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1、西南交通大学SOUTHWEST JIAOTONG UNIVERSITY 新建铁路怀邵衡线怀化至衡阳段客货共线（60+100+60）m有咋轨道双线预应力混凝土连续梁桥施工监控方案西南交通大学峨眉校区二一五年五月新建铁路怀邵衡线怀化至衡阳段客货共线（60+100+60）m有咋轨道双线预应力混凝土连续梁桥施工监控方案目 录1工程概况12监控的目的、原则、方法及主要工作12.1 监控目的12.2 监控原则22.3 控制方法22.4 主要工作33施工监控内容33.1施工监控主要依据33.2仿真分析计算、施工阶段及控制工况划分43.3 基础资料及试验数据的收集43.4 施工过程结构变位、温度及裂缝观测53
2、.5 施工过程中结构应力应变测量63.6 精度控制及预警系统93.7 拟投入本项目主要设备仪器一览表94施工控制的管理体系104.1 监控实施中的总体要求104.2 施工监控控制体系104.3 施工监控的组织体系124.4 施工监控体系中的信息采集134.5 施工监控中的实时监测体系及结构安全预报体系164.6 施工监控体系中的信息分析164.7 各单位职责及分工195施工监控工作安排206施工监控表格216.1 表格类型216.2 表格编号规则22附表：监控表格参考样本23 第30页 西南交通大学峨眉校区科技处1 工程概况沅江特大桥位于新建铁路怀邵衡线怀化至衡阳段上，跨径为（60+100+6
3、0）m的预应力混凝土连续梁桥。该连续梁桥线间距4.4m5.0m，最小曲线半径R=2800m，双线有咋轨道；设计行车速度客车200Km/h，货车120 Km/h；设计采用中-活载。桥面宽11.9m12.5m，线路中心线距离挡砟墙内侧2.23cm，轨枕以下道砟最小厚度0.35m。11.9m桥面适用于线间距4.4m，直线、曲线，桥上不设置声屏障；12.5m桥面适用于线间距5.0m。桥梁全长221.5m，中支点梁高7.20m，跨中梁高4.60m，边支座中心至梁端为0.75m。该桥立面图如图1-1所示。图1-1 （60+100+60）m预应力混凝土连续梁立面布置图(单位：cm)因该桥主跨为100m，施工
4、难度较大。为确保连续梁桥在施工过程中受力和变形处于安全可控范围，且成桥后主梁线形符合设计要求，结构恒载内力状态接近设计期望，西南交通大学拟参加该桥施工监控工作。为了完成该桥梁工程的施工监控工作，特制定本施工监控方案。2 监控的目的、原则、方法及主要工作2.1 监控目的为确保连续梁桥在施工过程中，结构受力和变形始终处于安全可控范围内，且成桥后主梁线形符合设计要求，结构恒载内力状态接近设计期望，在本桥施工过程中应进行监控。施工监控是根据施工监测所得的结构参数真实值，进行施工阶段模拟仿真计算、确定每个悬浇节段的立模标高，并在施工过程中根据施工监测的成果对误差进行分析、预测和对下一立模标高进行调整，以
5、此来保证成桥后桥面线形、合龙段两悬臂端标高的相对偏差不大于规定值以及结构内力状态符合设计要求。在大跨径桥梁的悬臂施工中，累计挠度的计算和分析处理是极为重要的一环，它不仅影响到桥梁合龙的精度，而且影响到成桥线形与设计线形的吻合程度。一般来讲，箱梁悬臂施工中影响挠度大小的因素主要有混凝土容重、弹性模量、收缩徐变、日照和温度变化、预应力大小、结构体系转换、挂篮变形、施工荷载和桥墩变位等因素。设计中各项参数的设定值与实际施工状态值不可能一致，加上计算理论的不完善（主要指混凝土收缩徐变）导致箱梁计算挠度与实测挠度有较大偏差，而且对挠度偏差的控制随悬臂跨径增大，难度也越大。采取科学有效的措施对箱梁挠度实施
6、监控，预测分析、实时调整，以达到大桥实际合龙线形尽可能地吻合目标线形，这是施工监控的主要目的。通过施工过程的数据采集、分析和严格控制，确保结构的安全性、稳定性和可控性，保证结构受力合理和线形平顺，减小施工误差的影响，尽可能减少调整工作量，为大桥安全顺利建成和正常运营提供技术保障。2.2 监控原则监控是要对成桥目标进行有效控制，修正在施工过程中各种影响成桥目标的参数误差，确保成桥后结构受力和线形满足设计要求。(1)受力要求反映连续梁桥受力的因素主要是主梁的截面内力(或应力)状况。通常起控制作用的是主梁的上、下缘正应力。不论是在成桥状态还是在施工状态，要确保各截面应力的最大值在允许范围之内。应力监
7、控的目的是保证大桥安全施工，并为今后运营阶段的长期健康监测提供基础资料。(2)线形要求施工线形监控主要指箱梁高程线形和箱梁平面线形的监控。线形监控的目的是通过数据处理、预测分析和实时调整，以达到大桥实际成桥线形尽可能地吻合目标线形。线形监控中高程线形监控是重点。(3)调控手段监控要采用预测控制法。对于主梁内力(或应力)的调整，通过严格控制预应力束张拉力实现。对于主梁线形的调整，通过调整立模标高实现。将参数误差以及其他因素引起的主梁标高的变化通过立模标高的调整予以修正。2.3 控制方法为了消除因设计参数取值的不确切所引起的施工中设计与实际的不一致性，在施工过程中对参数应进行识别和预测。对于重大的
8、设计参数误差，提请设计单位进行理论设计值的修改，对于常规的参数误差，通过优化进行调整。(1)设计参数识别通过在典型施工状态下对状态变量(位移和应力应变)实测值与理论值的比较，以及设计参数影响分析，识别出设计参数误差量。(2)设计参数预测根据已施工梁段设计参数误差量，采用合适的预测方法预测未来梁段的设计参数可能误差量。(3)优化调整监控主要以控制主梁标高、控制截面弯矩为主，优化调整也就以这些因素建立控制目标函数(和约束条件)。通过设计参数误差对桥梁变形和受力的影响分析。应用优化方法，调整本梁段与未来梁段的立模标高，使成桥状态最大限度地接近理想设计成桥状态，并且保证施工过程中受力安全。2.4 主要
9、工作本桥施工监控是一个“施工测试计算分析修正预告”的循环过程，最基本的要求是在确保结构安全施工的前提下，做到主梁线形和内力符合设计规定的允许误差范围。而测试是施工监控中的重要环节，它包括几何指标参量的测量和力学指标参量的测试。整个施工控制系统的运行过程如下：(1) 按照规范确定的各种参数，通过施工过程模拟，得到各工况下桥墩、主梁关键点的应力和线形，并预报第一节段施工的高程。(2) 按照上述预报值进行第一节段施工并测量各关键点的高程及应力等观测变量。(3) 将观测变量的实测值与模拟计算值比较，通过参数识别进行参数估算，获得修正后的计算参数，从而得到新的计算值，将计算值与实测值比较，根据两者的误差
10、大小进行适当调整，并预报下一节段施工高程及采取措施调整纵向预应力。(4) 按上述预报值进行下一节段施工并测量主梁、墩各关键点高程及应力。(5) 继续以上施工步骤，直至施工结束。(6) 成桥后测量各控制截面应力和挠度。在施工过程中，加强对重点部位的裂缝观察。3 施工监控内容3.1施工监控主要依据本大桥施工监控依据下列有关规范、标准进行：(1)铁路桥涵设计基本规范（TB10002.1-2005）；(2)铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范（TB10002.3-2005）；(3)新建时速200公里客货共线铁路设计暂行规定（铁建设函2005285号）；(4)铁路桥涵工程施工质量验收标准（TB1
11、0415-2003）；(5)客运专线铁路桥涵工程施工质量验收暂行标准（铁建设2005160号）；(6)铁路混凝土工程施工质量验收补充标准(铁建设2005160号)；(7)本桥相关设计文件、施工方案及相关的参数。3.2仿真分析计算、施工阶段及控制工况划分(1) 仿真分析计算大桥施工设计过程中，根据设计拟定的施工方法、规范规定的标准设计参数对全桥所有施工及运营阶段进行了全面分析检算，得到了结构各截面在不同状态下的应力分布，并给出了成桥后的结构目标线性状态和主梁各梁段预拱度值。本桥主梁采用悬臂挂篮现浇施工，施工阶段多、跨越时间长。桥梁结构的变形与应力状态受材料弹性模量、容重、截面尺寸、预应力施加的大
12、小、各施工阶段时间等各种因素影响，因此实际结构的应力状态及变形与设计时计算出的理论值有一定差别。为确保结构受力与线型满足设计要求，需要在施工控制过程中，根据大桥实际的施工过程、实际材料弹性模量、容重等，对结构进行全面分析计算，得到各施工状态以及成桥状态下的结构受力和变形等控制数据，作为施工控制的基础。(2) 施工阶段及控制工况划分本桥采用悬臂浇筑施工方法。依据设计要求结合本桥的施工实际，一个梁段施工称为一个阶段，为了改善施工过程中的挂篮和混凝土主梁的受力，每阶段分成3个工况： 挂篮前移并定位立模；主梁混凝土浇筑；预应力张拉。3.3 基础资料及试验数据的收集(1) 混凝土龄期为3、7、14、28
13、、90天的弹性模量试验以及按规定要求的强度实验；钢筋混凝土容重；悬臂浇筑节段混凝土方量及实际断面尺寸。(2) 钢绞线的实际弹性模量和截面面积。(3) 气候资料：晴雨、气温、风向、风速。(4) 实际工期与未来进度安排。(5) 挂篮支点反力及其他施工荷载在桥上布置位置与数值。(6) 施工荷载及其在桥上布置位置。3.4 施工过程结构变位、温度及裂缝观测3.4.1 主梁立模标高的测量1(1) 测点布置：立模标高的测点位置见图31中的“”所指处，即：底板两侧模板两个特征位置。(2) 测量方法：用精密水准仪测量立模测点标高。(3) 测量时间：测量时间宜选择在温度较为稳定的时段进行。遇到雨天或大雾天气，施工
14、单位可根据天气情况自行确定。图3-1 箱梁截面立模标高测点位置示意图3.4.2 主梁桥面标高及挠度测量(1) 测点布置：在桥的桥轴线上离开各节段（节段划分以施工图设计为主）前端0.1m处的断面上布置线型测点（布置在桥顶面），测点采用16的短钢筋制作，钢筋底部焊接于顶板的构造钢筋上，并且要求竖直，其顶部磨平露出混凝土箱梁表面5cm，采用红油漆标记。在周围预埋一个10cm见方的钢筋框架保护住测点，成桥后切除。主梁标高及挠度测点示意图如图3-2所示。通过对应测点的高程关系，可换算各测点主梁挠度。(2) 测试方法：用水准仪或高精度全站仪测量。(3) 测试时间：测试时间宜选择在温度较为稳定的时段进行。图
15、3-2 主梁挠度测点布置图3.4.3 温度测量(1) 测试方法混凝土中预埋的传感器自带温度测量系统，可直接测量温度值。(2) 测点布置按照应变测点测量温度。(3) 测试时间：在主梁施工期间选择有代表性的天气进行24小时连续观测。每个季节选择一个晴天、多云天和阴雨天。(4) 温度对结构变形和受力影响的测量测试内容：主梁标高、墩顶偏位及桥墩垂直度以及相关截面应力应变。测试时间：与温度场观测同步进行。3.4.4 裂缝观测对施工过程中混凝土产生的裂缝进行观测，分析裂缝产生的原因及对结构安全的影响，并提出有效的措施。3.5 施工过程中结构应力应变测量通过结构的应力应变测量，一方面可以掌握结构实际受力状态
16、，另一方面用来评价施工质量。本桥主梁选用混凝土埋入式振弦应变计，具有高灵敏度、高精度、高稳定性的优点；测试速度快、钢弦振动稳定可靠、频率信号长距离传输不失真，抗干扰能力强等特点，便于长期观测的优点。3.5.1 传感器布置(1) 主梁箱梁应力测试截面主跨布置在1号块前端 和L/4截面处(L为桥梁主跨长度)；边跨布置在1号块前端和L/4截面处(L为边跨长度)。全桥共布置8个测试截面，见表3-1。各主梁测试截面拟埋设6个传感器，箱梁顶板拟埋设3个，底板拟埋设3个。现场埋设根据实际情况进行相应的调整。主梁应力监测截面传感器布置详见图3-3。表3-1 连续梁桥应力监测传感器布置截面编号测试内容传感器数量
17、1-1顶板、底板应力62-2顶板、底板应力63-3顶板、底板应力64-4顶板、底板应力65-5顶板、底板应力66-6顶板、底板应力67-7顶板、底板应力68-8顶板、底板应力6传感器数量总计(估计)48(个)图3-3 主梁应力监测截面布置示意图主梁每个截面所有传感器的导线均引至箱内，传感器布置详见图3-4。图3-4 主梁截面应力监测传感器布置3.5.2 应变计埋设采用混凝土埋入式振弦应变计。混凝土浇筑前，在控制截面位置，将应变计平行结构应力方向安装,采用细匝丝或尼龙扣带将应变计捆绑在结构钢筋上，避开混凝土和捣振棒能直接冲击到的钢筋面。绑扎位置应在应变计两端（即受力柄）的内侧5mm处，中间部分不
18、容许绑扎。应变计为两端头紧贴钢筋，中间悬空的状态。测试导线沿结构钢筋引出，同样要避开混凝土和捣振棒能直接冲击到的钢筋面，并间隔12米绑扎，绑扎不宜过紧，导线也要略为松弛。在安装传感器之前对传感器进行标定，确保数据采集的准确。3.5.3 应力测试工作中的安全保护细则(1) 施工中应注意应力测试的安全标识，在含有测试断面的梁段中进行施工时应注意避免对测试元件、测试线路、集线器的损害。(2) 严禁非测试人员擅自移动、打开测试元件及集线器。(3) 严禁破坏应力测试元件、线路和仪器，严禁切割测试线路。(4) 应力测试时在测试元件及线路附近应避免使用高温或强电磁设备。(5) 严禁将液体物质倾倒于测试元件、
19、线路及转接器上或附近。(6) 严禁涂污线路及测点编号。(7) 请勿任意在箱梁内测点附近堆放施工荷载。(8) 严禁故意敲打、挤压测试元件。(9) 对违反本保护细则的行为将进行追究、处罚。3.5.4 结构应力测量主梁的应力测量主要按以下步骤进行：混凝土浇筑、养生，即梁段预应力张拉前；梁段预应力索张拉后。施工中需对体系转换、桥面铺装各工况的应力进行监测，直至全桥竣工。3.5.5 测试应力误差分析及比较桥梁结构的实际状况与理论状况总是存在着一定的误差，主要由设计参数误差、施工误差、测量误差、结构分析模型误差等综合因素干扰所致。只有通过理论分析、误差分析等手段，使测试应力结果尽可能地接近于实际结构，才能
20、较准确地掌握结构的真实应力状态。通过传感器测量箱梁的受力情况，获取控制截面的全部应力分布信息。经与设计值比较，做出合理的评价，并及时将分析结果反馈给设计、现场监理和施工单位等，完成信息化施工控制全过程。3.6 精度控制及预警系统1) 精度控制根据新建时速200公里客货共线铁路工程施工质量验收暂行标准(铁建设20048号)、铁路桥涵工程施工质量验收标准（TB 10415-2003）要求，施工控制允许误差如下： 施工监控总目标是成桥后桥面高程误差控制在20mm以内； 合龙前两悬臂端相对高差:为合龙段长度的1/100，且不大于15mm； 立模标高允许偏差：3mm； 梁段轴线偏差15mm； 梁段顶面高
21、程差：10mm； 悬臂梁段高程：-5h15(mm)； 预应力张拉控制：实际伸长值与计算伸长值的差值不大于6%。其它允许偏差要求按客运专线铁路桥涵工程施工质量验收暂行标准(铁建设2005160号)、铁路混凝土工程施工质量验收补充标准(铁建设2005160号)检查控制，如有异常情况发生影响标高控制，其调整方案经控制小组分析研究，提出控制意见。2) 施工监控预警系统在实际施工中，由于各种因素的影响，监控参数实测值与理论值会产生差异，通过有效的监控，这种差异不会很大，但考虑到某些非确定因素的影响，确定差值的上限，对保证全桥结构安全、控制效果及监控的顺利进行时十分必要的。3.7 拟投入本项目主要设备仪器
22、一览表主桥施工监控中的设备见表3-2。表3-2 施工监控仪器及设备一览表序号仪器设备名称规格型号精度功能单位数量备注1混凝土埋入式振弦应变计JM-510型/测应力支482应变读数仪JM-406读数仪/测应力个23温度测试仪IFT-136型0.1测温度台14手动转接箱LB10型/台35导线、护管、配件等/3000m6桥梁结构分析系统桥梁博士/计算分析套17Midas/Civil软件2012/计算分析套18计算机联想/台29打印机Hp1100/台14 施工控制的管理体系4.1 监控实施中的总体要求1)严格控制施工临时荷载。测试时桥面吊车必须开至0#梁段位置，材料堆放要求定点、定量。2)所有观测记录
23、须注明工况(施工状态)、日期、时间、天气、气温、桥面特殊施工荷载和其他突变因素。3)每一施工工况完成后，由施工单位和监控单位同时独立进行测试，并由监理方按规定频率抽查，确认测量结果无误后方可进行下一工况的施工。4)主梁挂篮立模和预应力张拉前后的测试工作必须回避日照温差的影响。5)预应力张拉结束、降挂篮后，有关方把数据汇总至监控单位，由监控单位进行数据分析后，下达下一梁段的控制指令表。6)在监控符合设计和监控共同确认的监控的控制目标时，设计单位在每个块件浇筑、合龙段，应按实际施工参数复核监控单位监控指令表提供的指令，并签认；其它梁段设计单位备案。监控参数实测值与计算值超过差值的上限，设计单位和监
24、控单位应分别计算，并分析原因，调整有关设计参数，监控指令表设计单位和监控单位均应签认。7)控制指令表经高级驻地监理工程师签认后方可执行，才能进行下一梁段的施工。8)每一梁段完成后应对已成梁段进行全面裂缝检查，发现裂缝应停止施工，上报监控管理小组和领导小组。9)施工指令表一式4份，分别由业主、监理、施工、监控保存。4.2 施工监控控制体系施工监控的工作，广义上讲，就是指施工监控体系的建立和正确的运作。桥梁的施工监控与桥梁的设计和施工有密切的联系。根据该桥设计和施工的具体特点，参考国内外桥梁施工监控工作的开展情况，拟建立图4-1所示的施工监控技术体系，依此进行施工监控。从图4-1可以看到：桥梁的施
25、工监控是与桥梁设计、施工及监理是密切联系的。从信息论的观点看，桥梁的施工监控过程是一个信息采集、信息分析处理和信息反馈的过程。通过实时测量体系和现场测试体系，可以采集到桥梁施工过程中的各类所关心的数据信息。借助桥梁施工监控的计算分析体系，对采集的数据信息进行分析。尤其是对施工中各类结构响应数据(如变形、内力、应力)的分析，可以对施工误差做出评价，并根据需要研究制定出精度控制和误差调整的具体措施。最后以施工控制指令的形式为桥梁的施工提供反馈信息。在施工控制计算和误差分析中，通过对施工容许误差度指标数据体系、施工反馈数据(尤其是应力监测数据)、施工控制目标值数据的分析，确立施工状态的应力预警体系如
26、图4-1 (虚框内所示)。图4-1 施工监控技术体系4.3 施工监控的组织体系为保障施工监控工作的保质、保量、高效地完成，必须明确施工监控实施过程中的工作制度和组织制度。结合该连续梁桥施工的实际情况和施工监控工作的具体技术内容，建议成立“沅江特大桥连续梁桥施工监控工作领导小组”，由该桥的建设单位、施工单位、设计单位、监理单位和监控单位(承担施工监控任务的单位)的负责人组成。领导小组负责施工监控工作实施过程中的总体协调工作。同时，由承担该桥施工监控任务的单位牵头建立“沅江特大桥连续梁桥施工监控工作组”，成员由监控单位参加该连续梁桥施工监控任务的技术人员组成。工作组负责施工监控具体任务的实施。施工
27、监控工作组的具体组成见图4-2说明。图4-2 施工监控工作组的组织体系施工监控领导组负责在每月的工地例会中组织施工监控工作专题内容讨论，听取施工监控工作组对施工监控工作情况的通报。有重大问题时，组织召集进行临时技术讨论。在施工监控工作组的日常工作中，信息传递的时效性、准确性、可靠性和通畅性是保证施工监控工作顺利进行的基本前提。建议按图4-3所示的信息传递机制以监控报表体系为核心进行施工监控的日常工作。施工监控的工作将接受监理工程师的全面监理。对施工监控而言，其日常工作需要得到设计和施工部门的大力支持和配合，需要信息和意见的及时交流；其控制指令和结果则需要借助监理权威和程序予以发布、执行和反馈。
28、4.4 施工监控体系中的信息采集在施工监控计算中，需要根据实际施工的情况现场测试或核定参数，进行实时计算，并根据实际施工中的实时测量数据对这些参数进行分析拟合，以使施工监控计算能与实际施工相符。需要进行现场测定的参数主要包括：1)实际材料的物理力学性能参数混凝土的容重、弹性模量、拉压强度在预应力混凝土梁桥梁的施工中，混凝土力学性能的变异性对施工计算的影响很大。如：主梁混凝土的实际容重与设计取用值的差异将直接引起计算恒载的差异；混凝土弹性模量实际值与设计值的差异将引起主梁刚度的差异，进而会导致按设计计算出的主梁施工挠度与实际挠度的误差。混凝土的材料特性的离散性往往较大，在以往的施工监控工作中，曾
29、发现混凝土的弹性模量实测值较设计取值高出15%，并且有混凝土的弹性模量随时间而增长的情况，因此有必要对工地现场用于主梁的混凝土进行专门的弹性模量测试。试验时取几组试件做混凝土7天和28天的静弹性模量测试，用其统计平均值作为弹性模量施工控制计算的实测值。根据以往桥梁施工控制经验，混凝土的实际容重值与设计值间也存在一定的差异。混凝土的容重参数和强度参数直接使用施工单位工地试验室的测试资料。 图4-3 施工监控信息传递机制混凝土的收缩徐变系数混凝土的收缩徐变系数对分阶段施工的混凝土梁桥梁施工计算影响较为显著。但混凝土的收缩徐变系数的试验室测试需要一个较长的周期及较大投资的设备，对施工现场的混凝土的收
30、缩徐变系数的测定目前尚无较满意的方法。本桥主桥混凝土的徐变和收缩系数按设计取值，并可考虑在施工监控过程中按一定的方法进行分析和修正。其它物理参数的测量在大跨度桥梁的施工监控中若需考虑温度效应对结构体系的影响，必要时还需对材料的线膨胀系数和热传导系数等进行现场测试。2)实际施工中的荷载参数恒载a主梁自重主梁自重(一期恒载)原则上是根据设计资料进行统计，再依据现场提供的材料容重进行计算，并考虑实际测量出的构件几何尺寸与设计尺寸的偏差。每一主梁梁段的实测自重包括：梁体混凝土的重量、各类钢筋的重量、预应力体系(预应力钢筋、锚具、连接器、锚下垫板等)的重量等。b二期恒载主梁的二期恒载也是根据设计资料与现
31、场调查相结合，并采用现场测试的材料参数加以计算。主梁二期恒载的统计内容包括：桥面铺装，栏杆，路缘石，灯柱，过桥管线等。施工荷载根据施工单位提供的资料，经现场核对，确定在主梁施工过程中施工机具荷载的大小及作用位置。主要考虑的施工机具重量为用于梁段悬臂施工、预应力张拉等设备的重量。临时荷载在实际施工过程中，施工单位由于种种原因会在结构体系上增减某些临时性荷载。对于其中影响较大者，要根据施工单位提供的数据及现场调查分析，将这些荷载进行量化模拟，反映在施工控制的实时计算中，以便对施工监控的指标进行及时的修正。对影响施工监控的荷载布置，将按一定的要求规范临时荷载的摆放。这些荷载包括：- 施工机具荷载的改
32、变；- 在主梁上堆放较长时间的机具、材料等；- 施工过程中对结构体系的临时约束。3)实际截面几何参数这主要是指对主梁截面的几何尺寸的测定。对施工监控工作而言，主要是对施工单位施工完成后的主梁截面验收资料进行分析，将截面尺寸误差的影响考虑到施工控制计算中去。截面尺寸的误差将引起主梁恒载和抗弯刚度的误差，但由于施工中能将此部分的误差控制在较小范围内，对施工控制计算中刚度的影响并不显著，它对结构体系的影响主要表现为对主梁恒载的影响，施工中对此部分的控制是为了使施工控制计算能更准确反映出主梁的挠度变化。4)挂篮刚度在桥梁悬臂施工中，挂篮在承受混凝土梁段重量时会发生弹性变形。需要在确定主梁梁段的立模标高
33、中预先考虑其变形的影响，以确保主梁线型的完成。通常，在制造挂篮时，应对挂篮进行静力加载试验以确定其刚度，或者在挂篮设计时通过仿真计算来确定其刚度，供施工单位使用。在施工监控工作中，还应根据挂篮的实际使用情况，通过一定的方法来校核分析挂篮的刚度。5)实际环境参数对在实际施工过程中会对施工产生影响的环境参数，如：温度、湿度、风速、日照辐射强度等，也应视情况进行测试。对上述各类参数的统计、分析和校核，需要分清主次，突出重点。4.5 施工监控中的实时监测体系及结构安全预报体系从施工现场采集的信息除了现场测试的参数以外，大量的是现场的实时监测数据。这些实时监测数据大致可分为：- 物理测量，包括时间、温度
34、等；- 力学监测，指主梁混凝土应力；- 线形监测，指主梁线型、轴线偏位。4.6 施工监控体系中的信息分析1)施工监控预测计算提供控制目标理论值施工监控在实施时第一步的工作是要形成控制的目标文件。施工监控的预测计算将采用设计计算参数对施工过程进行分析，计算出控制目标的理论真值。理论真值由主梁理论挠度、主梁理论轴线、和主梁截面理论应力等系列数据组成。在这一计算过程中将与设计计算进行相互校核，以确保控制的目标不与设计要求失真。桥梁施工监控的目的就是使施工与设计尽可能一致。在桥梁的设计计算中通常会采用一些假定的参数用于计算，比如：材料的弹性模量、容重、施工时间等。另外，在设计计算中还有大量的指定的计算
35、参数，比如：施工顺序等。在桥梁的施工控制计算中通常会采用尽可能真实的参数用于计算，以反映出设计与施工的差异。设计计算和施工控制计算的区别和联系，以及施工监控的基本流程和控制目标如图4-4所示。由于桥梁的设计和施工中存在着这两种既不相同又相互联系的计算过程，并且在实际工作中这两类计算可能采用不同的计算模型，由不同的单位来完成，因此，为达到使施工监控指导的施工能与设计结果相一致，首先要校核设计计算与施工监控计算的闭合性。其校核过程如图4-5所示。设计计算 施工控制计算D. 设计计算结果 D1. 各施工阶段线型、内力 D2. 成桥线型、内力d. 施工控制计算结果(形成控制文件) d1. 各施工阶段线
36、型、内力 d2. 成桥线型、内力A 设计计算力学模型B 设计计算参数 B1. 指定参数 B2. 假定参数C 设计计算施工步骤 C1. 施工方法模拟 C2. 假定施工时间a. 施工控制计算力学模型b. 施工控制计算参数 b1. 设计指定参数 b2. 现场测试及拟合参数c. 施工控制计算施工步骤 c1. 实际施工方法模拟 c2. 实际施工时间发布指令，指导施工实际施工结果1各阶段施工后的线型、内力2成桥后的线型、内力施工信息返馈控制目标(在绝大多数情况下与设计结果一致)图4-4 设计计算与施工监控计算的区别和联系设计计算结果施工控制校核计算结果比较开展下一步施工控制工作有实质差异基本一致a. 施工
37、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. 假定施工时间图4-5 设计计算与施工监控校核计算这一校核过程主要是在施工控制计算初期，根据设计图提供的资料，建立施工控制计算模型(a)，采用设计计算的主要参数(B)和设计计算中假定的施工时间(C2)进行计算，利用此过程下的施工控制计算结果与设计计算结果相核对，以校核二者是否在计算模型(aA)及施工方法模拟(c1C1)间存在实质性差异。只有在两者计算结论基本一致的前提下，施工监控的开展才有实际意义。否则
38、，需要与设计人员一起仔细核对两种计算过程，找出并解决存在的问题。2)对反馈施工信息分析确定施工误差状态目前的各类施工监控的理论的实质都是基于对采样误差的分析和确定调整方法以控制误差状态。施工误差的出现是不可避免的，但各类施工误差会出现不同的分布形态。常见的误差形态有图4-6所示的三类。(a)白噪声形态分布误差(b)连续单向分布形态误差(c)大峰值误差图4-6 常见误差形态分布图a中的误差分布，由于其单个误差峰值较小，且正负误差分布均匀，类似于白噪声干扰，它对结构的影响很小，是施工控制所追求的理想状态。图b中的误差分布，虽然其单个误差的峰值较小，但整体误差分布出现连续的正向或负向分布，特殊时会呈
39、现积累放大现象。有积累的连续分布误差会对结构线型及内力产生严重不利影响。图c中的误差分布，虽然其整体误差均值较小，但出现单个误差峰值较大的情况，会对结构的内力和线型产生严重影响，必须加以控制和调整。施工监控中应根据施工反馈的数据与施工控制的预测计算的理论目标真值及施工监控的实时计算结果的修正目标真值进行比较，确定误差的实际分布状态，对连续分布误差和大峰值误差进行及时调整。3)利用参数识别系统对计算参数进行识别、修正施工中如出现有发散趋势的连续分布误差状态，这类误差的产生大多源于计算参数失真引起的目标真值失真，必须进行参数识别、参数修正或参数拟合，提供合理的目标真值。对于产生参数失真的原因必须进
40、行认真分析，以便在施工中加以控制。在悬臂施工的桥梁中产生误差发散的主要参数是体系刚度和主梁自重。4)确定适用的施工误差容许度指标和应力预警机制要确定误差峰值的大小和确定是否进行误差调整，必须确定一套符合施工实际情况的误差容许度指标体系。过严的误差容许度会为施工带来困难，延误施工进度，过松的误差容许度会为施工留下一定的隐患。误差容许度的确定还必须满足设计和监理对施工质量的要求。具体控制允许误差在与设计及监理协商后，根据施工情况进行调整。对于主梁的应力指标而言，由于采用国产的测试设备，根据国内目前的使用情况来看其应力测试的准确度尚不能令人满意。并且设计计算和施工监控计算一般只能给出线性平面应力的大
41、小，而施工中存在箱梁的剪力滞后效应及角域应力的特殊性，因此应力的测试结果通常不用于直接的误差分析，而是利用应力测试的增量结果作为施工的应力预警参数。监控单位对于测试中出现的应力异常变化及时作出预警报告。5)利用施工监控实时计算调整控制目标值在进行参数调整拟合后，利用实际的施工时间参数和实际的施工荷载参数进行施工监控实时计算，产生施工控制实际目标真值，用于下一阶段的立模标高确定和误差分析。6)提交施工监控指令及其它控制报告4.7 各单位职责及分工(1) 业主协调各成员单位的工作，及时召集大桥施工控制会议。(2) 设计提供大桥施工安全性检算资料，参与讨论重大设计修改，负责变更设计后的各种验算。(3
42、) 监控单位提供结构计算数据文件、图纸、结构控制阶段的内力和线型状态，主要包括：拟定监控实施细则。施工过程结构应力监测。设计参数误差识别，并进行有效预测。各阶段结构内力监测，并与理论状态分析对比。各阶段结构实测线形状态与理论线形状态分析对比。优化调整分析，发布控制指令表，提供梁段挂篮前端点立模标高。(4) 施工单位施工组织设计与进度安排，如有变更应及早提出。挂篮挠度计算与试验。材料弹性模量、容重、结构实际尺寸。钢绞线管道摩阻损失的测定，拟选择短、中、长三种不同长度的通长束钢绞线进行测试，测试结果及时汇交设计、监控单位。桥面施工荷载实际布置情况。负责测试元件的现场保护，并为监控单位提供现场测试的
43、便利条件。结构控制点的标高测量，测试结果及时汇交设计、监控单位。(5) 监理单位协调设计方、监控方与施工方的现场配合。对监控过程及结果提出合理化建议。5 施工监控工作安排根据目前连续梁桥施工进度的实际情况，结合施工监控工作的具体特点，对该桥施工监控的工作安排如下表所示。表5.1 各施工阶段监控工作安排施工进度施工单位西南交通大学施工监控组施工监控合同签定提供设计图纸及相关资料1、开始进行设计计算与施工监控计算的校核工作；2、进行测试元件和设备的采购工作。承台施工提供中墩完成后的平面位置和标高根据墩施工信息（温度、加载龄期）更新计算模型。挂篮施工挂篮预压试验，提供压载试验的非弹性变形和弹性变形值
44、；主梁逐段施工预应力孔道摩阻试验； 混凝土干湿容重以及弹性模量等试验数据；预应力钢铰线弹性模量等试验数据；施工完毕各节点标高及平面测试数据。1、派驻人员进场开始主桥的监控工作。2、根据施工进度埋设测试元件；3、采集现场数据、信息；4、进行施工监控预测计算和施工控制实时计算；5、计算分析施工误差形态；6、进行应力监测；7、确定精度控制要求和误差调整方案。全桥竣工后各节点平面位置和标高数据1、提交施工监控总结报告；2、提交测试元件埋设、使用状况数据交接报告。结题召开施工监控项目总结评审会。注：具体的安排根据施工进度调整。6 施工监控表格6.1 表格类型1)监控指令表；2)主梁标高实测数据记录表；3
45、)梁底标高实测值与理论值比较表；4)应力应变测试数据记录表；5)应力应变实测值与理论值比较表；6)施工控制测量结果及分析；7)工作联系单。6.2 表格编号规则为了管理好监控中的大量数据和表格，对表格进行如下方式的编号：1)表格编号格式：表格P-T-N(-C)2)编号中各部分的具体含义为：P：部位号(Position of the bridge)T：表格类型号(Type of form)01监控指令表；02主梁标高实测数据记录表；03梁底标高实测值与理论值比较表；04应力应变测试数据记录表；05应力应变实测值与理论值比较表；06施工控制测量结果及分析；07工作联系单。1)N：梁段号(Number of beam)2)C：工况号(Case of construction)01挂篮定位；02浇完全部混凝土；03张拉预应力筋。西南交通大学峨眉校区二一五年五月 附表：监控表格参考样
