矮塔斜拉桥施工监控方案 62页

新建北京至沈阳铁路客运专线潮白河特大桥主桥（65+85+178+93）m矮塔斜拉桥施工监控方案word可复制编辑 word可复制编辑 潮白河特大桥矮塔斜拉桥施工监控方案目录word可复制编辑1.工程概况12.施工监控的目的、原则、内容和方法32.1监控目的32.2监控原则42.3监控内容42.4控制方法43.施工控制体系53.1施工监控、监测的技术体系53.2施工监控、监测的组织体系63.3施工监控、监测中的实时监测体系及结构安全预报体系73.4运用施工监控、监测体系进行信息分析103.4.1施工监控、监测预测计算提供控制目标理论值103.4.2对反馈施工信息分析确定施工误差状态123.4.3利用参数识别系统对计算参数进行识别、修正133.4.4确定适用的施工误差容许度指标和应力预警机制133.4.5利用施工监控、监测实时计算调整控制目标值134.施工监控理论计算、跟踪计算及参数识别134.1施工监控理论计算144.2结构前期计算144.3施工过程的跟踪计算144.4设计参数识别165.施工监控测点布置方案165.1基础资料及试验数据的收集165.2结构几何变位测点布置方案165.2.1混凝土主梁立模标高的测量要求165.2.2主梁桥面标高及挠度测量175.2.3主梁轴线偏位控制和塔偏位测量185.3结构应力应变及温度测点布置方案185.3.1结构应力应变测点布置方案185.3.2应变计埋设20word可复制编辑 5.3.3应力测试工作中的安全保护细则205.3.4结构应力测量215.3.5测试应力误差分析及比较215.3.6温度测量方案215.4施工过程中斜拉索力测量方案22潮白河特大桥矮塔斜拉桥施工监控方案6.实施中的总体要求227.施工监控表格23word可复制编辑word可复制编辑 潮白河特大桥矮塔斜拉桥施工监控方案1.工程概况新建北京至沈阳铁路客运专线工程潮白河大桥，用于跨越京承高速公路及怀河而设，该桥为（65+85+178+93）m预应力混凝土双塔矮塔斜拉桥，采用塔梁固接、墩塔分离的结构体系。斜拉索横向为双索面布置，立面为半扇形布置，索塔采用钢筋混凝土结构，每个索塔设8对斜拉索。潮白河大桥立面布置见图1.1，从北京（左侧）至沈阳（右侧），其桥墩编号依次为139~143号。主梁截面采用单箱双室、变高度连续箱梁，中支点截面梁高9.5m，跨中及边跨等高段梁高5.5m，梁底下缘按二次抛物线变化。主梁采用三向预应力体系，纵横向预应力钢束采用抗拉强度标准为1860MPa的高强低松弛钢绞线，竖向采用直径为32mm的螺纹钢筋。部分主梁截面示意图见图1.2所示。全桥设计荷载采用ZK标准活载，轨道结构为CRTSⅢ型板式无砟轨道，设计最高行车速度为300km/h。在静活载及温度作用下，梁体竖向挠度限值?≤1.1×L/1100；ZK活载作用下，梁体水平挠度应小于或等于梁体计算跨度的1/4000。word可复制编辑 图1.1潮白河大桥立面图（cm）图1.2主梁截面示意图1word可复制编辑 潮白河特大桥矮塔斜拉桥施工监控方案根据设计文件确定的主要施工步骤如下：施工步骤一：1)139~143号基础及墩身施工2)141、142号墩附近拼装托架并预压3)在托架上立模浇筑0号块及部分塔身（2m），临时固接主梁与墩身4)待混凝土弹模和强度达到设计要求后，张拉并锚固0号块的预应力钢束5)在箱梁下搭设支架并预压，分段浇筑桥塔混凝土施工步骤二：1)在0号块上安装挂篮，拆除支架2)在挂篮上悬臂对称浇筑1号块3)待混凝土弹模和强度达到设计要求后，张拉并锚固1号块的预应力钢束施工步骤三：1)分别以141号、142号墩中心线为对称线移动挂篮至一节段2)在挂篮上悬臂对称浇筑2号节段3)待混凝土弹模和强度达到设计要求后，张拉并锚固2号块的预应力钢束4)重复1~3步，直至4号节段张拉锚固其相应的预应力筋施工步骤四：1)挂设第一对斜拉索并初张拉2)移动挂篮至下一节段3)在挂篮上悬臂对称浇筑5号节段，张拉并锚固5号节段的预应力筋4)移动挂篮至下一节段5)在挂篮上对称悬臂浇筑6号节段，张拉并锚固6号节段的预应力钢束6)挂设第二对斜拉索并初张拉施工步骤五：1)重复上面八步，直至18号节段悬浇完成，张拉并锚固18号节段的预应力筋，挂设第8对斜拉索并初张拉2)悬臂浇筑施工的同时，在两侧边跨搭设现浇支架并预压施工步骤六：1)移动挂篮至下一节段2)在挂篮上悬臂浇筑19号、19‘号节段，同时在19’号节段侧的18号节段上压重800KNword可复制编辑 3)张拉并锚固19号、19‘号节段的预应力筋施工步骤七：1)在支架上现浇两侧边跨现浇段22、23、24号段，其中小里程侧现浇段设合拢段25号节段，同时安装边跨支座2)拆除现浇侧的挂篮及18号节段上压重2word可复制编辑 潮白河特大桥矮塔斜拉桥施工监控方案3)待混凝土弹模和强度达到设计要求后，张拉边跨侧底板束、腹板束C1~C10，顶板束T24、T25、T26、T26’、T23、T27施工步骤八：1)拆除边跨现浇支架2)移动中跨挂篮至下一节段3)在挂篮上悬臂不对称浇筑20号节段4)张拉并锚固T20、T20’纵向预应力钢束及竖向预应力筋、横向预应力钢束施工步骤九：1)拆除中跨挂篮2)安装中跨跨中临时刚性连接构造，解除141、142号墩的临时固接3)用悬吊支架现浇中跨合拢段21，预埋相应预埋件4)待混凝土弹模和强度达到设计要求后，张拉并锚固中跨底板束B2~B12及中跨顶板束T21、T22施工步骤十：1)拆除中跨跨中悬吊支架2)斜拉索终张3)停梁60天后，施工桥面附属等二期恒载4)拆除中跨顶板束T22，补张拉中跨底板束B1、B13束5)施工联间墩不等高顶帽，成桥运营2.施工监控的目的、原则、内容和方法2.1监控目的为了使新建北京至沈阳铁路客运专线工程潮白河大桥安全、优质和高效地建成，即确保主梁在施工中安全而顺利地合龙，并在成桥后桥梁的线形符合设计要求，结构恒载受力状态接近设计期望值，则在桥梁施工过程中必须进行严格的施工监测和控制。斜拉桥（本桥主跨跨径178m）的设计与施工相关性很强，如所采用的混凝土箱梁的施工方法及立模标高以及斜拉桥的施工张拉索力等都直接影响桥梁的成桥设计线形与成桥内力，而施工的实际参数与设计的参数理想取值间差异是客观存在的，若对偏差不加以及时有效的word可复制编辑 调整，就会影响成桥的内力和线形。为此必须在施工现场中采集必要的数据，通过参数辨识后，对理论值进行修正计算，最后对混凝土主梁的立模标高以及斜拉桥的施工张拉力等进行控制和调整，以满足设计的要求。概括地说，施工控制的目的就是根据实际的施工工序，以及现场获取的参数和数据，对桥跨结构进行实时误差分析和结构验算；对每一施工阶段，根据分析验算结果给出结构应力3word可复制编辑 潮白河特大桥矮塔斜拉桥施工监控方案及变形等施工控制参数，分析并调整施工误差状态，建立预警体系对施工状态进行安全评价和控制。这样，才能保证结构的受力和变形始终处于安全合理的范围内，成桥后的结构内力和线形符合设计要求。2.2监控原则监控是要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，确保成桥后结构受力和线形满足设计要求。(1)受力要求反映结构受力的因素包括主梁、索塔、桥墩和斜拉索几部分的截面内力(应力)。其中主梁的上下缘正应力起控制作用。斜拉索索力需满足最大索力(强度)、最小索力(垂度)要求，成桥索力也是影响主梁正应力的主要因素。(2)线形要求主要控制主梁高程及索塔偏位，使成桥后主梁的线形满足设计要求。(3)调控手段监控要采用预测控制法。对于主梁和斜拉索内力(或应力)的调整，通过严格控制预应力束张拉力和斜拉索张拉力实现。对于主梁线形的调整，通过调整立模标高实现，将参数误差以及其他因素引起的主梁标高的变化通过立模标高的调整予以修正。2.3监控内容1)根据该桥主桥结构和施工方法的特点，施工监控的工作内容主要包括以下几项：2)桥梁施工阶段及成桥阶段设计计算复核；3)在混凝土梁浇筑时提供立模标高；4)提供斜拉索索力初始张拉值，以及张拉时其他斜拉索的索力及索力变化值；5)起控制作用施工阶段下各控制截面的应力或应变；6)起控制作用关键工况下的塔柱水平位移；7)成桥状态各控制截面的应力、索力、塔柱水平位移；8)施工过程监控仿真计算。word可复制编辑 2.4控制方法为了消除因设计参数取值的不确切所引起的施工中设计与实际的不一致性，在施工过程中对参数应进行识别和预测。对于重大的设计参数误差，提请设计单位进行理论设计值的修4word可复制编辑 潮白河特大桥矮塔斜拉桥施工监控方案改，对于常规的参数误差，通过优化进行调整。(1)设计参数识别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。(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)优化调整监控主要以控制主梁标高、控制截面弯矩和斜拉索索力为主，优化调整也就以这些因素建立控制目标函数(和约束条件)。通过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，调整本梁段与未来梁段的安装线形，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。3.施工控制体系3.1施工监控、监测的技术体系桥梁的施工监控、监测与桥梁的设计和施工有密切的联系。根据潮白河桥设计和施工的具体特点，参考国内外桥梁施工监控、监测工作的开展情况，拟建立图3.1所示的施工监控、监测技术体系，依此进行施工监控、监测。从工程技术管理上讲，桥梁的施工监控、监测与桥梁设计、施工及监理是密切关联的不可分割的综合技术质量管理体系。从信息论的观点来讲，桥梁的施工监控、监测过程是一个信息采集、信息分析处理和信息反馈的过程。通过实时测量体系和现场测试体系的建立和运行，可以采集到桥梁施工过程中的各类所关心的数据信息；借助桥梁施工监控、监测的计算分析体系，对采集的数据信息进行分析，尤其是对施工中各类结构响应数据(如变形、内力、应力)的分析，可以对施工误差作出评价，根据需要研究制定出精度控制和误差调整的具体措施；最后以施工控制指令的形式为桥梁的施工提供反馈信息。在施工控制计算和误差分析中，通过对施工容许误差度指标数据体系、施工反馈数据(尤其是应力监测数据)、施工控制目标值数据的分析，确立施工状态的索力、应力预警体系。word可复制编辑 5word可复制编辑 潮白河特大桥矮塔斜拉桥施工监控方案图3.1施工监控、监测技术体系3.2施工监控、监测的组织体系为保障施工监控、监测工作保质、保量、高效地完成，必须建立施工监控、监测实施过程的工作制度和组织制度。结合潮白河大桥施工的实际情况和施工监控、监测工作的具体技术内容，建议成立“潮白河大桥主桥施工监控、监测工作领导组”，由潮白河大桥主桥的建设单位、施工单位、设计单位、监理单位和主控单位(承担施工监控、监测任务的单位)的负责人组成。领导组负责施工监控、监测工作实施过程中的总协调工作。同时，由承担潮白河大桥主桥施工监控、监测任务的单位牵头建立“潮白河大桥主桥施工监控、监测工作组”，成员由监控监测单位参加潮白河大桥主桥施工监控、监测任务的技术人员组成。工作组负责施工监控、监测具体任务的实施。施工监控、监测工作组的具体组成见图3.2所示。word可复制编辑 6word可复制编辑 潮白河特大桥矮塔斜拉桥施工监控方案专家组（远程）工地项目负责人测试人员监控分析人员其他技术和工作人员图3.2施工监控、监测工作组的组织体系施工监控、监测领导组负责在每月的工地例会中组织施工监控、监测工作专题内容讨论，听取施工监控、监测工作组对施工监控、监测工作情况的通报。有重大问题时，组织召集进行临时技术讨论。在施工监控、监测工作组的日常工作中，信息传递的时效性、准确性、可靠性和通畅性是保证施工监控、监测工作顺利进行的基本前提。建议按图3.3所示的信息传递机制以监控、监测报表体系为核心进行施工监控、监测的日常工作。图3.3施工监控、监测信息传递机制施工监控、监测工作将接受监理工程师的全面监理。对施工监控、监测而言，其日常工作需要得到设计和施工部门的大力支持和配合，需要信息和意见的及时交流；其控制指令和结果则需要借助监理权威和程序予以发布、执行和反馈。3.3施工监控、监测中的实时监测体系及结构安全预报体系word可复制编辑 从施工现场将采集到大量的实时监测数据。这些实时监测数据大致可分为：——物理测量，包括时间、温度等；——力学监测，指主梁及桥塔混凝土应力；7word可复制编辑 潮白河特大桥矮塔斜拉桥施工监控方案——线型监测，指主梁及桥塔线型、轴线偏位。根据斜拉连续刚构组合桥施工临近惯例，监控内容如下：1线形监控线形控制包括墩身线形和上部箱梁线形两部分控制。线形监控的主要目的是保证上下部结构线形尽可能满足设计线形。(1)桥塔线形控制影响桥塔线形的因素可以分两部分，一个是结构自身影响，一个是外在因素影响。所谓结构自身影响是指上部为坡桥，结构本身对桥塔线形就有理论上的影响。所谓外在因素影响是指施工偏差、温度作用和风荷载作用等。在三种外在影响因素中，温度作用是主要的。消除温度影响主要采取两个措施，一个是清晨较模法，一个是预偏量设置法。前者是根据清晨温度相对均匀的特点，选择固定的立模时间以消除温差影响；后者将墩上的模板测量基准点按计算出的温度偏移量予以预偏，当结构恢复均匀温度状态时，该基准点就会自动恢复到原正确位置，即偏差为零。本桥对桥塔线形监测将利用精密全站仪对主桥桥塔在各施工阶段完成后的控制点进行线形监测，并在桥塔施工结束后，将各控制点的坐标连线，观测其与后视点的角度变化，得到桥塔的侧向偏差。(2)上部箱梁线形控制大跨径桥梁的上部结构线形施工监控一般有两种方法：采用纠偏终点控制的方法。即在施工过程中，对产生主梁线形偏差的因素跟踪控制，随时纠偏，最终达到理想线形。这种方法常有kalman滤波法和灰色理论等。应用现代控制理论中的自适应控制方法。即对施工过程的标高和内力的实测值与预测值进行比较，对桥梁结构的主要参数进行识别，找出产生偏差的原因，从而对参数进行修正，达到控制的目的。本桥上部箱梁线形监控拟以自适应控制方法为主，灰色理论和纯属回归方法为辅。高程监测是指用精密水准仪对主梁各块件控制点的标高进行测量。在浇筑梁段前后、预应力束张拉前后及斜拉索张拉前后对梁段块件标高的测量能反映出实际施工时主梁的挠度变化。这些数据是进行施工控制分析的最重要因素之一。应当指出，在任何桥梁的施工过程中都会涉及到各类施工测量工作。施工监控、监测所要求和关心的测量内容与这些常规测量既有相同的部分又有特殊的要求。施工控制测量的内容和要求专门说明。2应力监控word可复制编辑 应力监控的主要目的是保证大桥施工全过程安全。一般应力监控的方法是在上下部结构中预埋传感器、对斜拉索张拉力监测通过锚索计，然后随着施工的进程测量相应的结构应力，最后通过对比理论应力与实测应力的偏差确定结构工作状态是否正常。在主梁的控制断面上，埋设应力测试元件，以测定各施工阶段主梁的混凝土应力，可采用混凝土应变计或钢筋计等元件来测定主梁的应力状况。把应力监测的结果与施工监控、监8word可复制编辑 潮白河特大桥矮塔斜拉桥施工监控方案测中其它监测结果相结合分析，全面地判断桥梁结构的受力状态，并形成预警机制，从而保障桥梁施工安全可靠地进行。安装调试阶段完成测试仪器的定位、布置导线、采集初始读数等工作。施工期间的数据要根据测试进度的安排，随主梁施工的进行分阶段采集各测点的应力数据。对采集的应力数据资料进行分析计算，对应力异常的施工阶段提出应力预警，并按一定周期提供应力测试阶段报告。在全桥合龙后，对施工阶段的应力测试结果进行汇总及分析，提交应力测试总结报告。3温度控制温度是影响主梁挠度的最主要因素之一。温度变化包括日照温度变化和季节性温度变化两部分。日照温度变化复杂，会引起主梁顶底板温度差，使主梁发生挠曲，同时也会引起桥塔偏移。季节温差对主梁挠度影响比较简单，其变化是均匀的，可采集各节段在各施工阶段的温度，输入计算机计算挠度。因此，为了摸清箱梁截面内外温差和温度在截面上的分布情况，在梁体上布置温度观测点进行观测，以获得准确的温度变化规律。4索力控制在施工过程中，通过监控计算与调整计算等工作，提供各索力的初始张拉力，以及后续调索索力。并在施工过程中，对各混凝土节段施工前后既有斜拉索索力的变化等进行监测，并在必要时进行索力调整张拉等。5试验监控(1)施工单位完成挂篮试验，获取挂篮弹性变形曲线，为提供立模标高服务。在桥梁悬臂施工中，挂篮在承受混凝土梁段重量时会发生弹性变形，因此，需要在确定主梁梁段的立模标高中预先考虑其变形的影响，以确保主梁线型得到控制。通常，在制造挂篮时，应对挂篮进行静力加载试验以确定其刚度，或者在挂篮设计时通过仿真计算来确定其刚度，供施工单位使用。在施工监控、监测工作中，还应根据挂篮的实际使用情况，通过一定的方法来校核分析挂篮的刚度。(2)施工单位完成混凝土材性试验，包括混凝土弹性模量E和混凝土容重γ两项内容。在预应力混凝土梁桥梁的施工中，混凝土力学性能的变异性对施工计算的影响很大。如主梁混凝土的实际容重与设计取用值的差异将直接引起恒载计算的差异，混凝土弹性模量实际值与设计值的差异将引起主梁刚度计算的差异，而这些都会导致设计计算得到的主梁施工挠度与实际挠度之间出现偏差。混凝土的材料特性的离散性往往较大，在以往的施工监控、监测工作中，曾发现混凝土的弹性模量实测值较设计取值高出15%，且混凝土的弹性模量随时间而增长，因此有必要对工地现场用于主梁的混凝土进行专门的弹性模量测试。试验时取几组试件做混凝土7天和28天的静弹性模量测试，用其统计平均值作为弹性模量施工控制计算的实word可复制编辑 测值。根据以往桥梁施工控制经验，混凝土的实际容重与设计值之间也存在一定的差异。混凝土的容重参数可直接使用施工单位工地试验室的测试资料。9word可复制编辑 潮白河特大桥矮塔斜拉桥施工监控方案3.4运用施工监控、监测体系进行信息分析3.4.1施工监控、监测预测计算提供控制目标理论值施工监控、监测在实施时的第一步工作是要形成控制的目标文件。施工监控、监测的预测计算将采用设计计算参数对施工过程进行分析，计算出控制目标的理论真值。理论真值由主梁理论挠度、主梁理论轴线和主梁截面理论应力等系列数据组成。在这一计算过程中将与设计计算进行相互校核，以确保控制的目标与设计要求一致。桥梁施工监控、监测的目的就是使施工与设计尽可能一致。在桥梁的设计计算中通常会采用一些假定的参数用于计算，譬如材料的弹性模量、容重、施工时间等。另外，在设计计算中还有大量的指定的计算参数，比如施工顺序等。在桥梁的施工控制计算中通常会采用尽可能真实的参数用于计算，以反映出设计与施工的差异。设计计算和施工控制计算的区别和联系，以及施工监控、监测的基本流程和控制目标如图3.4所示。由于桥梁设计和施工中存在着这两种既不相同又相互联系的计算过程，并且在实际工作中这两类计算可能采用不同的计算模型，由不同的单位来完成，因此，为使施工监控、监测指导的施工能与设计结果相一致，首先要校核设计计算与施工监控、监测计算的闭合性。其校核过程如图3.5所示。这一校核过程主要是在施工控制计算初期，根据提供的设计图纸等资料，建立施工控制计算模型(a)，采用设计计算的主要参数(B)和设计计算中假定的施工时间(C2)进行计算。用此过程下的施工控制计算结果与设计计算结果进行比较核对，以校核二者是否在计算模型(aA)及施工方法模拟(c1C1)间存在实质性差异。只有在两者计算结论基本一致的前提下，施工监控、监测的开展才有实际意义；否则，需要与设计人员一起仔细核对两种计算过程，找出并解决存在的问题。word可复制编辑 10word可复制编辑 潮白河特大桥矮塔斜拉桥施工监控方案控制目标(在绝大多数情况下与设计结果一致)D.设计计算结果D1.各施工阶段线型、内力D2.成桥线型、内力设计计算施工控制计算A．设计计算力学模型B．设计计算参数B1.指定参数B2.假定参数C．设计计算施工步骤a.施工控制计算力学模型b.施工控制计算参数b1.设计指定参数b2.现场测试及拟合参数c.施工控制计算施工步骤d.施工控制计算结果(形成控制文件)d1.各施工阶段线型、内力d2.成桥线型、内力发布指令，指导施工施工信息返馈实际施工结果1．各阶段施工后的线型、内力2成桥后的线型内力图3.4设计计算与施工监控、监测计算的区别和联系设计计算结果比较开展下一步施工控制工作基本一致A．设计计算力学模型B．设计计算参数C．设计计算施工步骤C1.施工方法模拟C2.假定施工时间设计计算施工监控、监测校核计算a.施工控制计算模型b．设计参数和实测计算参数c.施工控制计算施工步骤c1.实际施工方法模拟c2.实际施工时间有实质差施工控制校核计算结果word可复制编辑 图3.5设计计算与施工监控、监测校核计算11word可复制编辑 潮白河特大桥矮塔斜拉桥施工监控方案3.4.2对反馈施工信息分析确定施工误差状态目前的各类施工监控、监测的理论的实质上都是基于对采样误差的分析和确定调整方法以控制误差状态。施工误差的出现是不可避免的，但各类施工误差会出现不同的分布形态。常见的误差形态有图3.6所示的三类。word可复制编辑15129630-3-6-9-12-15123456789101112131415word可复制编辑(a)白噪声形态分布误差word可复制编辑15129630-3-6-9-12-15123456789101112131415word可复制编辑(b)连续单向分布形态误差word可复制编辑15129630-3-6-9-12-15123456789101112131415word可复制编辑(c)大峰值误差图3.6常见误差形态分布图3.6-aword可复制编辑 中的误差分布，由于其单个误差峰值较小，且正负误差分布均匀，类似于白噪声干扰，它对结构的影响很小，是施工控制所追求的理想状态。图3.6-b中的误差分布，虽然其单个误差的峰值较小，但整体误差分布出现连续的正向或12word可复制编辑 潮白河特大桥矮塔斜拉桥施工监控方案负向分布，特殊时会呈现积累放大现象。有积累的连续分布误差会对结构线型及内力产生严重不利影响。图3.6-c中的误差分布，虽然其整体误差均值较小，但出现单个误差峰值较大的情况，会对结构的内力和线型产生严重影响，必须加以控制和调整。施工监控、监测中应根据施工反馈的数据与施工控制的预测计算的理论目标真值及施工监控、监测的实时计算结果的修正目标真值进行比较，确定误差的实际分布状态，对连续分布误差和大峰值误差进行及时调整。3.4.3利用参数识别系统对计算参数进行识别、修正施工中如出现有发散趋势的连续分布误差状态，这类误差的产生大多源于计算参数失真引起的目标值失真，必须进行参数识别、参数修正或参数拟合，提供合理的目标真值。对于产生参数失真的原因必须进行认真分析，以便在施工中加以控制。在悬臂施工的桥梁中产生误差发散的主要参数是体系刚度和主梁自重。3.4.4确定适用的施工误差容许度指标和应力预警机制要确定误差峰值的大小和确定是否进行误差调整，必须确定一套符合施工实际情况的误差容许度指标体系。过严的误差容许度会为施工带来困难，延误施工进度，过松的误差容许度会为施工留下一定的隐患。误差容许度的确定还必须满足设计和监理对施工质量的要求。3.4.5利用施工监控、监测实时计算调整控制目标值在进行参数调整拟合后，利用实际的施工时间参数和实际的施工荷载参数进行施工监控、监测实时计算，产生施工控制实际目标真值，用于下一阶段的立模标高确定和误差分析。4.施工监控理论计算、跟踪计算及参数识别施工监控计算主要包括：校核主要的设计数据；根据施工方法和成桥目标内力状态确定施工张拉索力；根据施工方法和成桥目标线形确定混凝土箱梁的立模标高；提供施工各理想状态线形及内力数据；对施工各状态控制数据实测值与理论值进行比较分析，进行结构设计word可复制编辑 参数识别与调整，对成桥状态进行预测与反馈控制分析。施工监控理论计算主要采用大型有限元分析软件MIDAS和第三方桥梁计算软件进行，并相互印证，确保计算结果的可靠和准确。13word可复制编辑 潮白河特大桥矮塔斜拉桥施工监控方案4.1施工监控理论计算监控理论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监控参数进行计算及预测，为施工提供施工监控目标值，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。监控计算的主要内容包括：主要设计参数校核；索力张拉方案、线形控制和应力索力控制计算。(1)索力是斜拉桥施工监控最关键的部分，一方面拉索是斜拉桥结构最重要的承重构件，斜拉索的应力控制是保证施工安全的关键。另一方面，对于大跨度斜拉桥，各个施工阶段的线形和内力的控制，主要是通过斜拉索张拉力的调整来实现的。因此索力控制计算是施工监控计算的重点，具体包括施工过程中张拉索力的确定，调索索力的确定，成桥索力的确定。(2)斜拉桥线形控制计算的主要内容有以下几个方面：①按照设计成桥状态确定结构成桥线形；②确定混凝土主梁的立模标高；③根据现有桥梁状态对下一阶段施工线形进行预测；④根据施工阶段及步骤，考虑临时荷载、温度荷载等因素的影响，进行实测值与理论值的误差分析。(3)应力索力控制计算的主要内容，是计算在各个施工阶段，在各种施工荷载及临时荷载组合情况下结构关键截面的应力值及安全程度，并与实测值进行比较，其次是对下一阶段施工进行模拟计算，分析并预测关键部位的应力水平，对施工方案是否可行进行判断。4.2结构前期计算计算初始状态一般可以取用设计部门确定的设计成桥状态作为监控计算的基础。监控计算应对设计成桥状态进行复核验算，并进行优化，以确定最优的设计成桥状态，并以此作为监控计算的目标状态。根据桥梁的几何参数、结构参数和初始状态建立有限元模型。按照施工方案对整个施工过程进行仿真计算。施工监控计算结果应与设计计算结果相核对，以校核二者在计算模型及施工模拟等方面是否存在实质性差异。只有当二者计算结论基本一致时才开展后续的施工监控工作。否则，通过与设计人员一起仔细核对两种计算过程，找出并解决存在的问题。word可复制编辑 4.3施工过程的跟踪计算施工监控过程中应选择结构的某些参数作为计算控制参数。计算控制参数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14word可复制编辑 潮白河特大桥矮塔斜拉桥施工监控方案梁结构行为的影响，而且，这些参数应易于表示，易于度量，易于取得。主要计算控制参数包括：(1)斜拉桥主梁的各控制截面在阶段施工前后位移值及位移增量；(2)斜拉桥主梁和桥塔各控制截面在阶段施工前后应力值及应力增量；(3)各施工阶段中斜拉索的索力及索力增量；阶段施工完毕后，将计算控制参数结果与施工监测结果进行比较，若两者差别满足要求，则按原计划提出下阶段指令以进行下阶段的施工；若不满足要求，则根据最新的实测监控参数进行结构分析，提出调整方案，然后进行下一阶段施工。整个施工监控计算分析的流程如图4所示。word可复制编辑 图4施工监控计算分析流程图15word可复制编辑 潮白河特大桥矮塔斜拉桥施工监控方案4.4设计参数识别设计参数的识别就是通过量测施工过程中实际结构的行为，分析结构的实际状态与理想状态的偏差，用误差分析理论来确定或识别引起这种偏差的主要设计计算参数，经过修正设计参数，来达到控制桥梁结构的实际状态与理想状态的偏差的目的。主要有以下因素引起误差：(1)斜拉索张拉力误差对结构的影响；(2)支架变形对标高的影响；(3)结构自重误差对结构的影响；(4)索塔、主梁及斜拉索的刚度误差对结构的影响；(5)施工荷载变动对结构的影响；(6)日照、温差、温度升降的影响。5.施工监控测点布置方案5.1基础资料及试验数据的收集(1)混凝土容重以及龄期为3、7、14、28、90天的弹性模量。(2)斜拉索容重及弹性模量。(3)气候资料：晴雨、气温、湿度、风向、风速。(4)阶段实际工期与未来进度安排。(5)挂篮重量、支点位置及前端点的弹性和非弹性变形值。(6)施工荷载及其在桥上布置位置。5.2结构几何变位测点布置方案5.2.1混凝土主梁立模标高的测量要求（1）测点布置：立模标高的测点位置见图5.2.1中的“|”所指处，即：底板模板两个特征位置。（2）测量方法：用水准仪或高精度全站仪测量立模测点标高。立模标高由施工单位测量。（3）测量时间：观测时间一般定在夜晚23点至凌晨5word可复制编辑 点，由监理根据当天的天气状况确定测量时间。16word可复制编辑 潮白河特大桥矮塔斜拉桥施工监控方案图5.2.1混凝土主梁截面立模标高测点位置示意图5.2.2主梁桥面标高及挠度测量(1)测点布置：在每一梁段前端点顶板设立三个标高观测点，同时也作为挠度观测点，主梁标高及挠度测点示意图如图5.2.2所示。测点须用短钢筋预埋设置并用红漆标明，跨中设永久观测点。通过对应测点的高程关系，可换算各测点主梁挠度。(2)测试方法：用水准仪或高精度全站仪测量。桥面标高标高由施工单位测量。(3)测试时间：观测时间一般定在夜晚23点至次日早晨7点前（一般是太阳升起之前完成测量工作），由监理根据当天的天气状况确定测量时间。word可复制编辑 图5.2.2主梁挠度测点布置图17word可复制编辑 潮白河特大桥矮塔斜拉桥施工监控方案5.2.3主梁轴线偏位控制和塔偏位测量主梁平面线形监控主要是监控每施工一个主梁节段，桥轴线实际平面坐标是否与设计平面坐标吻合。平面线形控制属常规测量监控，平面监控测点设在每个梁段前端顶面中心。索塔偏位测量同样采用全站仪测量。在索塔施工封顶完成后，每个索塔左右塔柱顶各设1个测点(设置反射棱镜作为测点)，测点位置选在塔顶便于观测的可靠位置处。塔偏位在每根斜拉索按施工张拉索力张拉完成后对其进行测量。5.3结构应力应变及温度测点布置方案通过结构的应力—应变测量，一方面可以掌握结构实际受力状态，另一方面用来评价施工质量。本桥主梁、桥塔选用振弦式应变传感器，具有量程大、精度高、非线性范围大、零漂、温漂范围微小，自身防破损的能力好，便于长期观测的优点。5.3.1结构应力应变测点布置方案为了测量结构主要控制截面的应力应变，需在这些截面相应位置上布置振弦式应变计。(1)主梁应力测点布置主梁每个截面所有传感器的导线均引至桥面翼缘板，主梁应力监测截面编号见图5.3.1。箱梁应力测试截面主跨拟布置在0号块附近(1#块悬臂梁根部)、L/4及合拢段(L/2)关键截面处，边跨拟布置在0号块附近(1#块悬臂梁根部)、L/4及L/2处，另选取左端梁桥合拢段处以及140号墩所对应梁截面作为控制截面，全桥共布置13个测试截面。具体截面传感器布置如下：1)截面5、6、10、11拟埋设10个传感器，传感器布置示意图见图5.3.2；2)截面2、4、7、9、12拟埋设6个传感器，传感器布置示意图见图5.3.3；3)截面1、3、8、13拟埋设4个传感器，传感器布置示意图见图5.3.4。全桥主梁共埋设应力传感器个数共计86个，现场埋设根据实际情况进行相应的调整。word可复制编辑 图5.3.1主梁应力监测截面布置示意18word可复制编辑 潮白河特大桥矮塔斜拉桥施工监控方案图5.3.2截面5、6、10、11传感器布置示意图(单位cm)图5.3.3截面2、4、7、9、12传感器布置示意图(单位cm)word可复制编辑 图5.3.4截面1、3、8、13传感器布置示意图(单位cm)(2)桥墩及索塔应力测点布置桥墩应力测试截面拟布置在桥墩底部，索塔应力测试截面拟布置在索塔的底部。全桥主墩各布置一个测试截面，索塔各布置一个测试截面。每个桥墩测试截面拟埋设6个传感器，19word可复制编辑 潮白河特大桥矮塔斜拉桥施工监控方案桥墩应力测试截面传感器布置示意如图5.3.5，为方便测试悬臂施工过程不平衡力状况，亦可将墩截面测点布置于0号块与墩的临时固结处。每个索塔测试截面拟埋设4个传感器，索塔应力测试截面传感器布置示意如图5.3.6。感器布置示全桥桥墩及索塔拟共计埋设28个传感器。现场埋设根据实际情况进行相应的调整。图5.3.5桥墩应力监测截面传意图(单位：cm)图5.3.6桥塔应力监测截面传感器布置示意图(单位：cm)5.3.2应变计埋设对于梁体与桥塔，采用振弦应变计。在混凝土浇筑前，在控制截面位置将应变计绑扎在相应位置处的钢筋上。为保证主梁、墩埋设的振弦应变计有较高的成活率和测量精度，需对埋设的应变计特殊处理和进行多项检查。首先，为防止外界电磁场干扰，全部采用多股铜芯屏蔽线；其次，由于监测属于长时间稳定性测量，且连接线较长，对连接线采用焊接，并在接头处用绝缘胶布反复包扎，再用703硅胶进行密封；然后用万用电表测量有无断路，检查引线与被测构件有无短路。在操作中尽可能准确地使振弦应变计与纵向应力方向保持一致。在安装传感器之前对传感器进行标定，确保数据采集的准确。5.3.3应力测试工作中的安全保护细则word可复制编辑 1)施工中应注意应力测试的安全标识，在含有测试断面的梁段中进行施工时应注意避免对测试元件、测试线路、集线器的损害。20word可复制编辑 潮白河特大桥矮塔斜拉桥施工监控方案2)严禁非测试人员擅自移动、打开测试元件及集线器。3)严禁破坏应力测试元件、线路和仪器，严禁切割测试线路。4)应力测试时在测试元件及线路附近应避免使用高温或强电磁设备。5)严禁将液体物质倾倒于测试元件、线路及转接器上或附近。6)严禁涂污线路及测点编号。7)请勿任意在箱梁内测点附近堆放施工荷载。8)严禁故意敲打、挤压测试元件。9)对违反本保护细则的行为将进行追究、处罚。5.3.4结构应力测量主梁和桥塔的应力测量主要按以下步骤进行：①混凝土浇筑、养生，即梁段预应力张拉前；②梁段预应力束张拉后；③斜拉索张拉锚固后；并对体系转换、桥面铺装各工况的应力进行监测，直至全桥竣工。要求在每一施工阶段，各工况测量时的温度变化不宜太大。5.3.5测试应力误差分析及比较桥梁结构的实际状况与理论状况总是存在着一定的误差，主要由设计参数误差、施工误差、测量误差、结构分析模型误差等综合因素干扰所致。只有通过理论分析、误差分析等手段，使测试应力结果尽可能地接近于实际结构，才能较准确地掌握结构的真实应力状态。5.3.6温度测量方案桥梁施工过程中，环境温度的变化及日照温度会影响到结构体系内的内力分布。结构的温度变化还影响到测量的结果，虽然控制节段测量的时间均安排在清晨日出前进行(一天温度较稳定的阶段)，但仍然以消除跨季节的体系温度差及主梁的顶底板温差，因此，需进行温度观测，用于施工控制分析中的温度效应修正。在施工控制实施中针对特征季节(夏季、冬季)和特征天气状况(晴天、阴雨天)，选择代表性的时段进行构件温度场的测量，同时进行环境温度的连续观测，以掌握该条件下的主梁、word可复制编辑 索塔和斜拉索的温度分布规律，模拟各个构件的特征数据温度场，为施工控制计算中温度修正计算提供科学的特征数据，并为合龙时的时机选择提供参考。对于斜拉索温度的观测，拟采用温度枪进行。对于主梁、桥塔的温度场观测，拟采用应力传感器自带测温功能，与应力同步进行测量。21word可复制编辑 潮白河特大桥矮塔斜拉桥施工监控方案5.4施工过程中斜拉索力测量方案斜拉桥索力测试的准确与否直接关系到斜拉桥施工控制的顺利实施，在工程实际中，常用的索力测定方法有压力表测定法、压力传感器测定法以及频率法。该桥主桥的斜拉索索力采用频率法进行。频率法测索力分3步进行：①在环境激励下利用加速度传感器拾取斜拉索的随机振动信号，然后通过频域分析获取斜拉索的频谱图，据此识别出斜拉索的各阶振动固有频率；②通过理论分析(解析法与有限元法)与现场标定，获取斜拉索索力与振动固有频率之间的对应关系；③把实测频率代入上述关系中，得到实测索力。可见，频率法测索力是一种间接方法，频率法的精度取决于高灵敏度拾振技术以及准确的索力、频率对应关系。频率法测试索力流程见图5.3.1。加速度计实测索力电荷放大器频率与索力关系数据采集卡计算机图5.4.1频率法测试索力流程图钢弦应变式传感器是压力环式传感器的一种，是一种直接测定法。为了更加准确的获取斜拉索索力值，拟选取3~5根代表性斜拉索（涵盖短索、中长索及长索）设置钢弦应变式传感器（压力环），使之与频率法测得的索力值进行对比验证，以校核频率法测试的准确性。6.实施中的总体要求(1)所有观测记录必须注明施工状态、日期、时间、天气、气温、风向、风速、桥面特殊施工荷载和其它突变因素。(2)主梁悬臂施工时，需在每一节段预应力索和斜拉索张拉后，由监控方进行数据分析处理后，给出下一梁段立模预拱度值。(3)立模控制指令经业主、设计、监理等单位签认后，施工单位方可执行。施工控制流程如图6.1所示。word可复制编辑 22word可复制编辑 潮白河特大桥矮塔斜拉桥施工监控方案前期结构计算分析吊机前移、吊装梁段就位梁段临时固定、张拉斜拉索设计参数误差识别设计参数误差预测安装线形及张拉索力调整下达施工指令预告安装线形及张拉索力施工标高、应变温度测量及相关试验图6.1箱梁吊装施工监测监控框图7.施工监控表格1、表格类型(1)应力应变测试数据记录表(2)应力应变实测值与理论值比较表(3)监控报告单(4)高程测量纪录表(5)索力监测表2、表格编号规则为了管理好施工控制中的大量数据和表格，对表格进行如下方式的编号：(1)表格编号格式：表格T—P—N(—C)(2)编号中各部分的具体含义为：①T：表格类型号，监测填YL、监控填BGword可复制编辑 ②P：墩位号，分别为填墩号自然数(3)N：梁段，填梁段号自然数；23word可复制编辑 潮白河特大桥矮塔斜拉桥施工监控方案(4)C：工况号1—梁段浇完全部砼、预应力索张拉前；2—预应力张拉后。注：所有表格根据具体情况可进行相应优化修改。word可复制编辑 24word可复制编辑 潮白河特大桥矮塔斜拉桥施工监控方案应力应变测试数据记录表墩号：施工梁段号：工况：表格编号：测试日期：测试时间：天气：外界温度：截面位置测点编号测点标记测试频率应力或应变截面位置测点编号测点标记测试频率应力或应变截面位置测点编号测点标记测试频率应力或应变说明：测试：计算：word可复制编辑 25word可复制编辑 潮白河特大桥矮塔斜拉桥施工监控方案应力应变实测值与理论值比较表墩号：施工梁段号：工况：表格编号：测试日期：测试时间：天气：温度：截面位置实测值理论值实-理截面位置实测值理论值实-理说明：填表：复核：审核：word可复制编辑 26word可复制编辑 潮白河特大桥矮塔斜拉桥施工监控方案监控报告单主送单位：抄送单位：报告内容：监控单位：年月日word可复制编辑 27word可复制编辑 潮白河特大桥矮塔斜拉桥施工监控方案高程测量纪录表号墩梁段前端点标高测量纪录表编号：BG——X—Y施工工况：测量时间：温度：湿度：梁段编号标高测点预埋短钢筋高度梁段编号标高测点预埋短钢筋高度上游侧下游侧上游侧下游侧上游侧下游侧上游侧下游侧填表：复核：审核：注：编号中X为施工梁段号中的阿拉伯数字；Y表示预应力张拉前填1、张拉后填2word可复制编辑 28word可复制编辑 潮白河特大桥矮塔斜拉桥施工监控方案索力实测值与理论值比较表塔号：施工梁段号：工况：表格编号：测试日期：测试时间：天气：温度：索号实测值理论值实-理索号实测值理论值实-理说明：填表：复核：审核：word可复制编辑 29word可复制编辑