春晓中八路桥梁施工监控方案与组织管理.doc

1、春晓中八路桥梁施工监控方案与组织管理 秦玉霞 (宁波经济技术开发区春晓开发建设指挥部 浙江宁波 315830) 摘 要 ： 大 跨 径 桥 梁 的 施 工 监 控 每 座 桥 都 有 其 不 同 特 点 ， 如 何 保 证 不 同 桥 型 、 不 同 施 工 特 点 的 桥 梁 能 满 足 设 计 的 要 求 ， 是 施 工 监 控 工 作 的 重 点 ， 其 中 监 控 方 案 与 组 织 管 理 工 作 尤 为 重 要 。 关 键 词 ： 大 跨 径 桥 梁 施 工 监 控 组 织 管 理 中 图 分 类 号 ： U448 文 献 标 识 码 ： A 文 章 编 号 ： 1672-3791

2、(2009) 08(c)-0000-00 1 工程概况 春晓中八路 2 号桥上部结构形式为 24.6+90+24.6m 下承式连续梁拱组合体 系。纵梁采用预应力混凝土箱梁结构，单箱单室截面，桥台、跨中梁高 180cm，桥墩处梁高 360cm，箱梁顶宽 900cm，底宽 600cm，全桥共设 2 道纵 梁，25 道预应力混凝土横梁，其中 2 道桥台横梁，2 道桥墩横梁，21 道中横梁。 桥墩横梁采用单箱单室截面，高 360cm，宽 300cm，桥台横梁采用矩形实心截 面，高 180cm，宽 230cm；中横梁采用 T 形截面，宽 55cm，高 180cm。预应力 束采用 15.24mm 的高强度

3、低松弛钢绞线，配套锚具采用 OVM 锚具，塑料波 纹管成孔。 主拱理论跨径为 90m，计算矢高 20m，矢跨比 1/4.5，理论拱轴线方程为： y=0.88889x-0.00988x2。副拱肋拱轴线为圆弧线，圆弧半径为 292.025m。全桥共 设两榀钢管混凝土拱，拱肋截面为矩形，主拱肋高 160cm，宽 190cm，钢管壁 厚 20mm，副拱肋高 120cm，宽 190cm，钢管壁厚 12mm，主拱内灌 C50 微膨 胀砼，其余为空钢管。在主拱肋钢管顶设一组排气孔，在拱脚处各设一组进料 口，待泵送砼完毕后，封死排气孔及进料口。拱肋与纵梁固结，两榀拱肋横向 间距为 24.5m。 每榀拱肋设 1

4、5 根厂制吊杆，吊杆间距 5.4m，吊杆采用 PES(FD)7-85 半平 行钢丝成品索，外包双层高密度聚乙烯（PE）护套，配套锚具采用带有纠偏装 置的 OVMLZM(K)7-85 锚具，吊杆标准强度为 1670MPa，破断力为 5463kN， 吊杆采用单端张拉，张拉端设于拱肋顶部，固定端设于箱梁底部。 下部结构桥台采用一字型桥台，台身厚 200cm，桥台基础采用 125cm 钻 孔灌注桩基础；桥墩为立柱式，桥墩承台厚度 250cm，桥墩基础采用 125cm 钻孔灌注桩基础；桩基按摩擦桩设计。 2 施工监控的具体内容 2.1 计算模型的建立及对施工阶段的跟踪计算 2.1.1 基本资料收集 （1

5、）钢管的弹性模量、泊松比及容重；混凝土龄期为 3、7、14、28、90 天的强度与弹性模量，混凝土的容重，混凝土的徐变收缩参数。 （2）气象资料：收集晴雨、气温、风向、风速等气象资料。 （3）实际工期与未来进度安排，此项内容施工单位必须提前通知施工监控 方。 （4）满堂支架结构形式及材料特性，施工荷载在拱肋上布置的位置与数值， 临时铰的位置及性质。 （5）本桥的设计图纸及相关的设计变更资料。 2.1.2 结构参数的初步选择 结构参数是施工控制中模拟分析的基本资料，其准确性直接影响分析结构 的准确性。结构参数主要包括：结构构件截面尺寸、结构材料弹性模量、材料 容重、材料热膨胀系数、施工荷载、预加

6、的应力和索力。以上这些参数需施工 单位在每个工序施工前准确给出，有的参数需取规范中的建议值。 2.1.3 应力监测的理论计算 在桥梁的应力监测中，对结构在每个施工阶段的变形和受力分析是其最基 本的内容，因此，必须通过合理的计算方法和理论分析来确定桥梁结构在每个 施工阶段的理想的受力和变形状态，以便控制施工过程中每个阶段的结构行为， 使其最终的成桥线形和受力状态满足设计要求。本桥监控中桥梁结构的计算方 法采用正装分析和倒装分析相结合的方法。正装分析法，又称前进分析法，是 大跨度钢管砼拱桥施工控制的主要工作内容之一。正装分析法根据确定的施工 顺序完成各施工状态及成桥后的内力、位移与稳定性计算，进而

7、确定出结构各 施工阶段的内力、位移与稳定性理论值，作为施工控制的理论轨迹计算可考 虑施工的进程、时间、相应状态、临时荷载、环境温度、截面刚度变化、结构 变化、砼的收缩与徐变等因素，以此确定出桥梁的预拱度，构件的无应力下料 长度，预测下一施工状态及施工成桥状态的内力、位移与稳定性。倒装分析法 以成桥理想状态为初始条件，按实际施工相逆的步骤，逐步拆去每一个施工项 对结构的影响，从而确定结构在施工各阶段的状态参数。将上述两种方法交替 使用、调整分析，以期真实地模拟各施工阶段结构的受力和变形，更好地指导 施工。 2.2 应力监测 施工监测过程中应力观测是整个控制工作的主要内容之一，必须认真执行， 并保

8、证数据的可靠性。为此，应力测量工作应作为施工的一个工序来完成，测 量所得的数据应经有关人员分析认可后方可进行下一工序的施工。同时还要做 到：所有观测记录都注明日期、时间、工况、气温、桥面特殊施工荷载和其他 突变因素等。应力监控将包括主梁和拱肋的各主要控制断面。 2.2.1 应力测点布置 本桥应力测试截面分别布置在主梁和主拱的关键截面，共 16 个应力监控截 面，其中主梁 9 个，主拱 5 个，副拱 2 个，如图 1 所示。 主梁为预应力混凝土箱形梁，每个截面布置 7 个内埋式混凝土应力传感器， 应力测点布置如图 2 所示。主拱为钢管混凝土结构，施工过程中主要监控钢管 外表面的应力，每个监测截面

9、布置 4 个外贴式应力传感器，分别设置在钢管的 上、下缘和侧向外表面，如图 3 所示。 A3A2A1 A4A5B5B4B32B1 B6B78B96 9 图 1 应力监控截面布置图 图 2 主梁应力测点布置 图 3 主拱应力测点布置图 2.2.2 测量方法与仪器 由于应力监测是一个长时间的连续的量测过程，因此应力测量采用钢弦式 应力传感器，因为这种传感器具有良好的稳定性，具有应变累积功能，抗干扰 能力强，数据采集方便。钢弦式传感器将包括以下类型：JXG-1 型钢筋应力计 和 JMZX-212AT 型表面式应变计。这二种类型的传感器的技术参数见表 4.1。钢 弦式应力计的采集系统采用振弦检测仪，它

10、的测量范围、测量精度、存贮容量 和使用环境温度如下。 （1）测量范围：振弦频率：600Hz3000Hz；振弦温度：-40125。 （2）测量精度：频率精度：0.10.1Hz；温度精度：1。 （3）存贮容量：2500 个测试点。 （4）使用环境温度-1040，相对湿度小于等于 90。 钢弦式传感器的技术参数 表 4.1 传感器类 型 技术指标 JXG-1 钢筋应力计 JMZX-212AT 表面应变计 分辨率（） 0.2 0.2 重复性（） 0.5 0.5 非线性度（） 2 2 温度漂移(Hz10) 34 34 零点漂移(Hz3 个月) 35 35 温度范围（） -10+50 -10+50 规格（

11、 ）-2000+1000 -2000+1000 精度（ ） 1 1 2.3 桥梁线型监测 桥梁线形监测是施工监控工作的主要内容之一，其目的是通过各施工阶段 结构线形的控制，保证桥梁结构的成桥线形与设计线形相符。本桥线形控制主 要包括主梁和主拱线形控制两部分。 2.3.1 测点布置 （1）主梁线形控制断面：主跨跨中断面、主跨 L/4 断面、主跨 3L/4 断面； 边跨跨中断面、支点断面，共计 9 个断面。除支承处各断面布置 2 个高程测点 外，其余均布置 4 个高程测点于断面上，分别位于箱梁腹板顶部。 （2）主拱线形控制断面：拱脚断面、L/4 断面、拱顶断面、3L/4 断面，共 计 5 个断面。

12、标高测点布置在拱肋两侧侧面的钢箱表面，并在拱肋两侧布置拱 肋侧倾传感器。 2.3.2 监测手段 主梁线形采用精密水准仪测量。 主拱线形采用全站仪测量，每个控制点上安设反光棱镜或反光片，采用三 角高程法测量各控制点的高程。拱肋的侧倾观测，应对 A2、A3、A4 三个测点进 行拱肋侧向位移变化。 2.4 吊杆张拉力的监测 吊杆索力是设计的主要参数，也是施工监控中重要的控制参数，索力量测 效果将直接对结构的施工质量和施工状态产生影响。间接法测张拉力，利用吊 索的索力和吊索的振动频率之间存在着一定的关系，因此如能测出吊索的振动 频率，即能得到吊索的索力。本桥索力的监测采用频率法，测量时人工激振使 吊索

13、振动，然后通过索力仪测量吊索的振动频率，代入以下公式即可算出索力。 24nWLTfg 式中： fn吊索第 n 阶自振频率； L计算索长； n索的振动阶数。 考虑到吊索在张拉过程中存在各种非线性的影响，如吊索张拉对其他吊索力 的影响、吊索张拉过程对主梁和支架间的相互作用的影响，这些非线性互相影 响，使得吊索张拉过程结构受力相当复杂，也决定了吊索张拉力很难通过一次 张拉就达到设计张拉值，因此本桥吊索采用 4 次张拉的方法，各次的张拉力分 别为 0.3P、0.6P、0.8P、1.0P。由于受千斤顶数量的限制，难以将所有的吊索 同时张拉，因此每次张拉的顺序为从跨中的吊索向两端逐根进行，且位于同一 里程

14、的上、下游两根吊索由两台千斤顶同时张拉。 吊索分四次张拉，每次张拉也分成若步进行，因此每完成一步张拉，均需 要对所有吊索索力进行测量，以掌握被张拉吊索对相邻吊索索力的影响程度。 在吊索全部张拉完毕后，后续的每一施工工况结束后均应对全桥吊索进行索力 测量，确保成桥索力与设计值相符。 2.5 监控工况及监控频率 本桥为梁拱组合结构，施工步骤较多，工序复杂，为掌握施工过程中结构 的受力和变形特点，保证施工的安全进行，需要对主要的施工工况进行线形和 应力监控。根据本桥的施工步骤，主要包括以下施工工况： 1）主梁混凝土浇筑； 2）主梁预应力筋张拉； 3）主拱安装； 4）主拱混凝土灌注； 5）吊杆张拉；

15、6）满堂支架拆除； 7）桥面铺装。 上述每一施工工况又是由许多小工序组成的，所以应力的观测次数和时间 由施工的工序来决定的，具体为：每个工序完成前、后必须观测 23 次，而且 两次读数宜在结构温度基本一致的时间进行观测，具体的时间一般为早晨日出 前，每次观测要迅速（控制在 1 小时以内） 、准确。 2.6 施工监测有关误差分析 由于结构实测值与分析值存在着一定的偏差，主要来源于以下几项：结构 分析建模误差、弹性模量误差、截面特性误差、构件自重误差、混凝土龄期误 差、测试误差等。通过对各项误差的分析，结构参数敏感性分析，结构参数识 别，进一步找出偏差原因，确定出设计参数真实值，从而为施工成桥符合

16、设计 要求服务，也为同类桥的设计与施工积累经验。 2.7 监测结果的递交 应力监测过程中按施工进度的要求及时提交监测结果，监测结果采用书面 报告的形式，内容包括：应力实测结果、线形实测结果、经过参数修正后的理 论值、并预告下一施工阶段应注意的地方及比较危险的截面。 现场数据交换采用固定格式，统一编号，并由各方认可。所有实测数据首 先应该及时汇总到监理处，然后分发每一单位。同时应做好文件、资料的管理 和签收工作。 3 施工监控的现场实施 3.1 施工控制的组织机构 施工控制工作是一项涉及到建设、设计、施工、监理等单位的系统工作。 为做好该项工作，建议设立施工控制领导小组与施工控制工作小组两个组织

17、来 开展工作。重大技术问题由领导小组讨论决定，具体工作由施工控制小组实施。 （1）施工控制领导小组 由建设单位、设计单位、监理单位、施工单位和施工控制单位的领导和技 术负责人参加，其中建设单位任组长。施工控制领导小组不定期开会，由组长 召集，讨论施工控制中出现的重大问题，并提出决策方案。 （2）施工控制工作小组 由施工控制单位、施工单位、监理单位、设计单位和建设单位参加，包括 施工控制单位的现场负责人、施工单位的现场负责人、监理单位的现场代表、 设计单位的设计代表和建设单位的配合，其中施工控制单位的现场负责人任组 长。施工控制小组定期开会，由组长召集，讨论施工控制中存在的问题，并提 出修正方案

18、。如碰到重大施工问题或需要修改设计的，提交施工控制领导小组 讨论。 3.2 各单位间的分工协作 施工控制需要建设、施工、监理、设计等多家单位的配合。各家单位在应 力监测中都起到不同的作用，下面将各单位负责的内容罗列如下： （1）建设单位 协调各成员单位的工作，及时召集施工控制会议 （2）设计单位 1）提供设计图纸、变更图纸及设计计算书； 2）提供拱肋各主要控制截面在各施工阶段的内力状况； 3）提供该桥全过程中相应的设计参数； 4）提供该桥在各施工阶段的稳定安全系数。 （3） 施工单位 1）提供施工组织设计与进度安排，并且变更原定施工方案应及早提出； 2）提供拱肋各施工阶段的初始标高、成桥标高及

19、相应挠度的理论计算值； 3）提供该桥的材料试验数据； 4）提供拱肋实际断面尺寸； 5）提供拱肋和桥面的施工荷载； 6）提拱各阶段扣索的索力和吊索的索力。 （4）监理单位 1）认真执行监理工作，保证施工质量； 2）复核施工单位提供的拱肋标高的观测结果； 3）复核施工单位提供的各构件的截面尺寸测量结果； 4）复核施工单位提供的所有的结构参数。 （5）施工监控单位 1）拟定施工监控实施方案； 2）各施工阶段结构的正装理论计算分析； 3）各控制截面的应力观测和温度观测； 4）汇总所有的测试数据； 5）分析误差原因并修改计算参数； 6）提拱实测结果及阶段分析报告； 7）发生重大修改时及时向领导小组汇报并

20、提出调整方案； 8）全部测试完成后提交测试成果与分析报告。 4 工作进度安排 1) 在合同签定并得到施工设计图及主梁施工组织设计文件的 30 天内，完 成前期理论控制计算分析，完成设计文件的复核，并制定具体的控制实施方案。 2) 桥墩施工临近 0#块时，项目组人员进入工地现场，埋设标高观测的控 制点,并对主梁混凝土参数进行检测。 3) 桥墩基础施工完成后，参与主梁支架预压试验，获取支架的变形资料。 4) 桥梁施工过程中，按计划进行监控。 5) 在主梁每一阶段施工开始前，提供立模标高给施工单位。 6) 在主拱安装施工开始前，提供主拱标高给施工单位。 7) 在吊杆张拉阶段，提供吊杆张拉顺序及张拉力给施工单位。 8) 桥面铺装结束，提供全桥索力调整、优化方案给施工单位。 9) 现场工作完成后，整理资料，向甲方提交控制工作总结报告。 5 结论 (1) 施 工 监 控 的 组 织 措 施 是 施 工 监 控 顺 利 实 施 的 重 要 保 证 ； (2)施 工 监 控 方 案 的 开 展 是 由 施 工 控 制 领 导 小 组 与 施 工 控 制 工 作 小 组 共 同 协 调 ， 其 中 组 长 作 用 尤 为 关 键 ； (3)施 工 监 控 对 确保大跨径桥梁结构在施工过程与运营状态的安全尤为重要。