1、xxxxx城际轨道交通无碴轨道预应力混凝土连续梁通用设计双线（40+56+40）m预应力混凝土连续梁（施工：挂篮悬臂浇注 桥位：跨金鹤公路）施工监控方案xxxxx城际轨道交通无碴轨道预应力混凝土连续梁通用设计双线（40+56+40）m预应力混凝土连续梁（施工：挂篮悬臂浇注 桥位：跨金鹤公路）施工监控方案编制： 审核： 审批： 目 录1、桥梁概况12、施工监控的必要性和目标23、施工监控的难点和关键点44、施工监控的主要依据55、施工监控的主要内容和测点布置66、数据分析、反馈控制及预测预报177、施工监控工作的实施198、施工监控组织实施2010、施工监测提交的成果2511、施工监测责任及服务2、承诺2512、仪器、设备及元件2713、施工监控监测用表28xxxxx城际轨道交通无碴轨道预应力混凝土连续梁通用设计双线（40+56+40）m预应力混凝土连续梁（施工：挂篮悬臂浇注 桥位：跨金鹤公路）施工监控方案1、桥梁概况xxxxx城际轨道交通跨金鹤公路连续梁桥采用的是中铁第四勘察设计院集团有限公司设计的无碴轨道预应力混凝土连续梁通用设计-双线（40+56+40）m预应力混凝土连续梁（挂篮悬臂浇注施工）（图号：沪宁城际施图（通桥）-13），其总体布置如图1所示。本桥为405640m预应力混凝土变高度连续箱梁，梁体全长137.2m（含两侧梁端至边支座中心各0.6m）。上部结构采用单箱单室、变高3、度、变截面箱梁，中支点处梁高4.23m，跨中2m直线段及边跨13.6m直线段梁高2.83m，梁高按圆曲线变化，圆曲线半径R=232.93m。全桥箱梁顶板宽12.2m，边支点处箱梁底宽6.328m，中支点处箱梁底宽5.529m。箱梁横截面为单箱单室斜腹板，腹板斜率为1:3.5。顶板厚40cm，腹板厚分别为50cm、70cm、90cm，底板厚由跨中的44cm按圆曲线变化至中支点梁根部的84cm，中支点处加厚到114cm；全桥共设5道横隔梁，分别设于中支点、端支点和中间跨跨中截面，中支点处设置厚1.5m的横隔梁，边支点处设置厚1.2m的端横隔梁，跨中合拢段设置厚0.6m的中横隔梁。隔板设有孔洞，供检4、查人员通过。图1 沪宁城际跨金鹤公路40+56+40m连续梁桥总体布置主梁按全预应力设计，设纵向、横向、竖向三向预应力。纵、横向预应力采用公称直径j15.20mm的高强、低松弛钢铰线，其抗拉强度标准值为，弹性模量，配套使用符合预应力筋用锚具、夹具和连接器（GB/T14370-2000）标准锚具。纵向预应力筋均采用两端张拉，横向预应力筋采用单端张拉，预应力筋管道采用金属波纹管成孔。波纹管采用定位钢筋网定位，管道内采用抽真空压浆。竖向预应力筋采用直径为32mm预应力混凝土用螺纹钢筋，其抗拉强度标准值为，采用内径45mm铁皮管成型。竖向预应力筋均于梁顶张拉。箱梁梁体采用采用C50高性能混凝土，防护墙5、采用C40混凝土，管道压浆所用水泥砂浆强度等级不低于M40并添加阻锈剂，封端采用C50无收缩混凝土。本桥采用CKPZ系列盆式橡胶支座，各支点沿横向设2个支座，边支点支座吨位5500kN，中支点支座吨位20000kN，固定支座设于下坡端中墩上，且位于梁体曲线内侧。连续梁桥为超静定结构,具有结构连续、结构刚度大的特点。本桥采用变高度变截面连续箱梁，在外载和自重作用下，支点截面将出现较大的负弯矩，其绝对值大于跨中截面弯矩，采用变截面符合梁的内力分布规律，同时，本桥采用挂篮悬臂灌注法施工，变截面梁与施工的内力状态相吻合。2、施工监控的必要性和目标2.1施工监控的必要性和目标连续梁桥作为超静定桥跨结构，6、其成桥的梁部线形和内力与施工方法有着密切的关系，也就是说不同的施工方法和工序会导致不同的结构线形和内力。本桥采用悬臂挂篮施工，施工过程中存在结构体系转换，即T构双悬臂梁连续箱梁，受力状态复杂。另一方面，由于各种因素（如材料的弹性模量、混凝土收缩徐变系数、结构自重、施工荷载、温度影响等）的影响，以及测量等方面产生的误差，结构的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，尤其值得注意的是，某些偏差（如主梁的标高误差、轴线误差等）具有累积的特性。若对这些偏差不加以及时有效的调整，随着施工的进行，梁悬臂长度的增加，主梁标高会显著偏离设计值，其几何位置会显著偏离设计值，最终可能导致合拢困7、难、成桥线形与内力状态偏离设计要求，给桥梁施工安全、外形、可靠性、行车条件及经济性等方面带来不同程度的影响。为了保证桥梁施工质量和施工安全，使桥梁的线形和内力达到设计的预期值，桥梁施工监控是不可缺少的。所以，在施工过程中对此桥进行施工监控是非常必要的。根据以往同类桥梁施工及控制经验，并根据该桥的具体情况，估计在悬臂浇筑连续箱梁施工过程中影响桥梁结构内力和线形的因素主要有以下几方面：l 桥梁施工的临时荷载，包括挂篮、机具、人员重力等；l 挂篮几何变形和弹性变形的影响；l 日照影响；l 混凝土浇注方量的控制；l 混凝土容重；l 混凝土弹性模量；l 混凝土收缩及徐变的影响；l 混凝土浇筑阶段温度的影8、响；l 箱梁温度场分布的影响；l 箱梁合拢段温度的影响；l 混凝土参与受力龄期的影响；l 预应力损失产生的影响；l 其他若干因素。当上述因素与估计不符，而又不能及时识别引起控制目标偏离的真正原因时，必然导致施工中采用错误的纠偏措施，引起误差累积。所以施工监测和控制是大跨度施工过程中不可缺少的工序。沪宁城际跨金鹤公路连续梁桥，即无碴轨道预应力混凝土连续梁通用设计-双线（40+56+40）m预应力混凝土连续梁（挂篮悬臂浇注施工）（图号：沪宁城际施图（通桥）-13）施工监控的目的是，通过对已完成的工程状态和施工过程的监测，收集控制参数，分析施工中产生的误差，通过理论计算和实测结果的比较分析、误差调整9、，预测后续施工过程的结构形状，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，使成桥后结构的内力和线形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，保证施工过程与运行状态的安全性。沪宁城际跨金鹤公路连续梁桥，即无碴轨道预应力混凝土连续梁通用设计-双线（40+56+40）m预应力混凝土连续梁（挂篮悬臂浇注施工）（图号：沪宁城际施图（通桥）-13）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本桥的实际施工过程，对大桥施工期间的线形、应力等内容进行有效的控制和合理的调整。根据施工全过程中实际发生的各项影响桥梁应力、变形的参数，结合施工过程中测得的10、各阶段应力与变形数据，及时分析各施工阶段中实测值与设计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内力状态、线形与设计尽量相符。2.2 施工监控的基本原则根据预应力混凝土连续箱梁桥主要承受弯、剪的特点，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，同时监控应力（变）发展情况。上述策略的制定主要考虑到虽然挠度和内力都能反映结构的当前状态，但应力反映的是箱梁截面上某一点的受力情况，而挠度是某一截面上所有点受力情况的综合反映，是结构的整体表现，挠度控制属于宏观控制，应力控制相11、对来说属于微观控制。此外，挠度测量除了受外界温度的影响（该影响是可以进行修正的）外，受外界的其他因素干扰小，能够达到控制精度；而应力测量则受外界因素影响较大。所以，考虑外界环境因素（温度、湿度等）、施工附加荷载等对实测应力、变形的影响，选择温度误差小、性能稳定、抗干扰能力强，适合于长期观测的应力和变形测量系统。3、施工监控的难点和关键点随着桥梁建设的快速发展，悬臂浇筑法已成为大跨度预应力混凝土连续梁桥广泛采用的施工方法。在施工过程中，由于受混凝土浇筑、挂篮移动、施工荷载、预应力张拉、混凝土收缩及徐变、温度、湿度等诸多因素的影响，往往会出现悬浇梁段的合拢误差较大和成桥线形与设计目标不相吻合，这些12、是施工中必须认真解决的关键技术问题。本桥的施工监控难点和关键点包括：a. 结构跨度大本桥作为一座城际轨道交通桥梁，主跨56m，属于大跨度连续梁结构，施工中各种参数（如材料的弹性模量、混凝土收缩徐变系数、结构自重、施工荷载）的偏差，以及测量等方面产生的误差，尤其是某些具有累积的特性的偏差（如主梁的标高误差、轴线误差等），都对施工监控的准确分析、预测有很大的影响。b. 温度荷载的影响温度变化对桥梁结构的受力与变形影响很大，这种影响随温度的改变而改变，结构的温度次内力或温度次应力易导致结构裂缝。本桥为铁路桥梁，桥宽较窄，箱梁仅带短小悬臂翼板，两侧腹板分别在上、下午受日照，必须考虑横向温度梯度。因此必13、须加强对温度场的监测控制。c. 挂篮荷载的影响本桥采用的是挂篮悬臂浇筑施工，挂篮的刚度和变形（弹性、非弹性）对主梁的线形会有较大的影响。悬臂浇筑施工过程中，必须保证挂篮的安全和稳定，明确挂篮对主梁结构的作用，消除预测中因对施工工艺模拟不客观引起的误差，以确保主梁的线形和内力在控制之中，保障桥梁施工的顺利安全进行。d. 预应力的影响预加应力是预应力混凝土结构内力和变形控制考虑的重要结构参数，但预应力值的大小受很多因素的影响，包括张拉设备、管道摩阻、预应力钢筋断面尺寸、弹性模量等，施工控制中要对其取值误差做出合理估计。e. 混凝土的收缩徐变对混凝土桥梁结构而言，材料收缩、徐变对结构内力、变形有较大14、的影响，这主要是由于施工中混凝土普遍存在加载龄期短、各阶段龄期相差较大等引起的，施工监控中要予以认真研究，以期采用合理的符合实际的徐变参数和计算模型。针对上述难点和关键点，在本桥的施工监控中，我们将采用自校正调节适应法来解决上述问题，以保证每一施工阶段结构的内力和线形都处于预测和控制之中，并使本桥最终达到设计要求。4、施工监控的主要依据1) 新建时速200250公里客运专线铁路设计暂行规定（铁建设2005140号）2) 铁路桥涵设计基本规范(TB 10002.1-2005)3) 铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范(TB 10002.3-2005)4) 铁路桥涵混凝土和砌体结构设计规范15、(TB 10002.4-2005)5) 铁路桥涵地基和基础设计规范(TB 10002.5-2005)6) 铁路桥涵施工规范（TB10203-2002)7) 客运专线铁路桥涵工程施工技术指南（TZ213-2005）8) 铁路混凝土与砌体工程施工规范（TB10210-2001)9) 铁路桥涵工程质量检验评定标准（TB10415-98)10) 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）11) xxxxx城际轨道交通-无碴轨道预应力混凝土连续梁通用设计-双线（40+56+40）m预应力混凝土连续梁（挂篮悬臂浇注施工）（图号：沪宁城际施图（通桥）-13）设计图纸5、施工监控的主要16、内容和测点布置施工控制的目的就是通过现场监测和监控计算等手段，对主梁施工过程中结构的内力和位移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（如标高、线形等），解决悬臂浇注施工过程中桥梁结构线形、内力控制以及体系转换引起的支反力变化的技术问题，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。本桥施工监控的实施过程为：对于每节段施工，监控考虑简化为三个工况：浇筑节段混凝土；张拉预应力钢束完成；挂篮前移到位。在预应力张拉后监测线形、应力及温度场。通过监控计算及对测量数据的整理分析，得出下一节段的立模标高。合拢段施工前，对线形及温度场进行一次全天测量，每隔两小时测量一次（在温度17、变化敏感时段每隔半小时测量一次），找出气温变化对线形及温度场的影响规律。为了减小温度变化对测试结果的影响，所有的应力及线形监测均要求在夜间温度稳定时进行，一般在晚上20：00与凌晨7：00之间。根据中交集团京沪高铁土建工程六标段项目经理部关于明确连续梁施工监控有关要求的通知，本桥的施工控制内容包括监控计算和施工监测，监控项目主要包括线形和应力。主要内容包括：l 对设计图纸进行复核，对施工方案进行模拟分析，对其可行性进行分析；l 建立准确的计算模型，跟踪计算各个施工阶段各控制断面的应力和变形；l 实时监控结构应力和几何状态，提供安全预警；l 提供连续梁悬臂灌注时各标高控制点的预抛高值，确保应力、18、线形符合设计要求；l 对施工监控信息存档、总结并进行技术创新的研究；l 对于施工中出现的问题和意外事故会同有关部门提出处理的参考方案。根据大桥施工工序，划分如下监控阶段： 下部结构施工； 0号段施工； 连续梁悬臂灌注和合拢； 桥面铺装、附属设施施工及张拉部分预应力束至成桥状态；在上述各施工监控阶段，量测必要的参数，并根据施工实际情况做相应调整，增加有关监控工况。5.1 监控计算5.1.1计算软件分析采用桥梁专用有限元程序桥梁博士V3.0对桥梁平面建模及用MIDAS/CIVIL对桥梁空间建模进行计算。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19、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，系统编制完全按照桥梁设计与施工过程进行，密切结合桥梁设计规范。MIDAS/Civil是韩国开发的针对桥梁结构的通用计算分析软件，在韩国、日本和美国有较广泛的应用。可以进行空间线性、非线性静动力分析。可以使用的单元形式有梁、桁架、索、间隙、板、非线性边界、块体等。广泛的适用于斜拉桥、拱桥、悬索桥、预应力混凝土连续梁等各种复杂结构桥型。作为一个成功的土木专业商业软件，MIDAS/civil拥有强大的高精度计算内核和相当完美的前后处理界面。可以进行大量通用的20、土木结构分析如：非线性边界分析、施工阶段分析、移动荷载分析、水化热分析、材料非线性分析、静力弹塑性分析、动力弹塑性分析等。另外，软件还具备有桥梁结构专用分析所需要的功能如：混凝土徐变收缩分析、预应力损失计算、移动荷载分析等功能。5.1.2分析方法为了保证施工安全，使成桥状态满足设计要求，首先，我们根据目标成桥状态和选定的桥梁施工方案，运用桥梁专用程序“桥梁博士V3.0”，将主桥简化为平面结构进行结构受力计算，并运用MIDAS/CIVIL对桥梁空间建模进行二次计算复核，计算出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，确定各施工阶段理论施工目标状态。然后，在实际施工过程中结21、合实际监测数据和其它施工测试参数进行参数识别与调整，调整计算模型进行进一步计算分析，经多次迭代予以修正后，获得每个安装阶段的控制高程和内力，此即为各阶段监控计算所确定的目标。计算考虑各施工阶段和最终运营阶段的最不利荷载组合，计入了预应力二次矩、体系转换、收缩徐变产生的内力重分布等影响。5.1.3 监控计算的工作重点和难点1）混凝土收缩徐变对结构的影响本桥采用预应力混凝土构件，混凝土的收缩徐变会使较厚构件（如0块）的表面开裂、增加结构受压区的挠度、导致结构预应力损失，同时，作为超静定结构，混凝土徐变将导致结构内力重分布，即徐变将引起结构的次内力。因此，必须对混凝土收缩徐变对结构施工阶段特别是运营22、阶段的影响进行计算分析。本桥采用考虑滞后弹性影响的结构徐变次内力计算方法“有效弹性模量法”对混凝土收缩徐变进行计算，从主墩开始施工起算到全桥合拢运营三年，计算采用以下基本假定：1)不考虑截面内配筋的影响，把结构看成是素混凝土；2)混凝土的弹性模量假定为常值。根据计算结果，在设置桥梁预拱度时，预拱度满足活载作用和混凝土徐变年限内的徐变变形要求。2）立模标高的确定模拟施工过程计算，求得各阶段累计位移，就可以确定立模预抛高值，从而可求得立模标高，立模标高确定后，主梁线形也随之确定。所以立模标高是决定连续梁桥成桥线形最重要的因素。若某一节段前端的设计标高为H，成桥预拱度为Y1，主梁施工过程中此点的变形23、为Y2，立模标高修正值为H修，则此点的立模标高H立模为:H立模= HY1Y2H修其中：成桥预拱度Y1包括成桥后徐变产生的位移和活载预拱度两部分；在计算过程中，主梁节段单元是在混凝土浇注完成并达到强度后才安装的，程序只能计算单元节段安装之后的位移，而实际上主梁节段立模点设在挂篮底模上，并且在混凝土浇注之前进行，因此在浇注混凝土过程中立模点会有一定位移产生，主梁施工过程中的变形Y2也应由两部分构成：1）当前节段施工过程中产生的节段前端位移（包含挂篮变形）f1；2）后续施工使此块件前端产生的位移f2；则主梁施工过程中的变形：Y2= f1十f2H修 是指考虑施工误差、温度等影响的修正值。所以主梁的立模24、标高为:H立模= HY1f1f2H修3）混凝土实际重量的识别影响主梁标高的因素包括主梁节段重量、混凝土弹性模量、混凝土收缩徐变系数以及施工荷载等。而节段重量是影响较大的因素，因此混凝土节段重量的识别显得尤为重要。引起梁段重量误差的因素是多方面的，主要包括断面尺寸误差、混凝土容重误差、混凝土涨模等因素。 梁段重量识别的方法如下：1）通过理论分析获得主梁每节段施工完毕后引起的主梁标高的理论增量值；2）通过现场实测获得上述量值的实测增量值；3）据此获得相应量值的增量偏差；4）通过节段重量的影响矩阵识别出当前节段的重量；5）主梁的平均超重可以通过对各节段的超重作平均获得。5.2 施工监测施工监测就是通25、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（线形）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规范的要求，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所需各节段目标作出必要的调整。本桥的施工监测具体工作内容包括：线形测量；主梁及主墩应力测试；温度场测试；混凝土弹性模量测试。5.2.1线形测量线形测量包括挠度监测、主梁轴线偏位测量与墩顶沉降测量。5.2.1.1 挠度监测主桥高程控制是施工控制项目中的26、重点。高程控制的目标是准确提供每一个箱梁节段的立模标高。由于悬臂施工中箱梁挠度受混凝土容重、弹性模量、收缩徐变、日照温差、预应力、结构体系转换、施工荷载和桥墩变位等因素影响，导致箱梁计算挠度与实测挠度有差异。实际立模标高应根据实测结果，分析挠度产生差异的主要因素后调整给出。高程监测的基准点布设在各墩的0#节段上，在每个0#节段上可布设2个基准点。为了能反映出在各施工阶段完成后各梁段的标高，得到各施工阶段后的主梁线形，并且可以根据浇筑前后梁段标高的变化计算出主梁的竖向挠度，每个施工节段上布置2个高程观测点，测点布置应避开挂篮的位置，测点布置在离块件前端10cm处，横向布置在腹板顶部外侧70cm处27、。为便于分析实测结果，将箱梁悬臂施工分为3 个阶段：（1）挂篮前移；（2） 浇筑阶段混凝土；（3）张拉预应力。测量时3 个阶段均要有实测数值。前两个阶段仅测现浇段， 后一个阶段现浇和已浇节段均测，主要是看实测线形与理论线形是否吻合。挠度观测安排在清晨5：008：00时间段内观测并完成，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。1）测点布置梁段挠度测点布置在顶面上，与施工单位共用一套测点，以互相校核。每节梁段前端设一个测试断面，每断面设两个测点，见图3。若图中测点28、位置与现场挂篮走行梁位置相冲突，可适当调整。图3 标高测点布置示意图测点采用16的短钢筋制作，底部焊于钢筋笼上，顶部磨圆露出砼面1.52.5cm，测头磨平并用红油漆标记，这样不仅可以测量箱梁的挠度，同时可以观察箱梁是否发生扭转变形。2）观测设备索佳SDL30 自动安平水准仪 精度级别S1，配备使用3m的板尺。3）观测时间定在温度相对恒定时测量，一般在夜间20：00凌晨7：00之间，随季节调整。4）控制网的建立与复测利用自动安平水准仪及检校后的钢尺把高程控制点引至0#块梁段顶面上，标上明显标记并保护好。在以后的施工期就以此点为基准，作为其它水准测量的后视点，得出所测梁顶的高程。每一墩顶至少应布置29、两个基准点，每次测试时首先应进行基准点之间的相互校核。对于这些基准点，要求与施工单位一起每隔两个月复测一次。5.2.1.2轴线偏位测量主桥平面线形控制主要是监控每施工一个箱梁节段，桥轴线实际平面坐标是否与设计平面坐标吻合，防止箱梁横向出现偏差。平面线形控制属常规测量监控，影响因素相对少, 容易控制。平面监控测点设在箱梁顶面中心。用钢尺找出前端梁段的中线并做标记，采用视准法直接测量其前端偏位。将经纬仪架设在墩顶梁面中心，后视另一墩顶梁面中心，视线为基准线，在梁前端中心标记处放置小钢尺，钢尺基准点与梁端中心点重合，用仪器直接读取钢尺读数，即为轴线偏位值。每块节段施工时均进行轴线偏位测量。5.2.130、.3墩顶沉降测量墩顶沉降测量采用全站仪在一侧岸边设置两个站点，测出墩顶测点的三维坐标，以便得到墩顶标高值。每一测试工况下的变位即为测试值与初始值的差值。初始值为主墩刚建完后在气温恒定、无日照影响时自由状态下的测量值。墩顶变位采用TOPCON GTS-601 全站仪测量，仪器测角精度为1，测距精度为1mm+1ppm。每块节段施工时均进行墩顶沉降测量。5.2.1.4观测程序与方法根据国内其它桥梁的经验，线形测量由施工单位、监理单位和监控单位共同完成，以施工单位测量为主。由于施工单位测量数据全面、完整，一般情况监控计算所用数据以施工单位的测量值为准，以保证测量数据的可靠性、连续性。5.3 应力监测由31、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与设计计算预期的结果相一致。因此有必要在施工阶段对梁体控制截面进行施工应力监控测试，为设计、施工控制提供参考数据，以确保大桥安全、优质建成。主桥应力监控主要是确保大桥的安全施工。应力监控过程中，测试数据量大，影响因素多，因此必须根据结构的受力特点和施工阶段的受力变化，选择控制参数，对结构进行有效的监控测试，力争做到既保证施工安全，又不影响施工。5.3.1测量方法及原理影响混凝土构件应力测试的因素很复杂，除荷载作用引起的弹性应力应变外，还与收缩、徐变、温度有关。目前国内外混凝土构件的应力测试一32、般通过应变测量换算应力值，即： 弹=E弹 式中：弹为荷载作用下混凝土的应力； E为混凝土弹性模量；弹为荷载作用下混凝土的弹性应变。实际测出的混凝土应变则是包含温度、收缩、徐变变形影响的总应变。即：=弹+徐+无应力 （1）式中：弹为弹性应变；无应力为无应力应变，包括温度应变和收缩应变；徐为徐变应变。为了补偿混凝土内部温度应变并消除温度、收缩影响，在布置应力测点时同时布设无应力计补偿块，分别测得混凝土应变和无应力应变无应力，再通过相应的分析和计算分离出徐变应变徐，按式（1）即可得到弹性应变弹。5.3.2测量仪器及元件应力测试与主梁施工同时进行，因而要求测试元件必须具备长期稳定性、抗损伤性能好、埋设33、定位容易及对施工干扰小等性能。通过以前测试经验和对国内元件及仪器综合分析比较，决定测试元件选用JMZX-215AT型混凝土钢弦式记忆智能应变传感器，配合使用无应力计。检测仪器为JMZX-3001型振弦检测仪。通过应变频率标定曲线，换算出混凝土的实际应变，再根据混凝土弹性模量推算混凝土应力。5.3.3测试断面与测点布置应力测试断面为每个T的支点断面、墩顶临时固结断面和跨中断面，测试断面布置如图4 所示，测点布置在箱梁底板和顶板，顶板上的传感器置于最上层钢筋的下方，以防振捣时损坏传感器，底板上的传感器置于最下层钢筋的上方，所有传感器均纵向放置并与纵向主筋连接牢固，箱梁横断面测点布置见图5。全桥共布34、置7个测试断面，共计24个测点。图6为顶板温度和应变传感器的埋设；图7为测点应变的测试。图4 应力测试断面布置图1-1、3-3、5-5、7-7截面测点布置图 2-2、6-6截面测点布置图4-4截面测点布置图图5 断面应力测点布置图图6 顶板温度和应变传感器的埋设图7 顶板测点应变的测试应力监控点的布置原则是对关键部位重点、详细测试，并布置一定数量的校核测点，对其他部位的测点，采用对比的方法，进行一般监控，并结合关键部位的数据进行监控。应力测量的工况阶段为：1/ 2最大悬臂、1/2最大悬臂后每一阶段混凝土浇筑完成后、最大悬臂、边跨合拢、中跨合拢、体系转换、二期恒载完成。通过对箱梁主要控制截面的应35、力测试，可掌握箱梁在施工过程中的内力变化。由于施工监控周期较长，且跨季施工，四季温差及日温差较大，为消除温度对测试结果的影响，在测试应力传感器的选择上，我们采用带温度修正功能的埋入式混凝土应变计进行应力测量，它在测量过程中可消除温度影响。5.3.4测点保护将应变元件的信号线从一点引出砼表面。在周围预埋一个10cm见方的钢筋框架护住信号线。用油漆作上明显记号。5.3.5测试工况初步确定在以下工况进行应力测量：a.施工至最大悬臂长度1/4时；b.施工至最大悬臂长度3/4时；c.合拢前；d.合拢后；e.其它测试时机根据监控需要和施工过程具体情况而定。5.4温度场测试本桥为连续梁铁路桥，温度对结构的影36、响十分明显，因此必须对结构的温度场加强监测。5.4.1测量仪器及元件1）主墩、主梁温度测量温度测量元件采用JMT-36B型温度传感器，并配合使用JMZX-300X型综合测试仪测量，JMB-36B型温度传感器具有高精度（0.5）、高稳定性（0.5）、测量范围宽（-40125、最高可达150）、线性误差小（0.3）等特点。2）环境温度测量大气温度的测量采用水银温度计和点温计测试，温度测试精度0.5。5.4.2测试断面与测点布置一般认为，桥梁沿长度方向温度变化是较小的。由于混凝土结构的热传导性能较差，周围环境温度的变化和阳光照射不同等原因，将会使其表面温度和内部温度形成较大的温度差，顶、底板形成温度37、梯度；由于本桥箱梁较窄，两侧腹板也会形成温度梯度。温度测点的布置将要反映这种梯度的变化，在截面的顶板、腹板及底板分别布置测点。温度场测试断面布置见图8(测试断面1-1、2-2、3-3、44)，断面温度测点布置见图9。全桥温度测点共计40个。图8 温度场测试断面布置图1-1、4-4截面测点布置图 2-2截面测点布置图3-3截面测点布置图图9 断面温度测点布置图 5.4.3测试工况与时间应力测试时均需测量温度场。选择气温变化较大的一天进行全天测试。每隔两个小时测试一次（在温度敏感时段每隔半小时测试一次），分析温度场随气温变化的规律。此外，在合拢时，需要对温度场进行一次全天测试，以确定合拢时机。5.38、5 混凝土弹性模量测试混凝土弹性模量是结构计算中的一个非常重要的参数，实际的弹模与假定值有一定的差距，需要通过试验得出实际的混凝土弹性模量。按规范制作弹性模量试块2组，每组3个，分别做7天、28天的弹性模量试验。弹性模量试验在架梁后1个月内由施工单位完成。5.6 预应力监控梁体按全预应力设计，纵向、横向、竖向均设预应力。预应力张拉采用双控，以张拉力控制为主，钢束伸长值作校核。监控测点初步统计应力测点（内埋）平面线形监控点高程测点温度测点243264406、数据分析、反馈控制及预测预报桥梁在施工过程各阶段及体系各部分相互关联，不论是在施工阶段之间还是结构内部都相互影响。由于存在各种各样的误差以及39、环境方面的影响，使得施工过程中实际结构与理论状态总会存在一定偏差，因此，需要根据理论计算数据和实测成果，采用控制理论分析方法来调节偏差，使整个施工过程中结构状态始终在受控状态并处于控制安全范围内，并尽量接近设计和计算理论值。在本桥施工控制中，对于设计参数误差的估算、预测和调整就是通过量测施工过程中实际结构的行为，分析结构的实际状态与理想状态的偏差，用误差分析理论来确定或识别引起这种偏差的主要设计参数，经过修正设计参数，来达到控制桥梁结构的实际状态与理想状态的偏差的目的。 1）参数估计参数估计的目的是消除计算误差。因此在参数估计之前要进行误差分析，判断是否存在计算误差，并决定是否进行参数识别。桥40、梁施工中，测量误差与计算误差是交织在一起的，无法定量的分析，只能定性的判断。一般说来，测量误差有两个特点：如果采用科学的测量方法与合适的测量仪器，其测量误差应在一个较小的范围之内；服从均值为零的泊松分布，对于多次采样的结果，其测量误差之和应等于或接近于零。因此，当误差值较大或其分布有一定的规律性时（如整体偏大或整体偏小），则有可能是计算误差（包括结构参数值）所导致。分别定义参数估计的单项最大容许偏差和累计最大容许偏差，则当实际的单项偏差及累计偏差均小于容许值时，可认为偏差主要由测量误差组成，不用考虑参数估计，否则，应根据实际情况进行参数估计。定义Y(k)为结构状态偏差 则参数估计方程为: 其中41、：-第k次待识别的参数误差；-为参数偏差对结构状态偏差Y(k)的影响矩阵，可通过结构计算模型求得；-残差，也就是参数识别之后结构仍然存在的状态偏差。判别第k次识别的参数的好坏常用及有效的方法是利用最小二乘准则，使残差的平方和J=2（k）为最小。极小化估计J的必要条件是 展开后得一个线性方程组 当可逆时，可解得参数的最小二乘法估计为 在本桥中，首先，根据影响程度分析确定需进行参数估计的各物理量（如箱梁的重量、刚度、荷载参数、砼的弹性模量及预应力损失量等）；然后根据大量的实测数据，采用最小二乘法确定最优估计值；最后，将最优估计值重新带入安装计算模型重新计算，得到一套与实际更为符合的理论计算数据。242、） 滤波和预测通过参数估计，基本上消除了计算误差（系统误差），但实际施工中由于测量手段、施工工艺的限制，仍然会存在一定的偶然误差，这就需要进行滤波、预测和调整。建立合适的状态方程，采用目前较成熟的卡尔曼滤波法进行滤波和预测，可以得到目前结构状态的滤波估计值，和下一步施工参数的预测估计值。根据合理的预测值可以及时采取措施，减小后续施工过程中结构偏差。3） 优化调整对于已存在的偏差，根据最小二乘法理论，采用适当手段进行最优调整，做到既能最大化减小结构偏差，又方便施工。通过计算分析，可以得到各施工阶段的预拱度值，及混凝土浇筑前、混凝土浇筑后、预应力张拉前、预应力张拉后的预计标高。但是，实际的施工状态43、与理想的施工状态是有差别的，已施工的节段可能会与所要求的状态有一定差别。这时，需要建立具有反馈控制的实时跟踪分析系统，采用自校正调节法最优控制技术对后续的施工阶段的预计值作出调整方案，既使误差不致于积累，又使得最终的成桥状态与理想状态的差别最小。7、施工监控工作的实施根据施工组织设计和施工特点，为了保证桥梁合拢的精度和施工的安全，主要对桥梁的线形和内力进行监控，拟采用的施工监控流程见图10。1）结构施工前期分析在对施工图充分理解的基础上，与施工单位广泛接触，尽可能详细地了解施工过程，调查施工荷载的大小与位置。根据设计及施工单位选定的施工方法进行每一工况的有限元理论分析时，尽可能预先精确模拟计算44、施工全过程，获得结构各施工阶段的期望状态，给出各施工过程中的断面的内力、应力和变形的期望值，对选定的施工控制主要参数及主要成果应形成施工控制预备文件，在此基础上进行施工误差灵敏度分析，确定各施工步骤的允许误差及误差出现后的内力及位移调整方案，作为施工依据。2）现场测试与现场计算分析调整在施工全过程中，对全桥结构进行现场测试跟踪，将测量结果与计算结构进行分析对比，在出现误差时，通过结构线形、材料弹性模量、温度场等的现场测量结果，分析误差出现的原因，确定调整误差的措施、调整以后的施工要求。3）关键部位的应力及变形跟踪根据前期分析的结果，确定结构在施工期间的薄弱环节，对施工期的控制截面进行结构应力状45、态监测及变形测量。图10 施工监控流程图8、施工监控组织实施8.1 组织机构施工监控是个高难度施工技术问题，但不是孤立的施工技术问题，它涉及设计、施工、监理单位的实际工作内容，为做好本项工作，在组织形式上分两个层次开展施工监控工作，即设立施工监控协调小组与施工监控工作小组。施工监控领导小组由业主、设计、监理、施工和施工监控等单位参加，包括业主、设计、监理、施工和施工监控等单位的领导同志或技术负责人，其中业主单位同志任组长。施工监控协调小组不定期开会，由组长召集，讨论施工监控中出现的重大问题，并提出修改方案。施工监控工作小组由施工监控、监理、设计、施工等单位参加，包括施工监控单位的现场负责人、监46、理单位的现场代表及测量人员、施工单位的现场施工负责人和测量人员、设计单位的设计代表和业主单位的配合同志，其中施工监控单位的现场负责人任组长。施工监控工作小组定期开会，由组长召集。讨论施工控制中存在的问题，并提出修正方案。如遇到重大施工问题，或需要修改设计的，提交施工监控领导小组讨论。8.2 各方职责分工（一）施工监控单位1、拟定施工监控实施细则；2、施工监测：根据施工控制要求及时提供各种测试数据。3、施工控制：根据现场提供的结构实际参数以及监控测试的数据，判别与理论值的偏离，通过计算分析及时采取措施加以调整确定下一施工阶段的实际控制值，并向施工单位下达控制指令，同时向业主、监理呈报资料备案。447、发生重大问题及变更时，及时向协调小组汇报，并会同设计单位提出调整方案；5、工程竣工后，三个月内提交施工监控成果报告。（二）设计单位1、提供设计图纸（包括设计变更图纸）等相关资料；2、对监控单位提供的监控数据进行审核，使结构始终处于安全受力范围；3、讨论决定重大设计修改。（三）施工单位1、提供施工组织设计与进度计划安排；2、及时对各施工阶段的有关原始参数进行测量，并及时掌握现场施工荷载的变化情况，及时提供给施工控制方；3、配合施工监测的工作：包括配合监控单位完成应力监测、温度场监测；对监控单位安置的应变计施工时加强保护，以免损坏。（四）监理单位1、协助施工方和监控方测量有关数据；2、对施工单位48、提供的观测数据进行复核；（五）业主1、全面协调与监督施工、监控的工作；2、遇到相关重大问题，及时召集施工监控会议。系统各部门要经常联络和传递信息，并负责整理各自资料，以专用表格形式汇集结果，以便随时讨论、分析并明确下一步指令。在必要时可提议召开会议，会议由业主或业主委托监理主持，各方参加。8.3 施工监控流程框图施工监控工作程序流程框图详见图10。 设计方签认业主协调监理方签认施工方签收施 工并由有关方测设数据监理方签认由控制方进行控制分析并发出施工控制指令表施工控制领导小组重大问题解决办法施工控制工作小组图11 施工监控工作程序流程8.4 针对本项目拟成立的组织机构框图针对沪宁城际跨金鹤公路49、连续梁桥，即无碴轨道预应力混凝土连续梁通用设计-双线（40+56+40）m预应力混凝土连续梁（挂篮悬臂浇注施工）（图号：沪宁城际施图（通桥）-13）施工监控工作，中南大学土木工程检测中心拟成立如下组织机构，详见图12。图12 沪宁城际跨金鹤公路40+56+40m连续梁桥施工监控组织机构框图9. 控制精度及技术、安全保障措施9.1 施工控制精度参照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），结合目前测试仪器的误差范围，本桥施工监控控制精度初定如下：项目规定值或允许偏差（mm）悬臂浇筑状态混凝土强度符合设计要求立模标高3悬臂梁段高程15，-5合龙前两悬臂端相对高差L合龙段/50、100，且15梁段轴线偏位15成桥状态梁段顶面高程差10轴线偏位10顶面高程L100m20相邻节段高差10断面尺寸高度15，-5顶宽10顶板厚10，0底腹板厚10，09.2监控技术方案的保障措施人力方面：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连续梁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。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，项目负责人或相关分项负责人应长驻现场，确保不51、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。 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，为本项目提供技术职称和咨询。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，建立完善的文件资料管理系统，确保测试及计算数据的可追溯性。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52、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。9.3监控工作安全保证措施沪宁城际跨金鹤公路连续梁桥，即无碴轨道预应力混凝土连续梁通用设计-双线（40+56+40）m预应力混凝土连续梁（挂篮悬臂浇注施工）（图号：沪宁城际施图（通桥）-13）各相关部门交叉作业，危险性大，容易出现安全事故。安全责任重于泰山，本项目采取了以下保证措施：1） 建立严格的安全操作规程并严格执行；2） 对监控人员进行安全知识培训，严格考核通过后才能进场工作；3） 要求每个现场员工了解施工现场的情况，对可能出现的安全问题提前做好预防措施；4） 服从施工53、单位的安全管理，施工单位的安全监管部门可以对监控人员的安全违规进行处罚；5） 尽量避免与相关单位的交叉作业；6） 采用不定时抽差的方式监督监测人员现场操作的安全；7） 明确安全责任：项目负责人对本项目的所有安全事故负责，分项负责人对分项的安全事故负责；8） 加强对设备和仪器的维护和管理，避免由于仪器和设备故障导致的安全事故。10、施工监测提交的成果10.1 过程提交的阶段报告（1）各阶段施工总结；（2）各阶段施工控制数据（理论数据和实际数据）；（3）各阶段完成后的结构状态（内力和线形）；（4）下阶段施工控制工作的安排和调整。10.2 最终提交的报告（1）桥梁施工监控总结报告；（2）成桥后的力学54、分析报告；（3）桥梁今后管理和养护的技术建议；（4）监控报告。11、施工监测责任及服务承诺11.1施工监测责任（1）监控过程中服从业主的施工指挥调度，与施工单位、监理单位、设计单位密切协作，互相配合，在不影响施工进度的前提下开展工作。（2）及时对监测数据进行分析和预测，准确掌握结构情况，并保证和业主、设计、监理、施工单位通报沟通，将“百年大计，质量第一”的方针放在首位。尽心尽责、科学、准确地工作，确保监控工作的正常进展和监控的质量。（3）对监控数据分析资料确保科学、准确，并对监控方案负有长期责任，对由于监控数据不准、分析计算错误、弄虚作假、或发现问题未及时向有关单位提出而造成的质量事故或安全事55、故，依据合同负相应的经济和法律责任。（4）根据与施工单位协商，标高、位移、沉降测量均由施工单位完成，并经监理单位复测，其数据可作为监控单位对线形控制的依据，但监控小组如若感觉数据明显差误时，会及时将信息反馈给监理单位，由监理单位监督施工单位进行复测或返工。11.2服务承诺（1）监测开始时间：只要工地现场具备进场条件即可进驻，进场一天后即可开展监控实质性工作。（2）监控开始后，对桥梁结构计算进行独立验算，并根据计算结果与设计单位充分沟通，吃透设计理念和技术关键，使监控工作准确、到位，保证监测结果的真实性，并对此负责。（3）向施工单位技术人员和技工交流，讲解施工桥型的特点，帮助施工单位理解设计，懂56、得工程重点、要点；在施工过程中指导他们正确实施，不犯技术错误。（4）监控过程中及时整理、归纳数据，多阶段提供技术分析，供设计人员比照，供业主掌握情况。（5）在桥面铺装后的1个月、3个月及6个月后进行后期监控，以确定混凝土徐变、温度等长期非荷载作用的影响，为桥梁今后的维护与维修提供较合理的健康档案。12、仪器、设备及元件表1 仪器、设备及元件购置表序号名称型号数量功能及效能设备状态1混凝土埋入式应变计JMZX-215AT24个应力测试新购2温度传感器JMT-36B40个温度测试新购3点温计1个温度测试新购4综合测试仪JMZX-30011台应力、温度测试仪器新购5台式计算机ACER 4090Z1台57、分析计算新购6打印机HP10201台打印文件报告新购7全站仪TOPCONGTS-601型1台线形、位移测试已购8水准仪索佳 SDL301台变形监测已购9桥梁博士V3.01套计算分析软件已购10MIDAS/CIVIL1套计算分析软件已购 13、施工监控监测用表 表13-1 施工控制技术联系单编号：标 题主 送附 件（文字说明）监测监控组：年 月 日设 计 代 表：年 月 日监 理：年 月 日表13-2 施工监控主梁线形用表主梁线形测量记录表编 号第 页共 页施工工况气 温测试起止时间梁段号左侧（m）右侧（m）测 量 记 事测量：复核：监理签署：监控签收：表13-3 施工监控应力测试用表应力测试记录表编 号第 页共 页施工工况测试断面气 温测试起止时间测点号工况初值（MPa）工况终值（MPa）阶段增量（MPa）测 量 记 事1234天气状况描述：测量人员：技术主管：监理签署：监控签收:表13-4 施工监控温度测试用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12345678910天气状况描述：测量人员：技术主管：监理签署：监控签收: