版郑州新郑综合保税区跨南水北调桥梁工程施工监控 - --技术标N 2(3)

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值出现临时偏差，特别是悬臂较大时，偏差容易产生。因此必须现场临时修正立模标高。 3.2.6 箱梁轴线平面位置观测与控制

箱梁轴线平面位置控制是通过对桥梁中轴线位置的跟踪观测，对施工单位施工放样的准确程序进行复核，以保证桥梁在所处的平面上满足设计要求。在箱梁轴线平面位置控制系统中，需建立相应的施工控制测量网，此控制网可同时满足箱梁高程控制测量网和平面位置控制测量网。通过对施工过程中每一梁段的轴线位置，监测施工过程中箱梁轴线位置的变化情况，以保证悬臂施工的悬臂合拢平面误差控制在设计要求和规范允许的范围之内。

3.2.7 施工控制误差分析

实际施工中结构状态总是由于设计参数、施工误差、测量误差、结构分析模型误差等因素的影响偏离目标。

为了能及时有效地将实测数据（体系本身的变化、挠度、应力、现场气温等）、调整参数信息、误差信息反馈到实际施工控制中，指导现场施工作业，可编制基于现代控制论中的随机最优控制理论和有限元法的的计算程序，建立现场计算机工作站（EWS），将实测结构控制参数输入，得出有效调整量，获得最优调整方案，同时预告下阶段结构状态。

误差分析是施工监控的难点，也是施工监控三大系统中相对最不成熟的部分，主要原因是测试数据较少而影响因素较多的矛盾引起的。例如，引起主梁标高较低的因素较多，诸如混凝土超方、挂篮变形较大、预应力张拉力不够、临时荷载引起、日照影响等等，在诸多的因素中，仅仅通过标高测量或者应变测量是很难判断出原因的。所以，为了得到更准确的分析，必须增加测点，增加测试工况，增加测试内容。下面将连续梁桥可能碰到的误差、误差的严重程度以及解决方法分析如下： (1) 结构刚度误差

引起结构刚度误差的因素，一方面是混凝土弹性模量的改变，另一方面截面尺寸的变化，都对刚度有所影响。对于对称悬臂施工的连续梁桥来说，如果整体刚度提高，虽然浇筑混凝土过程中主梁变形量会减少，但是，张拉预应力束过程中变形量也会减少。所以，结构刚度误差对施工控制质量的危害不大。 (2) 浇筑混凝土误差

浇筑混凝土误差，即超方现象是浇筑混凝土过程中难以克服的误差，产生的原因有两方面。一方面是浇筑混凝土时，由现场施工负责人估计顶、底板混凝土厚度而产生的误差，另一方面是由模板变形和混凝土容重变化而产生的误差。

混凝土超方对连续梁桥施工阶段的内力和线型影响较大，特别是两侧出现不平衡超

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方时，影响就更大。当结构悬臂伸长时，危害急剧增加。

在施工过程中，通过改进施工方法减少误差的产生是很有必要的，也是可行的。对悬臂施工的连续梁桥来说，由于两悬臂端对称荷载对结构的影响比单侧荷载要小的多，所以，施工中出现两侧不平衡荷载时，可以考虑在轻的一侧增加重量，只要保持平衡，影响不会太大。 (3) 桥面临时荷载影响

桥面临时荷载的影响类似于混凝土超方，既存在对称荷载，也存在单侧荷载。桥面临时荷载可分为两类，第一类相对固定，如卷扬机、压浆机、吊索机、施工简易房等；第二类比较随机，如桥面上堆放的钢筋、型钢、锚具等。

由于桥面荷载随机性较大，只能通过实地观察，估计桥面荷载的重量以及位置，在计算数据中考虑。如果能准确估计第一类荷载的重量，并且随时记录第二类荷载堆放的时间和重量，是能够在计算中消除此类误差的。由于临时荷载是随机的，如果把每一种荷载影响作为荷载工况输入跟踪计算，并不方便。一般情况下，可先进行试算，将各种荷载影响的结果算出，作为修正值现场修正会比较方便。

当结构处于悬臂状态时，桥面临时荷载的影响效果同浇筑混凝土的超方现象。由于它是随机的，所以较难掌握。在施工过程中，加强施工管理，除了必须的施工设备外，对于无用的设备及时清理，并且尽可能保持桥面荷载的平衡性。在计算中要考虑临时荷载的影响，特别是在挂篮定位时要将不平衡的临时荷载影响排除。 (4) 挂篮及模板定位误差

由于挂篮是一个庞大的结构物，加上挂篮本身刚度的影响，实际施工时挂篮位置很难做到与设计一致。挂篮模板定位包括外模板和内模板的定位，外模板决定了梁底标高，而内模板决定了桥面的标高。

挂篮定位是控制主梁标高最重要也是最直接的手段，定位时只要态度认真，并且挂篮在设计上是合理的，挂篮定位误差能够控制在允许范围以内。一般桥梁工地都是24小时工作制，在挂篮定位时其它工序仍在进行，所以挂篮定位必须考虑温度和临时荷载的影响。

(5) 挂篮变形误差

浇筑混凝土过程中，挂篮会发生变形，这包括纵向变形和横向变形，也包括弹性变形和非弹性变形。

挂篮非弹性变形对施工控制质量有较大影响，特别是后支点挂篮，由于无拉索帮助，挂篮受力较大。前支点挂篮由于拉索帮助，其纵梁的受力得到很大改善，但是，对于宽桥，前支点挂篮优点不明显，其主要受力在横向，所以前支点挂篮的横向受力更为重要。 (6) 温度影响

温度影响是施工控制中较难掌握的因素，这主要是因为温度始终变化无常，而且在

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同一时刻，结构各部分也存在温差。所以，在结构计算中一般不把温度影响作为单独工况，而是将温度影响单独列出，作为修正。温度测量也比较困难，一般情况下，只能测气温，而气温和结构温度是有很大差别的。

温度影响产生桥梁挠度变化有两种情况：均匀温差、箱梁内外侧的相对温差。 温度变化虽然随时存在，但其对施工控制的危害主要表现在挂篮定位时，选择夜间或者早晨进行挂篮定位比较合适。温度影响变化无常，每座桥都有各自特点，所以施工控制前必须加强观测，及时掌握规律，尽可能排除温度影响。如果能掌握温度引起挠度的变化规律，可以将挂篮定位安排在任意的时间进行，对于加快施工进度是有好处的。 (7) 预应力束张拉力误差

预应力束张拉误差一方面由张拉千斤顶的油压表读数误差引起，另一方面由各种预应力损失引起。预应力损失包括：①管道摩阻力，②锚具损失，③温度损失，④钢丝松弛，⑤徐变损失。

3.2.8 主梁混凝土弹性模量测试

测点布置：在施工的不同时期取样浇筑试块测试； 测试仪器：压力机或万能实验机；

测试要求：按《公路工程水泥混凝土试验规程》进行。 3.2.9 截面尺寸测量

根据误差分析的结论，混凝土超方对悬臂施工主梁来说，影响很大，必须尽可能地减小，因此，超方的测量也是非常重要的。除了应变和标高数据能够反映超方的现象，对每一节段梁截面测量也是一个好方法。

具体做法是每浇筑一节段梁，在悬臂端进行截面尺寸测量，包括截面高度、顶板、底扳和腹板的厚度等等，测量精度应控制在2mm以内。

3.3 施工监控中的预警系统

3.3.1 施工监控预警系统的目的和必要性

预应力混凝土变截面连续箱梁桥施工过程的受力分析和几何线形变化，可以通过有限元方法进行仿真分析和研究，但还必须与施工监控中的预警系统相结合，才能保证施工过程中结构的安全。

1）实时监测预警系统保证施工安全和工程质量

对大桥施工阶段的实时跟踪监测，主要为施工安全提供预警保障，以防设计或施工中未考虑到的随机风险事故发生。

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2）实时监测预警系统可进行设计验证

实时监测和试验采集的科学数据，会提出工程实践中的新问题，有助于建立新型的设计方法；验证大桥的设计模型选取是否正确，设计时所用的参数是否合理。以便用实测数值积累的工程实践规律，改进和完善设计理论，对大桥结构和可靠度理论的模型进行修正。更进一步来看，可以使大桥的结构设计理论与相应的规范标准等得到改进。

3）实时监测预警系统有利于后期服役期健康监控和评估

通过已在施工时安装在桥梁上的仪器设备，进行运营时的实时跟踪监测，可随时掌握大桥的健康状况，使大桥的养护维修工作更具有理论指导性，建立起信息管理数据库和监控反馈系统，通过结构模态参数的识别，及时维修缺陷和损伤，使对既有大桥的可靠性评估工作标准化和规范化。 3.3.2 施工监控警系统的主要内容

1）工作环境的物理监测预警

包括大桥所处环境的温度、湿度、风速等监测。温度测量包括大气环境温度、结构构件表面温度及箱梁等温度场的测量，用以推算大桥的温差变化极值，研究其对桥梁受力与变形的影响。

2）几何线形的监测预警

线形的测量主要是在施工期间监测主梁的标高、轴线、墩台基础的变位及位移等。采用水准仪、全站仪、倾角仪等设备进行量测。从而预警和保证大桥施工过程的刚度和稳定性。桥施工控制中，主梁线形控制是一个重要的控制方面。对主梁线形监测结果及时分析，及时处理，出现线形偏差趋势及时预警，确保桥梁线形平顺。当位移出现异常情况时，应对所有位移测点进行连续测量。

3）应力应变的监测预警

应力应变监测可直接反映桥梁在各种施工状态下的应力水平，是保证结构安全的重要预警措施。根据预测计算可能应力会超标区域进行监测。在关键施工阶段加大对关键截面应力监测频次，以便及时了解主塔、主梁、拉索的应力状态，及时提供应力预警，确保桥梁结构安全。当应力出现异常情况时，应对所有测试截面进行连续测试。

4）支座反力的监测预警

对各个施工阶段边墩、辅助墩、塔梁支座以及临时墩的反力进行监测预警。 5）临时荷载的监测预警

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主要是指对施工过程中的施工荷载进行监测，防止临时荷载集度过大而影响结构的安全。

6）文件提交

正常施工状态下阶段施工完成后24小时内提交监控指令，当出现异常情况时，2小时以内向业主报告，3天内提交监控中间阶段报告，全桥竣工合拢后25天内提交最终全过程监控报告。确保不因监控工作影响施工进度。 3.3.3 施工监控预警系统的主要仪器和测点布置

大桥的施工过程监控预警系统的主要仪器和测点布置与施工监控相同。 3.3.4 施工监控实时监测预警系统的评估

大桥施工过程的主梁几何线形和应力、支墩反力以及承台的沉降进行实时监测，以与设计值和规范相应指标进行对比和控制。一方面评估施工过程中的结构性能，以及不同受力阶段所表现的力学与几何线形的特性；另一方面为施工各阶段安全可靠提供科学数据保证。

主梁在施工过程中对其空间位置进行实时监测，如有异常则应查明原因，采取相应的处理措施。

3.4 施工监控实施的保证措施

3.4.1 人力方面

施工监控人员中包括副教授6名，高级工程师1名，助理工程师若干名。所有成员都曾参加过大型桥梁结构的施工监控工作，具有较高的专业水平。施工控制过程中，项目技术负责人或相关分项负责人应长驻现场，确保不发生由于监控人员缺席而影响工程进展的情况。在特殊情况下，主要监控人员的更换需得到业主的批准。 3.4.2 技术方面

本项目现场技术负责人作为项目负责人参与了诸多类似桥型的施工监控和荷载项目，具有丰富的经验。

对本项目关键技术问题将成立专题研究课题，组织专家进行讨论和评议。主要的计算和测试数据要求由多人复核，保证计算和测试数据的正确性。监控指令经内部审核后，还需要得到设计单位的认可。

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