1、吉茶高速鹅梨坡特大桥施工监控实施方案专项施工技术方案工程名称：吉首茶洞高速公路方案名称：特大桥施工监控实施方案2012 年 07 月 20 日吉茶高速鹅梨坡特大桥施工监控实施方案目 录1.工程概述 .12.施工控制的目的与意义 .22.1 施工控制目的 .22.1 施工控制的意义 .33.施工控制的原则与方法 .43.1 控制原则 .43.2 监控方法 .64.施工控制主要工作内容 .74.1 理论计算 .74.2 主梁施工过程主梁标高、应变、温度和墩顶偏位监控 .94.3 测试程序 .114.4 观测时间 .124.5 元件保护 .124.6 施工控制有关的基础资料试验与收集 .134.7
2、设计参数误差分析和识别 .134.8 对未来梁段设计参数误差进行预测 .164.9 预告主梁下节段立模标高 .164.10 重大设计修改 .165.阶段施工控制验收 .176.总的要求 .177.各单位配合内容 .188.项目参加人员及主要仪器设备施工监控人员安排表 .199.监控经费报价 .20吉茶高速鹅梨坡特大桥施工监控实施方案0特大桥施工监控实施方案1.工程概述吉茶高速鹅梨坡特大桥是长沙至重庆公路通道吉首至茶洞高速公路 K7+018 处的一座特大桥，左幅桥长 1063.12m，右幅桥长1042.50m。主桥为预应力混凝土变截面连续钢构，设计跨径布置为55+100+55m，位于半径 R=1
3、090m 的圆曲线及缓和曲线上，设计丛坡为 2.6%，左幅桥为下坡车道圆曲线内设 4%的超高，右幅桥为爬坡车道圆曲线内设 3%的超高。主桥下部构造为双支空心墩，空心墩壁厚 60cm，且壁厚沿墩高保持不变，墩高均在 90m 以上，单肢空心墩顶部纵横尺寸为350700cm, 中部纵横尺寸为 300700cm，底部纵横尺寸按坡率50：1 向墩底逐渐放大直达承台顶确定。承台为分离式，纵横尺寸为 15201160cm，高 450cm。承台下设 12 根 D200cm 钻孔灌注桩。主桥上部结构采用单箱单室箱形截面，箱梁梁高、底板厚度均按 2 次抛物线变化。箱梁 T 构根部梁高（箱梁中心线）为 600cm，
4、中跨梁高（箱梁中心线）为 300cm。箱梁顶板宽度为 1200cm，板厚28cm。底板宽度为 650cm，厚度为 6028cm。腹板厚度由根部至中跨依次为 80cm、70cm、55cm、45cm。箱梁在主墩墩顶设有 4 个横隔板，板厚 100cm;在悬臂梁四分点及中跨跨中处均设一横隔板，板厚 40cm。箱梁梁端（边跨支座处）设厚度为 100cm 端横隔板。箱梁单个 T 构分 15 段悬臂浇筑，0 号梁段长 1200cm，其余 114吉茶高速鹅梨坡特大桥施工监控实施方案1号梁段分别为 250cm+10300cm+3350cm；边跨现浇段长 400cm；边跨和中跨合拢段长均为 200cm。0 号梁
5、段采用搭设托架浇筑，其余梁段采用挂篮悬浇。两边跨 400cm 现浇段采用搭设吊架浇筑。全桥合拢顺序为:先合拢中跨，再浇筑边跨并合拢。设计标准：（1） 设计时速：80km/h（2）设计荷载等级：公路-级（3）桥面系宽度：24.5m（4）桥面横坡：双向 2%，圆曲线左幅桥内设 4%超高，圆曲线右幅桥内设 3%超高（5） 地震动参数：地震动峰值加速度少于 0.05g。2.施工控制的目的与意义2.1 施工控制目的吉茶高速鹅梨坡特大桥主桥为 55+100+55m 预应力混凝土变截面连续箱梁，采用悬臂浇筑施工，属于自架设体系施工。即将桥梁的上部结构分节段进行施工，后期节段是靠已浇节段来支撑，逐步完成全桥的
6、施工，也就是无支架而靠自身结构进行施工。自架设体系施工方法的采用，必然给桥梁结构带来较为复杂的内力和位移变化。为了保证桥梁施工质量和桥梁施工安全，桥梁施工控制是不可缺少的。自架设体系施工方法应用在非匀质的混凝土桥中比较复杂。因为混凝土桥除了本身材料是非匀质材料和材质特性不稳定外，它还吉茶高速鹅梨坡特大桥施工监控实施方案2要受温度、湿度、时间等因素的影响，加上采用自架设体系施工方法，各节段混凝土相互影响，且这种相互影响又有差异。由此，这些影响因素必然造成各节段或各层的内力和位移随着混凝土分节段浇筑过程变化而偏离设计值。同时，大跨度预应力混凝土连续钢构桥梁施工过程复杂，设计与施工高度耦合，施工过程
7、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，而且，在边跨或中跨合拢后，还有体系转换问题。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中内力都将难以满足设计要求，并且施工过程中很易导致超应力情况，造成严重后果。为了确保鹅梨坡特大桥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监测和控制。2.1 施工控制的意义为了保证施工质量，必须要对建桥的整个过程进行严格的施工控制。也可以这样说，桥梁施工控制是桥梁建设质量的保证。
8、衡量一座桥梁的质量标准就是要保证已成桥的线形以及受力状态符合设计要求。对于桥梁的下部结构，只要基础埋置深度和尺寸以及墩台尺寸准确就能达到标准，容易检查和控制。而对采用多工序、多阶段自架设体系施工的大跨度预应力混凝土桥梁的上部结构而言，要求结构内力和标高的最终状态符合设计要求，则较为复杂。吉茶高速鹅梨坡特大桥施工监控实施方案33.施工控制的原则与方法3.1 控制原则施工控制的基本方法为自适应控制法。自适应控制法是指根据施工过程中识别出来的参数实际值不断地修正计算模型中的相应参数，使计算模型与实际模型磨合一段时间后，自动适应结构的物理力学规律。自适应控制法的基本原理:通过施工过程的反馈测量数据不断
9、修正用于施工控制跟踪分析程序仿真计算的参数,使仿真分析自身适应实际施工过程,当仿真分析能够准确地反映实际施工过程后,以仿真分析结果指导以后的施工过程。由于经过自适应过程,仿真计算模型已与实际施工过程十分吻合,因而可以达到线形与内力状态双控的目的。该控制系统中必须具备一个有效的参数识别系统。这个识别系统中的参数主要为：梁段自重、结构刚度、混凝土收缩徐变参数、温度、施工临时荷载等。其基本步骤如下:(1)首先以设计的成桥状态为目标,按照规范规定的各项设计参数确定每一施工步骤应达到的分目标,并建立施工过程跟踪分析程序;(2)根据分目标开始施工,并测量实际结构的变形和应力等数据;(3)根据实际测量的数据
10、,分析和调整各计算参数,以调整后的参数重新确定以后各施工步骤的分目标,建立新的跟踪分析程序;(4)反复上述过程,即可使跟踪分析程序的计算与实际施工相吻合,各分目标也成为可实现的目标,进而利用跟踪分析程序来指导以后的施工过程。施工控制是为了对成桥目标进行有效控制，修正在施工过程中各种影响成桥目标的参数误差对成桥目标的影响，确保成桥后结构吉茶高速鹅梨坡特大桥施工监控实施方案4内力和线形符合设计要求。因此，鹅梨坡特大桥预应力混凝土桥梁施工控制的原则为以主梁线型控制为主，应力控制为辅，同时兼顾墩台的偏位。3.1.1 线形要求线形主要是指主梁的线形和桥面线形。成桥后（通常是长期变形稳定后）主梁的线形（控
11、制点的平面坐标和标高）和桥面标高要满足设计要求。为了实现好线形要求，需要严格控制好主梁各节段施工过程中的位移。3.1.2 受力要求控制桥梁受力性能的主要结构是主梁。通常起控制作用的是主梁的上、下缘正应力以及腹板的主拉应力。起控制作用的因素是主梁自重和预应力。在恒载已定的情况下，桥轴线形是影响主梁受力的重要因素。受力要求是指控制主梁在施工过程中和成桥后的应力在安全范围内，满足规范要求。因此，在施工过程中应控制好主梁的受力。3.1.3 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。合拢温度选择、压
12、载合拢也是可采用的手段。吉茶高速鹅梨坡特大桥施工监控实施方案53.2 监控方法大跨度桥梁施工过程复杂、难度大、影响参数多，如：结构刚度、梁段的重量、施工荷载、砼的收缩徐变、温度和预应力等。求解施工控制参数的理论设计值时，都假定这些参数值为桥梁规范的理想值。为了消除因设计参数取值的不确定性所引起的施工中设计采用值与实际的不一致性，必须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。具体流程见下图。大跨度桥梁施工控制框图3.2.1 设计参数识别前期结构分析计算施 工现场数据采集模型参数误差预测确定理论控制数据模型参
13、数误差识别预告下一梁段立模标高立模标高调整分析主梁自重、刚度、弹性模量、施工荷载、温度等吉茶高速鹅梨坡特大桥施工监控实施方案6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） 。3.2.2 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预测未来梁段的设计参数可能误差量。3.2.3 优化调整大跨度预应力混凝土连续钢构桥梁施工控制主要以控制主梁标高和线形为主，优化调整也就以这个因素建立控制目标函数（和约束条件） 。通过分析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，调整未
14、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。4.施工控制主要工作内容4.1 理论计算分别用桥梁平面计算程序和桥梁空间计算程序进行计算分析，复核设计计算所确定的理论成桥状态和施工状态。按照设计和施工所确定的施工工序，以及设计所提供的基本参数，对施工过程进行正装计算，得到各施工状态以及成桥状态下的结构受力和变形等控制数据。与设计的文件相互校对确认无误后，吉茶高速鹅梨坡特大桥施工监控实施方案7作为这座大跨度预应力桥梁的施工控制的理论轨迹。4.1.1 施工状态下以及成桥状态下状态变量的理论数据 主梁节段悬臂浇筑至合拢过程中，各阶
15、段主梁的累计挠度、应力； 主梁的每一个节段在施工过程中（即挂篮就位、混凝土浇筑、张拉预应力）的应力与标高； 主梁施工过程特别是最大悬臂状态横向风力影响和稳定性验算； 成桥状态主梁的内力、应力、挠度、标高。4.1.2 施工控制数据理论值主梁各节段的立模标高、应力。节段悬臂现浇混凝土主梁的立模标高确定：主梁节段采用挂篮进行悬臂现浇，节段前端的位置可通过挂篮立模标高的调整来保证。节段之间的连接可采用折线法的思想，即节段与节段之间允许有折角，不一定按切线相连。由于在正装计算过程中，结点坐标不随位移而变，并且通常取成桥设计标高作为主梁各结点的竖坐标，根据正装计算可得到主梁各梁段控制点的累计挠度，设其值为 ，设主if梁各梁段控制点的成桥设计标高为 , 则各点的立模标高 为:iHLiHiiLif在累计 时 ,累计挠度 + + +ififi1if2i3i4其中： 为由主梁自重在 节段产生的挠度总和；i1为由张拉各节段预应力在 节段引起的挠度总和；if2 i为混凝土收缩、徐变在 节段引起的挠度；i3
