跨京开高速公路中承式钢箱混凝土拱桥监控监测方案

京沪高速铁路跨京开高速公路土木工程学院桥梁工程系二○年十月I I 12监控、监测方案制定依据 33施工控制的目的、方法与原则、内容 43.1施工监控、运营监测目的 43.2施工控制、运营监测的方法和原则 43.3施工控制、运营监测的内容 64施工控制技术方案 64.1施工控制方法 64.2施工控制的预测计算、误差分析和调整 74.3施工控制计算分析方法 4.4现场实时控制 5施工监控、运营监测方案 5.1监控计算分析工作 5.2环境参数监测 5.3线形监测 5.4温度监测 5.5应力监测 5.6吊杆应力和预应力系杆索力监测 5.7施工临时结构监测 6数据采集、传输系统 6.1自动化采集系统方案的设计原则及选择 6.2光纤仪器监测系统组成及功能 6.3光纤仪器监测系统特点 7施工监控技术方案的保障措施 8项目组成员 9经费预算 1采用二次抛物线。主拱肋和主纵梁固结。主跨桥面以上设一道一字横撑和二道K撑，桥边拱肋和主拱肋采用变截面钢箱混凝土截面，主纵2上灌注混凝土；主拱肋钢箱在转体到位，支座桥面采用纵横梁体系结合梁桥面，混凝土桥面剪力钉连接。除端横梁采用箱形截面外，其余横梁墩负反力的压重。本桥为双线高速铁路桥，设4片小纵梁，每线两片，间距桥位于第三层，第一层为既有京山铁路，第二层为3统冲洪积层岩性以粉质黏土、细砂、中砂、圆砾（1）铁道第三勘察设计院集团有限公司.京沪高速铁路跨京开高速公路4开高速公路的正常通行，采用顺京开高速公路方后合拢的方案施工。为了确保在施工过程中结构成桥后的线形符合设计要求，结构恒载内力状态在施工过程中，由于材料物理性质、混凝土收缩徐差。值得注意的是，坐标偏差具有累积的特性，若对该行严格的控制和调整，即根据施工过程中实际发生的各找出原因，提出修正对策，以协助施工单位安全、优质的变化外，还受到各种环境荷载（温度、风等测，评估桥梁结构的健康状态，为桥梁的设计提5控制作用是单向前进的，并不需要根据结构的实际状态被称为开环控制方法。由于这个系统不考虑结构状对于跨径大、结构又复杂的桥梁体系，尽管可以在在，随着施工过程的进展误差就会累积起来，以致到施线形和内力状况远远偏离了结构理想状态，这就要求在的纠正或控制。虽然结构理想状态无法实现了，但可以大小是由结构实际状态（计入误差）经过反馈计算所确态误差，但是这种随机性控制方法只是在施工误差计算参数（例如截面几何特性、材料容重、弹性模之间有偏差。如果能够在重复性很强的分段施工特施工阶段的计算与实测磨合后，必然可以使系统模型参模型反映的规律适应于实际情况，从而主动降低模型的专家系统控制等。随桥梁结构形式、施工特点及6计参数与实际情况有出入，需要借助现场测试体系控制目标设定的基础上，对每一施工阶段的结构状态（沿着预定状态进行。预定状态与实际状态之间存在误差在分析误差、建立安全预警机制时，当根据设计要根据多座桥梁施工控制的工作经验，结合本桥的温度、风荷载等环境参数、应力监测、系杆索营监测包括定期对环境参数、拱肋、桥面线型74.2施工控制的预测计算、误差分析和调整计算预测、误差分析和调整工作是施工控制的过程实时模拟的结构计算，结合各设计参数的识工作，进而求得各施工阶段施工控制参数的理论阶段结构状态做出实时预测，从而达成对桥梁施设计复核计算：施工控制实施第一步是要形成控制的目标算将采用设计计算参数对施工过程进行分析，施工控制计算：桥梁施工控制的目的就是使施工与设计尽可能一致。在桥计算中通常会采用一些假定的参数用于计算，比如等。另外，在设计计算中还有大量的指定的计算参数在本桥施工控制初期，首先进行设复核计算工作，计算结果的闭合性，达到使施工控制指导的结构实核对，以校核二者在计算模型及施工模拟等方面是结论基本一致时才开展后续的施工控制工作。否则8a.施工控制计算模型b.设计参数和实测计算参数c.施工控制计算施工步骤c1.实际施工方法模拟c2.实际施工时间设计计算结果开展下一步施工控制工作A.设计计算力学模型B.设计计算参数C.设计计算施工步骤C1.施工方法模拟C2.假定施工时间设计计算结果有实质差异基本一致图4-1设计计算与施工控制校核计算计标准参数，并不一定完全真实地反映当前桥的实用不同的计算模型，由不同的单位来完成。在桥梁参数用于计算，以尽可能真实地反映结构实际内力分析。这一计算工作在桥梁整个施工过程中需要实实时测量参数，也包括根据实测数据通过反馈分析施工控制实时计算与设计计算的区别和联系以及9施工控制计算施工控制计算a施工控制计算力学模型b施工控制计算参数c施工控制计算施工步骤c1.实际施工方法模拟d.施工控制计算结果（形成控制文件）发布指令、指导施工设计计算与施实际施工结果各阶段施工后的线型、内力设计计算A.设计计算力学模型B.设计计算参数D.设计计算结果D1.各施工阶段线型、内力控制目标工控制计算的联系与区别施工信息反馈图4-2设计计算与施工控制校核计算4.2.3施工控制影响因素对于本桥来说，影响施工控制的因素涉及范围极其钢管混凝土拱桥的结构几何形态参数主要包括拱桥的桥梁施工中截面尺寸误差较为普遍，这种误差胀系数有一定的波动，对于超静定结构，弹性模量对结在拱桥结构的施工控制中，荷载参数主要指结构构荷载。对于钢箱混凝土拱肋，当拱肋内浇注了混凝土，响，构件自重有一定的随机误差，所以在施工控制中必能存在的误差；施工临时荷载是较为稳定的量，但由于起临时荷载较大的误差，结构分析时都需要考虑。环境施工控制是为施工服务的，反过来，施工的好坏又制作、安装等方面的误差，使施工状态保持在控误差：拱肋的制作误差、拱肋线形的安装误施工监测误差。该误差一方面可能造成结构实际参数、假象，也可能造成将本来较好的状态调整得更差的情况在结构分析中需对实际桥梁结构进行简化，建立计型与实际情况之间存在误差，包括各种假定、边制中，必要时需要对简化进行专门的试验研究，施工控制中应根据施工反馈的数据与施工控制的控制的实时计算结果的修正目标真值进行比较，确定误96309630b)连续单向分布形态误差9630度，过松的误差容许度会为施工留下一定的隐患。误差4.3施工控制计算分析方法及结构体系转换过程，对施工过程中每个阶段的变形计控制中最基本的内容。桥梁结构施工控制的目的就是确桥梁成桥线形及受力状态和变形情况进行预测和监控。制施工过程中每个阶段的结构行为，使其最终的成桥线这个意义上讲，施工控制中的结构计算方法不仅能对整施工过程中结构的受力行为，而且还能确定结构各个阶目标状态。为此，现阶段施工控制中桥梁结构的计算方这种计算方法的特点是：随着施工阶段的推线满足设计线形要求。在此初始状态下，按照前进析每次拆除一个施工节段对剩余结构的影响，在一状态、支座反力便是该阶段结构理想的施工状态。4.4现场实时控制在拱肋吊装施工之前，完成监控所需的各种技术文完善。在组织体系方面，配备具有应力监测和根据现场测试资料，进行参数识别与修正，并详桥面系的线型和应力，是施工控制的根本目标。在单位签发交施工单位执行；在各施工阶段完成后，施工馈给监理单位签认后交控制单位，以便决定下一施工工算专用软件和通用有限元分析软件，对全桥施主要计算结果进行比较，确保两者的模型计算各主要工况的控制方案。然后在每个施工阶段测量范围分辨率准确度地温-50～+80℃气温℃相对湿度%0～3600～75m/s450～1060hPa预报非非常关键。线形监测包含对拱肋、主纵监测网在现有控制点的基础上，采用控制点位在制造时设置，分别布置于拱肋和主纵梁的上、D6D6D5D15D4D16D17D2D19D20D10D13D18D14D21D22D12D7D8D9D1D3D11监控单位和施工单位按施工次序，对拱肋线时间在凌晨和晚上温度变化不大时进行。在测量过程中况进行例行测量外，还要对温度变化引起的挠度进行测对拱顶挠度进行测量，找出温差变化较大时挠度变化的将进行拱肋和主纵梁标高通测和联测，并校核测量基点。每个施工阶段完成后均结合理论值及实时监测分析，找出测试及理论分析误差，进行误差合龙段前后、混凝土桥面施工、二恒铺装前桥梁施工过程中，环境温度的大小及日照温差且，结构的温度变形还影响到施工中构件的架设精匀的影响；另外，本桥的施工为跨季节施工，体系温度外，同时采用接触式点温计辅助测量施工控在施工中针对特征季节(夏季、冬季)和特征天气状况(晴天、阴天)，选择代表性的桥面系的温度分布规律，模拟各构件的特征数值温度。对于拱肋和主梁纵梁及混凝土桥面板的混凝土内部上，而拱肋内部的温度传感器则通过制作钢筋T13T拱肋外表面主纵梁外表面拱肋内部桥面系(b)典型断面测点位置(a)光纤光栅温度计(b)光纤光栅分析仪也是随着施工阶段的推进而不断变化的。通过对关全预警以便及时采取措施，保证结构安全。因此，本桥为中承式钢箱混凝土拱桥，拱肋和主纵(a)光纤光栅表面应变计(b)光纤光栅埋入式应变计M6M6M7M3G10G8G9M8S3G1G2G3G4G5G6G11M5M4M1M2G7表面应变计拱肋外表面表面应变计埋入式应变计定位钢筋骨架主纵梁外表面拱肋内部(b)典型断面测点位置拱肋和主纵梁应变测点布置图(a)桥面系应变测点布置断面(b)横梁断面测点布置(▲为表面应变计●为埋入式应变计）(c)纵梁断面测点布置(▲为表面应变计●为埋入式应变计）钢结构表面应变计：在节段吊装前，将传感器焊于相传输线加以保护，要求施工方在吊装及后续施工过程中，均采用焊接，先将传感器绑扎在定位钢筋上，待现场后再将骨架焊接在拱肋内，并在拱肋上开一5.6吊杆应力和预应力系杆索力监测适合于本桥，通过在吊杆的外表面上布置表面光纤在对施工拼装支架、吊架及扣索进行复核计算的基量的监测，京沪高速铁路均为全封闭式，如果在桥很大的安全隐患。因此本项目采用了自动化采集系②系统应具有开放性：采用国际主流技术和平台，以适④自动监测仪器和系统必须正确反映建筑物的工作性况，仪器及系统性能要求低故障、高可靠性。③充分考虑防潮、防雷、抗干扰等技术措施，把由于自④采集软件要简单实用，功能强，容易操作，数据库开而监测自动化采集系统主要有集中式、分布①集中式自动化监测系统，是将现场数据采集自动置)与观测室内采集装置相连，通过集线箱切换对传感器进行巡测或选集装置之间传输的是电模拟量，抗干扰能力较差，可靠性作是频率、脉冲、电压、电阻等某种测量信号的独立子系统，各个子系统缩短了模拟量传输距离，由测控单元传输出去的都是数字量，即使一个子本光纤仪器监测子系统主要由光纤光栅传感器，将被测的不同形式的物体量（如应变、温度、位移等进行远距离传输。本项目涉及的光纤光栅传感器有：光纤光缆远程传输过来的光信号直接进行解调，并针对本项目的监控、监测特点，采用光纤光栅传值，属于数字量，光源的老化衰减及传输光纤布设可抗拒因素导致传感链断损，可以将该传感链对施工监控过程中，项目负责人或相关分项负责人应人员缺席而影响工程进展的情况。在特殊情况根据实际工作的要求配备先进的测试仪器和设件和传感器。监控仪器和设备在投入项目之前和使用过职称/职务工作单位在本项目中的分工强士中教授、博导西南交通大学技术顾问赵人达教授、博导西南交通大学技术顾问李小珍教授、博导西南交通大学项目负责人副教授西南交通大学监控负责人成文佳副教授西南交通大学理论计算分析副教授西南交通大学理论计算分析晋智斌讲师西南交通大学理论计算分析刘德军博士生西南交通大学现场监测博士生西南交通大学现场监测博士生西南交通大学现场监测硕士生西南交通大学现场监测王百乐硕士生西南交通大学现场监测硕士生西南交通大学现场监测吴国