跨京開高速公路中承式鋼箱混凝土拱橋監(jiān)控監(jiān)測方案

京滬高速鐵路跨京開高速公路土木工程學(xué)院橋梁工程系二○年十月I I 12監(jiān)控、監(jiān)測方案制定依據(jù) 33施工控制的目的、方法與原則、內(nèi)容 43.1施工監(jiān)控、運營監(jiān)測目的 43.2施工控制、運營監(jiān)測的方法和原則 43.3施工控制、運營監(jiān)測的內(nèi)容 64施工控制技術(shù)方案 64.1施工控制方法 64.2施工控制的預(yù)測計算、誤差分析和調(diào)整 74.3施工控制計算分析方法 4.4現(xiàn)場實時控制 5施工監(jiān)控、運營監(jiān)測方案 5.1監(jiān)控計算分析工作 5.2環(huán)境參數(shù)監(jiān)測 5.3線形監(jiān)測 5.4溫度監(jiān)測 5.5應(yīng)力監(jiān)測 5.6吊桿應(yīng)力和預(yù)應(yīng)力系桿索力監(jiān)測 5.7施工臨時結(jié)構(gòu)監(jiān)測 6數(shù)據(jù)采集、傳輸系統(tǒng) 6.1自動化采集系統(tǒng)方案的設(shè)計原則及選擇 6.2光纖儀器監(jiān)測系統(tǒng)組成及功能 6.3光纖儀器監(jiān)測系統(tǒng)特點 7施工監(jiān)控技術(shù)方案的保障措施 8項目組成員 9經(jīng)費預(yù)算 1采用二次拋物線。主拱肋和主縱梁固結(jié)。主跨橋面以上設(shè)一道一字橫撐和二道K撐，橋邊拱肋和主拱肋采用變截面鋼箱混凝土截面，主縱2上灌注混凝土；主拱肋鋼箱在轉(zhuǎn)體到位，支座橋面采用縱橫梁體系結(jié)合梁橋面，混凝土橋面剪力釘連接。除端橫梁采用箱形截面外，其余橫梁墩負(fù)反力的壓重。本橋為雙線高速鐵路橋，設(shè)4片小縱梁，每線兩片，間距橋位于第三層，第一層為既有京山鐵路，第二層為3統(tǒng)沖洪積層巖性以粉質(zhì)黏土、細(xì)砂、中砂、圓礫（1）鐵道第三勘察設(shè)計院集團有限公司.京滬高速鐵路跨京開高速公路4開高速公路的正常通行，采用順京開高速公路方后合攏的方案施工。為了確保在施工過程中結(jié)構(gòu)成橋后的線形符合設(shè)計要求，結(jié)構(gòu)恒載內(nèi)力狀態(tài)在施工過程中，由于材料物理性質(zhì)、混凝土收縮徐差。值得注意的是，坐標(biāo)偏差具有累積的特性，若對該行嚴(yán)格的控制和調(diào)整，即根據(jù)施工過程中實際發(fā)生的各找出原因，提出修正對策，以協(xié)助施工單位安全、優(yōu)質(zhì)的變化外，還受到各種環(huán)境荷載（溫度、風(fēng)等測，評估橋梁結(jié)構(gòu)的健康狀態(tài)，為橋梁的設(shè)計提5控制作用是單向前進的，并不需要根據(jù)結(jié)構(gòu)的實際狀態(tài)被稱為開環(huán)控制方法。由于這個系統(tǒng)不考慮結(jié)構(gòu)狀對于跨徑大、結(jié)構(gòu)又復(fù)雜的橋梁體系，盡管可以在在，隨著施工過程的進展誤差就會累積起來，以致到施線形和內(nèi)力狀況遠(yuǎn)遠(yuǎn)偏離了結(jié)構(gòu)理想狀態(tài)，這就要求在的糾正或控制。雖然結(jié)構(gòu)理想狀態(tài)無法實現(xiàn)了，但可以大小是由結(jié)構(gòu)實際狀態(tài)（計入誤差）經(jīng)過反饋計算所確態(tài)誤差，但是這種隨機性控制方法只是在施工誤差計算參數(shù)（例如截面幾何特性、材料容重、彈性模之間有偏差。如果能夠在重復(fù)性很強的分段施工特施工階段的計算與實測磨合后，必然可以使系統(tǒng)模型參模型反映的規(guī)律適應(yīng)于實際情況，從而主動降低模型的專家系統(tǒng)控制等。隨橋梁結(jié)構(gòu)形式、施工特點及6計參數(shù)與實際情況有出入，需要借助現(xiàn)場測試體系控制目標(biāo)設(shè)定的基礎(chǔ)上，對每一施工階段的結(jié)構(gòu)狀態(tài)（沿著預(yù)定狀態(tài)進行。預(yù)定狀態(tài)與實際狀態(tài)之間存在誤差在分析誤差、建立安全預(yù)警機制時，當(dāng)根據(jù)設(shè)計要根據(jù)多座橋梁施工控制的工作經(jīng)驗，結(jié)合本橋的溫度、風(fēng)荷載等環(huán)境參數(shù)、應(yīng)力監(jiān)測、系桿索營監(jiān)測包括定期對環(huán)境參數(shù)、拱肋、橋面線型74.2施工控制的預(yù)測計算、誤差分析和調(diào)整計算預(yù)測、誤差分析和調(diào)整工作是施工控制的過程實時模擬的結(jié)構(gòu)計算，結(jié)合各設(shè)計參數(shù)的識工作，進而求得各施工階段施工控制參數(shù)的理論階段結(jié)構(gòu)狀態(tài)做出實時預(yù)測，從而達成對橋梁施設(shè)計復(fù)核計算：施工控制實施第一步是要形成控制的目標(biāo)算將采用設(shè)計計算參數(shù)對施工過程進行分析，施工控制計算：橋梁施工控制的目的就是使施工與設(shè)計盡可能一致。在橋計算中通常會采用一些假定的參數(shù)用于計算，比如等。另外，在設(shè)計計算中還有大量的指定的計算參數(shù)在本橋施工控制初期，首先進行設(shè)復(fù)核計算工作，計算結(jié)果的閉合性，達到使施工控制指導(dǎo)的結(jié)構(gòu)實核對，以校核二者在計算模型及施工模擬等方面是結(jié)論基本一致時才開展后續(xù)的施工控制工作。否則8a.施工控制計算模型b.設(shè)計參數(shù)和實測計算參數(shù)c.施工控制計算施工步驟c1.實際施工方法模擬c2.實際施工時間設(shè)計計算結(jié)果開展下一步施工控制工作A.設(shè)計計算力學(xué)模型B.設(shè)計計算參數(shù)C.設(shè)計計算施工步驟C1.施工方法模擬C2.假定施工時間設(shè)計計算結(jié)果有實質(zhì)差異基本一致圖4-1設(shè)計計算與施工控制校核計算計標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)，并不一定完全真實地反映當(dāng)前橋的實用不同的計算模型，由不同的單位來完成。在橋梁參數(shù)用于計算，以盡可能真實地反映結(jié)構(gòu)實際內(nèi)力分析。這一計算工作在橋梁整個施工過程中需要實實時測量參數(shù)，也包括根據(jù)實測數(shù)據(jù)通過反饋分析施工控制實時計算與設(shè)計計算的區(qū)別和聯(lián)系以及9施工控制計算施工控制計算a施工控制計算力學(xué)模型b施工控制計算參數(shù)c施工控制計算施工步驟c1.實際施工方法模擬d.施工控制計算結(jié)果（形成控制文件）發(fā)布指令、指導(dǎo)施工設(shè)計計算與施實際施工結(jié)果各階段施工后的線型、內(nèi)力設(shè)計計算A.設(shè)計計算力學(xué)模型B.設(shè)計計算參數(shù)D.設(shè)計計算結(jié)果D1.各施工階段線型、內(nèi)力控制目標(biāo)工控制計算的聯(lián)系與區(qū)別施工信息反饋圖4-2設(shè)計計算與施工控制校核計算4.2.3施工控制影響因素對于本橋來說，影響施工控制的因素涉及范圍極其鋼管混凝土拱橋的結(jié)構(gòu)幾何形態(tài)參數(shù)主要包括拱橋的橋梁施工中截面尺寸誤差較為普遍，這種誤差脹系數(shù)有一定的波動，對于超靜定結(jié)構(gòu)，彈性模量對結(jié)在拱橋結(jié)構(gòu)的施工控制中，荷載參數(shù)主要指結(jié)構(gòu)構(gòu)荷載。對于鋼箱混凝土拱肋，當(dāng)拱肋內(nèi)澆注了混凝土，響，構(gòu)件自重有一定的隨機誤差，所以在施工控制中必能存在的誤差；施工臨時荷載是較為穩(wěn)定的量，但由于起臨時荷載較大的誤差，結(jié)構(gòu)分析時都需要考慮。環(huán)境施工控制是為施工服務(wù)的，反過來，施工的好壞又制作、安裝等方面的誤差，使施工狀態(tài)保持在控誤差：拱肋的制作誤差、拱肋線形的安裝誤施工監(jiān)測誤差。該誤差一方面可能造成結(jié)構(gòu)實際參數(shù)、假象，也可能造成將本來較好的狀態(tài)調(diào)整得更差的情況在結(jié)構(gòu)分析中需對實際橋梁結(jié)構(gòu)進行簡化，建立計型與實際情況之間存在誤差，包括各種假定、邊制中，必要時需要對簡化進行專門的試驗研究，施工控制中應(yīng)根據(jù)施工反饋的數(shù)據(jù)與施工控制的控制的實時計算結(jié)果的修正目標(biāo)真值進行比較，確定誤96309630b)連續(xù)單向分布形態(tài)誤差9630度，過松的誤差容許度會為施工留下一定的隱患。誤差4.3施工控制計算分析方法及結(jié)構(gòu)體系轉(zhuǎn)換過程，對施工過程中每個階段的變形計控制中最基本的內(nèi)容。橋梁結(jié)構(gòu)施工控制的目的就是確橋梁成橋線形及受力狀態(tài)和變形情況進行預(yù)測和監(jiān)控。制施工過程中每個階段的結(jié)構(gòu)行為，使其最終的成橋線這個意義上講，施工控制中的結(jié)構(gòu)計算方法不僅能對整施工過程中結(jié)構(gòu)的受力行為，而且還能確定結(jié)構(gòu)各個階目標(biāo)狀態(tài)。為此，現(xiàn)階段施工控制中橋梁結(jié)構(gòu)的計算方這種計算方法的特點是：隨著施工階段的推線滿足設(shè)計線形要求。在此初始狀態(tài)下，按照前進析每次拆除一個施工節(jié)段對剩余結(jié)構(gòu)的影響，在一狀態(tài)、支座反力便是該階段結(jié)構(gòu)理想的施工狀態(tài)。4.4現(xiàn)場實時控制在拱肋吊裝施工之前，完成監(jiān)控所需的各種技術(shù)文完善。在組織體系方面，配備具有應(yīng)力監(jiān)測和根據(jù)現(xiàn)場測試資料，進行參數(shù)識別與修正，并詳橋面系的線型和應(yīng)力，是施工控制的根本目標(biāo)。在單位簽發(fā)交施工單位執(zhí)行；在各施工階段完成后，施工饋給監(jiān)理單位簽認(rèn)后交控制單位，以便決定下一施工工算專用軟件和通用有限元分析軟件，對全橋施主要計算結(jié)果進行比較，確保兩者的模型計算各主要工況的控制方案。然后在每個施工階段測量范圍分辨率準(zhǔn)確度地溫-50～+80℃氣溫℃相對濕度%0～3600～75m/s450～1060hPa預(yù)報非非常關(guān)鍵。線形監(jiān)測包含對拱肋、主縱監(jiān)測網(wǎng)在現(xiàn)有控制點的基礎(chǔ)上，采用控制點位在制造時設(shè)置，分別布置于拱肋和主縱梁的上、D6D6D5D15D4D16D17D2D19D20D10D13D18D14D21D22D12D7D8D9D1D3D11監(jiān)控單位和施工單位按施工次序，對拱肋線時間在凌晨和晚上溫度變化不大時進行。在測量過程中況進行例行測量外，還要對溫度變化引起的撓度進行測對拱頂撓度進行測量，找出溫差變化較大時撓度變化的將進行拱肋和主縱梁標(biāo)高通測和聯(lián)測，并校核測量基點。每個施工階段完成后均結(jié)合理論值及實時監(jiān)測分析，找出測試及理論分析誤差，進行誤差合龍段前后、混凝土橋面施工、二恒鋪裝前橋梁施工過程中，環(huán)境溫度的大小及日照溫差且，結(jié)構(gòu)的溫度變形還影響到施工中構(gòu)件的架設(shè)精勻的影響；另外，本橋的施工為跨季節(jié)施工，體系溫度外，同時采用接觸式點溫計輔助測量施工控在施工中針對特征季節(jié)(夏季、冬季)和特征天氣狀況(晴天、陰天)，選擇代表性的橋面系的溫度分布規(guī)律，模擬各構(gòu)件的特征數(shù)值溫度。對于拱肋和主梁縱梁及混凝土橋面板的混凝土內(nèi)部上，而拱肋內(nèi)部的溫度傳感器則通過制作鋼筋T13T拱肋外表面主縱梁外表面拱肋內(nèi)部橋面系(b)典型斷面測點位置(a)光纖光柵溫度計(b)光纖光柵分析儀也是隨著施工階段的推進而不斷變化的。通過對關(guān)全預(yù)警以便及時采取措施，保證結(jié)構(gòu)安全。因此，本橋為中承式鋼箱混凝土拱橋，拱肋和主縱(a)光纖光柵表面應(yīng)變計(b)光纖光柵埋入式應(yīng)變計M6M6M7M3G10G8G9M8S3G1G2G3G4G5G6G11M5M4M1M2G7表面應(yīng)變計拱肋外表面表面應(yīng)變計埋入式應(yīng)變計定位鋼筋骨架主縱梁外表面拱肋內(nèi)部(b)典型斷面測點位置拱肋和主縱梁應(yīng)變測點布置圖(a)橋面系應(yīng)變測點布置斷面(b)橫梁斷面測點布置(▲為表面應(yīng)變計●為埋入式應(yīng)變計）(c)縱梁斷面測點布置(▲為表面應(yīng)變計●為埋入式應(yīng)變計）鋼結(jié)構(gòu)表面應(yīng)變計：在節(jié)段吊裝前，將傳感器焊于相傳輸線加以保護，要求施工方在吊裝及后續(xù)施工過程中，均采用焊接，先將傳感器綁扎在定位鋼筋上，待現(xiàn)場后再將骨架焊接在拱肋內(nèi)，并在拱肋上開一5.6吊桿應(yīng)力和預(yù)應(yīng)力系桿索力監(jiān)測適合于本橋，通過在吊桿的外表面上布置表面光纖在對施工拼裝支架、吊架及扣索進行復(fù)核計算的基量的監(jiān)測，京滬高速鐵路均為全封閉式，如果在橋很大的安全隱患。因此本項目采用了自動化采集系②系統(tǒng)應(yīng)具有開放性：采用國際主流技術(shù)和平臺，以適④自動監(jiān)測儀器和系統(tǒng)必須正確反映建筑物的工作性況，儀器及系統(tǒng)性能要求低故障、高可靠性。③充分考慮防潮、防雷、抗干擾等技術(shù)措施，把由于自④采集軟件要簡單實用，功能強，容易操作，數(shù)據(jù)庫開而監(jiān)測自動化采集系統(tǒng)主要有集中式、分布①集中式自動化監(jiān)測系統(tǒng)，是將現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集自動置)與觀測室內(nèi)采集裝置相連，通過集線箱切換對傳感器進行巡測或選集裝置之間傳輸?shù)氖请娔M量，抗干擾能力較差，可靠性作是頻率、脈沖、電壓、電阻等某種測量信號的獨立子系統(tǒng)，各個子系統(tǒng)縮短了模擬量傳輸距離，由測控單元傳輸出去的都是數(shù)字量，即使一個子本光纖儀器監(jiān)測子系統(tǒng)主要由光纖光柵傳感器，將被測的不同形式的物體量（如應(yīng)變、溫度、位移等進行遠(yuǎn)距離傳輸。本項目涉及的光纖光柵傳感器有：光纖光纜遠(yuǎn)程傳輸過來的光信號直接進行解調(diào)，并針對本項目的監(jiān)控、監(jiān)測特點，采用光纖光柵傳值，屬于數(shù)字量，光源的老化衰減及傳輸光纖布設(shè)可抗拒因素導(dǎo)致傳感鏈斷損，可以將該傳感鏈對施工監(jiān)控過程中，項目負(fù)責(zé)人或相關(guān)分項負(fù)責(zé)人應(yīng)人員缺席而影響工程進展的情況。在特殊情況根據(jù)實際工作的要求配備先進的測試儀器和設(shè)件和傳感器。監(jiān)控儀器和設(shè)備在投入項目之前和使用過職稱/職務(wù)工作單位在本項目中的分工強士中教授、博導(dǎo)西南交通大學(xué)技術(shù)顧問趙人達教授、博導(dǎo)西南交通大學(xué)技術(shù)顧問李小珍教授、博導(dǎo)西南交通大學(xué)項目負(fù)責(zé)人副教授西南交通大學(xué)監(jiān)控負(fù)責(zé)人成文佳副教授西南交通大學(xué)理論計算分析副教授西南交通大學(xué)理論計算分析晉智斌講師西南交通大學(xué)理論計算分析劉德軍博士生西南交通大學(xué)現(xiàn)場監(jiān)測博士生西南交通大學(xué)現(xiàn)場監(jiān)測博士生西南交通大學(xué)現(xiàn)場監(jiān)測碩士生西南交通大學(xué)現(xiàn)場監(jiān)測王百樂碩士生西南交通大學(xué)現(xiàn)場監(jiān)測碩士生西南交通大學(xué)現(xiàn)場監(jiān)測吳國