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1、叙永（震东）至古蔺（二郎）高速公路项目连续刚构桥施工监控量测实施方案及报价中铁西南科学研究院有限公司二一三年三月目 录1 工程概况31.1 项目概况31.2 设计标准41.3主要技术标准、规范51.4 主要材料52 施工监控的目的53 施工监控系统介绍63.1 施工监控主要依据73.2 施工监控主要目标73.3 施工监控的技术路线83.4 施工监控工作流程83.5 本项目组织机构104本项目施工监控的主要内容104.1结构设计验算与复算114.2 仿真计算分析124.3 大体积混凝土水化热监控134.4 主墩垂直度监控154.5 基础沉降变形监控154.6 墩柱预抛高的设置154.7 主梁线形
2、控制164.8施工过程中（主梁及墩柱）的应力监测194.9 混凝土弹性模量试验214.10 施工挂篮静力试验234.11 预应力损失实验254.12 高墩施工稳定性控制274.13环境温度场的测试274.14合拢段施工控制284.15桥面铺装及护栏标高的计算294.16施工方案的优化及异常情况对策295 监控技术方案保证措施296 施工监控技术质量保证体系307安全、文明及环保施工监控量测措施311 工程概况叙永（震东）至古蔺（二郎）高速公路工程采用双向4车道高速公路标准建设，设计时速80km/h，全线共有桥梁8座连续刚构桥，根据桥梁结构特点，拟选择其中的6座桥梁实施施工监控量测，各桥的基本情
3、况如下表（表1-1）所示。序号桥名桥面宽度主桥最大墩高组合形式及跨径结构类型上部结构(m)(m)(m)1螺丝寨特大桥(左幅)11.75102640+（95+180+95）+640连续刚构+T梁螺丝寨特大桥(右幅)11.75103640+（95+180+95）+640连续刚构+T梁2磨刀溪特大桥(左线)11.7591830+（105+200+105）+530连续刚构+T梁磨刀溪特大桥(右线)11.7591530+（105+200+105）+530连续刚构+T梁3头道河特大桥(左幅)2469430+（72+130+72）+230波形钢腹板预应力砼连续刚构+T梁4古蔺河1号大桥(左线)11.7552
4、230+（95+180+95）连续刚构+T梁古蔺河1号大桥(右线)11.7542330+（95+180+95）+1130连续刚构+T梁5石亮河特大桥(左线)11.75117240+（95+180+95）+740连续刚构+T梁石亮河特大桥(右线)11.75117240+（95+180+95）+740连续刚构+T梁6天堂河特大桥(左幅)11.75111840+（130+248+130）+540连续刚构+T梁天堂河特大桥(右幅)11.75111940+（130+248+130）+540连续刚构+T梁表1-1 叙永至古蔺高速公路拟实施施工监控连续刚构桥一览表2 施工监控的目的大桥的建成要经历一个较长而
5、复杂的施工过程，不论其规模大小、技术难度以及构造复杂程度如何，其施工过程都具有系统性，所以桥梁施工本身就是一个系统工程，其施工的过程也就是该系统的运行过程，施工过程中结构的安全和成桥状态就是系统运行所要达到的目标桥梁施工控制目标。要达到施工过程安全、结构线形顺畅、受力状态合理的要求，必须对施工全过程进行控制，也就是要对桥梁施工系统的运行轨迹进行控制，确保控制目标的实现。预应力混凝土连续刚构桥施工过程漫长，影响其施工控制目标顺利实现的因素很多，包括了在设计时诸如材料的弹性模量、断面特性、构件自重、临时施工荷载、收缩徐变、施工工期等参数的选择不可能与实际结构所对应的参数完全一致；另外预应力作用实际
6、效果、实际环境的影响（包括季节平均温差和日照温差，空气湿度的影响）、测量误差、施工误差、结构模型简化计算的误差等也会引起设计与实际施工状态的不一致。由于影响施工控制的因素很多，施工中所受到的不确定性影响因素也越多，要使桥梁施工安全、顺利地向前推进，并保证成桥状态符合设计要求，就必须将其作为一个系统工程予以严格控制。连续刚构桥为多次超静定结构，上部结构采用挂篮施工完成，其所采用的施工方法和安装程序与成桥后的主梁线形和结构恒载内力有着密切的联系。在施工阶段随着桥梁结构和荷载状态的不断变化，结构内力和变形随之不断发生变化，需对桥梁的每一施工阶段进行详尽的分析和实测验证，采取措施对结构变形、应力加以控
7、制，以确保设计的施工过程或适当调整后的施工过程得以准确实现。总的来说施工监控一方面可保障各施工阶段的安全，以及施工过程中结构线型、变位和各部位应力状态满足设计要求；另一方面结合测试分析和模拟计算，对施工过程结构状态的变化进行有效的预测和控制，优化施工工序，提高施工工艺水平，缩短施工工期、降低成本，确保大桥顺利投入运营及成桥后结构的线形及内力分布满足设计和规范要求。施工监控不仅可以为桥梁设计、施工提供第一手资料和科学数据，同时也为改进同类桥梁的设计理论和施工工艺积累经验，其成果可作为桥梁运营前初始状态的永久技术档案，是今后桥梁健康状态评估的重要依据。3 施工监控系统介绍本项目各桥均为高墩大跨连续
8、刚构桥，上部结构梁段采用挂篮悬臂浇筑法施工，结构复杂，施工难度大，必须在施工过程中建立全面的跟踪监测监控系统，对主桥进行施工全过程的监控。大型桥梁施工监控系统的建立，依据桥梁结构特点、施工实际采用的施工方法及详细的施工组织来进行，监测系统的规划与布置服从于实际的桥型、跨度、墩高等，并密切结合结构施工的先后次序建立。针对本项目各桥结构特点及施工方法，总的施工监控原则是确保施工过程结构安全及结构的稳定性；确保各施工阶段桥梁结构的线形、应力变化尽量接近设计理想状态；保证合拢精度使成桥后结构的线形及内力分布满足设计和现行相关规范要求。3.1 施工监控主要依据1）本项目相关设计图、技术文件2）公路工程技
9、术标准JTG B01-20033）公路工程质量检测评定标准JTG F80/1-20044）公路桥涵设计通用规范JTG D60-20045）大跨径混凝土桥梁的试验方法YC4-/19826）公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范JTG D62-20047）公路桥涵施工技术规范JTJ041-20008）混凝土结构工程施工及验收规范（GB50204-92）3.2 施工监控主要目标对大型桥梁而言，理想的几何线形与合理的内力状态依赖于科学合理的施工方法。如何通过对施工过程的控制，在建成时得到预先设计的内力状态和几何线形，是桥梁施工中非常关键和困难的问题。施工监控的就是通过在施工过程中对桥梁结构进行实时监
10、测，根据监测结果，评估各主要施工阶段主要构件的变形及应力变化状态是否符合设计要求，判断施工过程是否安全，结构是否正常工作；当出现较大误差时，对结构进行误差调整，并对设计的施工过程进行重新安排，从而保证桥梁建成时最大可能地接近理想设计状态，同时也确保施工期间的结构安全，施工质量和施工工期。在本项目施工监控的目标是： 1）通过对桥梁实施线形控制，使结构在施工过程中的实际位置（平面位置、立面标高）与预期状态之间的误差在允许范围之内，保证桥梁顺利合龙、成桥线形顺畅、满足设计要求。2）通过对结构关键部位应力的实时监测了解结构的实际受力状态，对照有限元计算分析软件的计算结果，实时监控结构的工作状态，在局部
11、出现应力异常的情况下，采取有针对的调控措施，保障结构在施工过程中的安全。3）通过稳定分析计算（稳定安全系数），并结合结构应力、变形情况等实时监测数据，综合评定、控制结构在施工过程中的稳定性。4）通过合理化的建议协助建设单位、设计单位、施工单位、监理单位控制桥梁的施工质量。根据相关规范要求，本监控项目各桥主要控制指标如下：1）立模标高允许误差在：5mm；2）已完成梁段的标高误差控制在：20mm；3）主梁轴线控制精度：轴线偏差10mm；4）箱梁施工完成后裸梁顶面高程误差20mm；5）合拢前合拢段两悬臂端相对高差20mm；6）相邻节段的相对标高误差不超过0.5%（附加纵坡）；7）预应力精度：张拉力控
12、制在控制值的1%以内，并采用伸长量及张拉力双控；8）结构施工过程中及成桥后各部位应力分布合理，结构受力满足设计要求。3.3 施工监控的技术路线在大桥施工开始之前，通过对本项目的设计、施工及其相关文件的充分研究，建立相应的大桥施工控制计算模型，模拟施工阶段进行计算机仿真分析，其中包括以施工顺序进行的前进分析和以施工逆顺序（成桥倒拆）进行的倒退分析，取得各施工阶段理想状态下的结构应力、标高等控制参数。施工控制的实施过程是采用自适应反馈控制进行，在大桥的施工过程中，通过对各阶段实际结构状态（几何状态、应力状态）的量测，将观测数据和计算的理想状态进行对比，在出现较大误差时，分析偏差产生的原因，修正施工
13、阶段模拟的相关参数，为下一阶段的施工提出新的、修正后的控制参数，并对后期预测进行修正，最终使各桥安全准确地施工完成，达到设计的精度要求。施工控制采用考虑结构几何非线性的更新拉格朗日（U.L）公式系统和等参元技术，更新的拉格朗日法将所有静力学和运动学的变量都参考于每一时间步长开始的位形，即在分析过程中参考位形不断地被更新，也就是变形后几何位置有了明显的变化，必须在新的几何位置上建立平衡方程，以此为依据编制的桥梁结构非线性施工控制专用程序作为本项目结构分析的主要工具，并采用大型有限元分析软件MIDAS V7.8进行空间分析和局部应力分析，实际测量结果与理论计算值的误差分析采用渐消记忆的最小二乘法进
14、行误差估计，并采用神经网络理论对结构的主要控制计算参数进行人工识别修正，以使其接近于实际状态，为后期施工状态预测提供准确的依据。3.4 施工监控工作流程 大跨度桥梁施工过程复杂，影响其施工控制目标顺利实现的因素很多，包括了在设计时诸如材料的弹性模量、断面特性、构件自重、临时施工荷载、收缩徐变参数、施工工期等参数的选择不可能与实际结构所对应的参数完全一致；另外预应力作用实际效果、实际环境的影响（包括季节平均温差和日照温差，空气湿度的影响）、测量误差、施工误差、结构模型简化和计算的误差等也会引起设计与实际施工状态的不一致。施工监控通过对施工过程中重要的设计参数、状态参数进行实时监测，对重大的设计参
15、数误差进行调整，对常规的误差通过优化调整，采用有限元分析软件进行分析计算，根据实际情况进行调整，使施工过程处于控制之中，结构最大限度地接近理想状态。具体流程如下:（图3.4-1）图3.4-1 施工监控工作流程误差的分析、识别通过现场实际施工状态下对状态变量(位移和应变)实测值和理论计分析结果的对比，分析产生误差的影响因素，识别误差产生的原因及各项因素的影响比重。参数的预测通过已经完成结构产生误差的分析、识别，明确误差产生的原因及影响程度，采用滤波法和灰色理论法相结合预测后续施工的理想状态。优化调整施工控制主要以控制主梁线性、关键截面应力为主，对施工中结构的优化调整主要以这两个参数为目标。在出现
16、较大误差后，应用最小二乘法优化调整正施工和将施工的结构，使桥梁建成时最大可能地接近理想设计状态。4本项目施工监控的主要内容 连续刚构桥的施工监控主要有三个方面的任务，一是在施工过程中保证结构的安全，二是使结构在建成时尽量接近设计的理想线形，三是保证合拢精度，使结构在建成时达到合理的内力状态。针对本桥桥型及施工方法的特点，总的施工监控目标是确保施工期间结构安全，保证结构的稳定性并综合实施主要结构的变形及内力的实时监控。对大型桥梁而言，理想的线形与合理的内力状态不仅与设计有关，而且还依赖于科学合理的施工方法，如何通过对施工过程的控制，在建成时达到设计理想的内力状态和几何线形，是桥梁施工监控中重点关
17、注的问题。通过在施工过程中对桥梁结构进行实时监测，根据监测结果评估各主要施工阶段主要构件的变形及应力变化状态是否符合设计要求，结构是否正常工作，判断施工过程是否安全；当出现较大误差时，对结构进行误差调整，并对设计的施工过程进行重新安排，使桥梁建成时最大可能地接近理想设计状态，同时也确保施工期间的结构安全，施工质量和施工工期。桥梁的建成要经历一个漫长而复杂的过程，施工过程中箱梁实际结构尺寸的变化、临时施工荷载的施加，混凝土实际的弹性模量、收缩徐变，预加张拉力施加的时间、大小与预应力损失情况对结构的总体受力和成桥线形有很大影响，在施工中如何根据各施工段的实际施工情况考虑混凝土收缩、徐变，考虑实桥混
18、凝土的实际弹性模量、考虑实际的预应力损失各项参数、成桥实际几何尺寸、实际环境的影响（包括季节平均温差和日照温差，空气湿度的影响）等的现场信息来确定相关计算参数，使模拟计算状态尽可能与实际相符，达到自适应状态，是本桥施工监控系统的主要任务之一。因此需要对桥梁的每一施工阶段进行详尽的实测和分析验证，并采用一定的方法对结构变形、应力加以控制，指导施工实践，以确保设计的施工过程或经过调整后的施工过程得以准确的实现。刚构桥施工期间的稳定性问题，是这类桥梁建设必须集中精力关注的问题，包括全桥整体稳定与局部稳定问题，如何确保施工期间的结构稳定安全，是本桥施工监控系统的另一项主要任务。施工监控是通过建立施工过
19、程的力学模型，模拟现场施工过程进行仿真计算，进行预测并反馈到实际监控过程中。但某些具体参数如预应力筋的管道摩阻等受构件制造和安装精度等影响较大、材料参数的变异包括容重、弹性模量、收缩和徐变等及实际环境(温度、湿度、风荷载等)、实际施工进度等的影响，还需通过现场对施工过程中各物理量实时地监测，将监测的数据或参数反馈到仿真计算中，对建立的模型中的物理量进行修正，以保证仿真计算的结果更接近桥梁的实际工作状况，在施工过程中需根据施工过程进行有效实时监控，采用仿真分析、施工应力、变形控制与误差调整相结合的手段进行。综上所述，本项目桥梁施工监控监测的主要工作内容如下：1）检查验算桥梁结构、钢绞线、钢筋布置
20、是否合理且满足规范要求；2）承台大体积混凝土水化热监控及主梁温度场测试；3）主墩垂直度监控、基础沉降变形监控及提供墩顶标高参数；4）墩身及箱梁混凝土弹性模量和容重测试；5）高墩静风稳定分析；6）上部悬臂浇注过程预拱度控制，提供悬浇施工时的挂篮定位标高； （1）施工挂篮静力试验（辅助施工单位完成）； （2）提供悬臂浇注施工时的挂篮定位标高；7）结构应力监控；8）预应力控制：钢束伸长量、锚下应力、孔道摩阻损失值等；9）主梁线形控制；10）合拢段施工控制；提供合拢方案计算结果及合拢顶推力等控制参数；11）施工程序及异常情况对策；优化设计、施工方案，就施工中出现的问题和意外事故提出处理方案；12）施工
21、全过程软件分析；进行施工全过程实时分析，对各阶段的施工控制参数进行预测，根据实时监测结果反馈到结构计算模型，进行实时分析，为施工过程出现的偏差进行及时调整。13）提供中间过程及竣工后的全过程监控报告。4.1结构设计验算与复算结构设计是桥梁质量的根本，也是监控方实施施工监控的基础，在监控工作开展初期，我方将组织有丰富施工、设计经验的专家牵头对设计施工图进行验算，分析桥梁结构设计、预应力布置、普通钢筋的布置等是否合理且满足规范要求。桥梁在设计和验算时主要参数均依据相关规范取用，在实际桥梁施工过程中，很多参数如施工中临时荷载的大小及分布、预应力损失、混凝土弹性模量及容重、混凝土收缩徐变、实际环境(温
22、度、湿度、风荷载等)、实际施工进度等由于各种原因都与设计存在较大差别，为确认结构设计满足施工要求，我方拟在监控工作开展初期在施工现场进行相关实验或实地数据采集，结合施工方的施工组织方案，对结构设计进行复算，确保结构设计满足施工要求，各项指标满足规范要求，同时可以验证施工方案的可行性，并可以根据施工监控经验，对施工和设计提出合理的修改建议。4.1.1 结构检算主要内容1、施工阶段内力及应力计算；2、成桥运营状态恒载应力及变形计算；3、成桥运营状态活载内力及变形计算；4、成桥运营状态荷载组合内力及变形计算；5、成桥运营状态荷载组合应力计算；6、悬臂施工阶段稳定性分析。4.2 仿真计算分析施工控制是
23、大跨径预应力混凝土连续刚构桥施工质量的保证，对施工过程中每个阶段进行详细的变形计算和受力分析，是施工控制中最基本的内容。本项目各桥均为连续刚构桥，采用分阶段逐步完成的悬臂施工方法，结构体系在施工过程中要经历多次体系转换，结构单元数量、荷载逐步变化，是一种复杂的超静定结构，结构的最终形成必须经历一个漫长而又复杂的施工过程，随着混凝土浇筑过程变化，桥梁实际状态与设计理想状态的误差必然导致主梁各节段的内力值、位移值与设计值偏离，为了保证工程质量，就需要有一个科学合理的施工控制系统来综合考虑各种影响因素，严格监控整个施工过程中结构的变形、应力情况。为了达到施工控制的目的，首先必须通过施工控制模拟分析计
24、算来确定桥梁结构施工过程中每个阶段受力和变形的理想状态（施工阶段理想状态），以此为依据来控制施工过程中每个阶段的结构行为，并结合现场实时监测数据进行调整，指导施工，使其最终成桥线形和结构受力状态最大化接近设计的理想状态。4.2.1 施工控制结构仿真计算的方法拟采用Midas /Civil V2010桥梁结构分析系统及自编软件对本桥进行施工控制计算。预应力连续刚构桥的施工控制计算除了必须满足与实际施工方法相符合的基本要求外，还要考虑诸多相关的其它因素，如：施工方案由于连续刚构桥的恒载内力与施工方法和架设程序密切相关，施工控制计算前应首先对施工方法和架设程序作较为深入的研究，并对主梁架设期间的施工
25、荷载给出一个较为精确的数值。施工进度计划施工控制计算需按实际施工进度以及确切的预计合拢时间分别考虑各个部分的混凝土收缩、徐变变形。预加应力影响预加应力直接影响结构的受力与变形，施工控制中在设计要求的基础上，充分考虑预应力的实际施加效果。混凝土收缩、徐变的影响连续刚构桥的分析计算必须计入混凝土收缩、徐变对变形的影响。温度温度对结构的影响是复杂的，通常的做法是对季节性温差在计算中予以考虑，对日照温差则在观测中采取一些措施予以消除，减小其影响。4.2.2 施工控制结构仿真计算的内容 根据大桥实际的施工方法、材料弹性模量、容重、施工环境等参数，对全桥所有施工及运营阶段进行全面分析检算，取得结构各主要部
26、位在各施工阶段以及成桥后受力和变形的理想状态，作为施工控制的基础。 4.3 大体积混凝土水化热监控本项目各桥主墩承台体积较大，为大体积混凝土，大体积混凝土由于水化热的作用将使混凝土温度升高，混凝土表面可通过模板与大气交换热量或直接与大气交换热量，热量损失较快，内部热量损失缓慢，在混凝土内部形成不均匀、非定常温度场，产生不规律温度梯度。温度梯度会使混凝土产生温度应力，在混凝土浇筑早期，混凝土强度低、抗裂性差，过大的温度应力会使混凝土产生裂缝。为确保承台施工质量，必须对混凝土浇筑后水化热进行有效控制。为了明确在本桥混凝土配合比及气候条件下浇注大体积混凝土所引起的水化热温升值，并随时掌握块体内部混凝
27、土的温度及分布情况，控制温度裂缝的产生，有必要进行混凝土浇注过程中水化热及混凝土温度场进行监测，以便采取针对性的养护措施。4.3.1 监测方案在承台混凝土浇注之前，于承台内部埋设温度传感器，在混凝土浇注完成后实测各测点温度值，实时掌握混凝土内部各部位温度状态，指导施工方混凝土养护的工作。本测试项目采用热敏式温度传感器（数字温度传感器）进行温度监测，测试仪器为JDC-2型温度测试仪。它具有安装简便、数据输出直观、测试结果稳定可靠、精度高(分辨率为0.1)等优点。测点布置承台温度测点的布置将根据施工方的施工方案及循环冷却水管设置方式等实际情况针对每个承台专门制定的温度监测方案进行布设，保证监测数据
28、能够充分反映现场实际，有效指导承台的浇注及养护，避免产生温度裂缝。观测频率温度监测从承台混凝土浇筑完成后开始。开始3天每隔2小时观测一次，之后每隔4小时观测一次，一般持续监测1周左右或承台内部温度基本趋于稳定为止。4.4 主墩垂直度监控墩柱垂直度对连续刚构桥施工期间的稳定性有非常重要的意义，本桥墩柱较高，在施工过程中，墩身的垂直度问题将是一个难点，为了保证墩柱施工成型后其制作误差满足施工规范的要求以及墩身垂直度偏差满足规范要求，我方拟在墩柱施工过程中对墩身垂直度进行监控。4.4.1 主墩竖直度监控方案按照规范（公路工程质量检验评定标准JTG F80/12004）要求，本项目拟采用激光垂准仪实施
29、高墩垂度测量，百米高墩垂直度误差一般只有3mm左右的误差，完全满足规范要求，同时可加快测量和立模速度。4.5 基础沉降变形监控基础的沉降变形对结构施工期间的稳定性影响很大，过大的基础沉降，特别是不均匀沉降会直接影响结构施工过程的安全，通过对各主墩承台进行沉降观测，确定其在施工过程中随加载所产生的沉降及不均匀沉降过程，并通过观测结果可以分析不均匀沉降对高墩稳定性的影响，确保施工过程的安全。4.5.1监控方案在各主墩承台的4个角点位置各布设一个永久性观测点，在承台以外山体上设置一固定不变的点作为基准点，采用精密水准仪测量其相对高差的变化，用以判断墩柱沉降及不均匀沉降；并采用全站仪定期复核基准点的高
30、程变化，确保测量结果的准确性。监测频率：沉降观测于墩高每完成20米进行一次，于主梁每完成两侧各施工段后进行一次，全桥主梁合拢后和全桥完工后各进行一次。主墩承台沉降观测测点布置图如下：图4.5-1 承台沉降观测测点布置示意图4.6 墩柱预抛高的设置高墩在墩身自重及上部结构荷载作用下，会使基础产生一定沉降，并且在上部结构荷载作用下，墩柱自身会产生轴向弹性变形，为保证墩顶标高在成桥后与设计吻合，监控方通过分析计算，预测桥梁上部结构施工荷载的加载、桥梁成桥运营后施加荷载对墩柱产生的弹性压缩及基础沉降量，在墩柱封顶时设置预抛予以消除。4.7 主梁线形控制施工线形控制的目的，一是保证特大桥高精度合拢，二是
31、使成桥线形平顺、美观，符合设计要求。另外本桥为连续刚构桥，其成桥的线形与结构内力也有密切的关系。通过施工线形监控，使结构成桥线形顺畅，结构受力合理；在施工过程中出现意外时，对后续施工步骤进行有计划的调整，使结构成桥线形尽可能的接近设计的理想状态。4.7.1 主梁线形控制实施方案连续箱梁桥主要承受弯、剪，主桥施工控制的主要原则是变形和应力的综合考虑，其中以变形控制为主，严格控制各个控制截面的挠度和轴线横桥向偏移，同时通过理论计算控制应力发展情况。连续刚构主梁线形控制过程是“施工测量识别预测调整预告施工”的循环过程。其主要包括为两个组成部分，一部分是施工数据采集系统，即在桥梁施工过程中通过在桥上设
32、置监控系统，实时采集梁体变化资料，通过对已完成的工程状态和施工过程的监测，收集结构的实际状态参数；另一部分是仿真模拟计算系统，结合实际施工参数，采用有限元计算分析软件，严格模拟施工过程，计算出施工各阶段梁体的理想状态。通过理论计算和实测结果的比较分析、误差调整，预测后续施工过程的结构的理想状态，提出后续施工过程应采取的技术措施，调整必要的施工工艺和技术方案，使结构的内力和线型处于有效的控制之中，并最大限度地符合设计的理想状态，确保结构的施工质量，保证在施工过程与运行状态的安全性。施工现场监测系统的建立连续刚构主梁线形控制主要依靠施工控制计算结合箱梁各节段各阶段标高监测结果来完成，箱梁标高监测是
33、通过对梁体各节段梁顶、梁底标高进行实时测量收集，结合理论计算结果达到控制目的。这就需建立相应的施工控制测量网，通过对施工过程中每一梁段标高实施监测，监测施工过程中箱梁轴线位置的变化情况，以保证悬臂施工的悬臂合拢平面误差控制在设计要求和规范允许的范围之内。箱梁截面标高观测点布置主桥高程控制是施工控制项目中的重点，箱梁线形控制以梁体底板控制为主，为了能反映出在各施工阶段完成后各梁段的标高，每个施工节段上顶板布置3个高程观测点，中间测点兼作平面线形控制测点，横向两个测点有三方面的作用，其一是通过两个点的挠度比较，可以观测到箱梁有无出现横向扭转；其二是同一节段箱梁上的两个观测可以相互验证，以确保各节段
34、箱梁挠度观测结果的正确无误；其三是控制箱梁顶面横向坡度，使其横坡偏差控制在允许范围内。测点的埋设应保证其本身的稳定性，方便保护，同时不妨碍挂篮的移动，布置在节段前端，横向布置在桥中线上和两腹板外侧承托与顶板的交点位置，测点采用埋设18钢筋，在垂直方向与该节段箱梁顶板的上层钢筋网点焊牢固，并要求竖直，测点露出箱梁混凝土表面20mm，测头磨圆并用红油漆标记。箱梁底板亦埋设3个观测点，分别位于两侧腹板倒角及底板中心位置，采用18钢筋置于梁体底板底部，钢筋头高于混凝土表面1-2cm，并记录钢筋长度，直接测量钢筋头标高后减钢筋长度计算梁体底板标高。箱梁截面标高观测点布置图如下图所示：图4.7-1 箱梁截
35、面标高观测布点示意图观测时机的选择数据分析时将每一个箱梁节段施工分为3 个阶段，包括节段施工前模板调整、节段混凝土后、张拉预应力后三个工况。为便于对比，现场测量工作对照计算分析进行，施工方进行节段模板立模时，要求偏差不得超过我方控制立模标高的5mm，混凝土浇筑后及预应力张拉后的测量结果作为与理论计算对比的依据，考察混凝土实际变形与理论计算分析是否一致。梁体标高观测安排在清晨5：009：00时间段内观测并完成，同时记录环境温度和箱内温度，在刚构桥悬臂较长状态下，温度对梁端标高影响非常明显，多座大跨度连续悬臂箱梁挠度温度观测试验结果表明，在该时间段内，悬臂箱梁正好处于夜晚温度降低上挠变形停止和白天
36、温度上升下挠变形开始之前，是悬臂箱梁温度挠度变形的相对稳定时段，可以最大限度地减小温度对观测结果的影响和施工对观测工作的影响。数据分析数据分析主要是为下一阶段施工提供准确的立模标高，悬臂施工中箱梁挠度受多方面因素的影响，数据分析包含两方面的工作，一是对连续箱梁悬臂浇筑施工过程中影响桥梁结构内力和线形的因素理论计算分析，主要有以下几方面：桥梁施工的临时荷载，包括挂篮、机具、人员重力等；挂篮几何变形和弹性变形的影响；日照影响及箱梁温度场分布的影响；混凝土浇注方量的控制；混凝土实际容重；混凝土实际弹性模量；混凝土收缩及徐变的影响；混凝土参与受力龄期的影响；预应力损失产生的影响；挂篮模板的减少导致自身
37、重量的变化、挂篮拆除；合拢前悬臂端压重的设置及拆除情况等；其他偶然因素。二是通过计算分析软件严格模拟实际施工环境进行的理论分析，结合施工现场实际跟踪监测资料，计算出下一阶段施工最理想的立模标高。箱梁立模标高计算公式如下：式中：第i节点的立模标高； ：第i节点的设计高程； ：挂篮几何变形和弹性变形； ：第i节点的预拱度； ：第i节点后续梁段施工至成桥在该节点产生的累计挠度。成桥预拱度的设置连续刚构桥施工监控中的线形控制主要是通过合理的设置预拱度来抵消结构后期所有步骤对该节点产生的挠度。预应力混凝土连续刚构桥以成桥为界，挠度分为短期挠度和长期挠度，结构在施工期间的变形为短期挠度，成桥以后的挠度为长
38、期挠度。设置施工预拱度以消除短期挠度；设置成桥预拱度以消除长期挠度。相对应地，在连续钢构桥计算分析时会定义三个控制线形，即施工控制线、成桥控制线和设计线。施工控制线为施工时监控方提供的立模标高，包含设计标高、施工预拱度和成桥预拱度；成桥控制线为桥梁成桥时的控制标高，施工预拱度已经消除，只包含设计标高和成桥预拱度；设计线是桥梁投入运营3-5年，桥梁混凝土收缩徐变基本完成，桥梁基本完成下挠后的标高。成桥预拱度的分配方式一般有二次抛物线法和余弦曲线法。根据有限元分析，连续刚构桥的成桥后主梁最大挠度在跨中附近，弹性变形在中跨L/4处产生的变形约为跨中的1/2，应用二次抛物线分配预拱度时，跨中与L/4处
39、的预拱度比为3/4，因此，采用二次抛物线分配会导致成桥后桥梁线形在墩顶处不平顺，出现尖点，偏离连续刚构桥理论计算值。按照余弦曲线分配，曲线在各墩顶两曲线相接处、最大预拱度处的切线斜率为零，曲线非常平顺，在L/4处为预拱度最大处的1/2，与有限元计算结果吻合较好。4.8施工过程中（主梁及墩柱）的应力监测应力监测是对结构构件的工作状态进行实时测试，应力测试数据是施工控制中重要的数据参数，也是评定结构安全性的重要依据。应力测试数据偏离计算值过大，要分析原因，并采取有针对性的措施予以调整，从而保证施工过程中结构的安全。刚构桥应力监控主要包含墩柱应力监控及梁体应力监控两个部分，通过在墩柱和梁体理论最不利
40、应力截面埋设应力监控传感器，并通过施工过程中的实时应力监测，可以实时掌握施工过程中结构最不利应力截面混凝土随施工加载的变化情况，判断结构是否安全，同时通过梁体应力的变化还可以大致掌握结构预应力施加效果及损失。连续刚构应力控制包括梁体应力控制和墩身应力控制。其控制过程仍是“施工测量识别预测调整预告施工”的循环过程。主要分为两个组成部分，一部分是施工数据采集系统，即在桥梁施工过程中通过在桥上设置应力测试传感器采集数据。再一个是资料分析仿真模拟计算系统。将采集到的数据进行分析处理，并与理论控制计算结果进行比较，看应力测试数据与计算值偏离是否过大，分析原因，并采取有针对性的措施予以调整，从而保证施工过
41、程中结构的安全。由于桥梁施工的时间较长，所以，应力监测是一个长时间的连续的量测过程，要实时、准确监测结构的应力情况，采用方便、可靠和耐久的传感器件非常重要。电阻应变片传感器只能用于短暂的荷载增量下的应力测试，并且使用不便，耐久性差，故一般仅用于辅助应力测试与校核。对于适合于现场复杂情况、连续时间较长且量测过程始终要以初始零点作为起点的应力监测，目前基本上均采用钢弦式传感器。主要原因是钢弦式传感器具有较良好的稳定性，自然具有应变累计功能，抗干扰能力较强，数据采集方便等优点。应力监测拟在测试断面混凝土内布设内埋式钢弦应变计，采用钢弦应变读数仪采集数据。墩身和箱梁底板、腹板传感器安装方法采用预置，即
42、：在钢筋骨架就位后将传感器绑扎在钢筋笼上，导线置于紧贴模板的安装盒内，然后浇注混凝土，拆模后从安装盒内取出导线。箱梁顶板传感器采用后埋法安装，即：在混凝土浇注完毕后，趁混凝土尚未初凝将传感器埋入指定位置，将导线置于保护层内从侧面引出。置剪应力监测断面。4.8.2测点布置方案通过有限元软件分析可以看出，刚构桥在结构整个施工过程中，墩柱最大应力截面位于墩柱根部（变截面刚刚完成部位）；墩顶墩梁固结处应力状况较为复杂，需要设置应力监测断面进行应力监测；在悬臂施工阶段，主梁最不利正截面压应力位于悬臂根部截面，最大剪应力截面位于悬臂L/4截面附近；桥梁在合拢后梁体最大正截面压应力截面位于跨中（结构体系转换
43、后梁体应力会进行重新分布）。根据以上分析，各桥应力监测截面设置如下：（1）在各墩墩底（距承台1m）、墩顶位置设置墩柱应力监测断面；（2）在各主梁边跨合拢段位置、跨中位置、悬臂根部设置应力监测断面，在L/4处设置剪应力监测断面。本项目各桥均为3跨连续刚构桥，应力测试截面布置示意图见图4.8-1，测点布置示于图4.8-24.8-3。图4.8-1 三跨连续刚构桥应力观测截面布置示意图图4.8-2 主墩墩柱应力监测点位布置图图4.8-3 梁体应力观测点位布置图4.9 混凝土弹性模量试验弹性模量是混凝土重要的力学性能参数,它反映了混凝土所受应力与所产生应变之间的关系，是计算钢筋混凝土结构的变形、裂缝开展
44、和大体积混凝土的温度应力所必须的参数之一。在施工现场开展本项试验，既有助于加强对混凝土早期力学性能及其发展规律的认识，也可为混凝土桥梁施工期间的可靠性分析提供参考。混凝土作为一种人工合成的混合材料，其弹性模量随时间的变化有一个发展过程，且其变异性也比钢材等其他建筑材料大，这使得混凝土的性质在施工期间更加难以控制。在混凝土桥梁的施工中，混凝土早期弹性模量性质对施工期间结构安全有重要影响,常常成为施工期结构安全的决定因素和工程进度的控制因素，对施工期而言，混凝土的早期弹性模量、变异性及发展过程对施工的影响具有非常重要的意义。现行的规范对混凝土的弹性模量标准主要是建立在对大量标准试块28d值的统计分
45、析的结果之上，桥梁在设计时，在取用弹性模量参数时，采用的是设计规范相关表中所列的混凝土弹性模量的一般值。这种一般值与实际的现场实测值可能有相当的差异。实际混凝土弹性模量与所用骨料种类、级配曲线、配合比、水灰比、养护情况、龄期等很多因数有关，据我方以往的多次实测值的数据分析，弹性模量实测值一般都偏大，其差异可能达20%以上。这样一来设计所计算的施工标高控制变形量就偏大于实际变形量，导致桥梁线形的误差偏大和合拢标高的偏高。通过施工现场混凝土弹性模量及混凝土容重测试的信息反馈，由施工监控计算纠正设计的施工标高控制变形量偏大的误差。此外，对于混凝土受力状态，目前采用应变传感器，由应变转换至应力量需引入
46、被测试结构材料的弹性模量值。如果不了解实际结构混凝土的弹性模量及其变化，就很难进行正确的换算，施工监测时按规范取值有可能会出现较大的换算误差。所以必须在施工现场实测混凝土弹性模量值，用以对计算分析模型进行修正，使得计算结果尽量与实际变形接近，提高线形控制精度。4.9.1 实验依据公路工程水泥及水泥混凝土试验规程 （JTG E302005）实验机通用技术规范 （GB/T 26111992）液压式压力试验机 （GB/T 37221992）水泥混凝土试件制作与硬化水泥混凝土现场取样方法 （T 05512005）水泥混凝土棱柱体轴心抗压强度实验方法 （T 05552005）4.9.2实验方案在浇筑主墩
47、及梁段施工现场各制作三个15cm15cm30cm的同标号混凝土试件(与实际状况同条件养护)，按照规范公路工程水泥及水泥混凝土试验规程（JTG E30-2005)要求进行现场弹模试验。并根据不同龄期的实测混凝土弹性模量绘制出混凝土龄期为3天、7天、14天、28天、90天混凝土的弹性模量Eh的变化曲线。弹性模量计算公式为：式中：Ec混凝土抗压弹性模量（MPa）Fa终荷载(N)（F0初荷载(N)（0.5MPa时对应的荷载值）L测量标距（mm）A试件承压面积(mm2)n试件在Fa及F0作用下变形差的平均值（mm）例如，某桥混凝土龄期为3天、7天、28天、90天与混凝土的弹性模量Eh的变化，示于图4.9-1。图4.9-1 某桥梁体混凝土弹性模量变化曲线4.10 施工挂篮静力试验本监控项目不包括挂篮试验，但是根据现场的需要可进行以下
