跨京開(kāi)高速公路中承式鋼箱混凝土拱橋監(jiān)控監(jiān)測(cè)方案

京滬高速鐵路跨京開(kāi)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(cè)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(yùn)營(yíng)監(jiān)測(cè)目的 43.2施工控制、運(yùn)營(yíng)監(jiān)測(cè)的方法和原則 43.3施工控制、運(yùn)營(yíng)監(jiān)測(cè)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(cè)計(jì)算、誤差分析和調(diào)整 74.3施工控制計(jì)算分析方法 4.4現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)控制 5施工監(jiān)控、運(yùn)營(yíng)監(jiān)測(cè)方案 5.1監(jiān)控計(jì)算分析工作 5.2環(huán)境參數(shù)監(jiān)測(cè) 5.3線形監(jiān)測(cè) 5.4溫度監(jiān)測(cè) 5.5應(yīng)力監(jiān)測(cè) 5.6吊桿應(yīng)力和預(yù)應(yīng)力系桿索力監(jiān)測(cè) 5.7施工臨時(shí)結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè) 6數(shù)據(jù)采集、傳輸系統(tǒng) 6.1自動(dòng)化采集系統(tǒng)方案的設(shè)計(jì)原則及選擇 6.2光纖儀器監(jiān)測(cè)系統(tǒng)組成及功能 6.3光纖儀器監(jiān)測(cè)系統(tǒng)特點(diǎn) 7施工監(jiān)控技術(shù)方案的保障措施 8項(xiàng)目組成員 9經(jīng)費(fèi)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?yàn)殡p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(jì)院集團(tuán)有限公司.京滬高速鐵路跨京開(kāi)高速公路4開(kāi)高速公路的正常通行，采用順京開(kāi)高速公路方后合攏的方案施工。為了確保在施工過(guò)程中結(jié)構(gòu)成橋后的線形符合設(shè)計(jì)要求，結(jié)構(gòu)恒載內(nèi)力狀態(tài)在施工過(guò)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(duì)該行嚴(yán)格的控制和調(diào)整，即根據(jù)施工過(guò)程中實(shí)際發(fā)生的各找出原因，提出修正對(duì)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(cè)，評(píng)估橋梁結(jié)構(gòu)的健康狀態(tài)，為橋梁的設(shè)計(jì)提5控制作用是單向前進(jìn)的，并不需要根據(jù)結(jié)構(gòu)的實(shí)際狀態(tài)被稱(chēng)為開(kāi)環(huán)控制方法。由于這個(gè)系統(tǒng)不考慮結(jié)構(gòu)狀對(duì)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(guò)程的進(jìn)展誤差就會(huì)累積起來(lái)，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(wú)法實(shí)現(xiàn)了，但可以大小是由結(jié)構(gòu)實(shí)際狀態(tài)（計(jì)入誤差）經(jīng)過(guò)反饋計(jì)算所確態(tài)誤差，但是這種隨機(jī)性控制方法只是在施工誤差計(jì)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(qiáng)的分段施工特施工階段的計(jì)算與實(shí)測(cè)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(shí)際情況，從而主動(dòng)降低模型的專(zhuān)家系統(tǒng)控制等。隨橋梁結(jié)構(gòu)形式、施工特點(diǎn)及6計(jì)參數(shù)與實(shí)際情況有出入，需要借助現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試體系控制目標(biāo)設(shè)定的基礎(chǔ)上，對(duì)每一施工階段的結(jié)構(gòu)狀態(tài)（沿著預(yù)定狀態(tài)進(jìn)行。預(yù)定狀態(tài)與實(shí)際狀態(tài)之間存在誤差在分析誤差、建立安全預(yù)警機(jī)制時(shí)，當(dāng)根據(jù)設(shè)計(jì)要根據(jù)多座橋梁施工控制的工作經(jīng)驗(yàn)，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(cè)、系桿索營(yíng)監(jiān)測(cè)包括定期對(duì)環(huán)境參數(shù)、拱肋、橋面線型74.2施工控制的預(yù)測(cè)計(jì)算、誤差分析和調(diào)整計(jì)算預(yù)測(cè)、誤差分析和調(diào)整工作是施工控制的過(guò)程實(shí)時(shí)模擬的結(jié)構(gòu)計(jì)算，結(jié)合各設(shè)計(jì)參數(shù)的識(shí)工作，進(jìn)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(shí)時(shí)預(yù)測(cè)，從而達(dá)成對(duì)橋梁施設(shè)計(jì)復(fù)核計(jì)算：施工控制實(shí)施第一步是要形成控制的目標(biāo)算將采用設(shè)計(jì)計(jì)算參數(shù)對(duì)施工過(guò)程進(jìn)行分析，施工控制計(jì)算：橋梁施工控制的目的就是使施工與設(shè)計(jì)盡可能一致。在橋計(jì)算中通常會(huì)采用一些假定的參數(shù)用于計(jì)算，比如等。另外，在設(shè)計(jì)計(jì)算中還有大量的指定的計(jì)算參數(shù)在本橋施工控制初期，首先進(jìn)行設(shè)復(fù)核計(jì)算工作，計(jì)算結(jié)果的閉合性，達(dá)到使施工控制指導(dǎo)的結(jié)構(gòu)實(shí)核對(duì)，以校核二者在計(jì)算模型及施工模擬等方面是結(jié)論基本一致時(shí)才開(kāi)展后續(xù)的施工控制工作。否則8a.施工控制計(jì)算模型b.設(shè)計(jì)參數(shù)和實(shí)測(cè)計(jì)算參數(shù)c.施工控制計(jì)算施工步驟c1.實(shí)際施工方法模擬c2.實(shí)際施工時(shí)間設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果開(kāi)展下一步施工控制工作A.設(shè)計(jì)計(jì)算力學(xué)模型B.設(shè)計(jì)計(jì)算參數(shù)C.設(shè)計(jì)計(jì)算施工步驟C1.施工方法模擬C2.假定施工時(shí)間設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果有實(shí)質(zhì)差異基本一致圖4-1設(shè)計(jì)計(jì)算與施工控制校核計(jì)算計(jì)標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)，并不一定完全真實(shí)地反映當(dāng)前橋的實(shí)用不同的計(jì)算模型，由不同的單位來(lái)完成。在橋梁參數(shù)用于計(jì)算，以盡可能真實(shí)地反映結(jié)構(gòu)實(shí)際內(nèi)力分析。這一計(jì)算工作在橋梁整個(gè)施工過(guò)程中需要實(shí)實(shí)時(shí)測(cè)量參數(shù)，也包括根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)通過(guò)反饋分析施工控制實(shí)時(shí)計(jì)算與設(shè)計(jì)計(jì)算的區(qū)別和聯(lián)系以及9施工控制計(jì)算施工控制計(jì)算a施工控制計(jì)算力學(xué)模型b施工控制計(jì)算參數(shù)c施工控制計(jì)算施工步驟c1.實(shí)際施工方法模擬d.施工控制計(jì)算結(jié)果（形成控制文件）發(fā)布指令、指導(dǎo)施工設(shè)計(jì)計(jì)算與施實(shí)際施工結(jié)果各階段施工后的線型、內(nèi)力設(shè)計(jì)計(jì)算A.設(shè)計(jì)計(jì)算力學(xué)模型B.設(shè)計(jì)計(jì)算參數(shù)D.設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果D1.各施工階段線型、內(nèi)力控制目標(biāo)工控制計(jì)算的聯(lián)系與區(qū)別施工信息反饋圖4-2設(shè)計(jì)計(jì)算與施工控制校核計(jì)算4.2.3施工控制影響因素對(duì)于本橋來(lái)說(shuō)，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(dòng)，對(duì)于超靜定結(jié)構(gòu)，彈性模量對(duì)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(duì)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(jī)誤差，所以在施工控制中必能存在的誤差；施工臨時(shí)荷載是較為穩(wěn)定的量，但由于起臨時(shí)荷載較大的誤差，結(jié)構(gòu)分析時(shí)都需要考慮。環(huán)境施工控制是為施工服務(wù)的，反過(guò)來(lái)，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(cè)誤差。該誤差一方面可能造成結(jié)構(gòu)實(shí)際參數(shù)、假象，也可能造成將本來(lái)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(duì)實(shí)際橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡(jiǎn)化，建立計(jì)型與實(shí)際情況之間存在誤差，包括各種假定、邊制中，必要時(shí)需要對(duì)簡(jiǎn)化進(jìn)行專(zhuān)門(mén)的試驗(yàn)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(shí)時(shí)計(jì)算結(jié)果的修正目標(biāo)真值進(jìn)行比較，確定誤96309630b)連續(xù)單向分布形態(tài)誤差9630度，過(guò)松的誤差容許度會(huì)為施工留下一定的隱患。誤差4.3施工控制計(jì)算分析方法及結(jié)構(gòu)體系轉(zhuǎn)換過(guò)程，對(duì)施工過(guò)程中每個(gè)階段的變形計(jì)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(jìn)行預(yù)測(cè)和監(jiān)控。制施工過(guò)程中每個(gè)階段的結(jié)構(gòu)行為，使其最終的成橋線這個(gè)意義上講，施工控制中的結(jié)構(gòu)計(jì)算方法不僅能對(duì)整施工過(guò)程中結(jié)構(gòu)的受力行為，而且還能確定結(jié)構(gòu)各個(gè)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(jì)算方這種計(jì)算方法的特點(diǎn)是：隨著施工階段的推線滿(mǎn)足設(shè)計(jì)線形要求。在此初始狀態(tài)下，按照前進(jìn)析每次拆除一個(gè)施工節(jié)段對(duì)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(chǎng)實(shí)時(shí)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(cè)和根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試資料，進(jìn)行參數(shù)識(shí)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(zhuān)用軟件和通用有限元分析軟件，對(duì)全橋施主要計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較，確保兩者的模型計(jì)算各主要工況的控制方案。然后在每個(gè)施工階段測(cè)量范圍分辨率準(zhǔn)確度地溫-50～+80℃氣溫℃相對(duì)濕度%0～3600～75m/s450～1060hPa預(yù)報(bào)非非常關(guān)鍵。線形監(jiān)測(cè)包含對(duì)拱肋、主縱監(jiān)測(cè)網(wǎng)在現(xiàn)有控制點(diǎn)的基礎(chǔ)上，采用控制點(diǎn)位在制造時(shí)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(duì)拱肋線時(shí)間在凌晨和晚上溫度變化不大時(shí)進(jìn)行。在測(cè)量過(guò)程中況進(jìn)行例行測(cè)量外，還要對(duì)溫度變化引起的撓度進(jìn)行測(cè)對(duì)拱頂撓度進(jìn)行測(cè)量，找出溫差變化較大時(shí)撓度變化的將進(jìn)行拱肋和主縱梁標(biāo)高通測(cè)和聯(lián)測(cè)，并校核測(cè)量基點(diǎn)。每個(gè)施工階段完成后均結(jié)合理論值及實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)分析，找出測(cè)試及理論分析誤差，進(jìn)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(guò)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(shí)采用接觸式點(diǎn)溫計(jì)輔助測(cè)量施工控在施工中針對(duì)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(duì)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(guò)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(cè)點(diǎn)位置(a)光纖光柵溫度計(jì)(b)光纖光柵分析儀也是隨著施工階段的推進(jìn)而不斷變化的。通過(guò)對(duì)關(guān)全預(yù)警以便及時(shí)采取措施，保證結(jié)構(gòu)安全。因此，本橋?yàn)橹谐惺戒撓浠炷凉皹?，拱肋和主縱(a)光纖光柵表面應(yīng)變計(jì)(b)光纖光柵埋入式應(yīng)變計(jì)M6M6M7M3G10G8G9M8S3G1G2G3G4G5G6G11M5M4M1M2G7表面應(yīng)變計(jì)拱肋外表面表面應(yīng)變計(jì)埋入式應(yīng)變計(jì)定位鋼筋骨架主縱梁外表面拱肋內(nèi)部(b)典型斷面測(cè)點(diǎn)位置拱肋和主縱梁應(yīng)變測(cè)點(diǎn)布置圖(a)橋面系應(yīng)變測(cè)點(diǎn)布置斷面(b)橫梁斷面測(cè)點(diǎn)布置(▲為表面應(yīng)變計(jì)●為埋入式應(yīng)變計(jì)）(c)縱梁斷面測(cè)點(diǎn)布置(▲為表面應(yīng)變計(jì)●為埋入式應(yīng)變計(jì)）鋼結(jié)構(gòu)表面應(yīng)變計(jì)：在節(jié)段吊裝前，將傳感器焊于相傳輸線加以保護(hù)，要求施工方在吊裝及后續(xù)施工過(guò)程中，均采用焊接，先將傳感器綁扎在定位鋼筋上，待現(xiàn)場(chǎng)后再將骨架焊接在拱肋內(nèi)，并在拱肋上開(kāi)一5.6吊桿應(yīng)力和預(yù)應(yīng)力系桿索力監(jiān)測(cè)適合于本橋，通過(guò)在吊桿的外表面上布置表面光纖在對(duì)施工拼裝支架、吊架及扣索進(jìn)行復(fù)核計(jì)算的基量的監(jiān)測(cè)，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(xiàng)目采用了自動(dòng)化采集系②系統(tǒng)應(yīng)具有開(kāi)放性：采用國(guó)際主流技術(shù)和平臺(tái)，以適④自動(dòng)監(jiān)測(cè)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(jiǎn)單實(shí)用，功能強(qiáng)，容易操作，數(shù)據(jù)庫(kù)開(kāi)而監(jiān)測(cè)自動(dòng)化采集系統(tǒng)主要有集中式、分布①集中式自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，是將現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集自動(dòng)置)與觀測(cè)室內(nèi)采集裝置相連，通過(guò)集線箱切換對(duì)傳感器進(jìn)行巡測(cè)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(cè)量信號(hào)的獨(dú)立子系統(tǒng)，各個(gè)子系統(tǒng)縮短了模擬量傳輸距離，由測(cè)控單元傳輸出去的都是數(shù)字量，即使一個(gè)子本光纖儀器監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)主要由光纖光柵傳感器，將被測(cè)的不同形式的物體量（如應(yīng)變、溫度、位移等進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸。本項(xiàng)目涉及的光纖光柵傳感器有：光纖光纜遠(yuǎn)程傳輸過(guò)來(lái)的光信號(hào)直接進(jìn)行解調(diào)，并針對(duì)本項(xiàng)目的監(jiān)控、監(jiān)測(cè)特點(diǎn)，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(duì)施工監(jiān)控過(guò)程中，項(xiàng)目負(fù)責(zé)人或相關(guān)分項(xiàng)負(fù)責(zé)人應(yīng)人員缺席而影響工程進(jìn)展的情況。在特殊情況根據(jù)實(shí)際工作的要求配備先進(jìn)的測(cè)試儀器和設(shè)件和傳感器。監(jiān)控儀器和設(shè)備在投入項(xiàng)目之前和使用過(guò)職稱(chēng)/職務(wù)工作單位在本項(xiàng)目中的分工強(qiáng)士中教授、博導(dǎo)西南交通大學(xué)技術(shù)顧問(wèn)趙人達(dá)教授、博導(dǎo)西南交通大學(xué)技術(shù)顧問(wèn)李小珍教授、博導(dǎo)西南交通大學(xué)項(xiàng)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(jì)算分析副教授西南交通大學(xué)理論計(jì)算分析晉智斌講師西南交通大學(xué)理論計(jì)算分析劉德軍博士生西南交通大學(xué)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)博士生西南交通大學(xué)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)博士生西南交通大學(xué)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)碩士生西南交通大學(xué)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)王百樂(lè)碩士生西南交通大學(xué)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)碩士生西南交通大學(xué)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)吳國(guó)