京滬高速鐵路濟(jì)南黃河大橋施工階段監(jiān)控方案

1、中鐵一局集團(tuán)有限公司京滬高速鐵路濟(jì)南黃河大橋京滬高速鐵路濟(jì)南黃河特大橋施工階段監(jiān)控方案設(shè)計(jì)：復(fù)核：審核：審批：中鐵一局京滬高速鐵路土建二標(biāo)十工區(qū)2009年7月 TOC o 1-5 h z 工程概況1參考規(guī)范2的、主要工況和內(nèi)容3測試目的3 HYPERLINK l bookmark25 o Current Document 主要工況及監(jiān)測內(nèi)容43.2.1桿件應(yīng)力監(jiān)控梁跨的主要工況：43.2.2鋼桁梁的線形：5 HYPERLINK l bookmark41 o Current Document 3.2.3 其它：54施工階段監(jiān)控測試方案5 HYPERLINK l bookmark49 o Curr

2、ent Document 鋼梁桿件應(yīng)力監(jiān)控方案54.1.1測點(diǎn)布置54.1.2應(yīng)力測點(diǎn)編碼方法64.1.3應(yīng)力測試儀器和傳感器64.1.4傳感器安裝方法及注意事項(xiàng)84.1.5數(shù)據(jù)采集方法及測試進(jìn)程94.1.6記錄表格及預(yù)期測試成果10 HYPERLINK l bookmark72 o Current Document 標(biāo)高監(jiān)測方案10 HYPERLINK l bookmark75 o Current Document 平面位置監(jiān)測方案101工程概況京滬高速鐵路黃河大橋位于山東濟(jì)南市境內(nèi)，距上游濟(jì)德高速公路 楊莊大橋約3km，距下游濼口鐵路大橋約lkm。橋址周圍鐵路、公路路網(wǎng) 密集，車站、渡口距

3、離橋位較近，交通運(yùn)輸便捷。濟(jì)南黃河特大橋設(shè)計(jì)起 止里程為CK406+918.874CK412+062.274，大橋獨(dú)立起止里程為 DK6+187.4DK11+330.8,全長5143.4m,包括正橋、北引橋和南引橋。 設(shè)計(jì)時(shí)速350km/h。工點(diǎn)的年平均氣溫在14以上，無霜期為200天左右。月平均最高 氣溫為30,極端最高氣溫42.7。月平均最低氣溫零下21左右，極端 最低氣溫零下19.7C本項(xiàng)目所監(jiān)控的是正橋部分，正橋?yàn)?112+3x168+112 ) m下承 式、等高度、連續(xù)、剛性梁柔性拱橋，為四線鐵路,ZK活載；全橋墩臺(tái)基 礎(chǔ)均采用鉆孔灌注樁。為加大中跨結(jié)構(gòu)剛度，在中跨設(shè)置加勁拱。剛性主

4、 梁采用帶豎桿的等高度三角形桁架，桁高16.0m，桁寬30.0m，節(jié)間14m , 柔性拱肋按圓曲線布置，矢高30.0m ,矢跨140.0m ,矢跨比為1/4.67 , 拱肋在拱腳與支點(diǎn)處斜桿通過節(jié)點(diǎn)相連接。鋼梁設(shè)計(jì)溫度變化范圍：-24.747.7二 主梁鋼材采用Q370qE , 鋼材容許的軸向應(yīng)力。=210MPa ,彎曲應(yīng)力ow=220 MPa ,剪應(yīng)力t=125 MPa。端部承壓(磨光頂緊)應(yīng)力315 MPa,這些容許應(yīng)力是同 GB/T714-2000中板厚捉16mm的屈服強(qiáng)度和極限抗拉強(qiáng)度相對(duì)應(yīng)，當(dāng) t16mm時(shí)容許應(yīng)力可按屈服點(diǎn)的比例予以調(diào)整鋼材的彈性模量E=2.1 x105 MPa,剪

5、切模量G=8.1x104 MPa,泊松比u=0.3。具體計(jì)算容許應(yīng)力時(shí)要根據(jù)桿件的長細(xì)比和板厚度進(jìn)行折減，具體參見TB10002.2-2005。主桁剛性梁及柔性拱均采用拼裝節(jié)點(diǎn)，材質(zhì)Q370qE。主桁上下弦 桿采用箱型截面，桿件內(nèi)寬1300mm。下弦桿內(nèi)高1240mm，每塊板件 各設(shè)一道板式加勁肋；上弦桿高1500mm，每塊板件各設(shè)一道板式加勁肋。 主桁斜桿采用箱型或“H”型截面。主桁豎桿采用“H”型截面。鐵路橋面系采用正交異性板。橋面板厚16mm，下設(shè)T形縱向加 勁肋，間距500mm，T”形肋高200mm，板厚12mm ；設(shè)8道縱梁， 縱梁高15001540mm，腹板厚12mm，下翼緣600

6、mmx28mm，腹板 上端與頂板焊連；沿橋縱向每14m長節(jié)間內(nèi)設(shè)6道橫肋，橫肋高約 600mm，腹板厚14mm，下翼緣300mmx14mm ;端支點(diǎn)橫梁采用箱型 截面、魚腹式變高度梁，跨中高約2112mm ,端部高約1320mm ,腹板 厚 40mm。工地連接采用高強(qiáng)度螺栓連接；下弦桿與鋼正交異性面板間、鋼正 交異性板面板間均采用工地焊接。2參考規(guī)范新建時(shí)速300350公里客運(yùn)專線鐵路設(shè)計(jì)暫行規(guī)定(鐵建設(shè) 200747 號(hào))鐵路橋涵設(shè)計(jì)基本規(guī)范(TB10002.1-2005 )鐵路橋梁鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范(TB10002.2-2005 )鐵路鋼橋制造規(guī)范(TB10212-98 )3施工階段監(jiān)控測試目

7、的、主要工況和內(nèi)容3.1測試目的濟(jì)南黃河大橋主橋?yàn)?12+3x168+112米剛性梁柔性拱橋，是京滬 高速鐵路和太青客運(yùn)專線共用的越江通道，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)高，荷載大，結(jié)構(gòu)受 力復(fù)雜。本橋鋼梁采用懸臂拼裝。鋼橋各個(gè)構(gòu)件的設(shè)計(jì)應(yīng)力和實(shí)際應(yīng)力是有 區(qū)別的，引起這種現(xiàn)象的原因大致包括：1）計(jì)算模型和實(shí)際受力情況的不同：主要表現(xiàn)在節(jié)點(diǎn)受力不同、 支座受力不同、實(shí)際構(gòu)件尺寸誤差和實(shí)際荷載分布誤差等方面。2）非線性因素：拼裝順序引起的殘余應(yīng)力、溫度變化，支座沉降、 偏心和橫梁變形等引起的次應(yīng)力、材料缺陷引起的桿件非線性 失穩(wěn)等。3）在施工過程中結(jié)構(gòu)體系隨施工階段的改變而不斷變化，而結(jié)構(gòu) 的實(shí)際參數(shù)（如剛度、材料特

8、性等）與設(shè)計(jì)值會(huì)存在一些差異。4）現(xiàn)場施工荷載及環(huán)境變化的不確定性將有可能使結(jié)構(gòu)的應(yīng)力狀 態(tài)和線形偏離設(shè)計(jì)值，嚴(yán)重時(shí)會(huì)影響柔性拱的合攏和安全。因此，要求在安裝施工中對(duì)重要的結(jié)構(gòu)的參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控和測量，以 獲取反映橋梁實(shí)際情況的數(shù)據(jù)和信息，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)反饋、及時(shí)矯正，使 施工狀態(tài)始終處于監(jiān)控范圍之中。通過施工過程的監(jiān)測、數(shù)據(jù)采集和優(yōu)化 控制，預(yù)測待架設(shè)鋼梁的相關(guān)指標(biāo)，避免施工差錯(cuò)等，盡可能減少施工中 的反復(fù)調(diào)試工作量，縮短工期，節(jié)省投資。本橋?yàn)殇撔粤喝嵝怨皹?，桿件長度按無應(yīng)力長度設(shè)計(jì)制造。從某種 意義上來說，桿件在工廠制造時(shí)，就已經(jīng)確定了成橋的內(nèi)力和線形，但在 施工過程中存在著體系轉(zhuǎn)換等過程，必須

9、實(shí)施嚴(yán)格的監(jiān)控。對(duì)本橋而言， 其主要目的主要為控制桿件內(nèi)力和線形，并為鋼梁懸臂架設(shè)及柔性拱合攏 措施的制定提供前瞻性的技術(shù)支持。鑒于以上原因，具體的施工過程中需對(duì)鋼橋關(guān)鍵截面在各種工況下 的應(yīng)力變化情況進(jìn)行監(jiān)控，以對(duì)實(shí)際施工過程提供參考。3.2主要工況及監(jiān)測內(nèi)容3.2.1桿件應(yīng)力監(jiān)控梁跨的主要工況:1）第一跨（5#至4#墩間）臨時(shí)墩完成后，利用提升站吊機(jī)架設(shè)前6個(gè)鋼梁節(jié)間；然后用提升站吊機(jī)在第6個(gè)鋼梁節(jié)間上拼裝架 梁吊機(jī)。2）利用架梁吊機(jī)，在邊跨臨時(shí)墩上拼裝第一孔鋼梁（含橋面板）3）在鋼梁上弦鋪設(shè)運(yùn)梁走道。4）利用架梁吊機(jī)，并借助臨時(shí)墩懸臂拼裝平弦部分剩余鋼桁染鋼 橋面板與鋼桁梁同步安裝5）利

10、用架梁吊機(jī)由北京向上海拼裝拱肋和吊桿。6）通過頂落支點(diǎn)等措施，在拱頂按順序進(jìn)行拱肋合攏。7）三大拱肋合攏后，拆除支架、拱肋間臨時(shí)連接及臨時(shí)墩。8）拆除架梁吊機(jī)及運(yùn)梁小車。9）進(jìn)行橋面道碴槽板施工。需對(duì)上述9個(gè)主要工況下各監(jiān)控段的各測點(diǎn)應(yīng)力變化情況。監(jiān)控每個(gè)節(jié)間拼裝完成后各監(jiān)控段的各測點(diǎn)的應(yīng)力增量變化。根據(jù)施工需要，監(jiān)控特殊情況（溫差變化太大、風(fēng)荷載等）下各監(jiān)控段的各測點(diǎn)應(yīng)力變化情 況。對(duì)監(jiān)控進(jìn)行分析，提交分析報(bào)告。3.2.2鋼桁梁的線形：（1）監(jiān)測每個(gè)節(jié)間拼裝前后的標(biāo)高和線形；（2）監(jiān)測支點(diǎn)起頂時(shí)全橋各節(jié)點(diǎn)撓度；（3）監(jiān)測成橋狀態(tài)下拱軸的標(biāo)高和線形；（4）監(jiān)測二恒鋪裝完成后拱軸的標(biāo)高和線形;3

11、.2.3其它:（1）監(jiān)測關(guān)鍵施工步驟的支座位移及反力；（2）監(jiān)測支座起頂量及縱橫向位移量；（3）監(jiān)測施工過程中風(fēng)荷載的影響；（4）監(jiān)測溫度荷載對(duì)施工的影響；（5）其它臨時(shí)荷載的監(jiān)測；4虹階段監(jiān)控測試方案4.1鋼梁桿件應(yīng)力監(jiān)控方案4.1.1測點(diǎn)布置測點(diǎn)布置見附圖1，各監(jiān)控段與測點(diǎn)統(tǒng)計(jì)情況見附表1。被監(jiān)控構(gòu)件上測點(diǎn)沿桿軸向的位置一般取節(jié)點(diǎn)間凈距的中部橫截面 上，當(dāng)桿件上有橫向支撐的節(jié)點(diǎn)時(shí)，測點(diǎn)位置取節(jié)點(diǎn)間凈距的中間橫截面 與構(gòu)件內(nèi)外側(cè)板的中軸線的交點(diǎn)。被監(jiān)控節(jié)間縱梁上測點(diǎn)位置取縱梁軸向長度中間橫截面與腹板靠近下翼緣縱向線的交點(diǎn)。每個(gè)測點(diǎn)處粘貼兩個(gè)同向的應(yīng)變片4.1.2應(yīng)力測點(diǎn)編碼方法編碼形式如下：

12、*-*-*-*其中第一個(gè)“大”號(hào)表示監(jiān)測段，從上海往北京方向依次共有8個(gè)監(jiān) 測段，具體用數(shù)字“18”表示；第二個(gè)“大”表示構(gòu)件的橫向水平位置， 以北京方向?yàn)檎较?，大寫英文字母“L”表示左側(cè)構(gòu)件，“R”表示右側(cè)構(gòu) 件，“M”表示中間的縱梁；第三、四個(gè)“大”號(hào)表示某個(gè)監(jiān)測段監(jiān)測的構(gòu) 件名稱，共有4種構(gòu)件，用英文大寫字母分別表示為：上弦桿（SX）、斜桿 （XS表示上海側(cè)斜桿，XB表示北京側(cè)斜桿X下弦桿（XX %縱梁（ZL）, 第五個(gè)“大”號(hào)表示某個(gè)構(gòu)件上應(yīng)變片的編號(hào)，對(duì)于主桁，構(gòu)件分內(nèi)外側(cè)， 每個(gè)側(cè)面有2個(gè)應(yīng)變片，外側(cè)的應(yīng)變片用數(shù)字“1”和“2”表示，外側(cè)的 應(yīng)變片用數(shù)字“3”和“4”表示，對(duì)于縱

13、梁，共有8根縱梁，每個(gè)縱梁有 2個(gè)應(yīng)變片，以北京為正方向，從左往右依次用數(shù)字“116”表示。比如說，第1個(gè)監(jiān)控段右側(cè)上弦桿內(nèi)側(cè)第1個(gè)應(yīng)變片的編號(hào)為 “1-R-SX-1” ；又比如，第2個(gè)監(jiān)控段第8根縱梁上第2個(gè)應(yīng)變片的編號(hào) 為 “2-M-ZL-16”。4.1.3應(yīng)力測試儀器和傳感器測試儀器、傳感器及所需輔助材料見附表2。主要測試儀器是靖江東華測試技術(shù)開發(fā)有限公司生產(chǎn)的DH3816靜態(tài)應(yīng)變測試分析系統(tǒng)，它包括DH3816靜態(tài)應(yīng)變測試儀器和相應(yīng)的控制分 析軟件（靜態(tài)應(yīng)變測試系統(tǒng)軟件，DH3816靜態(tài)應(yīng)變測試儀器的主要技術(shù) 指標(biāo)如下表1 :表1技術(shù)參數(shù)技術(shù)指標(biāo)測量點(diǎn)數(shù)每臺(tái)計(jì)算機(jī)可控制16臺(tái)數(shù)據(jù)采樣箱

14、;每臺(tái)數(shù)據(jù)采樣箱最多可測60點(diǎn)采樣速度60點(diǎn)渺（960測點(diǎn)采樣時(shí)間僅需1秒）適用應(yīng)變片電阻值50 - 100000任意設(shè)定應(yīng)變片靈敏度系數(shù)1.03.0自動(dòng)修正供橋電壓2V(DC)測量應(yīng)變范圍19999ps最高分辨率1ps系統(tǒng)不確定度不大于0.5%3|j零漂不大于4ps/4h自動(dòng)平衡范圍15000匹（應(yīng)變計(jì)阻值的士 1.5%）長導(dǎo)線電阻修正范圍0.0 1000電源交流：220V10%,50Hz2%;直流：24V使用環(huán)境GB6587.1-86-口外形尺寸518mmx378mmx200mm(長x寬x高)便攜機(jī)箱傳感器采用浙江黃巖測試儀器廠生產(chǎn)的BHF350-3AA A4型電阻應(yīng)變片，它的主要技術(shù)指標(biāo)

15、如下表2：技術(shù)參數(shù)技術(shù)指標(biāo)說明測量方向單向電阻349.70.2%Q靈敏系數(shù)2.080.5%精度等級(jí)A柵長X柵寬3mmx3mm基底尺寸8mmx5mm熱輸出0.5OC平均熱輸出系數(shù)機(jī)械滯后1ps室溫下蠕變1ps室溫下一小時(shí)絕緣電阻50000MQ室溫下橫向效應(yīng)系數(shù)0.4%室溫下靈敏度系數(shù)隨溫度的變化1工作溫度范圍內(nèi)的平均變化 %100C4.1.4傳感器安裝方法及注意事項(xiàng)傳感器的安裝步驟：1）選擇應(yīng)變片；2）測點(diǎn)粗略定位；3）用打磨桿件表面至需要的粗糙度;4）用聚酰胺和環(huán)氧樹脂混合液打底;5）測點(diǎn)精確定位；6）粘貼應(yīng)變片；7）粘貼接線端子，焊接導(dǎo)線；8）檢查應(yīng)變片的絕緣電阻；9）涂防潮層；10）引出導(dǎo)

16、線至選定位置，焊接狼牙，測量導(dǎo)線電阻，準(zhǔn)備測試; 注意事項(xiàng)：1）試件表面必須打磨到規(guī)定的粗糙度，磨痕必須規(guī)則；2）打底不能太厚（0.05mm0.1mm）,要讓混合液自然浸潤，不 能有漏洞，打底層硬化后要檢查絕緣電阻；3）精確定位必須準(zhǔn)確，角度誤差不能大于0.1，坐標(biāo)誤差不能大 于 2mm ；4）應(yīng)變片粘貼前要檢查應(yīng)變片的質(zhì)量，檢查端子的質(zhì)量，檢查導(dǎo) 線電阻和質(zhì)量，導(dǎo)線要求質(zhì)量高，電阻盡可能??；5）應(yīng)變片、端子和導(dǎo)線接好后要測試應(yīng)變片的電阻值，導(dǎo)線電阻 值，應(yīng)變片和端子；的絕緣電阻值，這些電阻值都需達(dá)到規(guī)定 數(shù)值或與真值吻合較好；6）上述工作完成后要盡可能快的涂抹防潮層，防潮層厚度要大于 3mm

17、；7）引出導(dǎo)線路線要事先設(shè)計(jì)好，要注意保護(hù)，防止導(dǎo)線太緊而崩 斷、吊裝安裝過程碰壞或擦壞、焊接過程中燒壞等；4.1.5數(shù)據(jù)采集方法及測試進(jìn)程數(shù)據(jù)采集為自動(dòng)采集，使用數(shù)據(jù)采集儀器前要確定交流電壓穩(wěn)定， 各導(dǎo)線連接點(diǎn)接觸良好，沒有短路、斷路；數(shù)據(jù)采集過程中要防止電磁干 擾。要及時(shí)備份采集的數(shù)據(jù)文件。數(shù)據(jù)采集時(shí)間應(yīng)在22 : 004 : 00.數(shù)據(jù)采集頻率應(yīng)與監(jiān)控工況要求一致。每次數(shù)據(jù)采集完后都要及時(shí)分析，對(duì)發(fā)現(xiàn)的問題要及時(shí)匯報(bào)并處理。4.1.6記錄表格及預(yù)期測試成果記錄表格見附表3。預(yù)期測試成果包括監(jiān)控截面各個(gè)測點(diǎn)的應(yīng)力隨施工進(jìn)度的變化情況，具體 形式見報(bào)告。4.2標(biāo)高監(jiān)測方案監(jiān)控中采用天寶03系

18、電子水準(zhǔn)儀及印碼鋼尺對(duì)各監(jiān)測工況下的下 弦及上弦標(biāo)高測量，測量時(shí)間選擇在凌晨6點(diǎn)左右，以避免氣溫變化對(duì)測 量結(jié)果產(chǎn)生較大影響，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理及計(jì)算并將測量結(jié)果報(bào)設(shè)計(jì)院，設(shè) 計(jì)院對(duì)監(jiān)測成果進(jìn)行上述內(nèi)容的計(jì)算復(fù)核，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)反饋、及時(shí)矯正， 使施工狀態(tài)始終處于監(jiān)控范圍之中，并發(fā)監(jiān)控指令。4.3平面位監(jiān)測方案監(jiān)控中采用萊卡牌全站儀及棱鏡對(duì)各監(jiān)測工況下下弦桿件進(jìn)行平面 位置測量，測量時(shí)間選擇在凌晨6點(diǎn)左右，以避免氣溫變化對(duì)測量結(jié)果產(chǎn) 生較大影響，之后數(shù)據(jù)進(jìn)行整理及計(jì)算并將測量結(jié)果報(bào)設(shè)計(jì)院，設(shè)計(jì)院對(duì) 監(jiān)測成果進(jìn)行上述內(nèi)容的計(jì)算復(fù)核，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)反饋、及時(shí)矯正，使施 工狀態(tài)始終處于監(jiān)控范圍之中，并發(fā)監(jiān)控指令。11第二盼：MSi-.trnsfIM ms.女傾_.觀MM斯*：中&旭寐u城脂櫛*.第三物：醐魅軻:.婦村加首國E-仙蜥* tm耐 I.祖二*部MW蝴也幃配翎K蝕 ）.聾i二科璀皆虹覽如M. Wttfcit.彝旋變房繇跳舫做姑4 2用 T,超物鞠沫蟲籍凝耶嬲抖惱，s. M栩魏抽*址戕拈林工#舔田附圖1A削加成力珊京儺噎段豺南鋼鄭燈