1、跨龙溪港大桥施工监控方案104国道湖州杨家埠至鹿山段改建及配套工程龙溪港大桥施工监控方案长安大学湖州正通交通工程试验检测有限公司2013 年 3 月一、工程概况104国道湖州杨家埠至鹿山段改建及配套工程跨龙溪港大桥位于浙江省湖州市，跨越龙溪港级航道，航道中心桩号K2+735.5。跨龙溪港大桥上部结构为75m+130m+75m双幅预应力混凝土箱形变截面连续梁桥，箱梁顶板宽15.5m，翼缘板悬臂长为3.5m，由单箱单室箱形截面组成。主墩与箱梁相连的根部断面梁高7.8m，高跨比为1/16.67；跨中和边跨现浇段梁高为3.2m，高跨比为1/23.44。箱梁底板上缘按1.8次抛物线变化，底板下缘按1.8
2、次抛物线变化。在连续梁根部0号段设置横隔板，横隔板上预留人洞，其余部位均不设横隔板。箱梁采用纵、竖向预应力体系。主桥范围桥面铺装从下向上采用防水层、10cm沥青砼铺装。桥面横坡为单向2%，由箱梁腹板高度调整。施工方法采用成熟的悬臂浇筑施工法，即先浇筑主墩及0号块，接着采用挂篮进行各节段悬臂浇筑施工，然后再进行合龙段浇筑，最后施工二期铺装成桥。二、施工控制的目的、原则与方法（一）施工监控目的跨龙溪港大桥属于大跨径预应力混凝土连续梁桥。其最大悬臂长度达到64.0米，为了确保主桥在施工过程中结构受力和变形始终处于安全的范围内，且成桥后的主梁线形符合设计要求，结构恒载内力状态接近设计期望，在主桥施工过
3、程中必须进行严格的施工控制。悬臂施工法是预应力混凝土连续梁桥的主要施工方法。对于分节段悬臂浇筑施工的预应力混凝土连续梁桥来说，施工控制就是根据施工监测所得的结构参数真实值进行施工阶段计算，确定出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。通过施工过程的数据采集和严格控制，确保结构的安全和稳定，保证结构的受力合理和线形平顺，避免施工差错，尽可能减少调整工作量，为大桥安全顺利建成提供技术保障。（二）控制原则施工控制是要对成桥目标进行有效控制，修正
4、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。2、线形要求。线形主要是主梁的标高。成桥后（通常是长期变形稳定后）主梁的标高要满足设计标高的要求。3、调控手段。由于悬臂施工属于典型的自架设施工方法，在施工过程中的已成结构(悬臂节段)状态是无法事后调整的，因此施工控制时要采用预测控制法。对于主梁内力（或应力）的调整，只能通过严格控制预应力束张拉力的大小来实现。对于主梁线形的调整，调整立
5、模标高是最直接的手段。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。（三）控制方法连续梁桥施工过程的影响参数较多。如：结构刚度、梁段的重量、施工荷载、砼的收缩徐变、温度和预应力等。求施工控制参数的理论设计值时，都假定这些参数值为理想值。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，我们在施工过程中对这些参数进行识别和预测。对于重大的设计参数误差，提请设计方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。具体流程见附录二图1。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
6、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（如灰色模型等）预测未来梁段的设计参数可能误差量。3、优化调整施工控制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（如采用加权最小二乘法、线性规划法等），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。三、施工控制工作的主要内容（一）施工仿真计算采用成熟的结构分析软件对桥梁进行施工控制仿真计算，复核设计计算所确定的成桥状态和施工状态，即对施工过程进行实时仿真，并
7、形成相应的施工仿真分析计算文件。按照施工和设计所确定的施工工序，以及设计所提供的基本参数，对施工过程进行正装计算，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。主要有：1、各施工状态下以及成桥状态下状态变量的理论数据：主梁标高、墩顶偏位以及控制截面应力应变。2、施工控制数据理论值：主梁各节段立模标高。这些数据与设计和设计监理相互校对确认无误后作为连续梁桥施工控制的理论轨迹。（二）施工控制有关的基础资料试验数据的收集 1、混凝土龄期为3、7、14、28、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。 2、气候资料：晴雨、气温、风向、风速。 3、实际工期与未来进度安排。
8、 4、挂篮支点反力及其他施工荷载在桥上布置位置与数值。 以上数据由相关单位提供。（三）施工过程结构变位、应力、应变和温度观测施工一个梁段称为一个阶段，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：1 挂篮前移并定位立模；2 浇注全部混凝土；3 预应力张拉。在各个工况中，主要测试内容如下： （1）主梁挠度观测测点布置：每一梁段悬臂端截面梁顶设立三个标高观测点，同时也作为坐标观测点。测点须用短钢筋预埋设置并用红漆标明编号。当前现浇梁段悬臂端截面同时设立三个临时标高观测点，作为当前梁段控制截面梁底标高用，并给出对应的测点的高程关系，截面各测点位置见附录三图5。测试方法：用精密水准仪
9、测量测点标高。具体位置与要求见附录三图5。根据理论计算，确定复测频率为5个梁段一次。 （2）桥墩沉降测量测点布置：主墩承台上下游各设一到二个测点，测点位置选在承台便于观测的可靠位置处。具体位置和测点布置见附录三图6。测试方法：用精密水准仪测量测点标高。（3）截面钢筋应力或混凝土应变观测测点布置：主梁纵向应力监测断面选为悬臂根部、L/4、L/2等关键截面。由于本桥为双幅桥，其中一幅桥应在所有关键截面布置应变测点，待其施工完成之后，另一幅桥可以前幅桥为参考，适当少布置测点。主梁截面上重点测试上下缘处的值。由于实际施工中受结构自重，挂篮刚度，施工荷载等复杂因素的影响，可能还需要根据结构的实际状况，对
10、某些截面进行适当的调整。各截面的具体位置和测点布置见附录三图1、图2。测试方法：应变计采用国产的优质振弦式应变计（型号：长沙金玛JMZX系列），振弦式应变计采用相应的专用仪器测试。所有的测试元件都具有可靠的标定数据。（4）温度场观测 测试方法在标准断面处选择带有温度测试的应变计进行测试。 测点布置选择主梁根部断面为标准断面，并布置6个测点，具体布置图见附录三图3、图4。（四）设计参数误差分析和识别挂篮刚度对标高的影响；梁段自重误差对结构的影响；梁和墩的刚度误差对结构的影响；混凝土收缩徐变对结构的影响；施工荷载变动对结构的影响；温度的影响；预应力误差的影响。（五）对未来梁段设计参数误差进行预测（
11、六）预告主梁下阶段立模标高（七）重大设计修改如果出现较大的施工误差，可能需采取以下重大修改措施：设计参数作重大修改；合龙施工方案作重大调整。四、施工控制实施程序（一）施工控制操作细则(1) 主墩施工阶段根据施工工序，本阶段对主墩的应力测量，主要以观测为主，掌握应力状态及其变化，同时了解主墩在施工过程中的沉降及变位情况，为后续主梁施工监控做准备。主要工作内容是应变计埋设截面的应力观测。(2) 主梁0#块施工阶段 由于采用支架现浇的施工工艺，因此监控的主要内容为落架前后主梁的标高及控制截面应力应变变化。初拟以下两个工况：工况 在支架上浇注完毕后张拉预应力束；工况 在支架拆除后。(3) 主梁悬臂施工
12、阶段 主梁悬臂施工阶段的测量工作较为繁杂，主梁施工过程中主要是对主梁的结构变形和控制截面的应力（应变）进行监控，其中主梁的结构变形主要测试内容包括：混凝土立模标高测量、混凝土浇筑过程中主梁位移测量、节段施工完成后几何状态测量。为了确保监控结果可以准确、快速的指导施工，建议监理单位和监控单位组成联合测量小组。主梁应力（应变）主要测试内容包括主梁边、主跨的控制截面的应力（应变）。观测时间一般定在凌晨12点至次日凌晨5点，由监理根据当天的天气状况确定测量时间。主梁采用悬臂浇注，每一个梁段作为一个阶段，每一个阶段又分为三个工况，具体操作细则如下：(见附录二图3)1、挂篮立模定位施工方按施工控制指令表中
13、的立模标高进行挂篮定位，然后通知监理和监控方检测其标高值。本工况测试内容：主梁标高：前端5个梁段（包括挂篮上的测点）；要求： a、必须确保空挂篮处于悬臂支承状态，不能有钢筋或施工荷载在挂篮上。 b、检测时间应避开局部温差影响（在一天中结构内温度场最均匀的时间）。 c、立模标高误差要求小于5mm。2、浇完混凝土本工况测试内容： 主梁标高：前端3个梁段； 墩顶偏位；要求：a、回避温度影响；b、标高误差控制在3cm。3、主梁预应力张拉完成本工况测试内容： 主梁标高：前5个梁段； 墩顶偏位； 控制截面应力应变；要求： a、回避温度影响； b、标高误差控制在3cm。(4) 合龙段施工阶段合龙段施工是全桥
14、的关键阶段，需对其进行严格的监控，主要内容为主梁的标高和控制截面应力应变的变化。故分为以下三个工况：工况 安装合龙段平衡重工况 浇注合龙段混凝土并张拉完毕合龙段预应力束工况 拆除平衡重 操作流程见附录二图4，具体操作细则如下：1、安装合龙吊架及平衡重合龙吊架及平衡重的重量、合龙时挂篮的位置对主梁标高及控制截面的应力影响很大，最终合龙施工方案施工方必须与监控方共同决定。本工况测试内容：1 立模标高：复检立模标高及合龙段两端各3段梁标高； 要求： a、 立模标高误差要求小于5mm；b、 检测时注意回避局部温差影响。2、浇注合龙混凝土本工况测试内容： 合龙段两端各3段梁标高； 要求：a、挂篮上底模标
15、高误差控制在3cm以内；b、以标高控制为主；c、 注意回避日照温差影响并注意温度影响的修正。3、拆除合龙吊架后本工况测试内容： 合龙段两端各3段梁标高； 温度测量。 要求：a、挂篮上底模标高误差控制在3cm以内；b、注意回避日照温差影响并注意温度影响的修正。(5) 二期恒载施工阶段本阶段主桥施工已基本完成，主要工作是监测结构的变化与理论计算是否相符，分为以下三个工况：1 拆除支架、挂篮； 2 桥面铺装、护栏、照明等荷载。 其中、工况的主要测试内容为：a、主梁四分点的标高；b、控制截面应力；c、墩顶偏位测试；d、桥墩沉降观测；e、温度场测试。 工况完成后，主桥竣工，对全桥进行全面复测，此次复测也
16、作为监控方的竣工验收。测试内容为：a、主梁八分点的标高；b、控制截面应力；c、墩顶偏位测试；d、桥墩沉降观测；e、温度场测试。（二）阶段施工控制验收预应力张拉完毕，挂篮移动前，是连续梁桥的一个阶段施工结束的标志。一个梁段完成后，由控制方汇集所有的观测资料，由施工控制工作小组下达下一梁段施工控制指令表，并对上一梁段的控制情况作简要评述。指令表经有关方签认后进入下一梁段施工。连续梁桥施工5个梁段左右后进行一次施工控制小结，对有关设计参数作一次系统调整。五、施工控制的精度、原则与总体要求（一）控制精度和原则1、控制指令执行原则与允许误差 立模与预应力张拉必须在一天中相对稳定均匀温度场（一般为日出前）
17、中完成； 立模标高允许误差：（+/-）5毫米； 预应力延伸量控制范围：（-5%，+10%）2、局部线形控制要求 相邻节段相对标高误差不超过 0.3%（附加纵坡）3、已浇梁段以及成桥后主梁系统控制误差 标高误差：（+/-）L/5000，其中L为跨径。4、主梁重量控制要求 按施工规程要求对主梁横截面尺寸的误差严格控制。5、主墩控制精度施工允许误差：轴线偏位（+/-）10mm，断面尺寸（+/-）20mm，倾斜度H/3000，墩顶高程允许偏差（+/-）10mm。6、其他主梁轴线：主梁中线水平方向允许偏差（+/-）10mm，高程允许偏差（+/-）10mm；桥面平整度：允许偏差（+/-）8mm(两米直尺检
18、测)。（二）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、测量工作由施工方和监控方平行进行，以便于在现场及时校对，同时由监理方进行监测。3、所有观测记录须注明工况（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。4、每一施工工况完成后，由有关方进行测试，确认测量结果无误后方可进行下一工况的施工。5、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。6、预应力张拉结束、降挂篮后，有关方把数据汇总至监控方，由监控方进行数据分析后，下达下一梁段的控制指令表。7、控制指令表经有关方签认后方可执行，才能进行下一梁
19、段的施工。（三）施工监控预警系统通过对连续梁桥修建过程中的每一施工阶段的仿真分析和计算，可以求每一施工阶段施工监控参数的理论值，从而可以确定相关控制参数从施工开始直至全桥竣工时的理论参考轨迹。而实际施工中，由于各种因素的影响，施工控制参数实测值与理论值会产生差异，通过有效的施工控制，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、控制效果及施工控制的顺利进行时十分必要的。跨龙溪港大桥的相关施工控制参数及其在各个施工阶段差值限值见表5-1。表5-1 施工控制参数误差限值表结构部位控制参数单位上限主梁 控制截面正应力 MPa 1 横隔板横向应力 MPa 1 梁段
20、标高 cm 3 同一断面左右两点高差 cm 2 轴线偏差 cm 1 纵向位移 cm 2主墩 水平变位 cm 3 高程 cm 2 控制截面正应力 MPa 1承台沉降 cm 0.5在施工过程中，施工控制参数实测值与理论值偏差如大于表中上限值时，应立即暂停施工，召开施工监控工作小组会议，各方应积极配合监控方，仔细分析情况，查找原因，确定最终解决方案。六、监控人员安排及所用设备（一）人员安排本桥施工监控主要实施人员见表6-1。表6-1 项目主要实施人员表姓名职称职务主要业绩分工黄平明教授、博导桥梁系副主任桥梁研究所副所长宜昌桥、五河口桥、仙桃桥、魏家洲桥等项目负责人杨炳成教授、博导宜昌桥、五河口桥、仙
21、桃桥、魏家洲桥等技术顾问许汉铮副教授宜昌桥、五河口桥、仙桃桥、魏家洲桥等技术负责人孙胜江副教授宜昌桥、五河口桥、仙桃桥、魏家洲桥等计算负责人梅葵花副教授宜昌桥、五河口桥、仙桃桥、魏家洲桥等参加王蒂副教授宜昌桥、五河口桥、仙桃桥、魏家洲桥等参加韩万水副教授宜昌桥、五河口桥、仙桃桥、魏家洲桥等参加吴超硕士生安康大桥驻工地于强硕士生安康大桥驻工地邹晓鸿硕士生安康大桥参加孙一鸣硕士生安康大桥参加（二）进出场计划（1）施工监控合同签订后，施工控制现场人员阶段性入场，对桥墩施工阶段进行监控，其主要工作为：埋置墩的应力测试仪器；结构仿真计算，并与设计单位核对；了解、跟踪工程施工状况，现场安排2位技术人员，主
22、要负责上述工作。（2）桥墩完全施工完成，开始上部结构施工至成桥，现场监控人员进场，监控主要工作为：拟定施工控制方案；施工过程结构应力、应变和温度观测，结构变位与相关单位共同完成，即变位由联合测量小组完成；识别设计参数误差，并进行有效预测；优化调整分析；预告下阶段挂篮立模标高；发生重大修改及时向领导小组汇报并会同设计单位提出调整方案主要任务控制上部结构几何线性及结构控制断面的受力状态。现场安排4人，其中1人为监控负责人，1人负责监控计算，2人负责几何测量。（三）设备仪器用于本桥施工监控的主要设备仪器见表6-2。表6-2 拟投入使用的仪器设备序号设施（设备或仪器）名称产地规格单位数量使用年限及设备
23、状态功能1智能全站仪瑞士莱卡TCA-2003台23年、良好几何测试2精密水准仪美国LP1台35年、良好几何测试3自动安平水准仪中国TSS6-DSC320台15年、良好几何测试4多路温度测试仪中国XA-N台82年、良好温度测试5日记式温度记录仪中国TB-2台2新购、良好温度测试6混凝土应变计中国JMZX-215个若干新购、良好混凝土应变7钢筋应变计中国JMZX-4XX个若干新购、良好钢筋应变8温度传感器中国JMZX-4XX个若干新购、良好温度测试9钢弦式应变测试仪中国JMZX-20X台62年、良好应变测试10360棱镜瑞士LEICA件62年、良好几何测试1150cm游标卡尺中国CN-50件52年
24、、良好位移测试12数据采集仪中国S320台62年、良好应变数据采集13沉降观测标中国CJ-J个6若干、良好沉降观测14信号分析仪中国B&K2032台32年、良好信号分析15接线箱(及传输电缆)中国P-50个42年、良好静态应变数据采集16便携式计算机美国CQ40-422TX台42年、良好计算与分析设备17桥梁结构分析系统中国Midas桥梁博士套32年、良好模拟计算分析18桥梁风致振动响应分析程序中国BDANS套12年、良好耦合动力分析七、组织机构（一）机构组成施工控制是个高难度的但不是孤立的施工技术问题，它涉及设计、施工、监理等单位的工作。为做好本桥的监控工作，建议在组织形式上分两个层次开展施
25、工控制工作，即设立施工控制领导小组与施工控制办公室。重大技术问题由领导小组讨论决定，具体工作由施工控制办公室实施，指令通过监理发出。其组织机构人员建议安排如下：1、施工控制领导小组：组长：业主负责人副组长：监控、设计、监理和施工等方面负责人成员：业主、监控、设计、监理和施工等方面技术负责人2、施工控制工作办公室主任：监控方负责人 副主任：业主、监控、设计、监理和施工等方面现场负责人成员：全体监控人员、现场监理和施工相关人员（二）各单位分工1、业主协调各成员单位的工作，及时召集主梁施工控制会议。2、设计单位（1）提供结构计算数据文件、图纸、结构最终内力状态和线形。a、 成桥状态下的主梁和主墩控制
26、截面内力和应力；b、 成桥线形要求；c、 考虑施工过程的主梁累计挠度、主墩偏位。（2）会签控制小组发布的控制指令表。（3）讨论决定重大设计修改，负责变更设计后各种验算。3、施工单位（1）施工组织设计与进度安排，如有变更原定施工方案应及早提出。（2）挂篮挠度计算与试验。 （3）混凝土弹性模量试验。 （4）桥面施工荷载调查与控制。 （5）负责测试元件的现场保护，并为监控单位提供现场测试的便利条件。 （6）主梁、主墩及所有结构的位移测试，测试结果在每一梁段完成后及时汇交施工控制工作办公室。4、监理单位（1）签发施工控制指令。（2）监测主梁标高和墩顶偏位。（3）提供主梁断面尺寸测量结果。（4）每一梁段
27、完成后将有关监测结果及时汇总给施工控制工作办公室。5、监控单位（1）拟定施工控制方案。（2）施工过程结构应力、应变和温度观测，结构变位与相关单位共同完成，即变位由联合测量小组完成。（3）识别设计参数误差，并进行有效预测。（4）优化调整分析。（5）预告下阶段挂篮立模标高。（6）发生重大修改及时向领导小组汇报并会同设计单位提出调整方案。（7）主桥竣工后三个月内提交施工控制与监测成果报告。（三）施工控制工作程序由施工控制领导小组从总体上指挥施工控制工作的进行，具体实施由施工工作办公室完成。首先由施工控制方发出施工控制指令表，由设计方对其中的主梁标高等数据进行复核，然后报监理方确认签发至施工单位具体实
28、施。一个阶段施工完成后，监理将各方相关数据汇总至施工控制办公室进行简要小结，进而进入下一阶段的施工工作程序（详见附录二图2）。八、 质量保证体系与措施（一）建立健全质量保证体系在本项目中我们将严格按照招标文件及有关规定做好质量管理，并深入开展贯彻质量保证标准和质量改进活动，建立本项目的质量保证体系，把质量管理的每项工作具体落实到每个部门、每个人，使质量工作事事有人管，人人有职责，办事有标准，工作有检查，检查有落实，使全体人员都担负起质量责任。成立以项目负责人为组长的全面质量管理领导小组，副组长由工地负责人和技术负责人组成，组员由项目参加人员组成。质量保证体系框图见以图8-1。 图8-1 质量保
29、证体系框图（二）组织保证体系按照质量责任制的原则，建立项目负责人、工地负责人、技术负责人、监控小组等各级组织体系，并建立与各级责权利相统一的运行机制。组织保证体系如图8-2所示。图8-2 组织保证体系框图（三）制度保证体系.岗位责任制度将质量管理目标分解细化，实施岗位责任制。确保技术到位，责任到人。 项目负责人项目总负责人代表我单位履行对甲方的工程承包合同，组织贯彻执行项目质量方针、目标、质量手册和程序文件，确保质量体系的有效运行。 项目工地负责人1 负责本项目质量计划的实施，组织制定本项目各种质量管理办法。 负责本项目的组织分工，明确人员职责，发挥广大员工的积极性；负责本项目部员工的质量教育和培训。 主持对项目质量计划执行情况的检查，及时解决质保体系运行中的问题。 组织实施不合格项的纠正和落实预防措施。主持召开本项目部质量工作会议，积极开展各项管理活动，保证实现项目质量目标。 配合内、外部质量体系审核，对审核中发生的不合格项及时采取纠正措施。 认
