矮塔斜拉橋施工監(jiān)控方案

新建北京至沈陽鐵路客運(yùn)專線潮白河特大橋

主橋(65+85+178+93)m矮塔斜拉橋

施工監(jiān)控方案

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潮白河特大橋矮塔斜拉橋施工監(jiān)控方案

目錄

1.工程概況......................................................................1

2.施工監(jiān)控的目的、原則、內(nèi)容和方法...........................................3

2.1監(jiān)控目的................................................................3

2.2監(jiān)控原則................................................................4

2.3監(jiān)控內(nèi)容................................................................4

2.4控制方法................................................................4

3.施工控制體系.................................................................5

3.1施工監(jiān)控、監(jiān)測的技術(shù)體系...............................................5

3.2施工監(jiān)控、監(jiān)測的組織體系...............................................6

3.3施工監(jiān)控、監(jiān)測中的實(shí)時監(jiān)測體系及結(jié)構(gòu)安全預(yù)報體系.....................7

3.4運(yùn)用施工監(jiān)控、監(jiān)測體系進(jìn)行信息分析...................................10

3.4.1施工監(jiān)控、監(jiān)測預(yù)測計算提供控制目標(biāo)理論值......................10

3.4.2對反饋施工信息分析確定施工誤差狀態(tài).............................12

3.4.3利用參數(shù)識別系統(tǒng)對計算參數(shù)進(jìn)行識別、修正......................13

3.4.4確定適用的施工誤差容許度指標(biāo)和應(yīng)力預(yù)警機(jī)制....................13

3.4.5利用施工監(jiān)控、監(jiān)測實(shí)時計算調(diào)整控制目標(biāo)值......................13

4.施工監(jiān)控理論計算、跟蹤計算及參數(shù)識別.......................................13

4.1施工監(jiān)控理論計算.......................................................14

4.2結(jié)構(gòu)前期計算...........................................................14

4.3施工過程的跟蹤計算....................................................14

4.4設(shè)計參數(shù)識別...........................................................16

5.施工監(jiān)控測點(diǎn)布置方案........................................................16

5.1基礎(chǔ)資料及試驗(yàn)數(shù)據(jù)的收集..............................................16

5.2結(jié)構(gòu)幾何變位測點(diǎn)布置方案..............................................16

5.2.1混凝土主梁立模標(biāo)高的測量要求...................................16

5.2.2主梁橋面標(biāo)高及撓度測量..........................................17

5.2.3主梁軸線偏位控制和塔偏位測量...................................18

5.3結(jié)構(gòu)應(yīng)力應(yīng)變及溫度測點(diǎn)布置方案.......................................18

531結(jié)構(gòu)應(yīng)力應(yīng)變測點(diǎn)布置方案........................................18

5.3.2應(yīng)變計埋設(shè).......................................................20

5.3.3應(yīng)力測試工作中的安全保護(hù)細(xì)則...................................20

5.3.4結(jié)構(gòu)應(yīng)力測量.....................................................21

5.3.5測試應(yīng)力誤差分析及比較..........................................21

5.3.6溫度測量方案.....................................................21

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5.4施工過程中斜拉索力測量方案...............................................................22

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6.實(shí)施中的總體要求22

7.施工監(jiān)控表格....23

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潮白河特大橋矮塔斜拉橋施工監(jiān)控方案

1.工程概況

新建北京至沈陽鐵路客運(yùn)專線工程潮白河大橋，用于跨越京承高速公路及懷河而設(shè)，該橋

為（65+85+178+93）m預(yù)應(yīng)力混凝土雙塔矮塔斜拉橋，采用塔梁固接、墩塔分離的結(jié)構(gòu)體系。

斜拉索橫向?yàn)殡p索面布置，立面為半扇形布置，索塔采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，每個索塔設(shè)8對斜

拉索。潮白河大橋立面布置見圖L1,從北京（左側(cè)）至沈陽（右側(cè)），其橋墩編號依次為

139?143號。

主梁截面采用單箱雙室、變高度連續(xù)箱梁，中支點(diǎn)截面梁高9.5m,跨中及邊跨等高段梁

高5.5m,梁底下緣按二次拋物線變化。主梁采用三向預(yù)應(yīng)力體系，縱橫向預(yù)應(yīng)力鋼束采用抗

拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)為1860MPa的高強(qiáng)低松弛鋼絞線，豎向采用直徑為32mm的螺紋鋼筋。部分主梁

截面示意圖見圖L2所示。

全橋設(shè)計荷載采用ZK標(biāo)準(zhǔn)活載，軌道結(jié)構(gòu)為CRTSIII型板式無作軌道，設(shè)計最高行車速

度為300km/h。在靜活載及溫度作用下，梁體豎向撓度限值？&1.1XL/1100;ZK活載作用下,

梁體水平撓度應(yīng)小于或等于梁體計算跨度的1/4000o

圖1.2主梁截面示意圖

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根據(jù)設(shè)計文件確定的主要施工步驟如下：施工步驟

1）139?143號基礎(chǔ)及墩身施工

2）141、142號墩附近拼裝托架并預(yù)壓

3）在托架上立模澆筑0號塊及部分塔身（2m）,臨時固接主梁與墩身

4）待混凝土彈模和強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計要求后，張拉并錨固0號塊的預(yù)應(yīng)力鋼束

5）在箱梁下搭設(shè)支架并預(yù)壓，分段澆筑橋塔混凝土

施工步驟二：

1）在。號塊上安裝掛籃，拆除支架

2）在掛籃上懸臂對稱澆筑1號塊

3）待混凝土彈模和強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計要求后，張拉并錨固1號塊的預(yù)應(yīng)力鋼束

施工步驟三：

1）分別以141號、142號墩中心線為對稱線移動掛籃至一節(jié)段

2）在掛籃上懸臂對稱澆筑2號節(jié)段

3）待混凝土彈模和強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計要求后，張拉并錨固2號塊的預(yù)應(yīng)力鋼束

4）重復(fù)1?3步，直至4號節(jié)段張拉錨固其相應(yīng)的預(yù)應(yīng)力筋

施工步驟四：

1）掛設(shè)第一對斜拉索并初張拉

2）移動掛籃至下一節(jié)段

3）在掛籃上懸臂對稱澆筑5號節(jié)段，張拉并錨固5號節(jié)段的預(yù)應(yīng)力筋

4）移動掛籃至下一節(jié)段

5）在掛籃上對稱懸臂澆筑6號節(jié)段，張拉并錨固6號節(jié)段的預(yù)應(yīng)力鋼束

6）掛設(shè)第二對斜拉索并初張拉

施工步驟五：

1）重復(fù)上面八步，直至18號節(jié)段懸澆完成，張拉并錨固18號節(jié)段的預(yù)應(yīng)力筋，掛設(shè)第

8對斜拉索并初張拉

2）懸臂澆筑施工的同時，在兩側(cè)邊跨搭設(shè)現(xiàn)澆支架并預(yù)壓

施工步驟六：

1）移動掛籃至下一節(jié)段

2）在掛籃上懸臂澆筑19號、19號節(jié)段，同時在19號節(jié)段惻的18號節(jié)段上壓重800KN

3）張拉并錨固19號、19'號節(jié)段的預(yù)應(yīng)力筋

施工步驟七：

1）在支架上現(xiàn)澆兩側(cè)邊跨現(xiàn)澆段22、23、24號段，其中小里程側(cè)現(xiàn)澆段設(shè)合攏段25

號節(jié)段，同時安裝邊跨支座

2）拆除現(xiàn)澆側(cè)的掛籃及18號節(jié)段上壓重

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潮白河特大橋矮塔斜拉橋施工監(jiān)控方案

3）待混凝土彈模和強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計要求后，張拉邊跨側(cè)底板束、腹板束C1?CIO,頂板束

T24、T25、T26、T26‘、T23、T27

施工步驟八：

1）拆除邊跨現(xiàn)澆支架

2）移動中跨掛籃至下一節(jié)段

3）在掛籃上懸臂不對稱澆筑20號節(jié)段

4）張拉并錨固T20、T20'縱向預(yù)應(yīng)力鋼束及豎向預(yù)應(yīng)力筋、橫向預(yù)應(yīng)力鋼束

施工步驟九：

1）拆除中跨掛籃

2）安裝中跨跨中臨時剛性連接構(gòu)造，解除141、142號墩的臨時固接

3）用懸吊支架現(xiàn)澆中跨合攏段21,預(yù)埋相應(yīng)預(yù)埋件

4）待混凝土彈模和強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計要求后，張拉并錨固中跨底板束B2?B12及中跨頂板束

T21、T22

施工步驟十：

1）拆除中跨跨中懸吊支架

2）斜拉索終張

3）停梁60天后，施工橋面附屬等二期恒載

4）拆除中跨頂板束T22,補(bǔ)張拉中跨底板束Bl、B13束

5）施工聯(lián)間墩不等高頂帽，成橋運(yùn)營

2.施工監(jiān)控的目的、原則、內(nèi)容和方法

2.1監(jiān)控目的

為了使新建北京至沈陽鐵路客運(yùn)專線工程潮白河大橋安全、優(yōu)質(zhì)和高效地建成，即確保主

梁在施工中安全而順利地合龍，并在成橋后橋梁的線形符合設(shè)計要求，結(jié)構(gòu)恒載受力狀態(tài)接近

設(shè)計期望值，則在橋梁施工過程中必須進(jìn)行嚴(yán)格的施工監(jiān)測和控制。

斜拉橋（本橋主跨跨徑178m）的設(shè)計與施工相關(guān)性很強(qiáng)，如所采用的混凝土箱梁的施工

方法及立模標(biāo)高以及斜拉橋的施工張拉索力等都直接影響橋梁的成橋設(shè)計線形與成橋內(nèi)力，而

施工的實(shí)際參數(shù)與設(shè)計的參數(shù)理想取值間差異是客觀存在的，若對偏差不加以及時有效的調(diào)整，

就會影響成橋的內(nèi)力和線形。為此必須在施工現(xiàn)場中采集必要的數(shù)據(jù)，通過參數(shù)辨識后，對理

論值進(jìn)行修正計算，最后對混凝土主梁的立模標(biāo)高以及斜拉橋的施工張拉力等進(jìn)行控制和調(diào)整，

以滿足設(shè)計的要求。

概括地說，施工控制的目的就是根據(jù)實(shí)際的施工工序，以及現(xiàn)場獲取的參數(shù)和數(shù)據(jù)，對橋跨

結(jié)構(gòu)進(jìn)行實(shí)時誤差分析和結(jié)構(gòu)驗(yàn)算；對每一?施工階段，根據(jù)分析驗(yàn)算結(jié)果給出結(jié)構(gòu)應(yīng)力

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及變形等施工控制參數(shù)，分析并調(diào)整施工誤差狀態(tài)，建立預(yù)警體系對施工狀態(tài)進(jìn)行安全評價和

控制。這樣，才能保證結(jié)構(gòu)的受力和變形始終處于安全合理的范圍內(nèi)，成橋后的結(jié)構(gòu)內(nèi)力和線

形符合設(shè)計要求。

2.2監(jiān)控原則

監(jiān)控是要對成橋目標(biāo)進(jìn)行有效控制，修正在施工過程中各種影響成橋目標(biāo)的參數(shù)誤差，

確保成橋后結(jié)構(gòu)受力和線形滿足設(shè)計要求。

（1）受力要求反映結(jié)構(gòu)受力的因素包括主梁、索塔、橋墩和斜拉索幾部分的截面內(nèi)力（應(yīng)力）。

其中主梁

的上下緣正應(yīng)力起控制作用。斜拉索索力需滿足最大索力（強(qiáng)度）、最小索力（垂度）要求，成橋索

力也是影響主梁正應(yīng)力的主要因素。

（2）線形要求主要控制主梁高程及索塔偏位，使成橋后主梁的線形滿足設(shè)計要

求。⑶調(diào)控手段

監(jiān)控要采用預(yù)測控制法。對于主梁和斜拉索內(nèi)力（或應(yīng)力）的調(diào)整，通過嚴(yán)格控制預(yù)應(yīng)力束

張拉力和斜拉索張拉力實(shí)

現(xiàn)。

對于主梁線形的調(diào)整，通過調(diào)整立模標(biāo)高實(shí)現(xiàn)，將參數(shù)誤差以及其他因素引起的主梁標(biāo)

高的變化通過立模標(biāo)高的調(diào)整予以修正。

2.3監(jiān)控內(nèi)容

1）根據(jù)該橋主橋結(jié)構(gòu)和施工方法的特點(diǎn)，施工監(jiān)控的工作內(nèi)容主要包括以下幾項(xiàng)：

2）橋梁施工階段及成橋階段設(shè)計計算復(fù)核；

3）在混凝土梁澆筑時提供立模標(biāo)高；

4）提供斜拉索索力初始張拉值，以及張拉時其他斜拉索的索力及索力變化值；

5）起控制作用施工階段下各控制截面的應(yīng)力或應(yīng)變；

6）起控制作用關(guān)鍵工況下的塔柱水平位移；

7）成橋狀態(tài)各控制截面的應(yīng)力、索力、塔柱水平位移；

8）施工過程監(jiān)控仿真計算。

2.4控制方法

為了消除因設(shè)計參數(shù)取值的不確切所引起的施工中設(shè)計與實(shí)際的不一致性，在施工過程中對

參數(shù)應(yīng)進(jìn)行識別和預(yù)測。對于重大的設(shè)計參數(shù)誤差，提請設(shè)計單位進(jìn)行理論設(shè)計值的修

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改，對于常規(guī)的參數(shù)誤差，通過優(yōu)化進(jìn)行調(diào)整。⑴設(shè)計參數(shù)識

別

通過在典型施工狀態(tài)下對狀態(tài)變量（位移和應(yīng)力應(yīng)變）實(shí)測值與理論值的比較，以及設(shè)計參

數(shù)影響分析，識別出設(shè)計參數(shù)誤差量。

（2）設(shè)計參數(shù)預(yù)測根據(jù)已施工梁段設(shè)計參數(shù)誤差量，采用合適的預(yù)測方法預(yù)測未來梁段的設(shè)

計參數(shù)可能誤

差量。

（3）優(yōu)化調(diào)整監(jiān)控主要以控制主梁標(biāo)高、控制截面彎矩和斜拉索索力為主，優(yōu)化調(diào)整也就以

這些因素

建立控制目標(biāo)函數(shù)（和約束條件）。通過設(shè)計參數(shù)誤差對橋梁變形和受力的影響分析。應(yīng)用優(yōu)化方

法，調(diào)整本梁段與未來梁段的安裝線形，使成橋狀態(tài)最大限度地接近理想設(shè)計成橋狀態(tài)，并且

保證施工過程中受力安全。

3.施工控制體系

3.1施工監(jiān)控、監(jiān)測的技術(shù)體系

橋梁的施工監(jiān)控、監(jiān)測與橋梁的設(shè)計和施工有密切的聯(lián)系。根據(jù)潮白河橋設(shè)計和施工的具

體特點(diǎn)，參考國內(nèi)外橋梁施工監(jiān)控、監(jiān)測工作的開展情況，擬建立圖3.1所示的施工監(jiān)控、

監(jiān)測技術(shù)體系，依此進(jìn)行施工監(jiān)控、監(jiān)測。

從工程技術(shù)管理上講，橋梁的施工監(jiān)控、監(jiān)測與橋梁設(shè)計、施工及監(jiān)理是密切關(guān)聯(lián)的不

可分割的綜合技術(shù)質(zhì)量管理體系。從信息論的觀點(diǎn)來講，橋梁的施工監(jiān)控、監(jiān)測過程是一個

信息采集、信息分析處理和信息反饋的過程。通過實(shí)時測量體系和現(xiàn)場測試體系的建立和運(yùn)

行，可以采集到橋梁施工過程中的各類所關(guān)心的數(shù)據(jù)信息；借助橋梁施工監(jiān)控、監(jiān)測的計算

分析體系，對采集的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析，尤其是對施工中各類結(jié)構(gòu)響應(yīng)數(shù)據(jù)（如變形、內(nèi)力、應(yīng)

力）的分析，可以對施工誤差作出評價，根據(jù)需要研究制定出精度控制和誤差調(diào)整的具體措施;

最后以施工控制指令的形式為橋梁的施工提供反饋信息。在施工控制計算和誤差分析中，通過

對施工容許誤差度指標(biāo)數(shù)據(jù)體系、施工反饋數(shù)據(jù)（尤其是應(yīng)力監(jiān)測數(shù)據(jù)）、施工控制目標(biāo)值數(shù)

據(jù)的分析，確立施工狀態(tài)的索力、應(yīng)力預(yù)警體系。

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潮白河特大橋矮塔斜拉橋施工監(jiān)控方案

圖3.1施工監(jiān)控、監(jiān)測技術(shù)體系

3.2施工監(jiān)控、監(jiān)測的組織體系

為保障施工監(jiān)控、監(jiān)測工作保質(zhì)、保量、高效地完成，必須建立施工監(jiān)控、監(jiān)測實(shí)施過程

的工作制度和組織制度。

結(jié)合潮白河大橋施工的實(shí)際恬況和施工監(jiān)捽、監(jiān)測工作的具體技術(shù)內(nèi)容，建議成立“潮

白河大橋主橋施工監(jiān)控、監(jiān)測工作領(lǐng)導(dǎo)組”，由潮白河大橋主橋的建設(shè)單位、施工單位、設(shè)計單位、

監(jiān)理單位和主控單位（承擔(dān)施工監(jiān)控、監(jiān)測任務(wù)的單位）的負(fù)責(zé)人組成。領(lǐng)導(dǎo)組負(fù)責(zé)施工監(jiān)控、監(jiān)測

工作實(shí)施過程中的總協(xié)調(diào)工作。

同時，由承擔(dān)潮白河大橋主橋施工監(jiān)控、監(jiān)測任務(wù)的單位牽頭建立“潮白河大橋主橋施工

監(jiān)控、監(jiān)測工作組”，成員由監(jiān)控監(jiān)測單位參加潮白河大橋主橋施工監(jiān)控、監(jiān)測任務(wù)的技術(shù)人

員組成。工作組負(fù)責(zé)施工監(jiān)控、監(jiān)測具體任務(wù)的實(shí)施。施工監(jiān)控、監(jiān)測工作組的具體組成見

圖3.2所示。

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圖3.2施工監(jiān)控、監(jiān)測工作組的組織體系

施工監(jiān)控、監(jiān)測領(lǐng)導(dǎo)組負(fù)責(zé)在每月的工地例會中組織施工監(jiān)控、監(jiān)測工作專題內(nèi)容討論，

聽取施工監(jiān)控、監(jiān)測工作組對施工監(jiān)控、監(jiān)測工作情況的通報。有重大問題時，組織召集進(jìn)行

臨時技術(shù)討論。

—在施工監(jiān)控、監(jiān)測工作組的日常工作王，信息傳遞的時效性、準(zhǔn)確性、可靠性和通暢性------

是保證施工監(jiān)控、監(jiān)測工作順利進(jìn)行的基本前提。建議按圖3.3所示的信息傳遞機(jī)制以監(jiān)控、監(jiān)測報

表體系為核心進(jìn)行施工監(jiān)控、監(jiān)測的日常工作。

圖3.3施工監(jiān)控、監(jiān)測信息傳遞機(jī)制

施工監(jiān)控、監(jiān)測工作將接受監(jiān)理工程師的全面監(jiān)理。對施工監(jiān)控、監(jiān)測而言，其日常工作

需要得到設(shè)計和施工部門的大力支持和配合，需要信息和意見的及時交流；其控制指令和結(jié)果

則需要借助監(jiān)理權(quán)威和程序予以發(fā)布、執(zhí)行和反饋。

3.3施工監(jiān)控、監(jiān)測中的實(shí)時監(jiān)測體系及結(jié)構(gòu)安全預(yù)報體系

從施工現(xiàn)場將采集到大量的實(shí)時監(jiān)測數(shù)據(jù)。這些實(shí)時監(jiān)測數(shù)據(jù)大致可分為：

——物理測量，包括時間、溫度等；

一一力學(xué)監(jiān)測，指主梁及橋塔混凝土應(yīng)力；

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潮白河特大橋矮塔斜拉橋施工監(jiān)控方案

一線型監(jiān)測，指主梁及橋塔線型、軸線偏位。根據(jù)斜

拉連續(xù)剛構(gòu)組合橋施工臨近慣例，監(jiān)控內(nèi)容如下：1線

形監(jiān)控

線形控制包括墩身線形和上部箱梁線形兩部分控制。線形監(jiān)控的主要目的是保證上下部結(jié)

構(gòu)線形盡可能滿足設(shè)計線形。

⑴橋塔線形控制影響橋塔線形的因素可以分兩部分，一個是結(jié)構(gòu)自身影響，一個是外在因

素影響。所謂

結(jié)構(gòu)自身影響是指，部為坡橋，結(jié)構(gòu)本身對橋塔線形就有理論1_的影響。所謂外在因素影響是

指施工偏差、溫度作用和風(fēng)荷載作用等。

在三種外在影響因素中，溫度作用是主要的。消除溫度影響主要采取兩個措施，一個是清

晨較模法，一個是預(yù)偏量設(shè)置法。前者是根據(jù)清晨溫度相對均勻的特點(diǎn)，選擇固定的立模時間

以消除溫差影響；后者將墩上的模板測量基準(zhǔn)點(diǎn)按計算出的溫度偏移量予以預(yù)偏，當(dāng)結(jié)構(gòu)恢復(fù)

均勻溫度狀態(tài)時，該基準(zhǔn)點(diǎn)就會自動恢復(fù)到原正確位置，即偏差為零。

本橋?qū)蛩€形監(jiān)測將利用精密全站儀對主橋橋塔在各施工階段完成后的控制點(diǎn)進(jìn)行線形

監(jiān)測，并在橋塔施工結(jié)束后，將各控制點(diǎn)的坐標(biāo)連線，觀測其與后視點(diǎn)的角度變化，得到橋塔

的側(cè)向偏差。

⑵上部箱梁線形控制大跨徑橋梁的上部結(jié)構(gòu)線形施工監(jiān)控

一般有兩種方法：

采用糾偏終點(diǎn)控制的方法。即在施工過程中，對產(chǎn)生主梁線形偏差的因素跟蹤控制，隨時

糾偏，最終達(dá)到理想線形。這種方法常有kalman濾波法和灰色理論等。

應(yīng)用現(xiàn)代控制理論中的自適應(yīng)控制方法。即對施工過程的標(biāo)高和內(nèi)力的實(shí)測值與預(yù)測值進(jìn)

行比較，對橋梁結(jié)構(gòu)的主要參數(shù)進(jìn)行識別，找出產(chǎn)生偏差的原因，從而對參數(shù)進(jìn)行修正，達(dá)到

控制的目的。

本橋上部箱梁線形監(jiān)控擬以自適應(yīng)控制方法為主，灰色理論和純屬回歸方法為輔。高程

監(jiān)測是指用精密水準(zhǔn)儀對主梁各塊件控制點(diǎn)的標(biāo)高進(jìn)行測量。在澆筑梁段前后、預(yù)

應(yīng)力束張拉前后及斜拉索張拉前后對梁段塊件標(biāo)高的測量能反映出實(shí)際施工時主梁的撓度變化。

這些數(shù)據(jù)是進(jìn)行施工控制分析的最重要因素之一。

應(yīng)當(dāng)指出，在任何橋梁的施工過程中都會涉及到各類施工測量工作。施工監(jiān)控、監(jiān)測所要

求和關(guān)心的測量內(nèi)容與這些常規(guī)測量既有相同的部分又有特殊的要求。施工控制測量的內(nèi)容和

要求專門說明。

2應(yīng)力監(jiān)控應(yīng)力監(jiān)控的主要巨的是保證大橋施工全過程安全。一般應(yīng)力監(jiān)控的方法是在上下

部結(jié)構(gòu)

中預(yù)埋傳感器、對斜拉索張拉力監(jiān)測通過錨索計，然后隨著施工的進(jìn)程測量相應(yīng)的結(jié)構(gòu)應(yīng)力，

最后通過對比理論應(yīng)力與實(shí)測應(yīng)力的偏差確定結(jié)構(gòu)工作狀態(tài)是否正常。

在主梁的控制斷面上，埋設(shè)應(yīng)力測試元件，以測定各施工階段主梁的混凝土應(yīng)力，可采用

混凝土應(yīng)變計或鋼筋計等元件來測定主梁的應(yīng)力狀況。把應(yīng)力監(jiān)測的結(jié)果與施工監(jiān)控、監(jiān)

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測中其它監(jiān)測結(jié)果相結(jié)合分析，全面地判斷橋梁結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)，并形成預(yù)警機(jī)制，從而保障

橋梁施工安全可靠地進(jìn)行。

安裝調(diào)試階段完成測試儀器的定位、布置導(dǎo)線、采集初始讀數(shù)等工作。施工期間的數(shù)據(jù)要

根據(jù)測試進(jìn)度的安排，隨主梁施工的進(jìn)行分階段采集各測點(diǎn)的應(yīng)力數(shù)據(jù)。對采集的應(yīng)力數(shù)據(jù)資

料進(jìn)行分析計算，對應(yīng)力異常的施工階段提出應(yīng)力預(yù)警，并按一定周期提供應(yīng)力測試階段報告。

在全橋合龍后，對施工階段的應(yīng)力測試結(jié)果進(jìn)行匯總及分析，提交應(yīng)力測試總結(jié)報告。

3溫度控制溫度是影響主梁撓度的最主要因素之一。溫度變化包括日照溫度變化和季節(jié)性溫

度變化

兩部分。日照溫度變化復(fù)雜，會引起主梁頂?shù)装鍦囟炔睿怪髁喊l(fā)生撓曲，同時也會引起橋塔

偏移。季節(jié)溫差對主梁撓度影響比較簡單，其變化是均勻的，可采集各節(jié)段在各施工階段的溫

度，輸入計算機(jī)計算撓度。因此，為了摸清箱梁截面內(nèi)外溫差和溫度在截面上的分布情況，在

梁體上布置溫度觀測點(diǎn)進(jìn)行觀測，以獲得準(zhǔn)確的溫度變化規(guī)律。

4索力控制在施工過程中，通過監(jiān)控計算與調(diào)整計算等工作，提供各索力的初始張拉力，以

及后續(xù)

調(diào)索索力。并在施工過程中，對各混凝土節(jié)段施工前后既有斜拉索索力的變化等進(jìn)行監(jiān)測，并

在必要時進(jìn)行索力調(diào)整張拉等。

5試驗(yàn)監(jiān)控⑴施工單位完成掛籃試驗(yàn)，獲取掛籃彈性變形曲線，為提供立模標(biāo)高服務(wù)。在橋

梁懸臂

施工中，掛籃在承受混凝土梁段重量時會發(fā)生彈性變形，因此，需要在確定主梁梁段的立模標(biāo)

高中預(yù)先考慮其變形的影響，以確保主梁線型得到控制。通常，在制造掛籃時，應(yīng)對掛籃進(jìn)行

靜力加載試驗(yàn)以確定其剛度，或者在掛籃設(shè)計時通過仿真計算來確定其剛度，供施工單位使用。

在施工監(jiān)控、監(jiān)測工作中，還應(yīng)根據(jù)掛籃的實(shí)際使用情況，通過一定的方法來校核分析掛籃

的剛度。

⑵施工單位完成混凝土材性試驗(yàn)，包括混凝土彈性模量E和混凝土容重丫兩項(xiàng)內(nèi)容。在預(yù)

應(yīng)力混凝土梁橋梁的施工中，混凝土力學(xué)性能的變異性對施工計算的影響很大。如主梁混凝土

的實(shí)際容重與設(shè)計取用值的差異將直接引起恒載計算的差異，混凝土彈性模量實(shí)際值與設(shè)計值

的差異將引起主梁剛度計算的差異，而這些都會導(dǎo)致設(shè)計計算得到的主梁施工撓度與實(shí)際撓度

之間出現(xiàn)偏差。混凝土的材料特性的離散性往往較大，在以往的施工監(jiān)控、監(jiān)測工作中，曾發(fā)

現(xiàn)混凝土的彈性模量實(shí)測值較設(shè)計取值高出15%,且混凝土的彈性模量隨時間而增長，因此

有必要對工地現(xiàn)場用于主梁的混凝土進(jìn)行專門的彈性模量測試。試驗(yàn)時取幾組試件做混凝土7

天和28天的靜彈性模量測試，用其統(tǒng)計平均值作為彈性模量施工控制計算的實(shí)測值。根據(jù)

以往橋梁施工控制經(jīng)驗(yàn)，混凝土的實(shí)際容重與設(shè)計值之間也存在一定的差異?；炷恋娜葜貐?/p>

數(shù)可直接使用施工單位工地試驗(yàn)室的測試資料。

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3.4運(yùn)用施工監(jiān)控、監(jiān)測體系進(jìn)行信息分析

3.4.1施工監(jiān)控、監(jiān)測預(yù)測計算提供控制目標(biāo)理論值

施工監(jiān)控、監(jiān)測在實(shí)施時的第一步工作是要形成控制的目標(biāo)文件。施工監(jiān)控、監(jiān)測的預(yù)測

計算將采用設(shè)計計算參數(shù)對施工過程進(jìn)行分析，計算出控制目標(biāo)的理論真值。理論真值由主梁

理論撓度、主梁理論軸線和主梁截面理論應(yīng)力等系列數(shù)據(jù)組成。在這一計算過程中將與設(shè)計計

算進(jìn)行相互校核，以確?？刂频哪繕?biāo)與設(shè)計要求一致。

橋梁施工監(jiān)控、監(jiān)測的目的就是使施工與設(shè)計盡可能一致。在橋梁的設(shè)計計算中通常會采

用一些假定的參數(shù)用于計算，譬如材料的彈性模量、容重、施工時間等。另外，在設(shè)計計算中

還有大量的指定的計算參數(shù)，比如施工順序等。在橋梁的施工控制計算中通常會采用盡可能真

實(shí)的參數(shù)用于計算，以反映出設(shè)計與施工的差異。設(shè)計計算和施工控制計算的區(qū)別和聯(lián)系，

以及施工監(jiān)控、監(jiān)測的基本流程和控制目標(biāo)如圖3.4所示。

由于橋梁設(shè)計和施工中存在著這兩種既不相同又相互聯(lián)系的計算過程，并且在實(shí)際工作中

這兩類計算可能采用不同的計算模型，由不同的單位來完成，因此，為使施工監(jiān)控、監(jiān)測指導(dǎo)

的施工能與設(shè)計結(jié)果相一致，首先要校核設(shè)計計算與施工監(jiān)控、監(jiān)測計算的閉合性。其校核過

程如圖3.5所示。

這一校核過程主要是在施工控制計算初期，根據(jù)提供的設(shè)計圖紙等資料，建立施工控制計

算模型⑶，采用設(shè)計計算的主要參數(shù)(B)和設(shè)計計算中假定的施工時間(C2)進(jìn)行計算。用此過程

下的施工控制計算結(jié)果與設(shè)計計算結(jié)果進(jìn)行比較核對，以校核二者是否在計算模型(aA)及

施工方法模擬(clCl)間存在實(shí)質(zhì)性差異。只有在兩者計算結(jié)論基本一致的前提下，施工監(jiān)

控、監(jiān)測的開展才有實(shí)際意義；否則，需要與設(shè)計人員一起仔細(xì)核對兩種計算過程，找出并解

決存在的問題。

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設(shè)計計算施工控制計算

A.設(shè)計計算力學(xué)模型a.施工控制計算力學(xué)模型

B.設(shè)計計算參數(shù)BL指b.施工控制計算參數(shù)bl.

定參數(shù)設(shè)計指定參數(shù)

B2.假定參數(shù)b2.現(xiàn)場測試及擬合參數(shù)

C.設(shè)計計算施工步驟c.施工控制計算施工步驟

D.設(shè)計計算結(jié)果d.施工控制計算結(jié)果（形成控制文件）

D1.各施工階段線型、內(nèi)力di.各施工階段線型、內(nèi)力

<12.成橋線型、1力

D2成橋線型、內(nèi)力

M

發(fā)布指令，指導(dǎo)施工工

信

息

返

饋

匆際施工結(jié)果1.各階

控制目標(biāo)（在絕大

段施工后的線型、內(nèi)力

多數(shù)情況下與設(shè)計結(jié)

成橋后的線型內(nèi)力

圖34設(shè)計計算與施工監(jiān)控、監(jiān)測計算的區(qū)別和聯(lián)系

設(shè)計計算施工監(jiān)控、監(jiān)測校核計算

A.設(shè)計計算力學(xué)模型a.施工控制計算模型b.設(shè)計

B.設(shè)計計算參數(shù)C.參數(shù)和實(shí)測計算參數(shù)c.施

設(shè)計計算施工步驟C1.工控制計算施工步驟cl.實(shí)

施工方法模擬際施工方法模擬

C2,假定施工時間c2.實(shí)際施工時間

有

實(shí)

質(zhì)

設(shè)計計算結(jié)果差施工控制校核計算結(jié)果

開展下一步施工控制工作

圖3.5設(shè)計計算與施工監(jiān)控、監(jiān)測校核計算

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3.4.2對反饋施工信息分析確定施工誤差狀態(tài)

目前的各類施工監(jiān)控、監(jiān)測的理論的實(shí)質(zhì)上都是基于對采樣誤差的分析和確定調(diào)整方法

以控制誤差狀態(tài)。施工誤差的出現(xiàn)是不可避免的，但各類施工誤差會出現(xiàn)不同的分布形態(tài)。

常見的誤差形態(tài)有圖3.6所示的三類。

(a)白噪聲形態(tài)分布誤差

(b)連續(xù)單向分布形態(tài)誤差

(c)大峰值誤差

圖3.6常見誤差形態(tài)分布

圖3.6-a中的誤差分布，由于其單個誤差峰值較小，且正負(fù)誤差分布均勻，類似于白噪聲

干擾，它對結(jié)構(gòu)的影響很小，是施工控制所追求的理想狀態(tài)。

圖3.6-b中的誤差分布，雖然其單個誤差的峰值較小，但整體誤差分布出現(xiàn)連續(xù)的正向或

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負(fù)向分布，特殊時會呈現(xiàn)積累放大現(xiàn)象。有積累的連續(xù)分布誤差會對結(jié)構(gòu)線型及內(nèi)力產(chǎn)生嚴(yán)重

不利影響。

圖3.6-c中的誤差分布，雖然其整體誤差均值較小，但出現(xiàn)單個誤差峰值較大的情況，會

對結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和線型產(chǎn)生嚴(yán)重影響，必須加以控制和調(diào)整。

施工監(jiān)控、監(jiān)測中應(yīng)根據(jù)施工反饋的數(shù)據(jù)與施工控制的預(yù)測計算的理論目標(biāo)真值及施工監(jiān)

控、監(jiān)測的實(shí)時計算結(jié)果的修正目標(biāo)真值進(jìn)行比較，確定誤差的實(shí)際分布狀態(tài)，對連續(xù)分布誤

差和大峰值誤差進(jìn)行及時調(diào)整。

3.4.3利用參數(shù)識別系統(tǒng)對計算參數(shù)進(jìn)行識別、修正

施工中如出現(xiàn)有發(fā)散趨勢的連續(xù)分布誤差狀態(tài)，這類誤差的產(chǎn)生大多源于計算參數(shù)失真引

起的目標(biāo)值失真，必須進(jìn)行參數(shù)識別、參數(shù)修正或參數(shù)擬合，提供合理的目標(biāo)真值。對于產(chǎn)生

參數(shù)失真的原因必須進(jìn)行認(rèn)真分析，以便在施工中加以控制。在懸臂施工的橋梁中產(chǎn)生誤差發(fā)

散的主要參數(shù)是體系剛度和主梁自重。

3.4.4確定適用的施工誤差容許度指標(biāo)和應(yīng)力預(yù)警機(jī)制

要確定誤差峰值的大小和確定是否進(jìn)行誤差調(diào)整，必須確定一套符合施工實(shí)際情況的誤差

容許度指標(biāo)體系。過嚴(yán)的誤差容許度會為施工帶來困難，延誤施工進(jìn)度，過松的誤差容許度會

為施工留下一定的隱患。誤差容許度的確定還必須滿足設(shè)計和監(jiān)理對施工質(zhì)量的要求。

3.4.5利用施工監(jiān)控、監(jiān)測實(shí)時計算調(diào)整控制目標(biāo)值

在進(jìn)行參數(shù)調(diào)整擬合后，利用實(shí)際的施工時間參數(shù)和實(shí)際的施工荷載參數(shù)進(jìn)行施工監(jiān)控、監(jiān)

測實(shí)時計算，產(chǎn)生施工控制實(shí)際目標(biāo)真值，用于下一階段的立模標(biāo)高確定和誤差分析。

4.施工監(jiān)控理論計算、跟蹤計算及參數(shù)識別

施工監(jiān)控計算主要包括：校核主要的設(shè)計數(shù)據(jù)；根據(jù)施工方法和成橋目標(biāo)內(nèi)力狀態(tài)確定施

工張拉索力；根據(jù)施工方法和成橋目標(biāo)線形確定混凝土箱梁的立模標(biāo)高；提供施工各理想狀態(tài)

線形及內(nèi)力數(shù)據(jù)；對施工各狀態(tài)控制數(shù)據(jù)實(shí)測值與理論值進(jìn)行比較分析，進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)識

別與調(diào)整，對成橋狀態(tài)進(jìn)行預(yù)測與反饋控制分析。

施工監(jiān)控理論計算主要采用大型有限元分析軟件MIDAS和第三方橋梁計算軟件進(jìn)行，并

相互印證，確保計算結(jié)果的可靠和準(zhǔn)確。

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4.1施工監(jiān)控理論計算

監(jiān)控理論計算就是利用建立的監(jiān)控計算體系對橋梁施工過程中各階段結(jié)構(gòu)的應(yīng)力和位移狀

態(tài)以及施工監(jiān)控參數(shù)進(jìn)行計算及預(yù)測，為施工提供施工監(jiān)控目標(biāo)值，保證施工的順利進(jìn)行并使

結(jié)構(gòu)最終達(dá)到或接近設(shè)計要求的成橋狀態(tài)。

監(jiān)控計算的主要內(nèi)容包括：主要設(shè)計參數(shù)校核；索力張拉方案、線形控制和應(yīng)力索力控制

計算。

⑴索力是斜拉橋施工監(jiān)控最關(guān)鍵的部分，一方面拉索是斜拉橋結(jié)構(gòu)最重要的承重構(gòu)件,

斜拉索的應(yīng)力控制是保證施工安全的關(guān)鍵。另一方面，對于大跨度斜拉橋，各個施工階段的線

形和內(nèi)力的控制，主要是通過斜拉索張拉力的調(diào)整來實(shí)現(xiàn)的。因此索力控制計算是施工監(jiān)控計

算的重點(diǎn)，具體包括施工過程中張拉索力的確定，調(diào)索索力的確定，成橋索力的確定。

(2)斜拉橋線形控制計算的主要內(nèi)容有以下幾個方面：

①按照設(shè)計成橋狀態(tài)確定結(jié)構(gòu)成橋線形；

②確定混凝土主梁的立模標(biāo)高；

③根據(jù)現(xiàn)有橋梁狀態(tài)對下一階段施工線形進(jìn)行預(yù)測；

④根據(jù)施工階段及步驟，考慮臨時荷載、溫度荷載等因素的影響，進(jìn)行實(shí)測值與理論值的

誤差分析。

⑶應(yīng)力索力控制計算的主要內(nèi)容，是計算在各個施工階段，在各種施工荷載及臨時荷載

組合情況下結(jié)構(gòu)關(guān)鍵截面的應(yīng)力值及安全程度，并與實(shí)測值進(jìn)行比較，其次是對下一階段施工

進(jìn)行模擬計算，分析并預(yù)測關(guān)鍵部位的應(yīng)力水平，對施工方案是否可行進(jìn)行判斷。

4.2結(jié)構(gòu)前期計算

計算初始狀態(tài)一般可以取用設(shè)計部門確定的設(shè)計成橋狀態(tài)作為監(jiān)控計算的基礎(chǔ)。監(jiān)控計

算應(yīng)對設(shè)計成橋狀態(tài)進(jìn)行復(fù)核驗(yàn)算，并進(jìn)行優(yōu)化，以確定最優(yōu)的設(shè)計成橋狀態(tài)，并以此作為

監(jiān)控計算的目標(biāo)狀態(tài)。根據(jù)橋梁的幾何參數(shù)、結(jié)構(gòu)參數(shù)和初始狀態(tài)建立有限元模型。按照施

工方案對整個施工過程進(jìn)行仿真計算。

施工監(jiān)控計算結(jié)果應(yīng)與設(shè)計計算結(jié)果相核對，以校核二者在計算模型及施工模擬等方面是

否存在實(shí)質(zhì)性差異。只有當(dāng)二者計算結(jié)論基本一致時才開展后續(xù)的施工監(jiān)控工作。否則，通過

與設(shè)計人員一起仔細(xì)核對兩種計算過程，找出并解決存在的問題。

4.3施工過程的跟蹤計算

施工監(jiān)控過程中應(yīng)選擇結(jié)構(gòu)的某些參數(shù)作為計算控制參數(shù)。計算控制參數(shù)選擇原則是所選

擇的參數(shù)在施工現(xiàn)場是經(jīng)常變化的，并且其變化應(yīng)能較敏感地反應(yīng)出在施工過程中其對橋

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梁結(jié)構(gòu)行為的影響，而且，這些參數(shù)應(yīng)易于表示，易于度量，易于取得。主要計算控制參數(shù)包括:

⑴斜拉橋主梁的各控制截面在階段施工前后位移值及位移增量；

⑵斜拉橋主梁和橋塔各控制截面在階段施工前后應(yīng)力值及應(yīng)力增量；

(3)各施工階段中斜拉索的索力及索力增量；階段施工完畢后，將計算控制參數(shù)結(jié)果與

施工監(jiān)測結(jié)果進(jìn)行比較，若兩者差別滿足要求，

則按原計劃提出卜階段指令以進(jìn)行卜,階段的施_L；若不滿足要求，則根據(jù)最新的實(shí)測監(jiān)控參數(shù)進(jìn)

行結(jié)構(gòu)分析，提出調(diào)整方案，然后進(jìn)行下一階段施工。

整個施值監(jiān)控計算分析的流程對圖4所示

，丈—構(gòu)控M-效實(shí)評狀6J

實(shí)測結(jié)構(gòu)K恒

修正屈的生入次左I

實(shí)博狀態(tài)界度效應(yīng)修正分析

對J-

幡誤差比較分析

L

?

階

結(jié)檢&計，觸識一

區(qū)

M]一

環(huán)姑―??■—一，1—的后理想狀W

結(jié)為一總分一

彳馬亞刑aN:日到的底。社什伏光口-

理處狀左修正分析

*優(yōu)■整方上

調(diào)———

誤弟及喝整信電

調(diào)體人結(jié)構(gòu)廳為可測分析

q

占

預(yù)告下時段結(jié)構(gòu)狀左

3

拈柬

圖4施工監(jiān)控計算分析流程圖

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4.4設(shè)計參數(shù)識別

設(shè)計參數(shù)的識別就是通過量測施工過程中實(shí)際結(jié)構(gòu)的行為，分析結(jié)構(gòu)的實(shí)際狀態(tài)與理想狀

態(tài)的偏差，用誤差分析理論來確定或識別引起這種偏差的主要設(shè)計計算參數(shù)，經(jīng)過修正設(shè)計參

數(shù)，來達(dá)到控制橋梁結(jié)構(gòu)的實(shí)際狀態(tài)與理想狀態(tài)的偏差的目的。

主要有以下因素引起誤差：⑴斜拉索張拉力誤差對

結(jié)構(gòu)的影響；⑵支架變形對標(biāo)高的影響；⑶結(jié)構(gòu)

自重誤差對結(jié)構(gòu)的影響；(4)索塔、主梁及斜拉索的剛

度誤差對結(jié)構(gòu)的影響；(5)施工荷載變動對結(jié)構(gòu)的影響；

(6)日照、溫差、溫度升降的影響。

5.施工監(jiān)控測點(diǎn)布置方案

5.1基礎(chǔ)資料及試驗(yàn)數(shù)據(jù)的收集

⑴混凝土容重以及齡期為3、7、14、28、90天的彈性模量,

(2)斜拉索容重及彈性模量。(3)氣候資料：晴雨、氣溫、濕度、

風(fēng)向、風(fēng)速。(4)階段實(shí)際工期與未來進(jìn)度安排。⑸掛籃重

量、支點(diǎn)位置及前端點(diǎn)的彈性和非彈性變形值。⑹施工荷載

及其在橋上布置位置。

5.2結(jié)構(gòu)幾何變位測點(diǎn)布置方案

5.2.1混凝土主梁立模標(biāo)高的測量要求

(1)測點(diǎn)布置：立模標(biāo)高的測點(diǎn)位置見圖5.2.1中的“|”所指處，即：底板模板兩個特

征位置。

(2)測曷方法：用水準(zhǔn)儀或直精度全站儀測量立模測點(diǎn)標(biāo)高。立模標(biāo)高由施工單位測量。

(3)測量時間：觀測時間一般定在夜晚23點(diǎn)至凌晨5點(diǎn)，由監(jiān)理根據(jù)當(dāng)天的天氣狀況

確定測量時間。

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