上承式鋼箱系桿拱橋監(jiān)控實(shí)施方案

1、仁懷市茅臺(tái)三橋施工監(jiān)控實(shí) 施 方 案 貴州大學(xué)土木工程學(xué)院茅臺(tái)三橋橋施工監(jiān)控項(xiàng)目組2013年12月仁懷市茅臺(tái)三橋施工監(jiān)控實(shí)施方案編制： 審核： 審批： 貴州大學(xué)土木工程學(xué)院茅臺(tái)三橋橋施工監(jiān)控項(xiàng)目組2013年12月目 錄1 工程概況11.1 總體布置11.2 下部構(gòu)造11.3 主梁結(jié)構(gòu)11.4 拱圈結(jié)構(gòu)11.5 吊桿21.6 設(shè)計(jì)規(guī)范21.7 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)22 施工監(jiān)控依據(jù)33 施工監(jiān)控目的和目標(biāo)33.1 施工監(jiān)控目的33.2 施工監(jiān)控目標(biāo)34 施工監(jiān)控的原則與技術(shù)路線44.1 施工監(jiān)控原則44.2 施工監(jiān)控技術(shù)路線55 施工監(jiān)控主要內(nèi)容55.1 理論計(jì)算55.2 自適應(yīng)反饋控制分析65.3 橋面鋼

2、箱梁架設(shè)控制分析75.4 鋼箱系桿拱橋拱肋施工分析75.5 拱肋合攏控制分析75.6 吊桿張拉階段控制分析85.7 施工控制網(wǎng)的建立85.8 施工過(guò)程監(jiān)測(cè)方法和線形控制95.9 施工監(jiān)控的步驟126 施工監(jiān)控要求137 施工監(jiān)控組織137.1 人員配置及質(zhì)量保證體系147.2 施工監(jiān)控文件傳遞147.3 施工協(xié)調(diào)148 監(jiān)控工作安全保證措施159 人員安排1610 擬投入的主要儀器設(shè)備171 工程概況1.1 總體布置 橋梁孔跨布置為1-20m預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土箱梁+1-110m鋼箱系桿拱橋，橋?qū)?6.5m。橋梁平面布置與河道基本正交，按直橋設(shè)計(jì)。主橋拱圈結(jié)構(gòu)采用箱型截面，主梁為鋼箱梁，以鋼箱梁作

3、為系桿使結(jié)構(gòu)形成無(wú)推力系桿拱橋。拱圈吊索下端錨固在鋼箱梁底板處。1.2 下部構(gòu)造0#橋臺(tái)及2#橋臺(tái)均采用重力式U型橋臺(tái)，承臺(tái)樁基礎(chǔ)。樁基采用鉆孔灌注樁，樁徑均為1.8m,其中0#橋臺(tái)共有樁基6根，2#橋臺(tái)共有樁基11根，承臺(tái)厚度均為2m。1#橋墩采用柱式墩，承臺(tái)樁基礎(chǔ)，承臺(tái)厚度3m，共有8根樁基，樁徑均為1.8m。本橋樁基均按嵌巖樁設(shè)計(jì)，樁基嵌入完整中風(fēng)化不小于6m。1.3 主梁結(jié)構(gòu)主橋采用扁平流線形栓焊鋼箱梁，共設(shè)9道縱腹板。行車(chē)道鋼箱梁寬8.5m，梁高1.241.3m，頂板厚16mm，底板厚14mm，人行道箱梁高為1.24m，頂板厚16mm，底板厚14mm。鋼箱梁頂板采用U形肋（上口寬30

4、0mm，底板寬170mm，高280mm，板厚8mm），底板采用板肋，高200mm，寬12mm。梁內(nèi)橫隔板采用30mm厚鋼板，間距4m，車(chē)行道及人行道邊腹板、箱梁中軸線腹板均采用20mm厚鋼板，其余縱腹板采用10mm厚鋼板。為保證在運(yùn)營(yíng)期間鋼箱梁的有效性以及橋面鋪裝的耐久性，頂、底板的縱橫焊縫均需融透，并應(yīng)采用焊縫金屬少、焊后變形小的坡口形式。頂板U形加勁縱肋與頂板間的焊縫采用開(kāi)單面V形坡口焊的形式，要求其熔透深度不小于0.8倍的U肋厚度。底板U形加勁縱肋與底板間要有良好的焊接構(gòu)造，以確保底板在較大壓力下不屈服。U形加勁縱肋采用冷加工制作前，應(yīng)進(jìn)行工藝試驗(yàn)，要求圓角外緣不得有裂紋。1.4 拱圈結(jié)

5、構(gòu)拱肋采用箱型截面，采用二次拋物線線型。計(jì)算跨徑為110m，矢高f=22m，矢跨比f(wàn)/L=0.2。拱肋為焊接矩形斷面，縱向在頂?shù)装寮案拱迳暇O(shè)置有板式加勁肋，橫向每隔2m設(shè)置一道橫隔板。拱圈高1300mm，寬1000mm，標(biāo)準(zhǔn)斷面鋼板厚度為30mm，拱腳加強(qiáng)區(qū)為60mm。1.5 吊桿吊桿采用雙層PE套的平行鋼絲束成品索，型號(hào)PESC5-37?？v橋向間距均為4m，梁底設(shè)置為張拉端，錨頭為冷鑄墩頭錨具。1.6 設(shè)計(jì)規(guī)范（1）城市道路工程設(shè)計(jì)規(guī)范（CJJ 37-2012）；（2）城市橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范（CJJ 11-2011）；（3）城市橋梁抗震設(shè)計(jì)規(guī)范（CJJ 166-2011）；（4）公路橋涵設(shè)計(jì)通用

6、規(guī)范（JTG D60-2004）；（5）公路圬工橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范（JTG D61-2005）；（6）公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范（JTG D62-2004）；（7）公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范（JTG D63-2007）；（8）公路橋涵鋼結(jié)構(gòu)及木結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（JTJ 025-86）；（9）公路橋梁抗風(fēng)設(shè)計(jì)規(guī)范（JTG/T D60-01-2004）；（10）城市橋梁工程施工與質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范（CJJ 2-2008）；（11）公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范（JIG/T F50-2011）；（12）焊縫符號(hào)表示法（GB/T 324-2008）；（13）市政公用工程設(shè)計(jì)文件編制深度規(guī)定（建質(zhì)【2004】16號(hào)

7、）。1.7 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（1）道路等級(jí)：城市支路；（2）設(shè)計(jì)車(chē)速：30km/h；（3）橋梁結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期：100年；（4）橋梁設(shè)計(jì)安全等級(jí)：一級(jí)；（5）環(huán)境類(lèi)別：類(lèi)；（6）設(shè)計(jì)荷載：城-A級(jí)，人群-3.5kN/m2，欄桿扶手上的水平向外荷載：2.5kN/m，欄桿扶手上的豎向荷載：2.5kN/m；（7）地震動(dòng)峰值加速度小于0.05g，場(chǎng)地地震基本烈度小于度，按度進(jìn)行構(gòu)造設(shè)防；（8）河道通航標(biāo)準(zhǔn)：6級(jí)航道；（9）測(cè)時(shí)水位：404.010m；（10）百年一遇洪水位：411.670m；（11）橋面橫坡：機(jī)動(dòng)車(chē)道雙向1.5%，人行道單向2%的反坡；（12）橋面寬度：16.5m。2 施工監(jiān)控依據(jù)（1）城市道

8、路工程設(shè)計(jì)規(guī)范（CJJ 37-2012）；（2）城市橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范（CJJ 11-2011）；（3）公路橋涵鋼結(jié)構(gòu)及木結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（JTJ 025-86）；（4）公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范（JTG D60-2004）；（5）公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范（JTG D62-2004）；（6）城市橋梁工程施工與質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范（CJJ 2-2008）；（7）公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范（JIG/T F50-2011）；（8）公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)（JTG F80/1-2004）；（9）仁懷市茅臺(tái)三橋施工監(jiān)控技術(shù)服務(wù)合同；（10）仁懷市茅臺(tái)三橋設(shè)計(jì)文件及施工組織方案等相關(guān)文件。3 施工監(jiān)控目的和目標(biāo)3.1

9、施工監(jiān)控目的大跨徑橋梁設(shè)計(jì)要求和實(shí)際施工是矛盾的統(tǒng)一體，由于結(jié)構(gòu)是逐節(jié)段、長(zhǎng)期施工形成的，實(shí)際施工材料的力學(xué)參數(shù)及位移等都會(huì)與設(shè)計(jì)有一定差異，節(jié)段立模、測(cè)量誤差以及環(huán)境變化對(duì)結(jié)構(gòu)變形的影響等因素在設(shè)計(jì)過(guò)程中是考慮不到的。通過(guò)監(jiān)測(cè)和監(jiān)控計(jì)算等手段，對(duì)主拱及鋼箱梁施工過(guò)程中的結(jié)構(gòu)內(nèi)力和位移狀態(tài)進(jìn)行有效地監(jiān)測(cè)、分析、計(jì)算和預(yù)測(cè)，為施工單位提供施工控制信息，以保證整個(gè)結(jié)構(gòu)在施工過(guò)程中的安全，使施工實(shí)際與設(shè)計(jì)的誤差對(duì)結(jié)構(gòu)的影響達(dá)到最小，結(jié)構(gòu)的線形符合設(shè)計(jì)要求，內(nèi)力狀態(tài)處于最優(yōu)，確保橋梁在營(yíng)運(yùn)階段的安全和使用的耐久性。3.2 施工監(jiān)控目標(biāo)（1）確定竣工狀態(tài)的線形要求和關(guān)鍵構(gòu)件或截面的內(nèi)力（應(yīng)力）指標(biāo)橋梁設(shè)

10、計(jì)線形是設(shè)計(jì)者在理想狀態(tài)下確定的，無(wú)法精確考慮施工誤差以及環(huán)境變化等因素對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)竣工狀態(tài)的影響。鋼箱系桿拱橋的橋面鋼箱梁、拱肋和吊桿是大橋的關(guān)鍵部分，其各節(jié)段、各截面的應(yīng)力狀況首先應(yīng)滿足設(shè)計(jì)規(guī)范要求，由于設(shè)計(jì)院提供的設(shè)計(jì)文件一般沒(méi)有內(nèi)力、應(yīng)力狀況說(shuō)明，而設(shè)計(jì)規(guī)范要求則是必須嚴(yán)格滿足內(nèi)力（應(yīng)力）的控制目標(biāo)。因此，施工監(jiān)控須根據(jù)施工具體實(shí)際情況（包括材料、工藝）計(jì)算分析結(jié)構(gòu)的內(nèi)力（應(yīng)力）和變形，確定竣工狀態(tài)的線形和關(guān)鍵構(gòu)件或截面的內(nèi)力或應(yīng)力指標(biāo)。（2）確定合攏及吊桿張拉狀態(tài)的線形要求和關(guān)鍵構(gòu)件或截面的內(nèi)力（應(yīng)力）指標(biāo)在確定了竣工狀態(tài)的線形要求和關(guān)鍵構(gòu)件或截面的內(nèi)力（應(yīng)力）指標(biāo)之后，通過(guò)計(jì)算分析二

11、期恒載、體系轉(zhuǎn)換（吊桿張拉）等對(duì)結(jié)構(gòu)內(nèi)力和變形的影響，確定合攏及吊桿張拉狀態(tài)的線形要求和關(guān)鍵構(gòu)件或截面的內(nèi)力（應(yīng)力）指標(biāo)以及根據(jù)拱肋合攏時(shí)段，環(huán)境溫度的可能變化情況，確定合攏段兩端的最大允許高差。4 施工監(jiān)控的原則與技術(shù)路線4.1 施工監(jiān)控原則鋼箱系桿拱橋成橋線形符合設(shè)計(jì)要求及橋面箱梁和拱肋應(yīng)力在安全范圍之內(nèi)是施工監(jiān)控的基本原則。施工監(jiān)控主要是通過(guò)對(duì)施工過(guò)程的實(shí)時(shí)監(jiān)控，實(shí)時(shí)調(diào)整、修正所有影響成橋目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的因素，保證橋梁施工過(guò)程安全和設(shè)計(jì)成橋狀態(tài)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，確保成橋后結(jié)構(gòu)受力和線形滿足設(shè)計(jì)要求。在鋼箱系桿拱橋的整個(gè)施工過(guò)程中對(duì)橋面箱梁和拱肋的標(biāo)高、軸線和應(yīng)力進(jìn)行控制。橋面箱梁施工階段以控制標(biāo)高和

12、軸線為主，拱肋及吊桿張拉施工階段以控制橋面箱梁、拱肋標(biāo)高和軸線為主，以確保施工安全。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)和監(jiān)控計(jì)算等手段，對(duì)全橋施工過(guò)程中的結(jié)構(gòu)內(nèi)力和位移狀態(tài)進(jìn)行有效地監(jiān)測(cè)、分析、計(jì)算和預(yù)測(cè)，為施工單位提供施工監(jiān)控信息，以保證整個(gè)結(jié)構(gòu)在施工過(guò)程的安全并最終達(dá)到設(shè)計(jì)成橋狀態(tài)。4.1.1 受力要求橋面箱梁和拱肋截面內(nèi)力（應(yīng)力）反應(yīng)了鋼箱系桿拱橋的主要受力內(nèi)容?？刂七@些截面的受力都在規(guī)范規(guī)定范圍之內(nèi)。4.1.2 線形要求線形主要是指橋面箱梁和拱肋的整體標(biāo)高和局部平順性要求。成橋后（通常是長(zhǎng)期變形穩(wěn)定后）橋面箱梁和拱肋的標(biāo)高要滿足上述兩方面的設(shè)計(jì)標(biāo)高要求。4.1.3 橋面箱梁和拱肋平面位置要求主要是指節(jié)段橋面

13、箱梁和拱肋的實(shí)際橋軸線與理論橋軸線值的偏差應(yīng)符合設(shè)計(jì)和城市橋梁工程施工與質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范（CJJ 2-2008）的要求。4.1.4 穩(wěn)定性要求確保整個(gè)施工與成橋狀態(tài)橋梁不會(huì)發(fā)生失穩(wěn)。4.2 施工監(jiān)控技術(shù)路線4.2.1 施工監(jiān)控理論計(jì)算在大橋施工開(kāi)始之前，采用MIDAS、GQJS軟件及施工監(jiān)控專(zhuān)用程序建立相應(yīng)的大橋施工監(jiān)控計(jì)算模型，進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真施工階段模擬，其中包括以施工順序進(jìn)行的前進(jìn)分析和以施工逆順序（成橋倒拆）進(jìn)行的倒退分析，提出理想狀態(tài)下的施工階段控制參數(shù)。由于鋼箱系桿拱橋施工過(guò)程環(huán)節(jié)較多，體系轉(zhuǎn)換復(fù)雜，影響參數(shù)較多，如：結(jié)構(gòu)剛度、梁段的重量、溫度、吊桿分階段張拉力、施工荷載等。求施工監(jiān)控參

14、數(shù)的理論值時(shí)，都假定這些參數(shù)為理論值。4.2.2 設(shè)計(jì)參數(shù)識(shí)別為了消除因設(shè)計(jì)參數(shù)取值的不確切所引起的設(shè)計(jì)與施工中實(shí)際的不一致性，在施工過(guò)程中要對(duì)這些參數(shù)進(jìn)行識(shí)別。通過(guò)典型施工狀態(tài)下對(duì)狀態(tài)變量（幾何狀態(tài)、應(yīng)力狀態(tài)、內(nèi)力狀態(tài)）實(shí)測(cè)值與理論值的比較，以及設(shè)計(jì)參數(shù)影響分析，識(shí)別出設(shè)計(jì)參數(shù)誤差量。對(duì)于重大的設(shè)計(jì)參數(shù)誤差，提請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)方進(jìn)行理論設(shè)計(jì)值的修改。對(duì)于常規(guī)的參數(shù)誤差，通過(guò)優(yōu)化進(jìn)行調(diào)整。4.2.3 設(shè)計(jì)參數(shù)預(yù)測(cè)根據(jù)已施工節(jié)段設(shè)計(jì)參數(shù)誤差量，采用合適的預(yù)測(cè)方法（如灰色模型等）預(yù)測(cè)后續(xù)節(jié)段的設(shè)計(jì)參數(shù)可能誤差量。4.2.4 優(yōu)化調(diào)整施工監(jiān)控主要以控制橋面箱梁和拱肋標(biāo)高、軸線、應(yīng)力為主，優(yōu)化調(diào)整也就以這個(gè)因素

15、建立控制目標(biāo)函數(shù)和約束條件。通過(guò)設(shè)計(jì)參數(shù)誤差對(duì)橋梁變形和受力的影響分析，應(yīng)用優(yōu)化方法（如采用帶權(quán)最小二乘法、線性規(guī)劃法等），調(diào)整橋各施工節(jié)段的標(biāo)高，使成橋狀態(tài)最大限度的接近理想設(shè)計(jì)成橋狀態(tài)，并且保證施工過(guò)程中受力安全。5 施工監(jiān)控主要內(nèi)容5.1 理論計(jì)算首先復(fù)核設(shè)計(jì)計(jì)算所確定的成橋狀態(tài)和施工狀態(tài)。按照施工和設(shè)計(jì)所確定的施工工序，以及設(shè)計(jì)所提供的基本參數(shù)，對(duì)施工過(guò)程進(jìn)行一次正裝計(jì)算，得到各施工狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)受力和變形等控制數(shù)據(jù)，與設(shè)計(jì)相互校對(duì)確認(rèn)無(wú)誤后作為鋼箱系桿拱橋施工監(jiān)控的理論數(shù)據(jù)。計(jì)算項(xiàng)目包括：（1）各施工狀態(tài)下以及成橋狀態(tài)下?tīng)顟B(tài)變量的理論數(shù)據(jù)；橋面鋼箱梁和拱肋標(biāo)高、軸線、控制截面應(yīng)力應(yīng)變；

16、（2）施工監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)理論值：橋面鋼箱梁和拱肋標(biāo)高、軸線、控制截面應(yīng)力應(yīng)變；（3）施工階段的穩(wěn)定性計(jì)算：橋面箱梁和拱肋安裝階段的穩(wěn)定性計(jì)算分析；（4）鋼箱系桿拱橋成橋后的結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性分析；（5）運(yùn)營(yíng)階段的移動(dòng)荷載分析，確保大橋建成后處于安全的運(yùn)營(yíng)狀態(tài)；（6）必要時(shí)還應(yīng)該對(duì)大橋進(jìn)行局部應(yīng)力分析，確保大橋的安全性。大橋的施工監(jiān)控工作應(yīng)該是在大橋施工過(guò)程安全的情況下進(jìn)行的，因此首先根據(jù)設(shè)計(jì)文件對(duì)大橋進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算分析，驗(yàn)證大橋在常規(guī)荷載以及確定的施工方案情況下的結(jié)構(gòu)安全性，以確保施工安全，同時(shí)為現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)、危險(xiǎn)預(yù)告提供預(yù)警控制值。5.2 自適應(yīng)反饋控制分析自適應(yīng)反饋控制方法是目前橋梁工程施工監(jiān)控中最好的方法

17、，它運(yùn)用了現(xiàn)代控制理論中的系統(tǒng)辨識(shí)、參數(shù)估計(jì)、誤差分析、最優(yōu)預(yù)測(cè)等方法，我單位已在多座特大橋的施工監(jiān)控中進(jìn)行了成功的研究、應(yīng)用。以下簡(jiǎn)要闡述其在本大橋應(yīng)用的主要步驟:（1）在取得結(jié)構(gòu)各計(jì)算控制參數(shù)、施工方案的前提下，模擬大橋的施工過(guò)程進(jìn)行前進(jìn)分析、倒退分析以確定結(jié)構(gòu)在理想狀態(tài)下，各施工階段箱梁的理論位移、內(nèi)力、應(yīng)力情況。（2）根據(jù)本橋的實(shí)際情況，針對(duì)不同的施工階段（結(jié)構(gòu)狀態(tài)）進(jìn)行結(jié)構(gòu)控制計(jì)算參數(shù)的敏感性分析，包括位移敏感性、內(nèi)力敏感性和應(yīng)力敏感性。首先確定對(duì)于某特定施工狀態(tài)的敏感性要求，然后根據(jù)此要求進(jìn)行敏感性分析，區(qū)分該狀態(tài)下的主要控制參數(shù)和次要控制參數(shù)。（3）在施工的每一階段，考慮實(shí)際荷載

18、狀態(tài)（施工荷載、溫度影響等等），重新進(jìn)行計(jì)算分析，提出本施工階段的控制參數(shù)值（主梁節(jié)段架設(shè)標(biāo)高，主梁應(yīng)力狀態(tài)等等）；并給出對(duì)應(yīng)于不同溫度狀態(tài)下橋面鋼箱梁和拱肋架設(shè)標(biāo)高以及吊桿分階段張拉的力值，以指導(dǎo)施工。（4）對(duì)實(shí)際結(jié)構(gòu)的狀態(tài)參數(shù)測(cè)量值和計(jì)算值進(jìn)行比較，在過(guò)濾掉誤差影響后，對(duì)主要計(jì)算控制參數(shù)進(jìn)行修正（參數(shù)識(shí)別），重新進(jìn)行計(jì)算，根據(jù)控制目標(biāo)對(duì)計(jì)算參數(shù)作適當(dāng)修正，提出更接近實(shí)際的下一階段控制參數(shù)，并修正對(duì)結(jié)構(gòu)后期狀態(tài)的預(yù)測(cè)。5.3 橋面鋼箱梁架設(shè)控制分析 橋面鋼箱梁的拼裝在臨時(shí)支架上進(jìn)行,采用先橫向后縱向的拼裝連接方式。橋面鋼箱梁的線形主要考慮縱向坡度、設(shè)計(jì)預(yù)拱度及施工預(yù)拱度,設(shè)計(jì)預(yù)拱度在鋼橋制造

19、圖紙中已經(jīng)給出。本工程橋面鋼箱梁采用支架原位拼裝施工,河床上地基承載力較低,地基的變形量和支架的變形量直接影響橋面鋼箱梁的線形,因此如何設(shè)置好施工預(yù)拱度,控制橋面鋼箱梁的線形是施工中的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)。本橋施工預(yù)拱度的設(shè)置包括施工支架的彈性變形、鋼箱梁與支柱端頭鋼墊塊的彈性和非彈性變形、地基彈性和非彈性變形。其中支架的彈性變形1按照理論計(jì)算得出,鋼箱梁自重下的地基彈性變形2通過(guò)在施工前的預(yù)壓及卸載試驗(yàn)中實(shí)測(cè)得出,因此必須考慮地基的非彈性變形3,鋼箱梁與支柱端頭鋼墊塊的彈性變形4可計(jì)算得出,隨著荷載變化的非彈性變形5通過(guò)試驗(yàn)得出。故施工預(yù)拱度: =1+2+3+4+5。5.4 鋼箱系桿拱橋拱肋施工分析

20、對(duì)于大跨度拱橋來(lái)說(shuō),拱肋架設(shè)是橋梁施工中難度最大、風(fēng)險(xiǎn)最大的關(guān)鍵性工序,必須對(duì)整個(gè)架設(shè)過(guò)程進(jìn)行嚴(yán)格的施工控制。由于拱橋的施工方法和拱肋的安裝順序與成橋后的拱圈形狀及橋梁結(jié)構(gòu)內(nèi)力狀態(tài)有密切的關(guān)系,而且在施工階段橋梁結(jié)構(gòu)受力和線形隨著拱橋結(jié)構(gòu)體系和荷載工況不斷變化。因此需對(duì)拱肋架設(shè)施工中的每一施工階段進(jìn)行詳盡的有限元仿真分析和驗(yàn)算,求得主拱結(jié)構(gòu)的預(yù)抬高值以及結(jié)構(gòu)內(nèi)力、應(yīng)力等施工控制參數(shù)的理論計(jì)算值,以便保證拱肋在施工過(guò)程中結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)和變形始終處于設(shè)計(jì)所要求的安全范圍內(nèi),成拱后的拱型符合設(shè)計(jì)期望,結(jié)構(gòu)本身又處于最優(yōu)的受力狀態(tài),這就是拱橋拱肋吊裝的施工仿真分析及施工控制問(wèn)題。可以說(shuō),施工仿真分析是

21、保證拱肋成功合攏的必要條件之一,特別是未來(lái)的拱橋跨度更大,結(jié)構(gòu)更纖細(xì)、輕巧,給施工帶來(lái)的難度更大。5.5 拱肋合攏控制分析 鋼箱系桿拱橋各拱段吊裝完畢后,拱肋的合攏是一個(gè)很關(guān)鍵的施工工序。若鋼梁設(shè)計(jì)制造溫度與現(xiàn)場(chǎng)安裝溫度不相同,應(yīng)考慮梁長(zhǎng)的變化影響,并采取施工措施使鋼梁在設(shè)計(jì)制造溫度下就位于理論設(shè)計(jì)位置。但該橋的合攏時(shí)間段較長(zhǎng),這與設(shè)計(jì)要求相差較大,為使合攏后主拱的內(nèi)力和線形符合設(shè)計(jì)要求,在合攏時(shí)必須采取溫度修正措施。對(duì)于大跨度鋼箱系桿拱橋,可以采取的內(nèi)力調(diào)整措施有3個(gè),即在合攏前水平方向?qū)斪畲髴冶蹆啥恕?duì)拉最大懸臂兩端和壓重(保證最大懸臂端截面旋轉(zhuǎn)角度為零),以上3種調(diào)整措施可單獨(dú)采用,也

22、可互相組合采用,目前用得較多的是前2個(gè)結(jié)構(gòu)調(diào)整措施,壓重在鋼箱系桿拱橋的合攏中用得并不多。以拱肋合攏后的理論內(nèi)力和位移狀態(tài)為目標(biāo),采用仿真模型計(jì)算出千斤頂頂推力(拉力)和壓重的數(shù)值,然后通過(guò)對(duì)有限元模型試算決定如何組合這3種調(diào)整措施。經(jīng)過(guò)對(duì)仿真模型的計(jì)算,對(duì)于實(shí)際拱肋合攏溫度高于設(shè)計(jì)基準(zhǔn)溫度的情況較宜采用頂下翼緣與壓重相結(jié)合的內(nèi)力調(diào)整措施;對(duì)于實(shí)際拱肋合攏溫度低于設(shè)計(jì)基準(zhǔn)溫度的情況較宜采用拉下翼緣與頂上翼緣相結(jié)合的內(nèi)力調(diào)整措施。5.6 吊桿張拉階段控制分析 在吊桿安裝階段，隨著下部支架落架和吊桿的張拉，橋梁結(jié)構(gòu)會(huì)出現(xiàn)體系轉(zhuǎn)換，內(nèi)力和位移也會(huì)發(fā)生變化。下部支架落架和吊桿張拉順序以及張拉力的大小不

23、同，結(jié)構(gòu)內(nèi)力和位移的變化也會(huì)也不一樣。因此需要對(duì)吊桿張拉階段進(jìn)行控制分析，確定最優(yōu)的下部支架落架、吊桿張拉順序和合理的張拉力，以便保證橋梁在施工過(guò)程中結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)和變形始終處于設(shè)計(jì)所要求的安全范圍內(nèi),吊桿張拉完成后的全橋的線形符合設(shè)計(jì)期望,結(jié)構(gòu)本身又處于最優(yōu)的受力狀態(tài)。5.7 施工控制網(wǎng)的建立5.7.1 平面監(jiān)控網(wǎng)的測(cè)設(shè) 通過(guò)調(diào)查，在施工現(xiàn)場(chǎng)至少找2個(gè)CP控制點(diǎn)，分別為A和B點(diǎn)，再加密一個(gè)控制點(diǎn)為C點(diǎn),以CP控制點(diǎn)為基準(zhǔn)，現(xiàn)場(chǎng)增加埋設(shè) T1、T2兩個(gè)三角網(wǎng)點(diǎn)，同時(shí)將C點(diǎn)納入到控制網(wǎng)內(nèi)，建立線形鎖，控制網(wǎng)形狀如圖5.1所示。平面控制網(wǎng)測(cè)設(shè)方法如下:采用高精度全站儀，測(cè)角精度為2，測(cè)距精度為2m

24、m+2ppm。采用邊角聯(lián)合測(cè)量法，按五等三角網(wǎng)有關(guān)要求施測(cè)，角度測(cè)4個(gè)測(cè)回，邊長(zhǎng)采用往返測(cè)量。數(shù)據(jù)處理，采用嚴(yán)密條件平差，計(jì)算出T1、T2和C點(diǎn)的坐標(biāo)和點(diǎn)位精度。圖5.1 施工監(jiān)控控制網(wǎng)圖5.7.2 高程控制網(wǎng)的測(cè)設(shè)高程控制網(wǎng)，選取已有平面控制點(diǎn) A、B、C、和T1、T2點(diǎn)組成附和水準(zhǔn)路線( 其中A和B點(diǎn)同時(shí)也是已知高程控制點(diǎn))，按照三等水準(zhǔn)測(cè)量有關(guān)要求施測(cè)。5.8 施工過(guò)程監(jiān)測(cè)方法和線形控制5.8.1 鋼箱主梁拼裝軸線監(jiān)測(cè)測(cè)點(diǎn)設(shè)置:鋼箱梁縱向中間段的前端截面頂板中心位置設(shè)置測(cè)點(diǎn)，利用高精度全站儀進(jìn)行測(cè)量。全橋縱向共11個(gè)節(jié)段（包括端橫梁），共10個(gè)測(cè)點(diǎn)，分別編號(hào)為Z1Z10，測(cè)點(diǎn)布置如圖5.

25、2所示。圖5.2 鋼箱梁頂軸線測(cè)點(diǎn)布置圖（單位：m）5.8.2 鋼箱主梁拼裝高程監(jiān)測(cè)鋼箱梁采用分段支架拼裝，在每一節(jié)段頂板前、后端位置布置測(cè)點(diǎn)，采用精密水準(zhǔn)儀從臨時(shí)水準(zhǔn)點(diǎn)測(cè)量其高程，或采用全站儀從施工控制網(wǎng)點(diǎn)直接引測(cè)高程，與理論值比較，調(diào)整在預(yù)期精度范圍內(nèi)，保障橋梁預(yù)拱度符合理論計(jì)算值。測(cè)點(diǎn)橫橋向布置及測(cè)試截面如圖5.3和5.4所示。圖5.3 箱梁頂高程橫橋向測(cè)點(diǎn)布置圖（單位：m）圖5.4 箱梁頂高程測(cè)試截面布置圖（單位：m）5.8.3 拱肋拼裝監(jiān)測(cè)拱肋安裝時(shí)必須保證拱肋軸線和高程位置，使拱肋軸線和高程控制在精度之內(nèi)。根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)情況，每一節(jié)段接頭位置處的拱肋頂面內(nèi)邊緣布置測(cè)點(diǎn)（如圖5.5所示

26、），在測(cè)點(diǎn)處安裝專(zhuān)用反射片，在控制點(diǎn)上架設(shè)全站儀進(jìn)行測(cè)量，使其在理論位置處。由于溫差會(huì)引起拱肋長(zhǎng)度的變化和側(cè)向變形，監(jiān)測(cè)應(yīng)盡量選擇早晨日出之前進(jìn)行。圖5.5 拱肋軸線和高程位置橫橋向測(cè)點(diǎn)布置圖5.8.4 應(yīng)力、內(nèi)力和溫度監(jiān)測(cè)根據(jù)理論計(jì)算結(jié)果，在鋼箱梁、拱肋上的控制截面布置應(yīng)力測(cè)點(diǎn)，觀察在施工過(guò)程中這些截面的應(yīng)力變化與應(yīng)力分布情況。溫度測(cè)量的部位主要集中在拱肋和鋼箱梁，以獲得與線形和位移相對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)溫度，為控制的理論分析提供可靠的溫度值，也為合理選擇合攏時(shí)機(jī)提供依據(jù)。溫度場(chǎng)測(cè)試采用自帶溫度測(cè)試功能的鋼弦式應(yīng)變計(jì)。結(jié)合反饋控制的實(shí)時(shí)跟蹤分析，提供最優(yōu)可調(diào)變量的調(diào)整方案，由實(shí)時(shí)跟蹤分析在計(jì)入誤差和變

27、量調(diào)整之后，每階段乃至竣工后結(jié)構(gòu)的實(shí)際狀態(tài)，預(yù)告今后施工可能出現(xiàn)的狀態(tài)，并預(yù)報(bào)下一階段當(dāng)前已安裝構(gòu)件或即安裝的構(gòu)件是否出現(xiàn)不滿足強(qiáng)度要求的狀態(tài)，以確定是否在本施工階段對(duì)可調(diào)變量實(shí)施調(diào)整。（1）測(cè)試儀器的選擇根據(jù)對(duì)多種應(yīng)力測(cè)試儀器的性能比較，考慮要適合長(zhǎng)期觀測(cè)并能保證足夠的精度，選用長(zhǎng)沙三智高科生產(chǎn)的鋼弦式表面應(yīng)變計(jì)和配套的高智能讀數(shù)儀作為應(yīng)力觀測(cè)儀器，該應(yīng)變計(jì)的溫度誤差小、性能穩(wěn)定、抗干擾能力強(qiáng)，適合于應(yīng)力長(zhǎng)期觀測(cè)，所選振弦式鋼表面應(yīng)變計(jì)自帶溫度測(cè)試功能，能夠測(cè)試所布置截面的溫度場(chǎng)數(shù)據(jù)。（2）鋼箱梁應(yīng)力和溫度測(cè)點(diǎn)布置根據(jù)理論計(jì)算及施工現(xiàn)場(chǎng)情況，鋼箱梁測(cè)點(diǎn)布置如圖5.6和圖5.7所示。圖5.6

28、鋼箱梁應(yīng)力和溫度橫向測(cè)點(diǎn)布置圖（單位：m）圖5.7 鋼箱梁應(yīng)力和溫度測(cè)試截面布置圖（單位：cm）（2）拱肋應(yīng)力和溫度測(cè)點(diǎn)布置根據(jù)理論計(jì)算及施工現(xiàn)場(chǎng)情況，拱肋應(yīng)力和溫度測(cè)點(diǎn)布置在拱肋上下緣的中心線上，如圖5.8和圖5.9所示。圖5.8 拱肋應(yīng)力和溫度橫向測(cè)點(diǎn)布置圖5.9 拱肋應(yīng)力和溫度橫測(cè)試截面布置圖（單位：cm）針對(duì)本橋，除鋼箱梁和拱肋的L/4、3L/4截面外，其余各測(cè)點(diǎn)均設(shè)置加密點(diǎn)（即每測(cè)點(diǎn)安裝兩個(gè)振弦式鋼表面應(yīng)變計(jì)），以避免應(yīng)變計(jì)意外損壞而無(wú)法獲取該測(cè)點(diǎn)的應(yīng)力和溫度值。5.8.5 合攏監(jiān)測(cè) 合攏前，對(duì)合攏口兩端高程進(jìn)行對(duì)測(cè)，檢查合攏精度(包括軸線偏位和高差)；合攏后，對(duì)鋼箱梁、拱肋的線形和

29、內(nèi)力進(jìn)行復(fù)測(cè)。5.9 施工監(jiān)控的步驟（1）施工前準(zhǔn)備現(xiàn)場(chǎng)對(duì)已有施工測(cè)量網(wǎng)進(jìn)行復(fù)測(cè)，并根據(jù)施工監(jiān)控實(shí)際需要，對(duì)必要的控制點(diǎn)進(jìn)行加密。（2）鋼箱梁施工階段在鋼箱梁節(jié)段上設(shè)置位移測(cè)點(diǎn)和應(yīng)力測(cè)點(diǎn);拼裝過(guò)程中，現(xiàn)場(chǎng)對(duì)每一節(jié)段的應(yīng)力進(jìn)行測(cè)試，并測(cè)量溫度; 現(xiàn)場(chǎng)對(duì)每一節(jié)段位移測(cè)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，并將現(xiàn)場(chǎng)的測(cè)量數(shù)據(jù)復(fù)核。待安裝完畢后，對(duì)橋面系的線形進(jìn)行復(fù)核，并與理論值對(duì)比。（3）拱肋施工階段在拱肋節(jié)段上布置位移測(cè)點(diǎn)，安裝應(yīng)變計(jì)，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量拼裝過(guò)程中的應(yīng)力和溫度，并對(duì)拼裝過(guò)程中拱肋節(jié)段的平面位置和高程進(jìn)行復(fù)核。根據(jù)實(shí)際情況和施工控制測(cè)量結(jié)果，選擇適當(dāng)?shù)暮蠑n溫度和時(shí)機(jī)，進(jìn)行拱肋合攏施工。（4）吊桿安裝施工階段現(xiàn)場(chǎng)對(duì)吊桿點(diǎn)

30、位、吊桿長(zhǎng)度和垂直度進(jìn)行檢查。（5）拆除支架階段拆除臨時(shí)支墩，使系桿拱完全支承在橋梁支座上，完成體系轉(zhuǎn)換?，F(xiàn)場(chǎng)對(duì)鋼箱梁、拱肋的線形進(jìn)行復(fù)測(cè)，對(duì)全橋應(yīng)變測(cè)點(diǎn)進(jìn)行復(fù)測(cè)。（6）橋面鋪設(shè)二期恒載階段測(cè)量拱肋、鋼箱梁的應(yīng)力和位移，施工結(jié)束后，進(jìn)行全橋測(cè)點(diǎn)聯(lián)測(cè)，并提供施工控制報(bào)告。6 施工監(jiān)控要求（1）嚴(yán)格控制施工臨時(shí)荷載，材料堆放按照要求進(jìn)行。（2）所有觀測(cè)記錄需注明（施工狀態(tài)）、日期、時(shí)間、天氣、氣溫、橋面特殊施工荷載和其它突變因素。（3）每一施工工況完成后，由有關(guān)方面進(jìn)行測(cè)試，確認(rèn)測(cè)量結(jié)果無(wú)誤后方可進(jìn)行下一工況的施工。（4）測(cè)試工作必須回避日照溫差的影響。（5）施工方應(yīng)切實(shí)保護(hù)好我方各類(lèi)傳感器的數(shù)據(jù)

31、線，確保我方能順利采集傳各類(lèi)感器數(shù)據(jù)。7 施工監(jiān)控組織施工監(jiān)控是個(gè)高難度的技術(shù)問(wèn)題，但又不是孤立的施工技術(shù)問(wèn)題，它涉及設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理等單位的工作。為做好本橋的監(jiān)控工作，在組織形式上分兩個(gè)層次開(kāi)展施工監(jiān)控工作，即設(shè)立施工監(jiān)控領(lǐng)導(dǎo)小組與施工監(jiān)控工作辦公室，重大技術(shù)問(wèn)題由領(lǐng)導(dǎo)小組討論決定，具體工作由施工監(jiān)控辦公室實(shí)施（詳見(jiàn)圖7.1）。質(zhì)量保證體系框圖圖7.1 施工監(jiān)控工作流程圖7.1 人員配置及質(zhì)量保證體系為保證大橋施工監(jiān)控工作的順利進(jìn)行、成功完成。擬組建最強(qiáng)有力的工作班子，派出對(duì)鋼箱系桿拱橋設(shè)計(jì)、檢測(cè)、測(cè)量、施工監(jiān)控等具有豐富經(jīng)驗(yàn)的高級(jí)工程師、工程師及其他技術(shù)人員組成的施工監(jiān)控項(xiàng)目組。具體到本施

32、工監(jiān)控項(xiàng)目，主要有以下內(nèi)容：（1）本施工監(jiān)控項(xiàng)目的技術(shù)方案、實(shí)施方案及其它重要技術(shù)措施，需經(jīng)審定后實(shí)施。（2）施工現(xiàn)場(chǎng)提交的各種數(shù)據(jù)、資料，需經(jīng)項(xiàng)目負(fù)責(zé)人或現(xiàn)場(chǎng)負(fù)責(zé)人簽字、蓋章，方可生效。7.2 施工監(jiān)控文件傳遞根據(jù)施工的實(shí)際進(jìn)展情況適時(shí)地提供監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，并記錄實(shí)際施工完成情況，按月提交施工監(jiān)控階段報(bào)告，如遇測(cè)量數(shù)據(jù)異常及險(xiǎn)情，應(yīng)迅速以緊急報(bào)告或異常報(bào)告的形式向業(yè)主、監(jiān)理、設(shè)計(jì)、施工等有關(guān)單位匯報(bào)。施工監(jiān)控文件及施工實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)傳遞關(guān)系示意圖如圖7.2所示。圖7.2. 施工監(jiān)控文件及施工實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)傳遞關(guān)系示意圖7.3 施工協(xié)調(diào)施工監(jiān)控是為現(xiàn)場(chǎng)施工服務(wù)的，施工監(jiān)控方案是根據(jù)橋梁設(shè)計(jì)文件，結(jié)合實(shí)際施工安排

33、及施工工藝制定的，隨著施工的進(jìn)行，施工監(jiān)控項(xiàng)目的展開(kāi)，在一定情況下，它應(yīng)能為施工安排及施工工藝提供建設(shè)性的建議，從而協(xié)助施工單位安全、準(zhǔn)確地完成大橋的建設(shè)任務(wù)。因此它需要施工單位的通力配合和監(jiān)理工程師的大力支持。參建各方的分工（參考）如下：（1）業(yè)主協(xié)調(diào)各成員單位的工作，及時(shí)召集主梁施工監(jiān)控會(huì)議。（2）設(shè)計(jì)單位 提供結(jié)構(gòu)計(jì)算數(shù)據(jù)文件、圖紙、結(jié)構(gòu)最終內(nèi)力狀態(tài)和線形； 會(huì)簽控制小組發(fā)布的控制指令表； 討論決定重大設(shè)計(jì)修正，負(fù)責(zé)變更設(shè)計(jì)后各種驗(yàn)算。（3）施工單位施工組織設(shè)計(jì)與進(jìn)度安排，如變更原施工方案應(yīng)及早提出；橋面施工荷載調(diào)查與控制；負(fù)責(zé)測(cè)試組件的現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)，并為監(jiān)控單位提供現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試的便利條件。（4

34、）監(jiān)理單位認(rèn)真執(zhí)行監(jiān)理工作，保證施工質(zhì)量；對(duì)施工單位的測(cè)量結(jié)果進(jìn)行復(fù)核；監(jiān)督施工單位對(duì)監(jiān)控單位埋設(shè)的測(cè)試組件進(jìn)行有效的保護(hù)；每一施工階段完成后將有關(guān)檢測(cè)結(jié)果及時(shí)匯總給施工監(jiān)控工作辦公室；督促施工單位嚴(yán)格按照監(jiān)控指令進(jìn)行立模放樣。（5）監(jiān)控單位擬定施工監(jiān)控方案；施工過(guò)程中應(yīng)力、應(yīng)變和溫度監(jiān)測(cè)；識(shí)別設(shè)計(jì)參數(shù)誤差，并進(jìn)行有效預(yù)測(cè)；優(yōu)化調(diào)整分析；提供下一施工階段預(yù)留值；發(fā)生重大修正及時(shí)向領(lǐng)導(dǎo)小組匯報(bào)并會(huì)同設(shè)計(jì)單位提出調(diào)整方案；主橋竣工后三個(gè)月內(nèi)提交施工監(jiān)控與監(jiān)測(cè)成果報(bào)告。8 監(jiān)控工作安全保證措施現(xiàn)在的橋梁施工工程，已經(jīng)把安全管理作為項(xiàng)目管理的目標(biāo)之一。安全管理即是對(duì)人員的安全管理，也是對(duì)完成施工監(jiān)控任務(wù)的安全管理。除對(duì)本項(xiàng)目人員進(jìn)行保險(xiǎn)外，本項(xiàng)目采取以下安全保證措施：（1）項(xiàng)目負(fù)責(zé)人為本項(xiàng)目的安全工作第一責(zé)任人。（2）項(xiàng)目負(fù)責(zé)人承接項(xiàng)目后，組織項(xiàng)目組成