跨320監(jiān)控方案

1、2011年1月8日滬昆高速鐵路跨320國道特大橋施工監(jiān)測、監(jiān)控方案跨320國道60+100+60m連續(xù)梁橋是新建鐵路滬昆高速鐵路上的連續(xù)梁橋，該橋跨徑組合為60+100+60m。圖1 橋梁概圖箱梁底寬6.7m。頂板厚度除梁端附近外均為40cm，底板厚度40至120cm，按直線線形變化，腹板后60至80,80至100cm，按折線變化。全聯(lián)在端支點，中跨跨中及中支點處共設(shè)5個橫隔板。防護(hù)墻內(nèi)側(cè)凈寬8.8m，橋上人行道鋼欄桿內(nèi)側(cè)凈寬11.9m，橋梁寬12m，橋梁建筑總寬12.28m。梁全長221.5m，計算跨度為60+100+60m，中支點處梁高7.85m，跨中10m直線段及邊跨15.75m直線段梁

2、高為4.85m，梁底下緣按二次拋物線變化，邊支座中心線至梁端0.75m。1) 直線，正線線間距為5.0m，1） 活載附加力：風(fēng)力按照鐵路橋涵設(shè)計基本規(guī)范(TB10002.1-2005)計算，溫度荷載按照鐵路橋涵鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范計算，設(shè)計合龍溫度取橋位處最低和最高月平均溫度平均值，均勻溫差按照升降溫20度，日照溫差按頂板升溫5度計算2） 列車脫軌荷載：根據(jù)新建時速300-350公里客運專線鐵路設(shè)計暫行規(guī)定3） 施工荷載：施工掛藍(lán)、機(jī)具、人群等按800kN計；當(dāng)采用的施工荷載大于設(shè)計荷載或本設(shè)計驗算荷載時，施工方應(yīng)結(jié)合具體運架梁方式對運輸假設(shè)荷載重新進(jìn)行檢算。4） 地震力：按鐵

3、路工程抗震設(shè)計規(guī)范規(guī)定計算。在整個跨320國道60+100+60m連續(xù)梁橋的施工中，為確保橋梁施工質(zhì)量和安全，中南大學(xué)土木建筑學(xué)院擬對跨320國道60+100+60m主跨上部結(jié)構(gòu)進(jìn)行施工監(jiān)控，以保證施工階段的安全、可靠，使施工過程中結(jié)構(gòu)線型、變位以及合攏時符合規(guī)范要求。同時結(jié)合測試分析和模擬計算，對施工過程結(jié)構(gòu)狀態(tài)的變化進(jìn)行有效的預(yù)測和控制，優(yōu)化施工工序，提高施工工藝水平。三、監(jiān)測、監(jiān)控階段的劃分根據(jù)大橋的施工工序，施工監(jiān)測、監(jiān)控階段準(zhǔn)備完成以下工作：1、掛籃安裝完成后，施工單位進(jìn)行掛籃試驗，并分析得出掛籃的彈性變形量；2、根據(jù)施工方提出的掛籃彈性壓縮變形量和我方對主梁模擬計算的預(yù)拱度結(jié)果提出

4、待施工節(jié)段的立模標(biāo)高初步結(jié)果；3、在節(jié)段底模立模完成后對底模進(jìn)行復(fù)測；4、施工方在混凝土澆筑后、預(yù)應(yīng)力鋼束張拉前、后和掛籃移動前后各個階段隊每個節(jié)段的不同工況下各個測點的撓度進(jìn)行檢測。節(jié)段施工完成后，監(jiān)控方按照設(shè)計高程結(jié)合模型計算結(jié)果，通過對前節(jié)段施工監(jiān)測結(jié)果分析，進(jìn)行修正后提出下節(jié)段立模標(biāo)高。5、重復(fù)24的監(jiān)控步驟，直到13號節(jié)段施工完成；6、在邊跨支架安裝后施工單位對支架做預(yù)壓試驗進(jìn)行沉降監(jiān)測，并分析得出支架彈性壓縮變形量。我方進(jìn)行計算分析后提出15號節(jié)段立模標(biāo)高。7、在14號節(jié)段澆筑前，進(jìn)行合攏前測量。8、合攏后對成橋線形進(jìn)行測量。說明：在施工過程中，監(jiān)控檢測階段的劃分要依據(jù)實際施工順序

5、進(jìn)行調(diào)整。四、監(jiān)測項目及主要測試內(nèi)容1、應(yīng)力監(jiān)測（1）監(jiān)測方法為了達(dá)到既能很好地描述梁體的受力狀態(tài)又能滿足經(jīng)濟(jì)實用的目的，采用在梁體內(nèi)預(yù)埋鋼筋計的方法進(jìn)行應(yīng)力測量，鋼筋計讀數(shù)穩(wěn)定，測得數(shù)據(jù)可靠，這一點在多座橋梁監(jiān)測和試驗中得到了充分的證明。另外，為消除溫度的影響，制作溫度補償塊進(jìn)行數(shù)據(jù)修正。鋼筋應(yīng)變計測出的數(shù)據(jù)為應(yīng)變值，通過理論計算將測得的應(yīng)變轉(zhuǎn)換成應(yīng)力值。另一方面，通過將實際監(jiān)測值和理論值比較，來判斷施工的質(zhì)量，并對施工過程進(jìn)行控制。（2）測點布置本著既經(jīng)濟(jì)又能達(dá)到監(jiān)測目的的原則，監(jiān)測斷面選在應(yīng)力變化情況較為明顯的支點截面、主跨1/4跨截面和邊跨1/2跨截面，為避免墩梁固接處受力復(fù)雜的影響，

6、支點截面布置在1號塊上，縱橋向應(yīng)力測試截面布置如下圖所示。 應(yīng)力測點縱橋向布置圖 在支點截面處，各應(yīng)力測試截面在頂板和底板上各布置兩個應(yīng)力測點；在主跨1/4跨截面和邊跨1/2跨截面處，應(yīng)力測試截面在頂板和底板處各布置一個應(yīng)力測點，且頂板和底板處應(yīng)力測點處于截面同一側(cè)。各截面測點布置如下圖所示。支點截面應(yīng)力測點布置圖 主跨1/4跨截面和邊跨1/2跨截面處截面應(yīng)力測點布置圖2、豎向變形監(jiān)測（1） 成因分析懸臂箱梁在施工過程中，由于箱梁下部沒有豎向支撐，懸臂在合攏前依靠預(yù)應(yīng)力的作用維持懸臂梁段和施工掛籃的平衡，處于一種相對的穩(wěn)定狀態(tài)。隨著箱梁的不斷施工，懸臂長度不斷增加，懸臂上的荷載愈來愈大，在重力

7、的作用下，懸臂箱梁不可避免地存在下?lián)献冃危欢渴┕ひ欢蜗淞?，就要進(jìn)行預(yù)應(yīng)力的張拉，隨著張拉力的增大，會使箱梁出現(xiàn)上撓變形；張拉后，把懸臂兩端的施工掛籃各自前移而進(jìn)入下一段箱梁施工的位置，由于掛籃重量和懸臂長度的作用，使得懸臂箱梁又有了新的下?lián)献冃?；另外由于跨度大、懸臂長，白天在太陽的照射和溫度的作用下，箱梁的頂?shù)酌嫘纬蓽夭?，頂面溫度高，混凝土膨脹，相對而言，底面溫度低，混凝土收縮，從而使懸臂箱梁有了下?lián)系内厔?，到晚上，箱梁頂?shù)酌嫔岷芸?，溫度迅速下降，而箱梁?nèi)由于空氣不流通，散熱慢，溫度相對較高，從而形成箱內(nèi)和箱外氣溫差，箱內(nèi)混凝土膨脹，而箱外混凝土收縮，從而使懸臂箱梁又有了上撓變形的趨勢；即

8、使是懸臂合攏后還要在箱梁頂面鋪裝橋面混凝土和鋪裝層，由于二次荷載的作用和懸臂箱梁混凝土的收縮徐變，整個懸臂箱梁仍有下?lián)系内厔?，由此可見，大跨度預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁橋在上部構(gòu)造施工過程中，在上述各種因素作用下，懸臂箱梁處于不斷的變形中。（2）監(jiān)測的必要性懸臂箱梁施工過程中，撓度變形是主要的，及時高精度測量施工過程中各個工況下懸臂箱梁撓度變形的大小和規(guī)律，對指導(dǎo)施工和保證施工懸臂的高精度合攏是至關(guān)重要的。眾所周知：懸臂箱梁的施工標(biāo)高設(shè)計成橋標(biāo)高預(yù)拱度掛籃變形。上式中的預(yù)拱度是設(shè)計者根據(jù)懸臂長度、鋼筋混凝土的力學(xué)性質(zhì)、張拉力的大小以及同類橋型實測撓度等因素，采用一些經(jīng)驗參數(shù)和各種假設(shè)條件下的數(shù)學(xué)模型計算出來

9、的，由于參數(shù)的選擇不準(zhǔn)確和計算模型的誤差，使得計算結(jié)果不可避免地存在誤差，此外由于施工過程中出現(xiàn)的誤差，如箱梁混凝土塊重誤差、配筋誤差、預(yù)應(yīng)力管道位置誤差、張拉力誤差、測量放樣誤差以及掛籃多次使用后的非彈性變形和其他未顧及因素的影響，都有可能使實際施工懸臂的力學(xué)性質(zhì)發(fā)生變化，從而出現(xiàn)與設(shè)計計算不相吻合的撓度變形，在這種情況下，若繼續(xù)使用原設(shè)計數(shù)據(jù)進(jìn)行施工，有可能使已施工的懸臂線形與設(shè)計線形偏差較大，造成合攏困難而影響成橋質(zhì)量，因此高精度及時測量懸臂箱梁的撓度變形，在大跨度連續(xù)剛構(gòu)橋施工中占有十分重要的地位，當(dāng)實測撓度與計算撓度相差較大時，應(yīng)以實測撓度計算施工標(biāo)高，從而實時地指導(dǎo)施工，以確保施工

10、的懸臂高精度自然合攏，并保證成橋線形最大限度地接近設(shè)計線形。（3）監(jiān)測方法 主要是監(jiān)測橋梁的豎向撓度變形。懸臂箱梁的撓度變形監(jiān)測，主要是用高精水準(zhǔn)儀和銦鋼尺，采取高精密水準(zhǔn)測量的方法，周期性地對預(yù)埋在懸臂中每一塊箱梁上的監(jiān)測點進(jìn)行監(jiān)測，則不同工況下同一監(jiān)測點標(biāo)高的變化（差值），就代表了該塊箱梁在這一施工過程中的撓度變化。上述這種撓度變形觀測的相對基準(zhǔn)點，設(shè)置在兩個墩位零號塊的位置上，必須確?；鶞?zhǔn)點高程的準(zhǔn)確性。 （4）測點布置為監(jiān)測懸臂梁中的每一塊箱梁在施工過程中的撓度變形情況，在每一塊箱梁前端頂面設(shè)置三個撓度測點，撓度測點在設(shè)置時應(yīng)用銅釘或伸出橋面的鋼筋頭，以保證測量精度。既可以通過兩個點的

11、撓度比較，觀察該塊箱梁有無出現(xiàn)橫向扭轉(zhuǎn)，又可以進(jìn)行同一塊箱梁上兩個觀測點的比較和相互驗證，以確保各塊箱梁撓度觀測的結(jié)果的準(zhǔn)確無誤，測點布置如圖2所示。在對每個測點進(jìn)行測量時，要測量出銅釘或鋼筋頭頂端的絕對高程H1，銅釘或鋼筋頭露出橋面高度H2以及箱梁的高度H3（如圖3所示），則底板的絕對高程H = H1 H2 H3（對于每個測點，H1、H2、H3都不相同，所以對于每個測點的這三個值都要測量）。這樣就可以達(dá)到通過控制底板高程達(dá)到控制橋梁線形的目的。圖2 線形測點布置圖圖3 需測量數(shù)據(jù)示意圖3、監(jiān)測觀測周期和時間在掛籃懸臂施工的過程中，采用六階段觀測法，即將每一塊箱梁分為六個施工階段：掛籃行走前后

12、，澆筑混凝土前后和預(yù)應(yīng)力張拉前后六個階段。為配合施工，有效地反映箱梁在不同施工階段中的應(yīng)力和撓度變形情況，以施工階段作為撓度觀測的周期，即每施工一塊混凝土箱梁，應(yīng)在掛籃前移前后、澆筑混凝土前后和預(yù)應(yīng)力張拉前后，對已施工箱梁上布設(shè)的應(yīng)力及撓度監(jiān)測點觀測一次。隨著箱梁塊數(shù)的增加，其上的監(jiān)測點被觀測的次數(shù)愈多，其標(biāo)高的變化就代表了該點所在的箱梁在不同施工階段中的撓度變形的全過程。在施工過程中，溫度變化和太陽照射會對橋梁豎向撓度產(chǎn)程明顯的影響，為消除溫度和太陽照射對橋梁撓度的影響，對于各測點的測量工作必須在日出前完成。各階段撓度測量內(nèi)容如下1) 掛籃行走后和混凝土澆筑前：在該階段的測量，主要是對底模立

13、模標(biāo)高的復(fù)核和對已澆筑節(jié)段的測點進(jìn)行測量。在對底模立模標(biāo)高進(jìn)行復(fù)核時，要在已施工完成的底模前端布設(shè)三個測點，位置如圖所示，對三個測點進(jìn)行測量，以復(fù)核底模立模情況。為測量便利，應(yīng)在底模立模完成后馬上進(jìn)行測量，以免鋼筋籠等遮擋視線，造成測量不便。對已澆筑節(jié)段進(jìn)行測量時，要測量出所有既有測點的高程值。2）混凝土澆筑后和預(yù)應(yīng)力張拉前：在該節(jié)段的測量，主要是對既有的各個測點高程的測量。在混凝土澆筑后，新澆筑節(jié)段最前端就會增加三個橋面測點，在該階段測量時，要對這三個新增測點以及前節(jié)段的既有測點進(jìn)行測量。3）預(yù)應(yīng)力張拉后和掛籃行走前：在該階段的測量，主要是對既有的各個測點高程的測量。在最后施工節(jié)段完成張拉及

14、灌漿后，掛籃移動前，對已有的測點進(jìn)行測量。在張拉過程中應(yīng)特別注意對測點的保護(hù)。實測和計算分析相結(jié)合。截面的應(yīng)力分布以及收縮徐變規(guī)律等帶普遍規(guī)律性的東西，可以通過局部多布置測點予以掌握，再通過各截面的監(jiān)測和計算綜合分析對結(jié)構(gòu)施工中的狀態(tài)進(jìn)行有效的預(yù)測和控制。在施工監(jiān)測過程中，現(xiàn)場監(jiān)測采集的數(shù)據(jù)是結(jié)構(gòu)受力變形的真實反映，該數(shù)據(jù)與監(jiān)測監(jiān)控的目標(biāo)值（即設(shè)計值）的偏離，是設(shè)計和施工中最為關(guān)注的問題。因此首先應(yīng)由設(shè)計單位提出在施工中幾個階段監(jiān)測項目的目標(biāo)值，以使施工過程得到安全的保障，施工質(zhì)量得以控制。橋梁施工控制的任務(wù)就是對橋梁施工過程實施監(jiān)控，確保在施工過程中橋梁結(jié)構(gòu)的變形始終處于容許的安全范圍內(nèi)，確保成橋狀態(tài)（包括成橋線形與結(jié)構(gòu)內(nèi)力）符合設(shè)計要求?？?20國道60+100+60m連續(xù)梁橋附件1：橋梁施工節(jié)段劃分圖附件2：施工監(jiān)測應(yīng)力測量報表測試位