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1、.一、施工监控项目经历长大公路工程检测中心施工监控主要项目经历如表1.1-1所示。表1.1-1 完成的类似桥梁施工监控业绩表1项目或指标单位123工程名称安毛高速紫阳汉江特大桥施工监控西铜改扩建项目渭河特大桥施工监控铜川至黄陵高速公路柳沟特大桥施工监控公路等级/桥梁总长度/km公路1级/0.537公路1级/1.056公路1级/0.437桥梁结构形式连续刚构刚构连续梁组合体系预应力混凝土梁桥连续刚构桥梁最大跨径m170165140桥面宽度m /投标人在本工程中承担的施工监控任务注1结构验算;承台水化热监测;高墩垂直度监控、基础沉降变形、墩高预拱度;主梁线形控制;主墩及主梁应力监测;高墩稳定性分析

2、结构验算;承台水化热监测;高墩垂直度监控、基础沉降变形、墩高预拱度;主梁线形控制;主墩及主梁应力监测;高墩稳定性分析结构验算;承台水化热监测;高墩垂直度监控、基础沉降变形、墩高预拱度;主梁线形控制;主墩及主梁应力监测;高墩稳定性分析工程总价(万元)/投标人承担的合同价值注2219.19万元230.67万元96万元合同工期(月)202419投入监控人员的人数/人月数/14/616/712/5监控服务费用219.19万元230.67万元96万元业主名称注3陕西省交通厅利用外资管理办公室陕西省高速公路建设集团公司陕西省高速公路建设集团公司业主联系方式02985218585029-8783217302

3、9-87832173表1.1-2 完成的类似桥梁施工监控业绩表2项目或指标单位456工程名称十天高速公路汉中西马蹄湾特大桥施工监控X042三荻路马园河桥施工监控x042三荻路漳河桥现场监控公路等级/桥梁总长度/km公路1级/0.217公路1级/0.630公路1级/0.735桥梁结构形式连续刚构连续刚构连续刚构桥梁最大跨径m1008070桥面宽度m 1515投标人在本工程中承担的施工监控任务注1结构验算;承台水化热监测;高墩垂直度监控、基础沉降变形、墩高预拱度;主梁线形控制;主墩及主梁应力监测;高墩稳定性分析结构验算;承台水化热监测;高墩垂直度监控、基础沉降变形、墩高预拱度;主梁线形控制;主墩及

4、主梁应力监测;高墩稳定性分析结构验算;承台水化热监测;高墩垂直度监控、基础沉降变形、墩高预拱度;主梁线形控制;主墩及主梁应力监测;高墩稳定性分析工程总价(万元)/投标人承担的合同价值注269万元31.13万元31.1276万元合同工期191212投入监控人员的人数/人月数/14/616/514/6监控服务费用69万元31.13万元31.1276万元业主名称注3陕西省高速公路建设集团公司芜湖市公路局芜湖市公路局业主联系方式029-878321730553-31103140553-3110314*;西安长大公路工程检测中心 电话、投入本项目施工监控工作的人员和仪器设备表

5、2.1-1 投标人拟投入本合同主要施工监控人员情况表A. 投入本合同主要施工监控人员汇总表姓名年龄所学专业拟任职务现任职务及技术职称持证号备注张岗33桥梁与隧道工程项目负责人教师/副教授/检测师0084227/(公路)检师1035830Q施工监控开始时进场任伟38道路与铁路工程桥梁结构工程师教师/副教授/检测师(公路)检师0705772QS施工监控开始时进场桂学39桥梁与隧道工程桥梁结构工程师教师/高级工程师鲁050820190031施工监控开始时进场周勇军35道路与铁路工程结构检测工程师教师/副教授/检测师(公路)检师0605464Q施工监控开始时进场周籹36桥梁与隧道工程结构测量工程师教师

6、/副教授/检测师0075861/(公路)检师1035403Q施工监控开始时进场闫磊34桥梁与隧道工程试验工程师教师/副教授/检测师(公路)检师0705782Q施工监控开始时进场武芳文33桥梁与隧道工程现场检测人员教师/副教授0075833施工监控开始时进场王五星32结构工程现场检测人员教师/工程师1169158施工监控开始时进场 表2.1-2 用于本项工程施工监控的仪器、设备及软件表1.拟投入使用的仪器、设备名称型号功能出厂日期设备寿命(年)设备状态备注全站仪TC2003线形测量2008.0510良好施工监测开始时进场精密水准仪NI-002高程测量2008.0210良好施工监测开始时进场预应力

7、钢索张力测试仪ZL 2007100185629预应力测设2010.0910良好施工监测开始时进场综合测试仪JMZX-003测试数据读取2009.055良好施工监测开始时进场接触式测温仪德图305温度场测试2010.121良好施工监测开始时进场混凝土应变计JMZX-215AT应变测试2009.11良好施工监测开始时进场点焊式应变计JMZX-206AT钢结构应变测试2010.01良好施工监测开始时进场温度传感器JMZX-3360AT斜拉索、主梁温度场测试2010.03良好施工监测开始时进场四芯屏蔽线JMZX-XX应变测试数据传输线2010.09良好施工监测开始时进场三芯屏蔽线JMZX-XX温度场测

8、试数据传输线2010.10良好施工监测开始时进场温湿度计大气环境测试2010.121良好施工监测开始时进场笔记本电脑T60现场数据处理2008.112良好施工监测开始时进场台式电脑联想飞扬数据处理2009.093良好施工监测开始时进场2.拟投入使用的软件ANSYS11.0施工各阶段稳定性分析;成桥状态动力特性计算。/10良好施工全过程分析、主缆找形MIDASCivil2010施工全过程空间线性分析;扣索索力优化调整分析;影响线计算,活载分析;成桥静动载试验理论分析。/10良好施工全过程分析、主缆找形预应力筋拟摩阻损失等效参数求解软件V1.0求解预应力筋拟摩阻损失等效参数/10良好预应力筋拟摩阻

9、损失等效参数求解DEWE3010动态数据采集/10良好动态数据采集系统CADAPC/动态数据分析/10良好动态数据分析系统桥梁博士Dr.Bridge3.03施工全过程空间线性分析;影响线计算,活载分析。/10良好施工全过程分析、主缆找形三、单箱单室跨渠桥梁工程施工监控大纲1、监控项目概述本项目上部结构采用三跨预应力混凝土变截面连续箱梁,截面形式采用单箱单室结构。2、监控目标本施工控制项目是根据该桥成桥(含桥墩)后线形要求,对施工过程中的箱梁进行施工观测与标高控制、箱梁轴线平面位置控制、箱梁控制截面应力监测、桥墩变形(含墩底墩顶应力、应变及标高)监控、预应力钢筋应力监控、墩身应力监控和箱梁施工稳

10、定性监控等,以满足成桥后线形满足设计要求及施工过程中稳定性的要求。3、施工监控方案3.1 施工监控现场机构的组织方案施工监控是施工过程中一个很重要的环节,涉及设计、施工、监理、监控等单位的工作。为了做好本桥的监控工作,建议业主牵头成立大桥施工监控领导机构,在组织形式上分两个层次开展监控工作,即设立施工监控领导小组与施工监控工作办公室。重大问题由领导小组讨论决定,具体工作有施工监控工作办公室实施。施工监控工作程序一般流程见图3.1-1,所有资料及信息传递均应通过书面资料进行,由相关单位现场负责人签发,各方签字时应注明签字日期和具体时间。各部门要经常联络和传递信息,并负责整理各自资料,以专用表格形

11、式汇集结果,以便随时讨论、分析并明确下一步指令。在必要时可提议召开会议,会议由业主或业主委托监理主持,各方参加。图 3.1-1 施工监控工作流程示意施工监控工作办公室下设施工监控工作联络小组和施工监控小组。监控联络小组成员由业主、设计、施工、监理、监控等各方的主要技术人员担任。监控小组成员施工监控单位人员组成。3.2 施工的各个过程中监控内容、方法和实施3.2.1 施工监控的主要内容(1)根据施工监控投标大纲、设计图纸、施工组织设计等资料,撰写XXX大桥施工监控规划和实施细则;(2)悬臂施工过程中,整体结构安全性验算;(3)悬臂施工过程中,主梁应力、温度测试;(4)悬臂施工过程中,主梁挠度、浇

12、筑立模标高预告;(5)悬臂施工过程中,施工误差分析及成桥内力状态分析;(6)挂篮变形控制(包括弹性变形和非弹性变形);(7)混凝土弹性模量测试;(8)混凝土徐变及收缩对结构影响的控制;(9)合拢工序错位引起的误差控制;(10)合拢后桥面铺装标高预告;(11)悬臂施工过程中参与重大技术讨论会;(12)撰写施工监控报告。3.2.2 施工控制计算内容大跨径预应力连续梁桥的施工采用分阶段逐步完成的悬臂施工方法时,结构的最终形成必须经历一系列的施工过程,对施工过程中每个阶段进行详细的变形计算和受力分析,是桥梁施工控制最基本的内容之一。为了达到施工控制的目的,我们必须首先通过计算来确定桥梁结构施工过程中每

13、个阶段在受力和变形的理想状态,以此为依据来控制施工过程中每个阶段的结构行为,使其最终成桥线型和受力状态满足受力要求。在施工控制开始前,根据设计图及施工单位提供的施工方案,对结构进行全施工过程模拟计算,采用ANSYS通用有限元程序计算和Midas程序验算相结合,根据计算结果对桥梁结构在施工过程中的应力按规范要求验算,并与设计单位核对计算结果。主要结果是:1、各梁段挂篮前移定位前后的墩底应力;2、各梁段浇筑混凝土前后的控制截面的墩稳定性验算和墩底应力;3、各梁段挂篮前移定位的控制截面的混凝土应力和结构挠度;4、各梁段浇筑混凝土前后的控制截面的混凝土应力和结构挠度;5、各梁段张拉预应力前后的控制截面

14、的混凝土应力和结构挠度;6、合拢段临时连接前后的控制截面的混凝土应力和结构挠度;7、合拢段浇筑混凝土前后(假定为荷载)的控制截面的混凝土应力和结构挠度;8、合拢段浇筑混凝土前后(已成为结构)的控制截面的混凝土应力和结构挠度;9、桥面铺装完成后的控制截面的混凝土应力和结构挠度;10、运营三年后的控制截面的混凝土应力和结构挠度。3.2.3 主梁断面应力测试在大桥上部结构(箱梁)的控制截面布置应力量测点,以观察在施工过程中这些截面的应力变化及应力分布情况。结合反馈控制的实时跟踪分析系统,由反馈控制子系统提供最优可调变量的调整方案,由实时跟踪分析系统分析在计入误差和变量调整之后每阶段乃至竣工后结构的实

15、际状态,同时可根据当前施工阶段向前计算至竣工,预告今后施工可能出现的问题,并预报下一阶段当前已安装构件或即将安装的构件是否出现不满足强度要求的状态,以确定是否在本施工阶段对可调变量实施调整。1、测点布置在主控桥墩和箱梁上共布置9个观测断面(墩顶2个、1/4跨的4个、跨中3个),每个墩身观测断面布置2个观测点,每个箱梁观测断面布置4个观测点,则全桥共计32个观测点。如图3.2.3-1。图3.2.3-1 箱梁应力测点布置示意图2、测试手段 由于弦式应变计具有较好的长期稳定性,比较适合施工监控的要求,本桥将主要采用弦式应变计。 应变仪指标: 测量范围:拉800、压1200; 测量分辨率:0.02%F

16、.S; 综合误差:1.5% F.S。 工作温度:-25+60 ZXY-2型频率读数仪:测量范围:频率(f)5005000HZ显示值10-3; 测量精度:0.008Hz; 分 辨 力:0.1Hz; 工作温度:-10+50; 灵 敏 度:接收信号300uv, 持续时间500ms。3.2.4 主梁断面温度测试桥梁结构处于一个变化的温度场中,理论上说由于温度变化,桥梁的截面应力和主梁标高每时每刻都在变化,这就给测量结果带来不确定的因素,要完全解决温度问题,有很大的难度。根据以往经验,我们通过对气温的测量,推算结构温度的影响,也取得了较好的效果。具体做法是在进行其它测试任务时,采用气温表测量箱内和箱外的

17、温度,测量精度控制在0.5以内。3.2.5 箱梁施工挠度观测与标高控制1、箱梁施工挠度影响因素在大跨度桥梁的施工图设计时,尽管可以采用不同结构分析手段对桥梁施工和使用阶段进行详细的分析、计算,就施工挠度而言,用计算结果提供设计立模标高,无法准确实现结构的空间设计位置,以及在实际施工过程中存在许多不确定因素,导致设计理论值与施工结果存在一定的偏差,有时很大,导致实际桥梁线形与设计理想线形无法吻合。此类不确定因素主要表现在以下几个方面:(1)混凝土材料的容重、弹性模量因混凝土配合比不同而异;(2)环境温度、日照及空气相对湿度的影响;(3)悬臂施工挂篮作用在箱梁上的反力、施工荷载等;(4)施工时因模

18、板变形等原因造成的梁段自重变化;(5)混凝土收缩、徐变变形复杂性的变形差异;(6)各梁段预应力的实际张拉力与理论值之间的差异等;(7)预应力的收缩、徐变分析的不确切性;(8)结构分析假说、模型和实桥结构的偏差。在桥梁悬臂施工过程中,应尽可能排除环境对测量和施工产生的误差。在主梁标高控制全过程中,对梁段立模标高值进行逐段修正,以保证成桥后达到设计线形的要求; 2、箱梁施工挠度观测与标高控制方法控制过程是“施工测量预测识别调整预告施工”的循环过程。在此过程中对主梁的变形与应力实行双控,这既是一个技术问题,也是一项系统工程。其主要分为两个组成部分,一部分是施工数据采集系统,即在桥梁施工过程中通过在桥

19、上埋设各类传感器和设置监控系统,采集资料。再一个是资料分析仿真模拟计算系统、将采集到的资料进行分析处理,以确定一道施工工序的有关参数。因此在箱梁标高控制过程中需要细致的观测、测试工作和大量的计算分析工作。通过有效的监控,保证设计的施工过程和受力状态得以准确实现,最终达到成桥阶段的控制目标。众所周知,立模标高并不等于设计中桥梁建成后的标高,总要设置一定的预拱度,以抵消施工中产生的各种变形(挠度)。其计算公式如下:挂篮定位标高=设计标高+施工预抛高+运营预抛高+挂篮变形抛高其中:设计标高:设计图纸上提供的标高;施工预抛高:施工该节段后至成桥时,该节段发生的竖向变形值的负数;运营预抛高:成桥后,活载

20、、徐变作用使该节段产生竖向变形值的负数;挂篮变形抛高:浇筑该节段混凝土,挂篮产生的竖向变形值的负数。3、立模标高的现场修正由于挂篮定位时,也存在不可预见的因素,通常由日照和临时荷载产生,使得定位值出现临时偏差,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

21、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,

22、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

23、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

24、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

25、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

26、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,而且在同一时刻,结构各部

27、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

28、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:管道摩阻力,锚具损失,温度损失,钢丝松弛,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2

29、mm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。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,

30、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

31、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,

32、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

33、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

34、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。3.4.3 各单位的协调配合施工监控涉及业主、设计、施工、监理、施工监控五方面单位的工作。只有各单位积极配合才能保证施工监控工作的顺利进行。3.4.4 设备方面根据实际工作的要求配备

35、先进的测试仪器和设备,选用高精度、稳定性好的测试元件和传感器。监测仪器和设备在投入项目之前和使用过程中都进行严格的标定,并制定详细的仪器设备使用规程,保障测试数据的真实性。购买足量高精度测试设备,如监测数据无线传输设备、GPS接收系统、挠度应力快速检测设备、超低频振动测量设备等。3.4.5 理论分析和监测数据的准确理论分析是施工控制工作的前提和依据,因此必须保证理论分析中结构几何参数、荷载及边界条件与设计一致,理论分析结果要与设计、监理方相互校对保证其准确性。施工监控包括施工监测和施工控制,通过施工监测获取准确的各有关结构参数是做好施工控制的前提。3.4.6 监控管理安全保证坚持“安全第一,预

36、防为主”,在监控过程中,我们将建立以项目负责人为组长的安全生产领导小组,全面负责并领导本项目的安全工作,同时建立健全安全保证体系。并建立健全各种安全管理规章制度,以经济手段进行安全生产管理,防止事故发生。安全生产管理既依靠操作人员的自觉行为,更依靠严明的奖惩制度,对违章者实行经济处罚,对安全生产做得好的予以奖励,激发工作人员参与安全生产活动的热情。3.5其它对于重要的控制性桥梁工程,为了保证桥梁长期、安全、有效的营运,使得管理人员随时掌握桥梁受力性能的变化,一般需要进行桥梁的长期健康监测。桥梁健康监测与施工监控的目标不同,一个关注施工过程,一个关注使用阶段。施工阶段时间相对较短,而使用阶段更长

37、久。因此,虽然监测内容具有相似性,施工监控的设备也可以用于桥梁监测监,但长期健康监测对设备的要求更高。四、单箱双室跨渠桥梁工程施工监控大纲1、监控项目概述本项目上部结构采用三跨预应力混凝土变截面连续箱梁,截面形式采用单箱双室结构。2、监控目标本施工控制项目是根据该桥成桥(含桥墩)后线形要求,对施工过程中的箱梁进行施工观测与标高控制、箱梁轴线平面位置控制、箱梁控制截面应力监测、桥墩变形(含墩底墩顶应力、应变及标高)监控、预应力钢筋应力监控、墩身应力监控和箱梁施工稳定性监控等,以满足成桥后线形满足设计要求及施工过程中稳定性的要求。3、施工监控方案3.1 施工监控现场机构的组织方案施工监控是施工过程

38、中一个很重要的环节,涉及设计、施工、监理、监控等单位的工作。为了做好本桥的监控工作,建议业主牵头成立大桥施工监控领导机构,在组织形式上分两个层次开展监控工作,即设立施工监控领导小组与施工监控工作办公室。重大问题由领导小组讨论决定,具体工作有施工监控工作办公室实施。施工监控工作程序一般流程见图3.1-1,所有资料及信息传递均应通过书面资料进行,由相关单位现场负责人签发,各方签字时应注明签字日期和具体时间。各部门要经常联络和传递信息,并负责整理各自资料,以专用表格形式汇集结果,以便随时讨论、分析并明确下一步指令。在必要时可提议召开会议,会议由业主或业主委托监理主持,各方参加。图 3.1-1 施工监

39、控工作流程示意施工监控工作办公室下设施工监控工作联络小组和施工监控小组。监控联络小组成员由业主、设计、施工、监理、监控等各方的主要技术人员担任。监控小组成员施工监控单位人员组成。3.2 施工的各个过程中监控内容、方法和实施3.2.1 施工监控的主要内容(1)根据施工监控投标大纲、设计图纸、施工组织设计等资料,撰写XXX大桥施工监控规划和实施细则;(2)悬臂施工过程中,整体结构安全性验算;(3)悬臂施工过程中,主梁应力、温度测试;(4)悬臂施工过程中,主梁挠度、浇筑立模标高预告;(5)悬臂施工过程中,施工误差分析及成桥内力状态分析;(6)挂篮变形控制(包括弹性变形和非弹性变形);(7)混凝土弹性

40、模量测试;(8)混凝土徐变及收缩对结构影响的控制;(9)合拢工序错位引起的误差控制;(10)合拢后桥面铺装标高预告;(11)悬臂施工过程中参与重大技术讨论会;(12)撰写施工监控报告。3.2.2 施工控制计算内容大跨径预应力连续梁桥的施工采用分阶段逐步完成的悬臂施工方法时,结构的最终形成必须经历一系列的施工过程,对施工过程中每个阶段进行详细的变形计算和受力分析,是桥梁施工控制最基本的内容之一。为了达到施工控制的目的,我们必须首先通过计算来确定桥梁结构施工过程中每个阶段在受力和变形的理想状态,以此为依据来控制施工过程中每个阶段的结构行为,使其最终成桥线型和受力状态满足受力要求。在施工控制开始前,

41、根据设计图及施工单位提供的施工方案,对结构进行全施工过程模拟计算,采用ANSYS通用有限元程序计算和Midas程序验算相结合,根据计算结果对桥梁结构在施工过程中的应力按规范要求验算,并与设计单位核对计算结果。主要结果是:1、各梁段挂篮前移定位前后的墩底应力;2、各梁段浇筑混凝土前后的控制截面的墩稳定性验算和墩底应力;3、各梁段挂篮前移定位的控制截面的混凝土应力和结构挠度;4、各梁段浇筑混凝土前后的控制截面的混凝土应力和结构挠度;5、各梁段张拉预应力前后的控制截面的混凝土应力和结构挠度;6、合拢段临时连接前后的控制截面的混凝土应力和结构挠度;7、合拢段浇筑混凝土前后(假定为荷载)的控制截面的混凝

42、土应力和结构挠度;8、合拢段浇筑混凝土前后(已成为结构)的控制截面的混凝土应力和结构挠度;9、桥面铺装完成后的控制截面的混凝土应力和结构挠度;10、运营三年后的控制截面的混凝土应力和结构挠度。3.2.3 主梁断面应力测试在大桥上部结构(箱梁)的控制截面布置应力量测点,以观察在施工过程中这些截面的应力变化及应力分布情况。结合反馈控制的实时跟踪分析系统,由反馈控制子系统提供最优可调变量的调整方案,由实时跟踪分析系统分析在计入误差和变量调整之后每阶段乃至竣工后结构的实际状态,同时可根据当前施工阶段向前计算至竣工,预告今后施工可能出现的问题,并预报下一阶段当前已安装构件或即将安装的构件是否出现不满足强

43、度要求的状态,以确定是否在本施工阶段对可调变量实施调整。1、测点布置在主控桥墩和箱梁上共布置9个观测断面(墩顶2个、1/4跨的4个、跨中3个),每个墩身观测断面布置2个观测点,每个箱梁观测断面布置4个观测点,则全桥共计32个观测点。如图3.2.3-1。图3.2.3-1 箱梁应力测点布置示意图2、测试手段 由于弦式应变计具有较好的长期稳定性,比较适合施工监控的要求,本桥将主要采用弦式应变计。 应变仪指标: 测量范围:拉800、压1200; 测量分辨率:0.02%F.S; 综合误差:1.5% F.S。 工作温度:-25+60 ZXY-2型频率读数仪:测量范围:频率(f)5005000HZ显示值10

44、-3; 测量精度:0.008Hz; 分 辨 力:0.1Hz; 工作温度:-10+50; 灵 敏 度:接收信号300uv, 持续时间500ms。3.2.4 主梁断面温度测试桥梁结构处于一个变化的温度场中,理论上说由于温度变化,桥梁的截面应力和主梁标高每时每刻都在变化,这就给测量结果带来不确定的因素,要完全解决温度问题,有很大的难度。根据以往经验,我们通过对气温的测量,推算结构温度的影响,也取得了较好的效果。具体做法是在进行其它测试任务时,采用气温表测量箱内和箱外的温度,测量精度控制在0.5以内。3.2.5 箱梁施工挠度观测与标高控制1、箱梁施工挠度影响因素在大跨度桥梁的施工图设计时,尽管可以采用

45、不同结构分析手段对桥梁施工和使用阶段进行详细的分析、计算,就施工挠度而言,用计算结果提供设计立模标高,无法准确实现结构的空间设计位置,以及在实际施工过程中存在许多不确定因素,导致设计理论值与施工结果存在一定的偏差,有时很大,导致实际桥梁线形与设计理想线形无法吻合。此类不确定因素主要表现在以下几个方面:(1)混凝土材料的容重、弹性模量因混凝土配合比不同而异;(2)环境温度、日照及空气相对湿度的影响;(3)悬臂施工挂篮作用在箱梁上的反力、施工荷载等;(4)施工时因模板变形等原因造成的梁段自重变化;(5)混凝土收缩、徐变变形复杂性的变形差异;(6)各梁段预应力的实际张拉力与理论值之间的差异等;(7)

46、预应力的收缩、徐变分析的不确切性;(8)结构分析假说、模型和实桥结构的偏差。在桥梁悬臂施工过程中,应尽可能排除环境对测量和施工产生的误差。在主梁标高控制全过程中,对梁段立模标高值进行逐段修正,以保证成桥后达到设计线形的要求; 2、箱梁施工挠度观测与标高控制方法控制过程是“施工测量预测识别调整预告施工”的循环过程。在此过程中对主梁的变形与应力实行双控,这既是一个技术问题,也是一项系统工程。其主要分为两个组成部分,一部分是施工数据采集系统,即在桥梁施工过程中通过在桥上埋设各类传感器和设置监控系统,采集资料。再一个是资料分析仿真模拟计算系统、将采集到的资料进行分析处理,以确定一道施工工序的有关参数。

47、因此在箱梁标高控制过程中需要细致的观测、测试工作和大量的计算分析工作。通过有效的监控,保证设计的施工过程和受力状态得以准确实现,最终达到成桥阶段的控制目标。众所周知,立模标高并不等于设计中桥梁建成后的标高,总要设置一定的预拱度,以抵消施工中产生的各种变形(挠度)。其计算公式如下:挂篮定位标高=设计标高+施工预抛高+运营预抛高+挂篮变形抛高其中:设计标高:设计图纸上提供的标高;施工预抛高:施工该节段后至成桥时,该节段发生的竖向变形值的负数;运营预抛高:成桥后,活载、徐变作用使该节段产生竖向变形值的负数;挂篮变形抛高:浇筑该节段混凝土,挂篮产生的竖向变形值的负数。3、立模标高的现场修正由于挂篮定位

48、时,也存在不可预见的因素,通常由日照和临时荷载产生,使得定位值出现临时偏差,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

49、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

50、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

51、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

52、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

53、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

54、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:管道摩阻力,锚具损失,温度损失,钢丝

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