明挖区间主体结构预应力段结构监测方案

1、明挖区间预应力结构试验监测方案1. 工程概况明挖区间起止里程YK0+253.287YK0+510.7，长257.413m。区间隧道大体沿现状宋庄路敷设，呈南北向布置。主体结构采用明挖法施工，其中YK0+253.287YK0+300.000（YCHK0+056.102YCHK0+102.520）为四线单层三跨框架结构，YK0+300.000YK0+374.606、YK0+444.226YK0+510.700为三线单层双跨/三跨框架结构，YK0+374.606YK0+444.226为三线单层单跨预应力密排框架结构，结构宽15.623.4m，高7.58.7m，轨面高程为25.02326.676。；Y

2、CHK0+102.520YCHK0+158.800为单线单层单跨结构，结构宽5.49.6m，高6.19m，轨面高程为25.02323.287。依据明挖区间主体结构施工图（工程号：200703）中与预应力结构相关的施工图、2010年1月13日设计交底记录（编号：02010201C200000001）、预应力结构现场监控量测变更、现场实际情况和国家相关规范标准，制定现场试验监测方案如下。2. 目的和要求1) 通过有效预应力试验监测信息的反馈，及时修正预应力设计和施工参数。2) 通过对量测数据和施工质量验收资料的分析，提出裂缝成因及性质，对不符合裂缝控制要求的情况提出处理方案。3) 基于混凝土氯离子

3、和碱含量、裂缝情况、钢筋混凝土保护层厚度情况以及相关施工质量验收资料和记录，综合分析结构构件设计使用年限100年的耐久性能。4) 基于量测数据和施工质量验收资料，修正有限元模型，计算设计荷载下结构的反应，并与原设计比对，综合评价结构构件设计使用年限100年的结构性能。3. 原则和部位传感器布置（试验监测部位选择）原则为：1) 在离端部距离超过区间结构跨度的部位设置横向试验监测断面。2) 试验监测断面沿框架轴线所在位置设置，使试验监测信息的工况与平面应变问题的假设基本相符。3) 横向试验监测断面的数量须不少于3 个，并以其中之一为主观测断面，其余为辅助观测断面。在主试验监测断面上设置的传感器数量

4、不应少于辅助试验监测断面的传感器数量，在辅助试验监测断面上设置的传感器应与主试验监测断面位置相同，以便相互比较。4) 在试验监测断面上，对关键部位的对称部位同时布设传感器，以便通过对比进一步检验在本次试验中传感器的量测精度和可靠性。5) 在结构端部框架上布设少量传感器，以便通过对比试验监测端部构件受力状态。依上所述，把预应力密排框架箱形结构里程YK0+408.556作为主试验监测面（YKJ-15），YK0+394.156作为次试验监测面（YKJ-9），YK0+375.106作为端部试验监测面（YKJ-1），传感器主要布设在上述3个试验监测面上，布置方案详见以下相关内容。试验监测面和位置详见图1

5、（结构平面）。图1 预应力密排框架箱形结构平面（北侧部分） 在施工期间随进度及各计算工况进行现场试验监测，在使用期间采用定期试验监测制度。对有效预应力，试验监测时间为为预应力张拉后共2次、28d、60d、90d、120d 、180d、210d、240d、270d、300d、330d、360d和720d；对其它检测参数，试验监测时间为结构混凝土浇注后拆模时、预应力张拉后共2次、28d、60d、90d、120d 、180d、210d、240d、270d、300d、330d、360d和720d。如因非试验监测单位原因不能实施试验监测，试验监测时间和次数需另行商定。4 试验监测内容与方案4.1 材料特

6、性与温湿度4.1.1 材料特性1) 混凝土强度等级和塌落度测定方法：查阅施工纪录及施工试件强度试验报告。2) 外加剂的质量及应用测定方法：查阅施工的产品合格证、出厂检验报告和进场复试报告。3) 混凝土配合比测定方法：查阅施工的配合比设计资料。4) 混凝土中氯化物和碱的总含量测定方法：查阅施工的原材料试验报告和氯化物、碱的总含量计算书。4.1.2 温湿度、拆模及养护情况1) 温湿度环境、大气温度和构件表面温度测定方法：结合天气预报，采用温湿度测量仪、远红外线测温仪测量。2) 拆模及养护测定方法：结合查阅施工纪录及施工试件强度试验报告，采用现场勘查的方法。4.1.3 覆土等荷载1) 覆土厚度测定方

7、法：结合查阅施工纪录，采用现场勘查的方法。2) 施工荷载等测定方法：结合查阅施工纪录，采用现场勘查的方法。4.2 有效预应力4.2.1试验监测仪器穿心式压力传感器，压力读数仪，游标卡尺。4.2.2测点布置预应力试验监测断面分为主检测断面（YKJ-15）与辅助检测断面（YKJ-9），主检测断面在4束预应力筋均布置传感器，次试验监测断面在框架北侧2束预应力筋布置传感器。穿心式压力传感器设置在中间锚具与张拉锚之间，每束预应力筋（1圈为1束）布置2个传感器，在上述6束共布设12个穿心式压力传感器。穿心式压力传感器布置见图2，布置穿心式压力传感器的预应力束编号见图3，“PP”代表压力传感器、数字代表编号

8、/通道号。(a) 主试验监测断面（YKJ-15）(b) 次试验监测断面（YKJ-9）图2 穿心式压力传感器布置图3 布置穿心式压力传感器的预应力束编号4.2.3试验前考察和检查1) 收集YKJ-1、YKJ-9 和YKJ-15的原始设计资料、设计图纸和计算书，施工验收资料，原材料的物理力学性能试验报告等文件资料。2) 调查收集YKJ-1、YKJ-9 和YKJ-15的实际工作情况，包括荷载、温度。3) 对YKJ-1、YKJ-9 和YKJ-15的跨度、截面、钢筋的位置、保护层厚度等实际尺寸及外观缺陷、原始裂缝，作出书面记录，绘制详图。需要时宜摄影或录像记录。对钢筋的位置、实际规格、尺寸和保护层厚度也

9、可在张拉结束后进行量测。4.2.4材料、设备及安装 预应力钢筋采用抗拉强度标准值fptk =1860 N/mm2，公称截面面积Apk=140 mm2的低松弛钢绞线。将定制好的2000kN穿心式压力传感器、中间锚具和张拉锚按图4安装完成，主要安装步骤如下：1) 按顺序将整束预应力筋张拉端穿入中间锚具A、穿心式压力传感器、中间锚具B、限位板、变角块、千斤顶和工具锚。中间锚具A与B的区别是：中间锚具A的 中间孔道为过孔，中间锚具B的 两边孔道为过孔，过孔仅供刚绞线通过，不做张拉锚固使用。预应力束可按1到6顺序张拉，当按其它顺序张拉，需在预应力试验监测表中记录张拉顺序和束形号。2) 按顺序逐个检测上述

10、设备，使其首尾相互嵌入连接，同时要避免磕碰及其它损伤现象。图4 中间锚具及传感器安装图示4.2.5张拉1) 加载制度按钢绞线标准强度ftk=1860MPa的10%（或油压表约4MPa）、25%、45%、65%、75% 共5级应力加载，持荷3min记录量测油压表数值、压力读数仪数值和预应力筋张拉伸长值。2) 施工期间量测读数 采用数显游标卡尺量测伸长值，采用与压力传感器配套的压力读数仪读取压力传感器的数值，直接读取油压表数值，将上述读数记录在预应力试验监测记录表上（附表1）。需同时读取主动端、被动端的压力读数仪和油压表数值，以及预应力筋张拉伸长值。3) 正常使用量测读数 拟采用在距传感器最近处的

11、车站内设置读数盒，将电缆从传感器接出引入读数盒，并采用金属护管保护电缆的方法进行正常使用的量测读数。引出采用屏蔽线五芯电缆线，金属护管采用金属管，引出长度为165+35=200m。4) 安全防护措施 主、被动张拉端斜后方为危险空间区域，张拉时严禁进入危险空间区域，危险空间区域设置警示标识。4.3 裂缝1) 试验监测仪器：钢尺、裂缝卡、冲击钻、游标卡尺等。2) 测定方法全面检查结构构件的裂缝情况，如发现裂缝出现，采用裂缝卡测量裂缝宽度，采用注射红墨水和冲击钻钻孔配合、用游标卡尺梁测量红墨水注入深度的方法测量裂缝深度，并记录裂缝的位置、走向、长度等，裂缝记录表见附表2。裂缝宽度不满足设计图纸要求时

12、，需要及时分析原因，并提出处理方案。4.4 钢筋保护层厚度1) 试验监测仪器：磁感仪。2) 测定方法：采用磁感仪测量。5. 总包单位的配合试验监测作为预应力结构试验的一部分，既要在进度、计划、质量、安全、场地规划等方面服从总承包单位的组织和管理，同时也需要总包单位为其提供以下必要的试验监测条件和设施，以保证试验监测的进度和质量。1) 负责提供预应力区间结构施工验收资料1套。2) 负责提供存放和保管试验监测设备的房间,以及设备堆放场地及其它现有的公共设施，用以满足试验监测在现场的生产和生活需要。3) 总包单位要在施工前两周向试验监测单位提供本工程总体的施工组织设计和工程进度表，以便试验监测单位编

13、制与之协调的试验监测计划，并进行进场前的准备工作。总包单位在编制施工方案时，应当同时考虑试验监测工作，以方便试验监测。4) 提供垂直运输和施工用水、电接驳点。5) 在试验监测前进行详细的技术交底，协调其它工种与试验监测的工序。6) 检查和监督试验监测的进度和施工质量，与试验监测施工单位共同解决生产中存在的难题。7) 为试验监测作业提供必要的施工面及脚手架及夜间施工照明。8) 当按设计要求支设和制作电缆保护套管时，应考虑电缆保护套管的购买和安装，负责试验监测成品的保护。9) 其它工序的交叉协调配合。（以下无正文）附表1 预应力试验监测记录表序号YKJ 束号 位置测读时间加载级有效力（kN）预应力

14、筋张拉伸长值(mm)备注主动端显示仪读数被动端显示仪读数主动端油表 读数被动端油表读数油表换算为显示仪量测值计算值1下端约10%225%345%465%575%6上端约10%725%845%965%1075%序号YKJ 束号 位置测读时间加载级有效力（kN）预应力筋张拉伸长值(mm)备注主动端显示仪读数被动端显示仪读数主动端油表 读数被动端油表读数油表换算为显示仪量测值计算值1下端约10%225%345%465%575%6上端约10%725%845%965%1075%说明：（1）主动端传感器编号为 ，压力显示仪编号为 ；被动端传感器编号为 ，压力显示仪编号为 ；主动端油表编号为 ；被动端油表编

15、号为 。（2）主动端、被动端的压力读数仪和张拉伸长值要同时读数。附表2 混凝土构件裂缝与缺陷记录表环境湿度 ；环境温度 序号构件名称楼层与轴线裂缝、缺陷或损伤检验情况备注1梁 板 柱 墙 基础圈梁 构造柱 楼梯（ ）楼层裂缝：数量 ；wmax ；l ；形态缺陷 损伤：混凝土表面温度 2梁 板 柱 墙 基础圈梁 构造柱 楼梯（ ）楼层裂缝：数量 ；wmax ；l ；形态缺陷 损伤：混凝土表面温度 3梁 板 柱 墙 基础圈梁 构造柱 楼梯（ ）楼层裂缝：数量 ；wmax ；l ；形态缺陷 损伤：混凝土表面温度 4梁 板 柱 墙 基础圈梁 构造柱 楼梯（ ）楼层裂缝：数量 ；wmax ；l ；形态缺陷 损伤：混凝土表面温度 5梁 板 柱 墙 基础圈梁 构造柱 楼梯（ ）楼层裂缝：数量 ；wm