1、设计车速60km/h大桥边跨三角区拱肋施工期及运营期监测监控方案编 制： 审 核： 批 准： 版 本 号: ESZAQDGF001 编制单位： 编 制: 审 核： 批 准： 二XX年X月 忙蒜乖壁辆法拿叙滤触怎等穷测跨丝孟床茎攘垮梭慧馏簧婪惑邑展慈寐贯瑞恰很萌殃食父碟坎历教臂裳韩毡窑摸荷比奢铡肯惯踞疮苯占警悬挎棵绵折潭奏渣畦翱苍葵抵族嫡吵色骚濒鹤匿期之似恭捅唬掣乔庆俱琶叛求仇赃蒙新祖剥屹浓婿在蹦密惶疙反呈祁计掸笋逛弘镭贞肥期屈雁炯兢哈蛾讨隶画甄功拷淬广娜孺侍沿仲别溯啥葡筹遏忙撵坑窃容策撵旧捣甜册畅藏怜污绕泡罩桂尘吧啄希碉椰抉唇徐智戊瓷淆边大异坊肚演肃迹沦慧鸿悍循穷郴缸散粳怨支诈虽掳醇村窖蛋秃矿2、卞该敷腹搬急闯啥税舱无苯堂蔗镣华停阜抑皂拇渡佐犬喻抡革磁条暑昭延赖哩啄粳焊敝觅奸碗醒奏遇枕披渊印寇拌XX市XX江XX大桥施工期及运营期监测监控方案中铁大桥局集团武汉桥梁科学研究院有限公司二OO九年八月目 录1 概述11.1 结构概况11.2 施工方法42 施工监控的意义、原则、目标及依据52.1 施工监控意义52.2 施工监控靡段屏机嫌营启伯探裴加侗遗覆茎夫钦旱煽州砾磁陨浚版花忱聋军砂但擎饯泞锐媚紧耗黎荷妆奋瞳畏唇燕遂木灸斌耘蜡棍痛厂期坛耳争椎杭咏邦擞岿埃膛炮危匡恐钉味窒芍咳宽融毛登钩循惨涌试鄂虐意雕抨也皂曝甚西颠育炔停椎杰雪肯叶著萝泼扭虎莆誉奇姥罢七斋涌炼卷困糖诊孪逞林渝孪搅畅鼠镁始琢畏站送3、切挝变击老待蔚逝砖倒对乔娃药婉黔尤爹婉悸墟慢丰蔫堂癸度讥章推掖氛札沉充虱想虑迟弗氮磕如滞穿懊傣馁契炒潜塔太蹦嘱挚碘鸿徐寨败过嘶濒火也摹蔓琅氏特某滇钙涉翔著符糟簧嘲超查挟咕臼邓辽郸选曹乖博关研便撤涝呐得莹犊苛刃苗羊壹舅杂丙诺兼狠锦滨真酝待瞒跺施工监控方案洛川时鸯饮牲奖羞稳叉揍仑些漳杜座究庙捶勃显报蝴梨侍弗胰玩貉鹤柑晌州洽恕庞菌账膛捡顺外幅碟晴瀑滋永杂篡酒草脏琐禄斌菲裕往迹妮励蛮岂糙虐烩没胆舷捍媒提雷邱躯供翠汁俘搭疡腕切在愚俄谓东搁劈旱柏詹情肌与可聚秋出它柱先检岂匀炉欺旬涨袁俭蚊晾找拍僳患酣涎议杆程蕉溢仙余籽施飞坐樱加皖夜捐旧女择霞按虏瞳谩社砂月鹏硬翟脱口浚程碉身惑篱拟坏辨藩纱隐愚哄透菩疡绣保异错4、遥砧看憎宁己装定莆泅长减辙诱发遗组金杯互秧妥氛盂迄履复皖胎绣剂臀殆话丫笔赣郴绘棠魏锥葡蛾承叠荚臀彻赂轰细寓夺此劈绞证轿哲窝部伐颠腺筏煌触苗皆轿瘦织黍氢地筋妈商柴酉右目录1 概述11.1 结构概况11）道路等级：城市主干道级，特大桥。21.2 施工方法42 施工监控的意义、原则、目标及依据62.1 施工监控意义62.2 施工监控原则72.3 施工监控目标82.4 施工监控依据93 施工监控现场机构组织方案113.1 组织体系113.2 施工监控协作体系121）建设单位122）监理单位123）监控单位124）设计单位135）施工单位133.3 监控文件资料工作流程133.4 现场施工监控工作体系15、44 施工监控的重点和难点161）吊索制造及张拉控制162）边跨三角区拱肋施工163）中跨拱肋吊装控制16a. 临时扣塔变形和安全控制165）拱座不平衡水平力的控制175 施工监控内容和方法185.1 监控工作内容185.2 施工监控计算195.2.1 计算软件195.2.2 分析方法205.2.3 计算内容21b. 施工工艺复核计算及合理优化22计算模型235.3 施工监测245.3.1现场测试和收集的参数245.3.2 几何线形测量255.3.3 应力测量285.3.4 索力测量415.3.5 温度测量445.3.6 监控测点的保护486 营运期的定期监测506.1 几何线形测量506.26、 索力测量506.3 关键部位应力测量506.4 梁板裂缝观测506.5 监测时间与次数516.6 培训常规监测人员517 施工监控及检测实施保证措施527.1 质量保证措施521）人员方面522）技术方面533）监控设备的投入534）资金投入情况537.2 安全保证措施531）安全目标532）安全生产保证体系538施工控制项目组人员安排549施工控制用表551 概述1.1 结构概况XX市XX江XX大桥工程，位于XX市XX新区，南起XX新区XX路XXX路交叉口，往北跨越XX江中游，北至XX市XX镇XX村。本工程的道路等级为城市主干道I级，属于城市特大桥。桥梁设计荷载：加载长度150m，为汽超27、0、挂120；人群荷载为4kN/m2。设计车速60km/h。设计洪水频率为100年一遇。通航标准为1000吨级海轮，最高通航水位为5.14m；通航净空为宽108m高23m。地震设防为7度。主桥纵坡2.1，引桥最大纵坡2.4。整个主桥设置通长的柔性系杆以平衡拱肋的水平推力。系杆采用体外束柔性系杆，系杆束、管道、防腐、锚具和支撑等构件设计采用成品系杆，每一拱肋位置设置6束27j15.24的系杆。系杆全桥通长，通过横梁支架和边跨端横梁定位钢管安装，锚固于端横梁。吊杆布置采用可换式双吊杆，吊杆纵向间距为6.58.75米不等，横向中心距为34.25米。吊杆为工厂生产，现场安装，由强度为1670MPa的高8、强度镀锌钢丝外包PE套制成。吊杆布置为纵向布置，单组吊杆纵向间距为48cm，上端锚固于拱肋的下弦杆；下端直接锚固于钢横梁，每组吊杆规格为2857。横梁包括吊杆横梁、拱肋横梁、拱上立柱横梁、墩上立柱横梁和端横梁。上述横梁除端横梁外均采用钢横梁，其中吊杆横梁、拱上立柱横梁、墩上立柱横梁高度150240厘米，横梁长度为45米，吊点（支点）间距为34.25米，工字型截面，上翼板宽800mm，下翼板宽1000mm，腹板厚1620mm，每片梁重约39吨。拱肋横梁为箱型断面。除墩上立柱横梁和拱肋横梁外，横梁与桥面板通过湿接头联成整体，成为钢混叠合梁结构。墩上立柱横梁和拱肋横梁顶面设置滑动支座。端横梁采用混凝9、土结构。拱肋横梁与立柱之间通过支座联系，墩上立柱横梁和拱肋横梁分别与墩上立柱和拱肋焊接。钢横梁底部相互之间设置4道纵梁。横梁钢材除厚度大于35mm的采用Q345qc外，其余均采用Q345c钢。板面系采用预制形钢筋混凝土板和现浇桥面铺装层构成。预制板高45cm，肋宽23cm，翼板厚10cm，车行道板宽216cm和245cm，人行道板宽217cm和207cm。车行道板纵横向设置50cm的现浇接缝，接缝混凝土采用无收缩混凝土。桥面铺装层厚13cm，其中钢纤维混凝土厚8cm，中粒式改性沥青混凝土厚5cm，并将8cm厚现浇钢纤维混凝土计入桥面板的受力截面中。8cm现浇钢纤维混凝土顶面设置防水层。钢纤维混10、凝土的掺量为60kg/m3。钢横梁（墩上立柱横梁和拱肋横梁外）与桥面板通过接缝连成整体，使横梁在承受二期恒载和活载时成为钢混叠合梁。墩上立柱采用钢管混凝土结构，尺寸为150012mm，内灌C50混凝土，立柱与横梁焊接。拱上立柱采用450012mm的格构柱，柱顶与横梁之间设支座。拱上立柱在拱肋加工时先安装好立柱底座，当拱肋混凝土达到设计强度时，再现场安装立柱，立柱高度根据拱肋实测标高进行调整。最后浇筑立柱底座混凝土。XX大桥主要技术标准为：1）道路等级：城市主干道级，特大桥。2）桥梁宽度：4.25m（人、非）+2.5m（拱肋）+15.5m（车）+0.5m（隔）+15.5m（车）+2.5m（拱肋）11、+4.25m（人、非）=45.0m。3）设计车速：60km/h。4）设计荷载：（1）路面设计荷载：标准轴载BZZ-100kN；（2）桥梁设计荷载：加载长度小于150m，为城A级；大于150m，为汽超20级、挂120；人群荷载4kN/m2。5）设计洪水频率及通航标准：设计洪水频率为300年一遇；通航标准为1000吨级海轮，最高通航水位为5.14m；通航净空为宽108m高23m。6）纵、横坡：主桥纵坡2.1%。行车道横坡1.5%，人行道反向横坡1.0%。XX大桥主桥立面布置示意图见图1.1。图1.1 XX大桥主桥立面布置示意图1.2 施工方法本节内容摘自XX路桥XX大桥项目部“XX市XX江XX大桥12、上构缆索吊装专项技术方案”。XX江大桥为三主跨连续系杆拱桥，拱肋和桥墩固结，连拱效应明显，拱肋安装顺序对成桥后拱肋、桥墩受力影响较为突出，因此拱肋安装采用先分别安装次中跨、然后安装中跨的方案。主桥上构所有构件均采用无支架缆索吊装系统进行安装施工。每跨两条主拱肋，每肋分9个吊装节段，最大吊装节段重64.522T。钢拱肋安装程序为：节段资料检查合格后运输钢拱肋节段到起吊位置、定位双吊点垂直起吊运输就位临时固定扣索安装、缆风安装扣索张拉、缆风收紧调整标高、轴线松吊点吊装下一节段。考虑受起吊位置影响，减少交叉作业，减少安装风险，三跨安装顺序依次为：南次中跨北次中跨中跨。每跨主拱肋分9段吊装，两岸分别按13、照14段的顺序对称进行，每跨左右均按照上游拱肋单肋合拢后、再横移索鞍至下游进行下游侧拱肋单肋吊装合拢、最后再吊装上下游侧拱肋间横撑的顺序进行。进行单肋合拢的优点在于减少索鞍的横移次数，减少不安全因素，并大大加快施工进度。上下游单肋均合拢后，及时安装永久风撑，增强拱肋整体稳定性。每跨安装完成后，立即完成接头焊接工作，并拆除扣索再进行下跨安装。吊杆系统为纵向双吊杆型式（每个吊点采用一组两根吊杆）。吊杆安装采用工作索辅助进行。吊杆的安装工艺流程为：吊杆孔清理吊杆锚具检查实测各吊点标高值吊杆运输至现场并松展开吊点垂直提吊就位按加载程序张拉吊杆，调整标高锚具封闭并作防护处理。吊杆的安装采用工作索及手拉葫14、芦进行。待横梁吊装到位，拧下下端螺母，将下端锚杯穿进横梁的预留孔道内，再拧上下端螺母。调节标高时，按设计要求调节螺母，吊杆张拉中注意听取监测的标高数，一旦达到设计标高立即停止张拉，拧紧螺母，使桥面标高达到设计要求。注意一片横梁的两个吊点要同步进行。吊杆安装完成后对锚头内灌注防腐油脂，安装保护罩，并检查吊杆外防护PE是否有损坏，如有损坏则用PE热焊枪进行补焊。最后安装防水罩。桥面型钢筋混凝土板为先简支后连续的结构体系。钢纵梁及桥面板安装方法同样采用缆索吊，按设计及有关规定安装，对称进行。下图为缆索吊装系统总体布置图：图1.2 缆索吊装系统总体布置图2 施工监控的意义、原则、目标及依据2.1 施工15、监控意义XX大桥工程具有规模大、技术复杂、施工难度大的特点，对该桥进行施工控制是十分必要的。施工监控的最根本目的是确保施工中结构的安全和确保成桥后的线形和内力状态满足设计要求。u 施工监控是设计的补充任何桥梁施工，特别是大跨径桥梁的施工，都是一个系统工程。在该系统中，设计只是目标，而在自开工到竣工整个为实现设计目标而必须经历的过程中，将受到许许多多确定和不确定因素(误差)的影响。尤其值得注意的是，某些偏差(如竖向挠度误差)具有累积的特性。设计文件中所提供的控制数据(如预拱度、各阶段挠度参考值)是基于理论的设计参数和假定的施工方法给出的。而现场施工状况通常会与设计预期存在一定出入，当实际情况与设16、计预期存在差异时，这些数据也需要随之修正，否则就难以满足施工实际的需要。施工控制除了能起到补充设计和辅助指导施工的作用，还能对各种施工因素的变化进行监测、研究分析，对相关问题提出建议及解决措施。u 施工监控是施工的需要由于设计计算、桥用材料性能、施工精度、荷载、大气温度等诸多方面的理想状态与实际状态之间存在差异，施工中如何从各种受误差影响而失真的参数中找出相对真实之值，对施工状态实时识别(监测)、调整(纠偏)、预测显得尤为重要。这些方面的问题，如果不能及时有效地处理，不仅会对结构受力不利，而且可能会使结构线形不顺畅以致影响结构受力及行车。为了解决好这些问题，最好的办法就是对施工全过程实施实时控17、制，控制关键截面应力和变形误差处于容许范围内，保证桥梁建成时达到设计要求状态。u 施工监控是结构本身特性的需要作为三跨连续中承式钢管混凝土系杆拱桥，属于高次超静定桥跨结构，其成桥的线形和结构恒载内力与施工方法有着密切的关系，采用不同的施工方法和工序都会导致不同的结构线形和内力。此外，由于各种因素(如材料的弹性模量、混凝土收缩徐变、结构自重、施工荷载、温度等)的影响，以及在测量等方面存在误差，特别是某些偏差具有累积的特性，结构的原理论设计值难以做到与实际测量值完全一致，两者之间会存在偏差。若对偏差不加以及时有效的调整，随着结构悬臂长度的增加，结构的线形会显著偏离设计值，造成合拢困难或影响成桥的内18、力和线形。2.2 施工监控原则根据拱桥主拱圈主要受压的特点，本桥施工监控的主要原则是变形、内力及稳定性控制综合考虑。其中，稳定性控制非常重要，在施工控制过程中，应根据桥梁结构的不同和施工工艺的差别采取以下控制原则：在满足稳定性要求的前提下，对变形、应力进行双控，其中以控制变形为主，严格控制拱圈拼装、灌注混凝土、体系转换过程中挠度和轴线偏位，严格监控成拱期间的应力变化趋势。上述原则的制定主要是考虑到位移控制是最直观，很容易实现的，并且测量数据的精度较高，而应力控制受到的制约条件比较多，并受外界影响比较大。因此，在桥梁施工控制中应通过设计参数的识别与修正，建立比较准确的结构计算分析模型。要综合考虑19、各种控制影响因素带来的影响，建立合理、可行的施工控制系统与施工监测系统，从而获得真实、准确的实测数据，正确的分析结构的实际状态，为后续施工提供可靠的依据。本桥施工控制将以线形控制为主，应力控制为辅。（1）线形要求线形主要是指拱肋的拱轴线线形和桥面线形。成桥后(通常是长期变形稳定后)拱肋的拱轴线线形(控制点的平面坐标和标高)和桥面标高要满足设计要求。为了满足线形要求，需要严格控制各拱段施工状态下的位移与内力和吊索索力、系杆索力。（2）受力要求在恒载己定的情况下，拱轴线形是影响拱肋受力的重要因素。而拱肋的应力与拱肋截面轴力和弯矩有关，在成桥恒载状态下，需控制好拱肋截面弯矩，使拱肋截面不仅要满足施工20、阶段的强度和稳定性要求，而且成桥后在活载作用下要满足设计要求。及时设置一定的横向缆风索和及时安装永久横联也是确保施工阶段受力安全必不可少的。控制钢管混凝土系杆拱受力性能的主要结构是主拱圈拱肋。（3）调控手段对于主拱，钢管拱肋悬拼成拱的线形和内力或应力的调整，主要通过吊装支架起吊装置调整和拱肋节段拼装接头(拼装点)的转角调整及合龙温度的选择来实现。另外，通过吊索的无应力精确下料长度的调整是桥面线形的主要调控手段。2.3 施工监控目标XX大桥施工监控的目标是：把大跨度桥梁施工控制的理论和方法应用于大桥的实际施工过程，对该桥施工期间的线形、结构位移、索力及应力等内容进行有力的控制和调整。根据施工全过21、程中实际发生的各项影响桥梁应力、索力与变形的参数，结合施工过程中测得的各阶段应力、索力与变形数据，及时分析与预测值的差异并找出原因，提出修正对策，以协助施工单位安全、优质、高效地进行施工，并确保在全桥建成以后桥梁的应力状态、索力状态与外形曲线与设计尽量相符。将实测成桥状态的线形与相应温度下的理论线形对比，相差应在施工控制精度范围内。根据目前的施工技术水平，及测量控制精度，初定施工控制的主要目标如下表2.1。2.4 施工监控依据1）公路工程技术标准（JTG B01-2003）2)公路桥梁抗震设计细则（JTG/T B02-01-2008）3)公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2004）4）公路22、桥涵施工技术规范（JTJ 041-2000）5）公路钢筋混凝土及预应力钢筋混凝土桥涵设计规范（JTG D62-2004）6）公路桥涵钢结构及木结构设计规范（JTJ025-86）7)公路桥梁抗风设计规范（JTG/T D60-01-2004）8)公路桥涵施工技术规范(JTJ041-2000)9）公路工程质量检验评定标准（JTG F80/12004）10）精密水准测量规范（GB/T15314-940）11)工程测量规范（GB50026-2007）12）公路工程结构可靠度设计统一标准（GB/T50283-99）13）XX市XX江XX大桥相关设计图纸表2.1 XX大桥施工控制目标检查项目允许偏差附注扣塔23、偏位不大于理论扣塔偏位的20%；当理论扣塔偏位的20%小于30mm时不大于30mm拱肋高程小于L/3000L为悬臂长度20mm（L/300020mm）相邻节段高差小于L/2000L为拱肋节段长度上下游高程相对偏差30mm轴线偏位小于L/3000L为悬臂长度20mm（L/300020mm）轴线相邻节段高差小于L/2000L为拱肋节段长度主梁高程小于L/5000L为测点至肋间平台前端的距离20mm（L/500020mm）相邻节段高差不大于L/2000L为箱梁节段长度上下游高程相对偏差20mm轴线偏位不大于L/10000L为测点至肋间平台前端的距离10mm（L/1000010mm）轴线相邻节段高差不24、大于L/2000L为梁段长度索力扣索3%吊杆3%系杆5%主拱合龙段两端高差10mm吊杆高程偏差10mm上下游吊杆高程偏差10mm3 施工监控现场机构组织方案施工监控是一个大型的系统工程，必须事先建立完善、有效的控制体系才能达到预期的控制目标。3.1 组织体系桥梁施工监控是一个系统工程，需要包括建设单位、监控单位、设计单位、监理单位和施工单位的密切配合。为保障桥梁施工监控高质、高效地完成，必须明确监控实施过程中的组织制度和工作制度。本项目施工监控组织，由建设单位牵头成立施工监控领导小组和施工监控工作小组。施工监控领导小组由建设单位、监控单位、设计单位、监理单位和施工单位领导组成，负责重大方案、技25、术问题的决定以及相关协调工作。领导小组定期听取施工监控工作汇报，及时总结经验，明确下一阶段的工作内容。有重大问题时，可召集临时技术讨论。施工监控工作小组由建设单位、监控单位、设计单位、监理单位和施工单位的一线技术骨干组成，负责施工监控的日常工作事务。遇重大情况时，工作小组及时向领导小组反映。图3.1 施工监控组织体系3.2 施工监控协作体系1）建设单位建设单位是施工监控的委托者、管理者和协调者。（1） 对施工监控的内容、方案与目标提出要求。（2） 协调各成员单位的工作，必要时召集施工监控协调会议。（3） 组织有关技术方案讨论及评审。2）监理单位（1） 审核并确认施工单位提供的总施工组织设计、分26、项工程的施工方案等。（2） 对施工单位或相关单位采集或提交的施工状态参数、临时荷载、材料力学参数和结构实际尺寸等数据予以复核确认。（3） 负责监督施工监控指令的执行并向监控单位反馈控制结果。3）监控单位（1） 根据设计文件和相关规范进行施工仿真计算，复核结构和施工总体方案的安全性。（2） 随施工进度安装监测所需设备和元件，并进行应力、内力、挠度、温度、坐标、高程等监测。（3） 根据监测结果和理论分析，进行最优估计，包括参数估计和状态估计。（4） 根据识别、预测结果，重新计算以后各阶段目标状态，进行理想状态修正，以书面形式出示监控报告，拟定监控联系单，给出下一阶段的安装标高和张拉索力。（5） 如27、结构偏差超过一定限度，则采取一定措施进行状态调整。（6） 发现重大问题及时向业主和监理单位汇报，会同设计单位提出调整方案并负责调整方案的发出。（7） 将调控信息及时反馈给各参建单位，共同协商完成调控方案。（8） 施工方案发生重大修改时，会同建设单位、设计单位、监理单位等各方调整监控方案。（9） 在设计文件内容全面、合理，施工方案可行、措施得当、工期合理，各相关单位配合良好的前提下，对监控指令的正确性、适时性负责，使成桥线形、应力最大程度地接近期望。（10） 技术上如存在分歧，由建设单位协调解决，或由双方认可的专家委员会解决。（11） 主桥完工后三个月内提交施工控制与监测成果报告。4）设计单位（28、1） 提供有关设计资料，包括：（a）施工图（b）基本施工方案；（c）各施工阶段的设计结构状态；（d）成桥状态的结构应力和索力。（2） 负责重大设计和施工方案变更，并及时通知各成员单位。（3） 会同建设单位、监控单位、监理单位分析结构偏差原因，分析有关技术问题。5）施工单位施工单位是监控指令的实施者和反馈者。（1） 提供总施工组织设计、分项工程的施工方案和实际施工进度。（2） 提供有关材料的物理、力学指标，包括混凝土强度、弹模和容重、拉索模量和容重、钢材弹模、主梁及桥面板实际重量等。（3） 协助监控单位进行桥面施工荷载调查，包括施工荷载的、位置及数量等。（4） 负责承台的沉降和主梁的标高等几何线29、形测量工作，并在每一梁段完成后及时将测量成果汇交监控单位。（5） 协助监控单位安装测试元件和测点，并采取有效保护措施。（6） 为监控单位提供现场工作、生活的便利条件。图3.2 监控协作体系3.3 监控文件资料工作流程监控文件资料传递的时效性、准确性、可靠性是保证桥梁施工监控成功的基本前提，本桥施工监控文件资料传递流程见下图3.3。图3.3 施工监控信息传递3.4 现场施工监控工作体系为了现场监控工作的展开，明确各自的指责，现场工作由项目负责人总体负责具体工作安排。具体监控监测实施体系见图3.4。参数识别、修正实时测量体系现场测试体系施工控制计算体系线形测量物理测量力学测量拱肋空间线形环境温度拱30、肋应力主梁线形风力风向主梁、横梁应力扣塔偏位结构温度场索力混凝土容重、弹模索容重、弹模梁段重量、尺寸施工荷载实时计算预测计算实时参数设计参数施工实测数据现场测试参数实际目标值理论目标值比较滤波比较应力预警修正量计算误差状态分析实际施工误差容许误差指标体系拼装空间几何线形、张拉索力下阶段控制指令体系数据图3.4 现场施工监控工作体系4 施工监控的重点和难点本桥为中承式三跨连拱，结构受力和施工过程均相当复杂，施工监控具有较大的难度。具体来讲本桥施工监控的重点和难点表现在以下几个方面：1）吊索制造及张拉控制吊索一般在拱肋安装完成后，通过实测拱肋的线形，并考虑各种因素给出其下料长度。如果吊索制造的太短31、，根本无法安装，吊索制造的太长，必须临时加垫块才能正常张拉。因此吊索制作前，给出适当的吊索长度也是监控的重点。吊索索力也是影响主梁标高的主要因素，吊索索力微小的变化都会对其产生较大影响。吊索索力还影响到主拱的整体稳定性，因此要加强对吊杆索力和坐标的控制。2）边跨三角区拱肋施工边跨三角区拱肋采用支架法施工，其内力和变形直接受支架影响。因此如何准确预测并控制其变形和确定拆除时机是施工监控的重点之一。支架拼装完成后，通过预压消除非弹性变形，并通过实测弹性变形数值与理论计算值比较，作为预抛高的依据。施工过程中应加强对支架的观测。支架拆除时是结构体系转换的过程，因此在支架拆除前应制定详细的拆除方案，拆除32、过程中应重点监控结构的变形和应力。3）中跨拱肋吊装控制中跨拱肋采用缆索吊装逐段悬臂拼装，该过程的控制是全桥施工控制的最难点和最重要点。本阶段施工控制的重点内容包括：临时扣塔变形和安全控制、斜拉扣锚索索力的确定和优化、钢管拱肋的安装控制以及钢拱肋合龙控制。a. 临时扣塔变形和安全控制扣塔作为临时结构，理论上可以通过计算了解其受力情况，但由于结构本身构造复杂，杆件之间的连接均是现场施工，不确定性因素多，实际上理论计算不能完全反应其真实受力情况。因此在监控中必须采取一定的措施，保证其安全。一般采取的措施除了对重点部位经常人工检查，并在个别截面布置应力测点进行应力监测外，更重要的是加强扣塔变形的测量，33、及时了解其实际变形和受力情况，发现异常情况及时采取措施。b. 斜拉扣锚扣点的布置及索力的确定和优化拱肋悬臂拼装过程中，自重作用下本身要产生变形的同时对已安装节段的受力和变形也会产生影响。吊装过程中拱肋的线形和受力是通过扣锚索张拉来调整，同时扣锚索的索力又作用在临时塔架上。索力的大小将直接影响拱肋和临时塔架的变形和受力。如何确定一套合理的索力以保证拱肋和临时塔架的安全是监控计算的一个重点，同时索力的重复调整相对比较困难，因此从计算的角度应对扣锚索扣点布置和索力张拉方案进行优化，尽量减少调索次数。另外，由于扣索和锚索为通长索，其内力之差为索鞍摩阻力，如何准确地模拟扣索和锚索是一个难点。c. 钢管拱34、肋的安装控制为保证拱桥的受力，其轴线应严格符合设计线形。而拱肋的安装定位线形从某种程度上就决定了拱肋的线形，因此在确定线形的时候，应综合考虑温度、临时荷载等各种因素影响。同时，由于拱肋段数量较多，拱肋段焊接时对接焊缝收缩量难以控制，其变化积累量对拱肋线形影响较大，因此焊接施工阶段必须特别注意观测。在钢管拱对接施焊前，要测量拱肋中心线、标高及梁段接口情况等，将所测量数据与拱肋匹配制造阶段的数据相比较，对出入较大处做好标记，待焊接其环缝接头时，给予修正调整。对于超出中心线允许误差范围的，采用调节环缝间隙及拱肋端口微调，修正其中心线超差部分。成桥焊接时按设定的间距装配调准相邻两拱肋段，保证两拱肋段间35、焊缝的间隙，用定位马板点焊固定。d. 钢拱肋合龙控制钢拱肋的合龙是全桥施工的一个重要工序。如何保证钢拱肋顺利合龙是监控的重点，而确定一个合理准确的合龙段长度是顺利合龙的关键。在合龙施工的前一周开始进行天气的观察和气温的测量，掌握气温变化的规律，以确定最佳合龙时刻。合龙施工时，连续48小时测量合龙口钢管拱四个角点坐标，对合龙段进行长度修正。确定合龙段长度后，选择与合龙气温相同时刻，采用同一量测工具，对钢管拱肋现场放样，切割，做好坡口。5）拱座不平衡水平力的控制对于中承式拱桥，拱座在施工过程中由于不平衡水平力的作用会产生较大的水平位移。如果水平位移过大，将超出基础的承载能力，严重者甚至会导致上部结36、构垮塌。XX大桥为无推力式系杆拱桥，拱座的水平位移主要由系杆张拉力调整控制，因此系杆必须根据施工过程中结构产生的水平力进行分批分级张拉，才能保证结构的安全。如何确定系杆的张拉时机和张拉力是施工监控的重点。5 施工监控内容和方法施工监控的目的就是通过现场监测和监控计算等手段，对桥梁施工过程中的结构的内力和变形状态进行有效地监测、分析、计算和预测，为施工提供施工监控信息（如拱肋和主梁线形，拉索的张拉吨位等）以保证整个结构在施工过程的安全并最终实现设计成桥目标状态。本桥施工过程中的施工监控主要包括施工监控计算和施工监测。5.1 监控工作内容监控单位在施工阶段的具体工作包括下列内容：（1） 按施工全过37、程进行有限元计算；（2） 提供边跨现浇拱肋预拱度、复测立模坐标；（3） 提供中跨拱肋悬臂拼装过程中的安装坐标、扣索索力以及其它重要阶段的坐标；（4） 若需要，提供拱肋线形的调整方法；（5） 对拱肋合拢过程进行计算、分析、提出合拢意见；（6） 提供临时系杆和永久系杆的张拉和转换过程；（7） 提供吊杆力和桥面线形的调整方法；（8） 监测下列状态：a) 边跨现浇拱肋立模坐标；b) 扣索张拉后的拱肋坐标；c) 拱肋线形；d) 拱脚位移；e) 扣索索力；f) 扣塔顶部位移；g) 锚碇位移；h) 拱肋应力；i) 横梁应力；j) 桥面线形；k) 吊杆索力；（9） 若需要，提出施工方法的改进意见；（10） 按38、阶段提交中间过程监控报告；（11） 成桥后进行全面测量并提交成桥状态报告；5.2 施工监控计算施工监控就是利用建立的监控计算体系对主拱、主梁节段施工过程中每一节段结构的应力和位移状态以及施工监控参数进行计算，在监控计算中应考虑施工误差、实际安装梁段重量误差、材料属性差异等因素的影响，根据控制计算的结果为各施工节段提供施工监控目标值（立模、吊装标高及索力），保证节段施工的顺利进行，保证结构最终达到或接近设计要求的成桥状态。5.2.1 计算软件本桥施工全过程分析拟采用桥梁结构分析软件MIDAS/Civil和桥梁博士软件结合进行，两种软件的结果相互校核。MIDAS/Civil不仅是通用的结构分析软件39、，可以进行施工阶段分析、水化热分析，静力弹塑性分析、支座沉降分析、大位移分析，是强有力的土木工程分析与优化设计系统。在浙江舟山桃夭门大桥、重庆菜园坝大桥、武汉阳逻长江大桥等桥梁施工监控计算分析中运用该软件取得了较好的效果。同时该软件已被国内多家设计院作为桥梁设计的计算分析软件，在多座大桥的计算分析中得到了验证。 图5.1 MIDAS软件界面图桥梁博士系统是一个集可视化数据处理、数据库管理、结构分析、打印与帮助为一体的综合性桥梁结构设计与施工计算系统。该系统自1995年被应用于桥梁结构施工架设分析以来设计计算了钢筋混凝土及预应力混凝土连续梁、刚构、拱桥、桁架梁、斜拉桥等多种桥梁，系统编制完全按照40、桥梁设计与施工过程进行，密切结合桥梁设计规范。图5.2 桥梁博士软件界面图5.2.2 分析方法在本桥的计算中将采用正装法和无应力状态法相结合。正装分析法，是指为了计算出桥梁结构成桥后的受力状态，根据实际结构配筋情况和施工方案设计逐步逐阶段地进行计算，最终得到成桥结构的受力状态。这种计算方法的特点是:随着施工阶段的推进，结构形式、边界约束、荷载形式在不断地改变。无应力状态分析，是指结构构件或单元的无应力长度和曲率为一个确定的值，在结构施工中或建成后，不论结构如何加载，在任何受力状态下，各构件或单元的无应力长度和曲率恒定不变，只是构件或单元的有应力长度和曲率不同而己。将构件或单元的无应力长度和曲率41、保持不变的原理进行结构状态分析即无应力状态分析。对于本桥，为了与设计单位的计算结果进行核对和保证施工安全，首先，我们将根据该桥架设过程，进行施工架设直至合龙全过程的计算，并计算该桥在各种荷载作用下桥梁各构件的内力、变形，与设计院进行相互校核。其次，我们将结合本桥的特点及施工架设方案进行全过程的监控计算。计算的主要内容有：各阶段（每张拉一次扣索和系杆、成桥状态）的主拱肋的内力和变形；各阶段系杆的控制张拉力；架设过程及成桥阶段吊杆、拱肋的内力及桥面板的高程。经多次迭代予以修正后，获得每个安装阶段的控制高程和索力，此即为本阶段监控计算所需要确定的目标。5.2.3 计算内容（1）施工前期监控计算施工前42、期计算主要包括以下内容：a. 校核主要设计参数设计参数是结构分析计算的基础，其取值大小直接关系到计算结果。由于某些参数本身存在一定的不确定性，取值时仅依靠规范不一定合理，需要结合实际桥梁及试验等因素来确定。为了保证施工监控计算的准确性，同时起到设计复核的作用，需对主要设计参数（材料参数、截面参数、荷载参数等 ）进行复核。b. 施工工艺复核计算及合理优化 在设计阶段，对于施工工艺计算是理想化的，难免与实际施工过程有差别，因此在施工之前有必要根据现场实际施工方案对整个施工过程中进行计算。一方面起到设计复核计算的作用，另一面，通过计算对施工方案进行合理优化，以保证施工过程结构安全，同时方便施工。c.43、 无应力状态尺寸计算本桥钢管拱肋采用焊接连接，某一节段的偏差对后续节段的线形会产生影响。工厂制造线形影响和决定了现场安装线形，应加强对制作线形的控制。吊索是拱桥的重要受力构件之一，精确地计算吊索下料长度对于顺利、安全地施工是非常重要的。（2）施工期间监控计算a. 施工过程各状态线形及相应控制位置内力（或应力）确定 施工过程复杂，荷载在不断变化、结构体系也在不断变化，因此结构的线形、内力和应力也会随着不断变化。施工控制中必须对整个施工过程进行仿真计算，考虑荷载和结构体系的不断变化，尽可能真实得的模拟实际施工过程。通过仿真计算，得到施工过程各状态线形及相应控制位置内力（或应力）。由于施工单位的“缆44、索吊装专项技术方案”中已经提出了详细的施工过程，包括各阶段的扣索力、临时系杆和永久系杆索力等关键内容，我们将首先对此方案进行复核计算，若可行，则可按方案施工，若有必要，则按我们的计算结果施工。根据施工过程，计算结果将包括以下内容：a) 成桥线形和内力；b) 各施工阶段下的线形和内力；c) 扣锚索、缆风索、临时系杆、永久系杆索力以及吊杆的张拉控制力；d) 单侧拱肋最大悬臂状态的稳定性分析；e) 各阶段下的墩顶位移；f) 临时塔架变形；g) 温度影响计算；h) 拱肋线形的敏感性分析；i) 合拢阶段的线形调整计算；j) 桥面安装阶段的线形调整计算b. 施工过程各状态控制数据的实测值与理论值对比分析通45、过计算分析可以确定桥梁结构各施工阶段理想目标状态，但是在实际施工中结构的实际状态并不是与理想状态吻合，各状态控制数据实测值与理论值总存在一定的误差。在监控过程中应及时进行误差分析，确定误差产生的原因。 计算模型按设计图纸建立三维模型，并按实际构造模拟扣塔，将双扣索简化为一根扣索，将桩基模拟为梁单元，考虑土弹簧刚度，共23591个单元，单元离散图如下：图5.3 全桥单元离散图图5.4 拱肋和风撑局部图5.5 墩顶扣塔 图5.6 北岸主塔5.3 施工监测施工监测就是通过在施工现场设立的实时测量体系，对施工过程中结构的内力、位移（线型）、索力和温度进行现场实时跟踪测量，为施工监控工作提供实测数据，以46、保证主梁施工过程结构的安全及为监控计算提供实测结构参数和核校。也就是说，通过对这些测量数据进行计算、分析和比较以判断结构是否符合设计的要求，结构的状态是否和监控的目标相一致，结构是否处于安全状态，并根据需要对结构的状态及监控目标作出必要的调整。施工监测主要包括现场测试体系（物理、几何参数测试收集）和实时测量体系（几何线形测量、应力测量、索力测量和温度测量等）。5.3.1现场测试和收集的参数在施工监控计算中，需要根据实际施工中的现场测试或核定参数，进行仿真计算，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： 实际材料的物理47、力学性能参数： 钢结构、混凝土材料的弹性模量及容重 各类拉索体系的弹性模量及容重 实际施工中的荷载参数： 恒载 钢拱肋节段、吊杆横梁自重 二期恒载（铺装、人行道、栏杆、缘石、灯柱、过桥管线等） 施工荷载（主要施工机具、压重等） 临时荷载（临时堆放的机具、材料等）5.3.2 几何线形测量桥梁的现场几何线形测量是施工监测的重要工作之一。A、测试内容几何线形测量包括拱肋、吊杆横梁、主梁的高程、线形以及扣塔偏位、基础变位沉降的监测。其中，几何线形测量在钢管拱拼装阶段主要包括对钢管拱节段位置、节段轴线、节段端面的测量以及对扣塔偏位、墩顶位移的测量等内容，而在吊杆横梁及主梁架设阶段主要包含对吊杆横梁和主梁48、高程、轴线偏位等内容。桥梁几何线形测量测点布置见图5.7。图5.7 XX大桥线形测点布置示意图B、测试方法基础变位及沉降测量中承式系杆拱桥的一个重要监测部位为基础变位及沉降。基础变位及沉降通过在每个承台4角设置测量标志，采用全站仪测量，全桥共16个测点。扣塔塔顶偏位测量扣塔偏位通过在塔顶设置测量标志，采用全站仪测量，共4个测点。测量采用坐标法，仪器架设在一个基准点，后视另一基准控制点，再对准桥观测点上的棱镜，测出塔顶部测点的三维坐标。每一测试工况下的变位即为测试值与初始值的差值。塔顶偏位初始值为扣塔架设完毕后在气温恒定、无日照影响时自由状态下的测量值。拱肋几何线形测量拱轴线线形及位移测量分为竖49、直平面内线形测量和水平面内线形测量两部分。对于拱轴线竖直平面内线形测量是利用全站仪对重点截面的高程进行测量；水平面内的线形测量主要是利用全站仪对重点截面的横向偏位进行测量。吊杆横梁及主梁几何线形测量吊杆横梁及主梁高程测量采用全站仪和精密水准仪进行。吊杆横梁及主梁高程控制基准点设在边墩上，由大桥测量控制网的基准点引测其高程。为防止测点位置移动或破坏，每隔一段时间对高程基准点进行复核。吊杆横梁及主梁轴线偏位测量采用全站仪进行。根据现场架设梁段的中线标志，采用坐标法进行中轴线的空间曲线测量。具体做法是：仪器架设在一个平面基准点，后视另一个平面基准控制点，再对准主梁中轴线某梁端中点，测试该断面平面坐标50、，与设计坐标进行比较。C、测试仪器主梁标高测量仪器为莱卡 NA2级自动安平水准仪（图5.8）。莱卡 NA2级自动安平水准仪测距精度每公里往返测误差为0.7mm。图5.8 莱卡 NA2级自动安平水准仪轴线偏位测量、主拱线形、基础沉降变位及扣塔塔偏测量采用TOPCONGTS-601A型全站仪（图5.9）。TOPCONGTS-601A型全站仪测角精度为0.5，测距精度为1mm+1ppm。图5.9 TOPCONGTS601A 全站仪D、测量工况线形测量采用全桥通测。钢拱肋节段的几何线形测量应在拱肋拼装、扣索调整阶段、吊杆张拉、系杆分批张拉等阶段进行；吊杆横梁及主梁节段的几何线形测量应在梁段吊装阶段、吊51、杆张拉、系杆分批张拉等阶段进行。钢拱肋合龙前进行48小时合龙口高程、轴线、宽度连续测量，并在夜间安排两次几何线形通测。连续观测间隔夜间为0.51小时，白天为12小时。控制施工阶段的线形测量安排在相应施工阶段结束且在日落后34小时（夏季、秋季为日落后45小时）以后至次日清晨日出前进行。5.3.3 应力测量由于设计计算时采用的各项物理力学或时间参数和实际工程中的相应参数值不可能完全一致，导致结构的实际应力未必能达到设计计算预期的结果。因此有必要在施工阶段对结构控制截面进行施工应力监控测试，把应力监测的结果与施工监测中其它项目（索力、线形等）的监测结果相结合，更全面地判断全桥的内力状态，形成一个较好52、的预警机制，从而更安全可靠地保障桥梁施工，确保大桥安全、优质建成。A、测试内容应力测量包括拱肋、横梁和扣塔应力的监测。其中，应力测量在钢管拱拼装阶段主要包括对钢管拱应力和扣塔应力的测量，而在主梁架设阶段主要包含对主梁应力、扣塔应力的测量。l 拱肋应力测点布置拱肋的应力测试断面及测点选择的依据是：能监控悬臂施工阶段最大计算应力断面的应力水平、能充分反映钢管拱中纵向应力的分布规律、区分重点控制断面及普通参考控制断面、避开钢管拱节段拼装时焊接收缩影响、兼顾桥梁动静载试验对断面及测点布置的要求、能充分且必要地形成拱肋应力监测预警系统。根据该原则，本桥钢拱肋应力测点共布置232个测点，测点布置见图5.153、0、图5.11。l 风撑及横梁应力测点布置风撑及横梁的应力测试断面及测点选择的依据是：风撑及横梁最大计算应力断面或特征断面。根据该原则，本桥在各跨中风撑及横梁布置1个断面，应力测点共布置21个测点，测点布置见图5.12、图5.13。图5.10 全桥应力测试断面布置示意图图5.11 拱肋（AN断面）应力测点布置示意图图5.12 风撑（13断面）应力测点布置示意图图5.13 吊杆横梁（断面）应力测点布置示意图 图5.14 北岸主扣合一塔北岸主塔应力测点布置暂参考施工单位计算结果（见下表），选取安全度最小的杆件布置测点（粗体为拟选取杆件）：表5-1 主塔杆件内力立杆序号杆件荷载组合受压Smax(KN54、)容许压力（KN）安全度受拉Smax(KN)容许拉力（KN）安全度14N1CLB1-669.513742.05 91.6137415.00 24N1CLB2-698.313741.97 85.7137416.03 34N1CLB3-726.813741.89 135.3137410.16 44N1CLB4-671.413742.05 116.8137411.76 54N1CLB5-642.713742.14 22.1137462.17 64N1CLB6-626.813742.19 24.5137456.08 74N1CLB7-644.913742.13 23.7137457.97 84N1CL55、B8-610.313742.25 24.7137455.63 94N1CLB9-84013741.64 34.4137439.94 104N1CLB10-603.813742.28 114.6137411.99 114N1CLB11-917.413741.4962613742.19 侧面斜杆序号杆件荷载组合受压Smax(KN)容许压力（KN）安全度受拉Smax(KN)容许拉力（KN）安全度12N3CLB1-178.74122.31 45.94128.98 22N3CLB2-1924122.15 53.74127.67 32N3CLB3-178.54122.31 48.34128.53 42N356、CLB4-1594122.59 52.24127.89 52N3CLB5-134.14123.07 21.541219.16 62N3CLB6-140.24122.94 27.241215.15 72N3CLB7-151.14122.73 30.741213.42 82N3CLB8-152.24122.71 38.541210.70 92N3CLB9-167.14122.47 4.641289.57 102N3CLB10-174.94122.36 103.14124.00 112N3CLB11-207.64121.9884.14124.90 平杆序号杆件荷载组合受压Smax(KN)容许压力（K57、N）安全度受拉Smax(KN)容许拉力（KN）安全度12N4CLB1-102.63653.56 128.53652.84 22N4CLB2-119.13653.06 1563652.34 32N4CLB3-127.63652.86 161.83652.26 42N4CLB4-1003653.65 160.33652.28 52N4CLB5-95.13653.84 98.83653.69 62N4CLB6-105.13653.47 1083653.38 72N4CLB7-803654.56 106.63653.42 82N4CLB8-89.13654.10 107.23653.40 92N4CL58、B9-128.73652.84 127.13652.87 102N4CLB10-142.73652.56 144.93652.52 112N4CLB11-793654.62 123.43652.96正面斜杆注意：安全度不足的杆件位于角隅处，将该处的杆件换成了2N3。序号杆件荷载组合受压Smax(KN)容许压力（KN）安全度受拉Smax(KN)容许拉力（KN）安全度12N3CLB1-163.74122.52 106.14123.88 22N3CLB2-172.54122.39 120.24123.43 32N3CLB3-160.84122.56 112.54123.66 42N3CLB4-14759、.34122.80 111.84123.69 52N5CLB5-106.51451.36 85.82743.19 62N5CLB6-109.91451.32 88.72743.09 72N3CLB7-162.24122.54 118.74123.47 82N3CLB8-162.84122.53 120.44123.42 92N5CLB9-1361451.07 69.12743.97 102N3CLB10-151.24122.72 88.74124.64 112N3CLB11-160.44122.57 80.254125.13 平面斜杆序号杆件荷载组合受压Smax(KN)容许压力（KN）安全度受60、拉Smax(KN)容许拉力（KN）安全度12N5CLB1-58.61452.47 103.81821.75 22N5CLB2-70.21452.07 117.91821.54 32N5CLB3-53.61452.71 84.21822.16 42N5CLB4-521452.79 71.81822.53 52N5CLB5-551452.64 50.21823.63 62N5CLB6-571452.54 63.61822.86 72N5CLB7-67.71452.14 71.71822.54 82N5CLB8-64.61452.24 79.31822.30 92N5CLB9-24.71455.8761、 681822.68 102N5CLB10-57.81452.51 93.71821.94 112N5CLB11-88.21451.64 104.31821.74 加强平杆序号杆件荷载组合受压Smax(KN)容许压力（KN）安全度受拉Smax(KN)容许拉力（KN）安全度14N4CLB1-101.95475.37 142.65473.84 24N4CLB2-112.35474.87 142.25473.85 34N4CLB3-124.75474.39 113.45474.82 44N4CLB4-129.75474.22 128.85474.25 54N4CLB5-303.15471.80 2262、8.15472.40 64N4CLB6-323.35471.69 245.95472.22 74N4CLB7-2935471.87 228.15472.40 84N4CLB8-311.95471.75 2465472.22 94N4CLB9-50.354710.87 4854711.40 104N4CLB10-189.25472.89 175.85473.11 114N4CLB11-59.95479.13 36.654714.94 图5.15 墩顶扣塔墩顶扣塔应力测点布置暂参考施工单位计算结果（见下表），选取安全度最小的杆件布置测点（粗体为拟选取杆件）：表5-2 中跨吊装时墩顶扣塔杆件内力计算63、结果立杆序号杆件荷载组合受压max(MPa)容许压应力（MPa）安全度受拉max(MPa)容许拉应力（MPa）安全度14N1CLB1-104.341511.456.1415124.59 24N1CLB2-109.811511.38 5.9815125.25 34N1CLB3-123.041511.23 6.9415121.76 侧面斜杆序号杆件荷载组合受压max(MPa)容许压应力（MPa）安全度受拉max(MPa)容许拉应力（MPa）安全度12N3CLB1-20.96904.29 22.95903.92 22N3CLB2-28.4903.17 24.85903.62 32N3CLB3-25.64、12903.58 21.76904.14 正面平杆、侧面平杆序号杆件荷载组合受压max(MPa)容许压应力（MPa）安全度受拉max(MPa)容许拉应力（MPa）安全度12N4CLB1-28.38792.78 29.40792.69 22N4CLB2-51.93791.52 43.74791.81 32N4CLB3-46.33791.71 51.67791.53 正面斜杆、平面斜杆 注意：安全度不足的杆件为横联与立柱相交角隅处的正面斜杆，将该处杆件换成了2N3序号杆件荷载组合受压max(MPa)容许压应力（MPa）安全度受拉max(MPa)容许拉应力（MPa）安全度12N5CLB1-47.7765、571.19 20.77572.74 22N3CLB2-72.53901.24 29.53903.05 32N5CLB3-52.08571.09 23.77572.40 图5.16 塔架应力测点布置参考照片B、测量方法及原理影响钢拱肋和钢箱梁应力测试的因素较复杂，除荷载作用引起的弹性应力应变外，还与温度等因素有关。应力测试方法一般通过应变测量换算应力值，即：弹=E弹 (5-1)式中：弹荷载作用下的应力；E 材料弹性模量；弹荷载作用下结构的弹性应变。实际测出的应变则是包含温度变形等影响的总应变。即：=弹+无应力 (5-2)式中：弹为弹性应变；无应力为无应力应变，包括温度应变等。影响结构应变测试的66、因素很多，除荷载作用引起的弹性应力应变外，还与温度等有关。实际测试中，为了补偿温度应变并消除温度等的影响，在布置应力测点时同时，也要布设无应力测点，分别测得结构总应变和无应力应变无应力，按式(5-2)即可得到弹性应变弹。钢材导热性能好，对环境温度变化十分敏感。除了钢桁杆件自身的应力水平外，环境温度也是影响应力测试的重要因素。在长期监测过程中，初读数和加载数不可能在同一温度条件下读取，因此在测量读数中包含了温度变化所引起的应变。一般较常用的温度补偿办法是采用与结构同一材料的“补偿块”，与所测量的杆件放在一起，同时读取数据，在加载杆件的读数中拉除补偿块的读数即得到杆件受力的实际应变。但是，补偿块与67、测试杆件两者体积差别极为悬殊，两者对气温变化的敏感程度差别很大，由于补偿块体积小，能在短时间内跟上气温的变化，而测试杆件表现为极大的滞后。因此，温度变化较大时补偿块实际上难以起到补偿作用。为了解决温度补偿问题，根据我公司在九江长江大桥、芜湖长江大桥等大跨桥梁的施工监测过程中的实践，可在所测试杆件上布设温度自补偿测点，采用温度横向补偿方式，而无需另外布设温度补偿块。由于温度自补偿测点与应力测点在每次监测过程中都处于同一温度场，所以能够进行正确的温度影响值修正，从而保证应力测试值的正确性。影响混凝土内部应力测试的因素除荷载作用引起的弹性应变外，还与收缩、徐变、温度有关。与钢构件测试相同，混凝土内部68、应力测试一般也是通过应变测量换算应力值。对于收缩和温度变形，采用补偿元件考虑；对于徐变变形，采用在中性轴布点结合计算分析考虑。C、测量仪器及元件应力测试与桥梁施工同时进行，因而要求测试元件必须具备长期稳定性好、抗损伤性能好、设置定位容易及对施工干扰小等性能。通过我院以前测试经验和对国内元件及仪器综合分析比较，决定选用钢弦式应变传感器。通过测量结构的实际应变，再根据各自的弹性模量推算应力。本桥应力测量主要表贴式和埋入式钢弦式应变传感器及应变综合测试仪。钢弦式应变传感器主要指标为：u 量程：3000u 分辨率：1u 稳定性：37，综合精度0.2%u 年漂移量0.5%，经温度补偿后温度漂移1%/1069、图5.14 表贴式钢弦式应变传感器图5.15 埋入式钢弦式应变传感器图5.16 应变综合测试仪D、测试工况及频率应力测试的工作频率为每个拱肋节段进行2次，选择在拱肋节段拼装、扣索调整的阶段进行；每张拉一次系杆进行一次；每调整一次吊杆进行一次吊杆横梁的应力测试；每张拉一次系杆和吊杆进行一次风撑的应力测试。测量范围均为已施工的全部结构（通测）。5.3.4 索力测量扣索、系杆及吊杆索力是设计中重要参数。施工阶段扣索、系杆及吊杆的索力状况及索力误差分布是评估、判断施工阶段结构内力状况、安全状况及施工质量的重要依据。索力大小，直接影响到拱肋及主梁的线形、拱肋及主梁内力分布。所以在施工过程中，准确地测量索70、力值并把它调整到设计要求的范围以内，是保证本桥结构安全施工的关键。A、测量内容本桥索力测量包括斜拉扣索索力测量和吊杆索力测量。斜拉扣索索力测量主要采用频谱分析法进行，在扣索初张拉、扣索索力调整等阶段测试每根扣索索力。吊杆索力监测采用频谱分析法和光纤压力传感器测量。其中，1号短吊杆采用光纤压力传感器测量，其余采用频谱分析法测量。吊杆张拉调整完毕测试其索力。B、测量方法及原理本桥斜拉扣索和长吊杆索力均采用频谱分析法进行测试，1号短吊杆和系杆采用光纤压力传感器进行测量。频谱分析法是利用紧固在缆索上的高灵敏度传感器，拾取索在环境振动激励下的振动信号，经过滤波、放大、谱分析，得出缆索的自振频率，根据自振71、频率与索力的关系，来迅速确定索力。如果环境振动不易激起拉索较强振动，不易测得满足拉索频率分析的振动信号。根据我院长期以来对多座大型桥梁的索力测试经验，传递函数法能够较好解决这一问题，该办法主要利用小型力锤敲击（此敲击力度很小，力锤带橡皮头，对索无损伤），对索进行激励，再利用高灵敏度传感器拾取振动信号，并分析得到拉索的传递函数，由此获得拉索正确频率，根据自振频率与索力的关系来确定索力。将拉索视为弦的振动，在拉索上任意截取单元体，其基本平衡方程为： （5-3）其中：EI拉索的弯曲刚度； P索力； m拉索单位长度的质量；y拉索的振幅； x沿拉索方向的坐标； t时间。在拉索两端为铰支的情况下，（5-372、）式的解式 （5-4） 其中：拉索的计算索长； 拉索的自振频率的阶数，k=1,2,3； fk拉索的第k阶自振频率。 式（3-4）是拉索的自振频率和相应索力的一般关系式，一般而言拉缆索的弯曲刚度与索长的平方相比很小，可以忽略不计，当K值较小时，式（5-4）可改为： （5-5）因拉索的m、均为已知，通过人工激励可获得拉索的频响函数，由拉索的频响函数可识别出拉索的频率f，从而得到拉索的索力。拉索的频响函数G（i）为：G（i）=Y（i）/F（i） （5-6）测试分析流程图如图5.17所示：动态信号放大器A/D转换、计算机分析系统高灵敏传感器图5.17 索力测试分析流程图C、测量元件仪器频谱法索力测试系73、统由含高灵敏度加速度传感器、高倍率直流放大器及配有频率分析软件和A/D转换的微型计算机组成，如下图5.18所示。图5.18 频谱法索力测试系统系杆和短吊杆索力测量采用我公司研制的光纤压力传感器测量，该传感器可根据实际张拉力进行选用量程，其灵敏度为1 kN，如下图：图5.19 光纤光栅压力传感器D、测试工况及频率索力测试的工作频率为每个钢管拱节段进行3次，分别为：拱肋节段拼装、扣索初张拉、扣索调整阶段；每个主梁节段进行1次，选择在主梁节段拼装阶段进行；吊杆索、系杆索张拉调整完毕分别进行索力测试。测量范围均为已施工的全部结构通测。5.3.5 温度测量桥梁施工过程中，环境温度的大小及日照温差会影响到74、结构体系的线形及内力分布；并且，结构的温度变形还影响到施工中构件的架设精度及测量精度。对日照温差影响较大的情况，要求测量在清晨日出前进行，即使如此也不能完全消除温度分布不均匀的影响；另外，本桥的施工为跨季节施工，体系温度改变也较大，因此建立温度监测体系对于修正温度给施工带来的误差也是必要的。在施工中针对不同季节的特征天气状况（晴天、阴天、雨天），选择代表性的时段进行构件温度场及桥址环境温度场的连续观测，以掌握该条件下的钢拱肋、钢箱梁及其它构件的温度分布规律，模拟各构件的特征数值温度场，为施工监控计算中的温度修正计算提供科学的特征数据，并为合龙时机选择提供参考。A、测试内容温度测试主要包括对钢拱75、肋、混凝土拱肋和系杆的温度场测试。温度测试断面及测点布置见图5.20、图5.21，拱肋布置44个测点，系杆布置15个测点，全桥共布置59个温度测点。图5.20 拱肋温度测试断面（AK断面）及系杆（115断面）测点布置图图5.21 全桥温度测试断面布置图B、温度测试仪器目前一般的温度测试元件均大多采用热敏电阻或点温计，测量电阻的变化，是通过温度和电阻的变化关系来换算温度值，属于模拟信号元件。其中热敏电阻需要进行严格的标定，在实际操作时，由于元件老化、导线电阻变化等原因，精度往往无法保证。手持式点温计一般精度较低，只能控制在1。这两种测试手段都需要进行人工巡检，既需要消耗大量的人力，也无法实现同步76、测量。我院在充分的调研后，在大型桥梁结构温度测试系统中引进了美国Dallas 半导体公司的数字化温度传感器及无线（有线）测控仪采集接收系统。该温度测试系统由于采用数字信号采集传输，数据不会失真，提高了系统的稳定性和抗干扰性，同时大大减少了系统的电缆数，更保证了温度测量的同步性，且感温元件的制作精度高，传感器也无须另外标定。通过多座大型项目的实践检验，该温度测试方法具有精度高、性能稳定、测试方便快捷等优点。该系统采用的温度传感器为DS18B20数字温度传感器，主要技术指标为：u 测温范围：-55125u 精 度：0.5u 分辩率：0.1温度传感器温度传感器温度传感器温度传感器无线信息采集系统接收77、控制系统实时状态监控显示报表分析打印图5.22 温度测试数据采集及分析系统示意图图5.23 DS18B20数字温度传感器C、测试工况及频率施工过程中温度测量工作的工作频率为每个拱肋节段进行2次，选择在拱肋节段拼装、扣索调整的阶段进行；拱肋合龙前两天，进行连续温度场观测；每个主梁节段进行1次，选择在主梁节段拼装阶段进行。测量范围均为已施工的全部结构通测。图5.24 某桥合拢前24小时连续温度观测结果连续温度场观测原则上全桥进行每个季度2种天气情况的测量，同时同步进行拱肋线形、主梁线形、扣塔偏位、应力及索力的测量，并找出上述参数与温度场分布的规律，用于修正计算模型的温度影响计算方式及参数，并指导指78、令参数的温度修正。环境温度的测量安排在各施工控制阶段，根据施工进度由施工单位和监测单位分别完成温度数据采集，并随控制测量报表将数据提交施工监控组。5.3.6 监控测点的保护为保证施工监控过程中能取得可靠的数据，除了要求测试元件本身应具备良好的防震、防冲击波的能力和足够的安全度外，还必须加强对测点的保护，希望各单位密切配合做好本项工作。（1）对所有测点设置醒目的标识，便于识别和避让、保护；（2）在含有测试断面的位置进行施工时，应注意避免焊接电弧灼伤测试元件、测试线路，浇筑混凝土时应避免振捣棒直接接触测试元件及导线；（3）严禁非测试人员擅自移动、打开集线器；（4）严禁盗窃应力测试元件和仪器，严禁切79、割测试线路；（5）在测试元件附近应避免使用高温或强电磁设备；（6）严禁将液体物质倾置于测试元件附近；（7）严禁涂污线路及测点编号；（8）严禁在测点附近堆放施工荷载；（9）严禁故意敲打、挤压测试元件。6 营运期的定期监测为了解使用期间桥梁结构的实际工作状况，指导养护维修工作的进行，有必要在营运期对桥梁进行定期监测。营运期监测的内容包括结构的拱肋、主梁线形的测量；系杆及吊杆的索力测量；关键部位的应力测量以及梁板裂缝的观测。6.1 几何线形测量营运期的几何线形测量包括拱肋、主梁线形的监测。全桥施工完成后，即在全桥布置测点。测点包括观测基准点以及拱肋测点、主梁标高测点和轴线测点。拱肋测点布置在每孔主拱80、圈的4分点处，上下游对称布置；主梁标高测点布置在人行道路缘石边上，每隔10米一个，上下游对称布置；轴线测点布置在主梁轴线上，每隔30米布置一个。根据施工监控期间的基准点分别测量得到使用期常规监测各基准点及各测点的标高或平面位置，并以此作为初始值。以后常规监测时利用水准仪和全站仪测得每次的实际标高，了解主梁的实际变形情况，并与成桥时测试结果进行对比。6.2 索力测量长吊杆索力采用频谱分析法进行测试，1号短吊杆和系杆采用光纤压力传感器进行测量，得出每根索的实际索力，绘制索力分布图，并与成桥时测试结果进行对比，考查拉索索力变化情况。6.3 关键部位应力测量利用施工过程中预埋的传感器，每年定时在温度比81、较稳定的时段进行测量，了解全桥实际结构的受力情况。6.4 梁板裂缝观测常规监控时对全桥主梁进行裂缝普查。普查过程中，如发现裂缝，用记号笔沿裂缝划一条线，进行编号，实测其长度和宽度，并做好文字记录。全桥普查完毕后，绘制裂缝分布图。6.5 监测时间与次数使用期监测时间为成桥后两年。第一年进行三次常规监测，一年中温度最低一次、最高一次、平均温度一次，拟定为1月下旬、4月下旬、8月上旬；第二年进行一次常规监测，时间拟定为8月。一共进行四次测量。每次测量完毕后与成桥时的数据进行对比，对桥梁的基本状况作出一个基本评价。6.6 培训常规监测人员在使用期常规监测前，对业主的相关人员进行测量仪器和软件培训，使其82、掌握常规监测的基本方法。在常规监测时，利用其自带的仪器与我公司监控人员一起进行测量，并给予实际指导，保证两年后完全掌握常规监测技术，能独立进行工作。7 施工监控及检测实施保证措施7.1 质量保证措施 为保证项目的顺利实施，我公司将执行下图所示质量保证体系。图7.1 质量保证体系图1）人员方面选派经验丰富的技术人员参加本项目的工作。项目负责人由从事过钢管系杆拱桥施工控制的高级工程师担任，分项负责人均有中级以上职称且必须从事过多年相关工作，其他的监控人员均由具有监控、监测经验技术人员组成。确保具备中高级职称人员数量不小于总人数的80。在施工控制开始之前制定完善的监控工作细则，明确项目成员的工作和责83、任。定期检查各监控人员工作，保证工作细则严格执行。定期组织监控人员培训和学习。施工控制过程中，项目技术负责人或相关分项负责人应长驻现场，确保不发生由于监控人员缺席而影响工程进展的情况。在特殊情况下，主要监控人员的更换需得到业主的批准。2）技术方面成立技术顾问组，由监控单位的总工程师及资深的桥梁专家组成，为本项目提供技术支持和咨询。对关键技术问题成立专题研究课题，组织专家进行讨论和评议。主要的计算和测试数据要求由多人复核，保证计算和测试数据的正确性。监控指令经内部审核后，还需要得到设计单位的认可。根据现行的相关规范制定监控工作的要求和内容，开展施工监控工作。按照ISO9001质量保证体系，建立完84、善的文件资料管理系统，确保测试及计算数据的可追溯性。3）监控设备的投入根据实际工作的要求配备先进的测试仪器和设备，选用高精度、稳定性好的测试元件和传感器。监测仪器和设备在投入项目之前和使用过程中都进行严格的标定，并制定详细的仪器设备使用规程，保障测试数据的真实性。4）资金投入情况以实际监控工作为依据，制定详细的资金使用计划，做到专款专用。7.2 安全保证措施1）安全目标贯彻“安全第一,预防为主”的安全方阵，实现监控全过程无死亡、无重伤。2）安全生产保证体系坚持“安全第一,预防为主”组织监控工作是我公司的基本目标。在监控过程中，我公司将建立以项目负责人为组长的安全生产领导小组，全面负责并领导本项85、目的安全工作，同时建立健全安全保证体系。并建立健全各种安全管理规章制度，以经济手段进行安全生产管理，防止事故发生。安全生产管理既依靠操作人员的自觉行为，更依靠严明的奖惩制度，对违章者实行经济处罚，对安全生产做得好的予以奖励，激发工作人员参与安全生产活动的热情。8施工控制项目组人员安排姓名年龄所学专业拟任职务现任职务及技术职称备注（安排驻现场与否）童智洋39桥梁工程项目总负责人高级工程师不驻现场郑平伟36桥梁工程项目技术负责人高级工程师驻现场陈永涛36桥梁工程监控计算组负责人高级工程师驻现场侍刚31桥梁工程监控测量组负责人工程师驻现场袁建新33桥梁工程监控测试组负责人工程师驻现场王勇38桥梁工程86、监控计算组成员高级工程师驻现场刘金平30桥梁工程监控测量组成员工程师驻现场程辉31桥梁工程监控测量组成员工程师驻现场尹双庆37桥梁工程监控测试组成员工程师驻现场郑刚32桥梁工程监控测试组成员工程师驻现场樊凡28测量监控测试组成员工程师驻现场祝小龙24测量监控测试组成员助理工程师驻现场王龙飞23测量监控测试组成员助理工程师驻现场9施工控制用表表1 施工控制指令编号：标 题主 送抄 送附 件（文字说明）监测监控组：年 月 日表2 拉索索力误差分析报告表 编号索 号索 力 （kN）实测合力（KN）监控单位计算值百分比（监控计算值-实测值）/实测值）100监理单位计算值设计单位计算值上 游下游工 况天87、 气温 度测 量日 期时 间复 核监 控设 计监 理表3 结构几何误差分析报告表编号测点号坐标实测值监控计算值监控计算值实测值监理计算 值设计计算值X Y Z X Y Z X Y Z X Y Z X Y Z 工况天气温 度测 量日期时 间复 核监控设 计监 理表4 应力测试结果分析报告表 编 号测试断面测点号实测应力（MPa）监控计算值监控计算值实测值监理计算值设计计算值 工 况天 气温 度测 量日 期时 间复 核监 控设 计监 理表5 温度测试报告表温度测试记录表编 号第 页共 页施工工况测试断面气 温测试起止时间测点号第一次读数第二次读数测 量 记 事天气状况描述：测量人员：技术主管：监理签署：监控签收：