁部线形和结构恒载内力与施工方法有着密切的关系，也就是说，不同的施工方法和工序会导致不同的结构线形和内力。另一方面，由于各种因素（如材料的弹性模量、混凝土收缩徐变系数、结
9、构自重、施工荷载、温度影响等）的随机影响，由于在测量等方面误差的影响，结构的原始理论设计值难以做到与实际测量值完全一致，两者之间会存在偏差。尤其值得注意的是，某些偏差（如主梁的标高误差、轴线误差、索力误差等）具有累积的特性。若对偏差不加以及时有效的调整，随着主梁的悬臂长度的增加，主梁的标高会显著偏离设计值，造成合龙困难或影响成桥的内力和线形。特别是对于大跨度斜拉桥，施工中的不合理误差状态如不能及时地加以识别和处理，主梁、索塔的应力有可能发生积聚而超出设计安全状态发生施工事故。国内外斜拉桥施工过程中由于施工控制方案及调整控制措施不当，会出现常见的以下几类问题：1斜拉桥成桥线型较大地偏离原设计线型
10、，导致运营效果不佳。典型的例子为重庆 XX 大桥，成桥后主梁线型呈明显波浪起伏状，使行车舒适度下降，并会引起桥梁的使用寿命缩减。2主梁悬臂施工中线型误差累积过大，导致主梁合拢困难。典型的例子为美国 XX 斜拉桥，主梁合拢前两侧标高误差达 27 厘米，采用压重才强迫合拢，5主梁的内力因之产生不利的影响。3主梁悬臂施工中内力误差累积过大，进行内力调整将滞延施工工期，若不对内力误差进行及时调整，主梁的施工安全会受到极大不利影响。上海长江大桥斜拉桥施工控制中将严格避免上述问题的出现，并完成以下工作目标。1确保施工过程中结构的安全，施工过程中和竣工后结构内力状况满足设计要求；2成桥的线型、索力逼近设计状
11、态；3精度控制和误差调整的措施不对施工工期产生实质性的不利影响。4主梁合拢前两端标高误差、轴线偏差能够保证顺利合龙。5控制及监测精度达到施工控制技术要求的规定。62 上海长江大桥施工监控方案与内容2.1 施工监控的内容2.1.1 施工监控参数的选取本项目选取下列参数作为施工控制的主要控制指标：（1）索塔应力及线形通过施工过程中塔顶偏位的几何测量和关键截面的应力监测确保索塔的线形及应力满足要求。（2）主梁线形通过调整拼装位置、索力等手段来确保主梁高程、轴线等线形指标满足要求。（3）斜拉索索力通过建立完善的误差调整与参数识别体系并采用多种方式对索力进行监测来保证斜拉索索力误差满足要求。（4）主梁焊
12、缝宽度主梁焊缝宽度过大通常来源于制造线形与拼装过程不匹配，过大的焊缝将导致焊接困难及局部不可恢复的折角，因此应将焊缝的宽度作为控制的指标。（5）主梁应力（辅助指标）一般而言钢箱梁斜拉桥主梁应力在施工阶段均留有较大的安全储备，而如果索力及主梁线形均没有很大的误差的情况下主梁应力也不会出现异常，因此，主梁应力可以仅作为误差控制的辅助指标和结构施工过程安全监测的预警指标。本项目施工控制针对多参数多元目标进行，但是根据我们的经验应对参数进行分级以正确指导误差容许度的确定和误差调整措施的实施。本桥具体的分级情况为：7(1)主梁线形，(2) 主梁焊缝宽度， (3)拉索索力，(4)索塔应力及线形，(5)主梁
13、应力当然，这个分级在某些指标达到可能危及安全的时候应该以确保安全为主。2.1.2 施工监控计算内容本桥监控计算主要包含以下内容：（1）施工过程安全复核计算利用现场采集的参数对本桥施工过程的安全性进行复核计算主要包括：施工过程主梁应力、施工过程主梁稳定性、施工过程拉索应力、施工过程索塔的应力及稳定等。 （施工过程风致振动问题由相关研究单位提供结论）（2）拉索、主梁无应力制造线形/长度的计算拉索的制造长度及主梁无应力制造线形属于几何控制中的重要内容，其误差或错误将直接导致拉索安装失败或主梁拼装无法达到预定高程或过大的焊缝宽度等问题，因此监控组应对其进行复核计算。（3）施工控制误差分析及参数识别施工
14、控制过程中必然存在一定的误差，某些误差将会导致发散的结果，因此，应对施工控制反馈数据的误差进行误差分析，对误差形态进行定性，避免恶性误差的出现。通过对误差进行参数识别，找到造成误差的真正原因，从而制定出合理的误差解决策略。（4）施工控制实时计算施工控制计算不可能一蹴而成，由于部分计算参数（如梁重，混凝土徐变等）无法在施工控制开始就精确确定下来，因此，施工控制过程必须根据实测的结构响应来对计算参数进行调整，以形成更为准确的计算模型指导后期的施工。（5）重要临时结构的计算边跨支架系统、塔下支架系统以及临时墩的刚度及非弹性变形等参数将直8接影响到控制的精度，因此，应对施工单位提出的这类临时结构进行复
15、核计算，并对其刚度及工艺提出监控的要求。2.1.3 施工监控现场实测参数在施工控制计算中，需要根据实际施工中的现场测试或核定参数，进行仿真计算，并根据实际施工中的实时测量数据对这些参数进行分析拟合，以使施工控制计算能与实际施工相符。需要进行现场测定的参数主要包括：1实际材料的物理力学性能参数 混凝土的弹性模量及容重 斜拉索的弹性模量及容重 索塔混凝土的弹性模量及容重2实际施工中的荷载参数 恒载a主梁自重b二期恒载（桥面铺装，人行道板，栏杆，路缘石，灯柱，过桥管线等） 施工荷载（主要施工机具、吊机等） 临时荷载（主梁上临时堆的机具、材料等） 2.2 施工控制的实时监测体系2.2.1 实时监测内容
16、及其分级施工过程内力与变形的监测是大跨度钢斜拉桥施工控制系统中的获取反馈的必要组成部分，施工监测系统的完善与否将直接影响控制系统的精度及安全。钢斜拉桥的施工监测所包括的内容及其分级情况见下表。表 2.2.1 钢斜拉桥施工监测内容序号 监测内容 重要等级 频率等级1 斜拉索索力 1 22 主梁线形 1 33 索塔偏位 2 34 索塔应力 2 45 钢主梁应力 3 29序号 监测内容 重要等级 频率等级6 环境温度 1 27 拉索温度 2 38 钢箱梁温度 2 39 索塔温度 2 310 风荷载的监测 4 111 结构振动的监测 4 1（1）关于监测重要等级的说明：斜拉索索力及主梁线形作为施工控制
17、最重要的指标其重要性等级是最高的；考虑到上述两个指标至少与环境温度（考虑到测量一般在夜间恒定温度场下进行）具有很强的相关性所以把环境温度也作为最高等级的监测内容。索塔偏位作为线形控制的辅助判读参数、索塔应力在某些非对称施工工况是安全预警的重要指标；拉索温度、索塔温度及钢箱梁的温度即使在夜间也始终存在或多或少的温差所以也应该进行监测。上述内容的监测将有助于提高控制精度及安全，因此其重要等级为第二级。将主梁应力监测重要性等级定级较低主要因为此类斜拉桥钢箱梁主梁施工阶段一般应力水平都较低（2% (2.2.1)11式中 n 为悬臂端拉索编号，F 为理论索力改变量凡是满足式 2.2.1 的拉索均需要设置
18、索力测点，另外，测点的布置还应该遵循对称的原则，即一个索塔的两侧拉索应同时设置测点。另外，索力的监测应尽量与线形监测同步进行，当线形进行全桥通测的同时，为了更好得获得索力、线形匹配参数应对索力也进行全桥通测。目前国内已经完成的钢箱梁斜拉桥根据 4.1 式计算一般需要的索力测点是：悬臂端向塔的 5 对拉索。（2） 主梁线形测点布置线形测量分为放样测量及事后测量。放样测量指对新梁段进行定位的测量，一般放样测量结束后即进行新梁旧梁段的焊接或拴接。事后测量指对已经完成的梁段进行的线形测量。放样测量具有不可逆性，因此对其应采用更高精度的测试方法并辅助以多种其它手段。线形监测具有以下几个主要目的：（1）确
19、保新梁段放样位置的正确性；（2）为施工控制的误差分析、参数识别提供实测参数；（3）辅助拉索张拉索力控制基于与索力监测相同的原因，我们建议标高测量也根据不同的目的采用局部或整体的监测方案。在一个梁段上设置 3 个主梁线形测点，两个高程测点及一个轴线测点，高程测点宜设置在悬臂端横隔板与外侧腹板交界处的顶部，轴线测点设置在横向尽量靠中部的位置。当线形监测主要向放样或拉索索力控制提供参数时可以仅对悬臂端 23 个梁段进行监测，通常为了正确分析线形和索力，线形测试点与索力测点一一对应，因此，在控制工况通常也对悬臂端 5 个梁段进行线形测试。当线形监测用于误差分析、参数识别时应进行全桥的通测即在对每个梁段
20、均进行监测。（3） 索塔偏位测点的布置索塔偏位的监测同样分为放样测量与事后测量。放样测量主要用于确定模板或节段的正确位置，一般放样测量结束后即进行混凝土的浇筑或节段的焊接（拴接） 。事后测量指对已经完成的塔段进行的偏位测量。放样测量具有不可逆性，因此对其应采用更高精度的测试方法并辅助以多种其它手段。12索塔偏位监测具有以下几个主要目的：（1）确保新塔段放样位置的正确性；（2）为施工控制的误差分析、参数识别提供辅助实测参数；（3）为索塔水平撑杆的施顶提供实测参数。索塔在施工过程应在新塔段或其模板上设置测点，索塔水平撑杆顶撑时为了确保顶撑效果也应考虑在顶撑位置设置测点，索塔施工结束后应对索塔进行至
21、少一次每个索塔节段的通测。主梁施工阶段应在索塔塔顶设置偏位测点。（4） 索塔应力测点的布置考虑到应力测点理论与实测值差异不可能达到误差分析或参数识别的要求，因此，索塔应力监测的主要目的是确保索塔在整个斜拉桥的施工过程的安全。因此，索塔应力测点的布置应主要根据计算确定，并且尽量考虑在下塔柱、中塔柱、下横梁均设置测试断面。每个塔肢测试断面应考虑在索塔的 4 个角点上均设置测点。（5） 主梁应力测点的布置基于与索塔应力监测相同的原因，主梁应力监测的主要目的是确保主梁在整个斜拉桥的施工过程的安全。从这个目的出发，主梁应力测试断面的布置应按照如下原则进行：测试断面主要根据理论计算选择施工过程中最不利的位
22、置，并且应确保在刚度突变处（如辅助墩，塔梁交界处）设置测试断面，应取保中跨及边跨均有测试断面。主梁测试断面的测点应确保顶底板在腹板与顶板交界处，纵膈板与顶底板的交界处，主梁中部设置测点以确保采集到应力的峰值点。（6） 温度场监测的测点布置由于温度对结构变形及内力的影响均较为显著，温度对结构的影响可以分为均匀温度影响与非均匀温度影响，均匀温度影响指整个结构均处于相同的温度场下，非均匀温度指结构各部分由于日照或热传导速度的影响造成各部分温度不一致的情况。均匀温度场的温度改变对结构的影响较小，因此，钢斜拉桥的施工控制总选择在结构各部分温度尽量接近的情况下进行。在斜拉桥的施工监测中整个塔、梁、索各自的
23、温度场比较接近，因此可以各选择一个断面进行温度场的监测。索塔的温度场监测应至少在测试断面四个角点设置测点，主梁则应确保在顶板、腹板、底板均设置一定数量的测点，拉13索可以通过试验索来进行温度场的监测。（7） 风荷载的监测对于大跨度钢斜拉桥而言施工过程中结构抗风稳定性分析和抑振措施，是施工过程安全保障的重点之一。由于大跨径高次超静定结构体系斜拉桥对抖振反应较大，因此测量大桥桥址区的风结构及其分布，可验证假设抗风分析和选用参数的科学性性。根据测定的平均风速、风向并编绘桥址的风玫瑰图和推算的风重现频率、风在不同方向上的功率谱以及特定风速的持续周期，对桥梁结构各部位的动力响应分析产生重要的影响，并为据
24、此结果进行抑振措施设计，对大桥安全施工作出决策提供不可缺少的原始资料和判别依据。如果需要进行风荷载的监测可以在索塔施工期间至少在塔吊顶部设置一台风速仪，索塔施工完成后该风速仪可以转移到塔顶，在主梁施工期间应在距离索塔 100m 左右的中跨主梁至少设置一台风速仪。我单位在南京长江三桥及苏通长江大桥的施工控制中进行过主梁及索塔的风荷载监测，当时进行此项监测的主要目的是为施工期间减振设备提供调整参数，考虑到上海长江大桥未设置此类减振设备，因此，上海长江大桥进行系统的风荷载测速没有太大意义，可以采用简单的手持式风速仪来进行风速测试以确定是否可以安全施工即可。2.2.3 本桥监控测点布置及传感器选型2.
25、2.3.1 拉索索力监测（1）设备选型斜拉索索力是斜拉桥施工过程中最重要的监测指标之一。目前平行钢丝斜拉索索力的测量方法主要有穿心式传感器与弦振式索力仪两种。穿心式传感器具有精度高、测试速度快且受环境干扰小等优点，但价格相对较高，安装及拆卸均较为复杂。弦振式索力仪测试速度慢、精度较低、受环境干扰大，但其价格低廉且安装及拆除均较为方便，因此在诸多斜拉桥的施工监测中获得广泛使用。从重要性上来讲拉索张拉阶段的索力控制是最关键的，而张拉千斤顶不具备足够的精度，因此在拉索的张拉阶段应采用精度最高的传感器进行索力测量，并且采用多种方法校核。测试方法主要以在千斤顶尾部安装穿心式索力传感器14的方法，这种传感
26、器宜采 1%级的锚索计。张拉后斜拉索的测试也是索力测试的必要组成部分，这个测试可以为误差分析及参数调整提供反馈数据。张拉后索力的监测通常包含悬臂端 5 对拉索(包括正在张拉的索)，测试方法采用弦振式索力仪，弦振式索力仪经过张拉阶段的修正后索力测试精度能够达到 23%。（2）测点布置全桥共配备 8 台锚索计对张拉索进行索力测试。采用这种高精度传感器的主要作用一方面是为了确保张拉时索力测量的高精度，另外一方面可以校核振动式索力仪的频率索力换算公式。全桥共设置 4 套双通道的弦振式索力仪，同时可以对 8 根拉索进行索力测试，在节段控制工况依次对悬臂端 5 对拉索进行测试。图 2.2.1 及图 2.2
27、.2 示分别给出了控制工况及一般工况索力传感器测点布置。图 2.2.1 节段控制工况索力传感器测点布置图15图 2.2.2 非控制工况索力传感器测点布置图2.2.3.2 主梁线形监测（1）设备选型主梁线形测量分为放样测量与事后测量，放样测量对测量时间及精度均有较高的要求。放样测量因为存在反复调整的问题，而且新梁段的放样位置受其相邻梁段的位置及转角的影响，因此，放样测量的关键在于确保相对精度和测量速度。事后测量的结果主要用于误差分析和参数识别，因此，事后测量的关键在于确保可靠的测量精度。考虑到上海长江大桥大悬臂及强风的特殊情况，可能在较多的测量时间内主梁存在较大的颤动，因此，针对这种情况我们需要
28、制订特殊的测量方案。在风速较小或悬臂较短的阶段主梁晃动不大的情况下采用自动安平水准仪，本方案拟采用天宝的 Dini 12 数字水准仪（每 km 往返精度 0.4mm） ，该水准仪采用 3m 长的条码尺，测量速度较常规的水准仪提高很多。在风速较大或悬臂较长主梁存在较大晃动的情况下拟采用两台 Leica TCA2003 测量机器人（0.5）同步测量两点获得高差的方式来抵销主梁晃动的影响。（2）放样测量（A）待安装箱梁的中轴线控制1) 事先在每一块箱梁的顶面刻划好其中轴线的标志线（示意图见图 2.2.3） 。162) 在大桥的两边跨和中跨的 0 块顶面建立高精度的轴线（桥轴线）控制网，作为悬臂箱梁悬
29、拼安装时中轴线控制的基准控制网。轴线控制网由大桥的首级平面控制网用 GPS 静态测量的方法加密获得，加密测量时的精度等级为GPS B 级网，平差后各轴线控制点的点位中误差不大于3mm 。3) 待安装箱梁的中轴线，用中线法控制其安装的平面位置，即在轴线控制点上安置 TCA2003 全站仪，后视另一轴线控制点后，指向待安装的箱梁。安装定位时，先使待安装箱梁的后端中线与悬臂上已安装好的箱梁（上一节段箱梁）中线重合；之后调整箱梁的位置，使其前端中线恰好位于全站仪已打到梁面的激光点上，这样此块待安装箱梁的平面位置就调整到位了。 （原理见下图） 。 已 拼 装 箱 梁 待 拼 装 箱 梁箱 梁 顶 面 中
30、 轴线 的 标 志 线箱 梁 顶 面 标 高 控 制 点箱 梁 顶 面 中 轴线 的 标 志 线 中 轴 线 基 准 控 制 点 全 站 仪 打 到 梁 面 上 的 激 光 点待 拼 装 箱 梁 已 拼 装 箱 梁 桥 轴 线北主塔横桥向中心线 南主塔横桥向中心线长江图 2.2.3 钢箱梁安装平面位置测量控制示意图4) 事实上这种平面测量控制的方式在整个悬臂拼装的过程中较少采用，由于 U 肋的拼接板在钢箱梁工厂预拼阶段就进行了号孔制造，因此，在悬臂拼装阶段钢箱梁平面位置基本上已经由工厂预拼的情况确定下来了。这种调整仅使用与我们认为钢箱梁轴线位置已经发生较大偏移且存在逐渐放大的可能时，当然，发生
31、这种调整的时候我们必须现场号孔重新制作高强螺栓的拼接板了。 （B）待安装箱梁的标高控制1) 事先在每一块箱梁顶面的四角位置布设四个标高控制点（见上图 3.4） ，其中远塔向的两个为主控测点，近塔向的两个为辅助测点（备用测点） 。2) 首先将岸上首级高程控制点的高程传递到大桥两主塔塔柱的人洞口，待两 0 块钢箱梁安装完毕后，再将高程控制点引到两 0 块顶面，即在 0 块钢箱梁顶面建立高精度的高程控制点，作为悬臂箱梁拼装时标高控制的高程基准控17制点，考虑到本桥索塔无横梁构造的特殊性，在控制工况的标高测量均需要复核塔柱与 0#块主梁的高程关系，具体措施可以采用指针标尺的形式。3) 对于待安装的钢箱
32、梁，由于其顶面上的标高控制点，相对于其前一节段已拼装好的钢箱梁上的标高控制点的高差，是已计算好且固定不变的，故采用控制相对高差的方法，对待安装钢箱梁的标高进行控制。即在待安装钢箱梁拼装时，测量其顶面四个标高控制点中悬臂端的两个（近塔端两个作为辅助测点，一般不进行测量）相对于其前一块已拼装好的钢箱梁之标高控制点的高差，待这两个点的相对高差均符合监控计算的高差要求时，此块钢箱梁的标高就调整到位了。在风平浪静和短悬臂的正常情况下，上述的相对高差控制法可用电子水准仪（自动安平）测量高差，这时可做到快速而准确地控制待安装钢箱梁的标高；在小风和长悬臂主梁较低幅度晃动的情况下，上述的相对高差控制法可用精密光
33、学水准仪（人工精确整平）测量高差，这时可做到准确地控制待安装钢箱梁的标高；在风力较大和长悬臂晃动显著的情况下且要求快速测量定位，此时在悬臂最前端进行精密水准测量（不论是电子水准仪还是精密光学水准仪）是不现实的，故在进行相对高差测量时，应在后面稳定的钢箱梁上架设测量机器人，对待装钢箱梁及其相邻几块箱梁的标高控制点进行自动三角高程测量，可快速获得其相互间的高差，考虑到箱梁的振动相对高程测量的同步性将直接影响测量精度，因此，我们考虑采用 2 套 TCA2003 进行同步测量（见图 2.2.4） 。TCA2003 的棱镜跟踪功能能够迅速捕捉到正处于振动中的悬臂端棱镜，另外，TCA2003 测量结果均带
34、有时间参数可以很容易选出 2 台仪器同时间观测的数据。采用这种方案可以确保相对高差测量精度优于 3mm，完全能够保障放样精度，并且速度非常快。图 2.2.4 主梁大幅度振动情况下的放样测量示意图18（3）事后测量(A) 挠度变形观测点的布设主梁挠度变形观测点布设在每块钢箱梁上、下游两个边腹板对应的钢箱梁悬臂端横隔板的顶板上，主控测点采用 LEICA 棱镜的棱镜杆，焊接在钢箱梁顶面，棱镜杆在钢箱梁加工阶段焊接，并且工厂预拼装阶段、放样阶段及事后测量阶段采用相同的测点。辅助测点采用工厂预制阶段焊接的钢筋短柱。（B）测试方案在风平浪静和短悬臂的正常情况下，可采用现代的电子精密水准仪+因瓦条码尺的精密
35、水准测量方法，通过埋设在塔下人洞内的基准点，定期对主梁各梁段上的监测点进行观测。在小风和长悬臂晃动情况下，可采用传统的光学精密水准仪+ 因瓦水准尺的精密水准测量方法，进行上述各种工况下的挠度变形监测。在风力较大和长悬臂晃动显著的情况下，可采用现代的电子全站仪自动照准三角高程测量的方法，进行上述各种工况下的挠度变形监测。此时全站仪安置在靠近 O#块的稳定的位置，棱镜直接安装在钢箱梁顶面的棱镜杆上，由于此时采用的是单向三角高程测量的原理，因此必须在高差计算时进行地球曲率和大气折光修正，这样可在风力较大和长悬臂晃动显著的情况下快速地完成挠度变形监测（但此时测量精度只能保证在 12cm 的水平） ，因
36、此，对于事后测量，监控组可能会根据环境情况对预订测量时机进行调整。2.2.3.3 索塔偏位的监测（1）设备选型索塔偏位的监测采用 0.5级的 TCA2003 全站仪进行。（2）测点布置索塔模板安装的监测一般由施工单位自行完成。并可以在适当的时候组织对索塔偏位的连续观测（包括温度测量） ，以提供索塔偏位的温度修正量。悬臂拼装阶段索塔变形监测点布设在两个主塔的顶部，监测点采用 Leica 360棱镜直接固定在预埋的强制对中装置上。主梁施工期间，索塔水平位移变形，按极坐标测量的方法进行监测。作为此项变形监测的基准点，应该是桥轴线附近的建有观测墩和强制对中器的平面控制网点，控制点与控制点之间的相对精度
37、应在 1/20 万以上，应该具有19足够的精度作为索塔变形监测的基准点2.2.3.4 索塔应力的监测（1）设备选型考虑到采集系统的方便程度及以后与健康监测系统连接我们拟在上海长江大桥斜拉桥采用电阻应变片，其主要原因是：较为容易实现自动采集，价格与钢弦式应变传感器基本持平，精度高，采用半桥或全桥电路进行温度补偿后温漂小。为了确保应变片的长期使用主要采用如下措施：A. 首先在打磨的混凝土表面粘贴铝箔；B. 在铝箔表面粘贴应变片，并采用专用长效保护胶封装；C. 线路焊接完成后，整个应变片及焊点采用硅胶密封。（2）测点布置根据索塔应力测试测点布置的原则选择在下塔柱、中塔柱设置测试断面。每个塔肢测试断面
38、应考虑在索塔的 4 个角点上均设置测点。索塔应力测点布置见图 2.2.5。所有应变测点均同时预设温度传感器和同期浇注的补偿块，补偿块上采用与工作应变片相同类型及批次的产品组成半桥测试体系。图 2.2.5 索塔应力及温度测点布置图202.2.3.5 主梁应力的监测（1）设备选型考虑到采集系统的方便程度及以后与健康监测系统连接我们推荐在上海长江大桥斜拉桥钢箱梁部分采用电阻应变片，其主要原因是：较为容易实现自动采集，价格与钢弦式应变传感器基本持平，精度高，采用半桥或全桥电路进行温度补偿后温漂小。混凝土箱梁部分采用与索塔相同的设备。钢箱梁应力采用表面贴片式电阻应变片，为了确保其在整个施工过程良好的使用
39、效果及今后能够长期稳定工作以向健康监测移植，对应变片进行了多重防护，见图 2.2.6。 个个个个个图 2.2.6 钢结构应变测试示意图（2）测点布置主梁应力测点布置见图 2.2.7。所有应变测点均同时埋设温度传感器。图 2.2.7 半桥主梁应力及温度测点布置图212.2.3.6 温度的监测（1）设备选型环境温度采用电子式温湿度传感器，其测温精度为0.5；结构温度场采用数字式温度传感器，其测温精度为0.5。（2）测点布置环境温度测点设置在下横梁顶部。结构温度场监测分别在主梁主跨 0#块，索塔中塔柱进行钢箱梁及索塔温度的监测。考虑到结构应变测点均同时在测点设置温度传感器，因此，结构温度场的测点布置
40、与应变测点布置相同，塔、梁分别见图 3.6 和 3.8。拉索温度监测采用试验拉索。试验拉索测温情况见图2.2.8。图 2.2.8 拉索温度的测试2.3 施工监控的技术指标体系在斜拉桥的施工控制过程中，对各技术环节中的技术要求和具体技术指标构成了施工监控的技术指标体系。斜拉桥施工监测中的数据误差可能来源于仪器误差、测量方法误差，因此监控中首先建立的是监测工作的仪器精度指标体系和测量精度要求指标体系。斜拉桥的施工控制过程实质是误差控制的过程，在这一过程中对实际施工误差（精度）的要求构成了施工控制的容许误差度体系。2.3.1 各施工监测内容的仪器精度要求指标2.3.1.1 几何监测包括主梁高程、轴线
41、以及索塔偏位、基础沉降的监测。22主梁高程及基础沉降监测采用精密水准仪及因瓦水准尺，要求公里往返测量误差不大于 1mm。轴线及索塔偏位采用全站仪，要求测距精度高于 1mm+1ppm，测角精度高于 0.5”。2.3.1.2 结构应力监测监测内容为进行索塔混凝土应力的监测及钢梁应力监测。采用应变计进行应变测量，要求综合精度高于0.5%，年漂移量小于0.5%,经温度补偿后温度漂移小于1%/10。2.3.1.3 温度场监测监测内容为环境温度，索塔、主梁、拉索的温度场。结构温度场监测采用温度传感器,要求测温精度高于1，环境温度采用水银温度计，要求测温精度高于1。2.3.1.4 索力监测监测内容斜拉索各阶
42、段的索力。采用振动式索力仪及整体式索力传感器，要求精度高于3。2.3.2 施工监测测量误差要求指标2.3.2.1 几何监测对于悬臂施工部分（悬臂长度为 L）要求高程测量误差小于 （2 mm15ppmL） 。实际实施时测量结果偏差小于 2 mm15ppmL 时采用测量结果，超过此偏差应进行复测。支架段高程测量误差应小于 2mm，测量结果偏差小于 2 mm 时采用测量结果，超过此偏差应进行复测。对于悬臂施工部分（悬臂长度为 L）主梁轴线测量误差不得大于（2mm15ppmL） 。实际实施时测量结果偏差小于 2 mm15ppmL 时采用测量结果，超过此偏差应进行复测。支架段高程测量误差应小于 2mm，
43、测量结果偏差小于 2 mm 时采用测量结果，超过此偏差应进行复测。索塔偏位测量误差不得大于5mm。基础沉降测量误差不得大于2mm。232.3.2.2 结构应力监测索塔混凝土监测结果每边平均应力误差应小于15%，当理论应力水平小于 10MPa 时可按照1.5MPa 来进行控制。钢箱梁一侧平均应力误差应小于10%，当理论应力水平小于 60MPa 时可按照6MPa 来进行控制。2.3.2.3 温度场监测结构温度场监测误差小于1，环境温度监测误差小于1。通过测量仪器精度保证测量精度。2.3.2.4 索力监测索力测量误差小于2。依靠测量仪器精度保证测试精度，并结合多次测量及与千斤顶读数的对照。2.3.3
44、 施工控制技术要求和容许误差度指标2.3.3.1 几何控制技术要求匹配后梁段放样高程及轴线误差根据设计院要求及监控指令要求进行。几何控制误差均指实测值与理论预测值间的差异。控制工况主梁上下游高程测点平均值误差应小于悬臂长度的1/3000 ，当1/3000 悬臂长度40mm 时按照 40mm 进行控制, 相邻梁段间平均相对偏差（前梁段平均误差- 后梁段平均误差）不得大于梁段长度的 1/750；上下游高程相对偏差不大于 15mm。主梁轴线偏位不得大于1/10000 悬臂长度，悬臂长度的 1/20000 小于10mm 时应按照10mm 进行控制；相邻梁段间相对轴线偏差不得大于 1/5000梁段长度。
45、索塔偏位误差不得大于20%，当理论索塔偏位的 20%小于 30mm 时可按照30mm 来控制。索塔偏位不作为施工控制的主要指标。每个梁段施工完毕后监控单位应对监控结果进行评价并提供报表。2.3.3.2 索力控制技术要求索力控制误差指实测值与理论预测值间的差异。拉索上下游平均控制误差应小于5%，对根部 3 对索可以放宽至(8-索号)%24。上下游拉索相对偏差不大于 5%。每个梁段施工完毕应对监控结果进行评价并提供报表。2.3.3.3 应力监测其它技术要求应至少在索塔每肢塔柱施工及运营的控制断面设置应力测试断面，并至少在塔柱 4 角设置测点，测试断面及测点可适当加密。应采取措施保证元件损坏率不得大
46、于 20%，埋置于混凝土中的元件应考虑使用水工电缆或其他不易损坏的电缆。索塔应力(温度) 测量可考虑索塔施工期间每个节段测试一次，架梁阶段每个梁段测试一次。当应力水平达到 80%材料允许强度（C50 为 14MPa）或超过误差范围时应提供预警。应力监测结果应在测试断面浇筑 30 天后开始提供。主梁应至少在辅助墩墩顶、0#块、边跨跨中、中跨 4 分点设置测试断面，每个测试断面应力测点不得少于 8 个，测试断面及测点可根据计算适当加密或调整断面位置。应采取措施保证元件损坏率不得大于 20%，超过该损坏率应进行修复。当应力水平达到 60%材料允许强度（Q345 为 126MPa）或超过误差范围时应提
47、供预警。应力监测结果应在每个梁段完成后提供。2.3.3.4 温度场监测其它技术要求温度场监测无其它具体技术要求，监测内容仅用于施工控制分析，可不单独提供温度场监测报表。2.3.4 材料特性监测技术要求2.3.4.1 钢结构重量、弹模及强度监测技术要求钢梁弹模、强度均采用出厂值，除非材料发生变化。钢梁的重量是施工控制中的重要参数，根据以往的经验钢梁实际制造重量往往与设计值存在较大的差异，而且离散性较大，因此宜对钢梁重量进行逐段称重。钢梁重量可以采用安装压力传感器的方式进行测量，要求测量误差小于 1。2.3.4.2 拉索重量、弹模及强度监测技术要求拉索弹模、强度、重量可采用出厂值，除非材料发生变化
48、。从施工控制的角度出发，上述材料参数仅作为控制分析输入参数，需要施工控25制方及时掌握的，但不作为控制目标，因此从施工控制的角度对上述参数不作具体数值上的要求，其要求可根据相应的设计、施工及试验规范办理。2.4 施工 过程异常情况及处置预案在本项目实施的不同施工程序中对以下异常情况进行重点监测并提出处理策略。2.4.1 主梁预制主梁工厂预制阶段对后期监控影响最大的就是主梁的预拼装线形，主梁梁段加工完成后需要根据预拼装线形在胎架上对多个梁段进行组拼，并对相邻梁段的接缝宽度进行复核或调整，最终安装工地连接匹配件并进行 U 肋高强螺栓拼接板号孔以及轴线定位标记的刻画。这个工作一旦完成后主梁现场安装新
49、老梁段间的转角关系就确定下来。监控组应对主梁预拼线形进行复核，并指导钢箱梁加工单位进行预拼线形的。主梁预制线形出现异常将导致现场拼装无法达到预定标高，对于这种情况不易一味通过焊缝宽度来调整高程，焊缝宽度最大不宜超过 20mm，过大的焊接变形将导致较差的焊接质量及较大的焊接收缩量，如果依然无法完成高程调整则应该牺牲部分标高绝对值以保障主梁的匀顺，而这部分标高误差可以考虑通过索力的调整来修正，即在安全的范围内将主梁的几何误差转换为索力（内力）误差。2.4.2 拉索预制拉索预制阶段索长的控制也是个极其重要的指标，其加工精度将直接影响拉索张挂是否成功。监控单位应对拉索预制长度进行复核，当拉索长度出现过长或过短等异常情况导致拉索无法正常锚固的时候可以通过增加垫片或安装锚杯延伸筒来确保正常施工能够延续。2.4.3 拉索张挂考虑到本桥拉索长度及伸长值均较大且为平行钢丝整体挂索，张拉困难较大，索长及拉索弹模误差可能导致拉索无法正常锚固。为了避免上述问题，监控组可以在拉索张挂阶段对牵引力及拉索长度进行一个大致的测试，通过分析来预测张拉端锚头的位置，如果出现无法锚固的风险可以通过适当调整锚固端26锚环的位置来解决。2.4
