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1、專項施工技術方案工程名稱：吉首茶洞高速公路方案名稱：特大橋施工監控實施方案2012年07月20日目 錄1.工程概述12.施工控制的目的與意義22.1 施工控制目的22.1 施工控制的意義33.施工控制的原則與方法43.1 控制原則43.2 監控方法64.施工控制主要工作內容74.1 理論計算74.2 主梁施工過程主梁標高、應變、溫度和墩頂偏位監控94.3 測試程序114.4 觀測時間124.5 元件保護124.6 施工控制有關的基礎資料試驗與收集134.7 設計參數誤差分析和識別134.8 對未來梁段設計參數誤差進行預測164.9 預告主梁下節段立模標高164.10重大設計修改165.階段施工2、控制驗收176.總的要求177.各單位配合內容188.項目參加人員及主要儀器設備施工監控人員安排表199.監控經費報價20特大橋施工監控實施方案1.工程概述吉茶高速鵝梨坡特大橋是長沙至重慶公路通道吉首至茶洞高速公路K7+018處的一座特大橋，左幅橋長1063.12m，右幅橋長1042.50m。主橋為預應力混凝土變截面連續鋼構，設計跨徑布置為55+100+55m，位于半徑R=1090m的圓曲線及緩和曲線上，設計叢坡為2.6%，左幅橋為下坡車道圓曲線內設4%的超高，右幅橋為爬坡車道圓曲線內設3%的超高。主橋下部構造為雙支空心墩，空心墩壁厚60cm，且壁厚沿墩高保持不變，墩高均在90m以上，單肢空心3、墩頂部縱橫尺寸為350700cm, 中部縱橫尺寸為300700cm，底部縱橫尺寸按坡率50：1向墩底逐漸放大直達承臺頂確定。承臺為分離式，縱橫尺寸為15201160cm，高450cm。承臺下設12根D200cm鉆孔灌注樁。主橋上部結構采用單箱單室箱形截面，箱梁梁高、底板厚度均按2次拋物線變化。箱梁T構根部梁高（箱梁中心線）為600cm，中跨梁高（箱梁中心線）為300cm。箱梁頂板寬度為1200cm，板厚28cm。底板寬度為650cm，厚度為6028cm。腹板厚度由根部至中跨依次為80cm、70cm、55cm、45cm。箱梁在主墩墩頂設有4個橫隔板，板厚100cm;在懸臂梁四分點及中跨跨中處均設4、一橫隔板，板厚40cm。箱梁梁端（邊跨支座處）設厚度為100cm端橫隔板。箱梁單個T構分15段懸臂澆筑，0號梁段長1200cm，其余114號梁段分別為250cm+10300cm+3350cm；邊跨現澆段長400cm；邊跨和中跨合攏段長均為200cm。0號梁段采用搭設托架澆筑，其余梁段采用掛籃懸澆。兩邊跨400cm現澆段采用搭設吊架澆筑。全橋合攏順序為:先合攏中跨，再澆筑邊跨并合攏。設計標準：（1） 設計時速：80km/h（2）設計荷載等級：公路-級（3）橋面系寬度：24.5m（4）橋面橫坡：雙向2%，圓曲線左幅橋內設4%超高，圓曲線右幅橋內設3%超高（5） 地震動參數：地震動峰值加速度少于0.5、05g。2.施工控制的目的與意義2.1 施工控制目的吉茶高速鵝梨坡特大橋主橋為55+100+55m預應力混凝土變截面連續箱梁，采用懸臂澆筑施工，屬于自架設體系施工。即將橋梁的上部結構分節段進行施工，后期節段是靠已澆節段來支撐，逐步完成全橋的施工，也就是無支架而靠自身結構進行施工。自架設體系施工方法的采用，必然給橋梁結構帶來較為復雜的內力和位移變化。為了保證橋梁施工質量和橋梁施工安全，橋梁施工控制是不可缺少的。自架設體系施工方法應用在非勻質的混凝土橋中比較復雜。因為混凝土橋除了本身材料是非勻質材料和材質特性不穩定外，它還要受溫度、濕度、時間等因素的影響，加上采用自架設體系施工方法，各節段混凝土相6、互影響，且這種相互影響又有差異。由此，這些影響因素必然造成各節段或各層的內力和位移隨著混凝土分節段澆筑過程變化而偏離設計值。同時，大跨度預應力混凝土連續鋼構橋梁施工過程復雜，設計與施工高度耦合，施工過程中各種影響結構變形和內力的參數（如梁重、結構剛度、溫度場、有效預應力等）存在誤差，而且，在邊跨或中跨合攏后，還有體系轉換問題。如果不加以控制調整，這些誤差會導致結構變形和受力嚴重偏離理論計算軌跡，成橋后主梁的線形和結構中內力都將難以滿足設計要求，并且施工過程中很易導致超應力情況，造成嚴重后果。為了確保鵝梨坡特大橋主橋在施工過程中結構內力和變形始終處于安全的范圍內，且成橋后的線形符合設計要求，結構7、恒載受力狀態接近設計期望，在橋梁施工過程中必須進行嚴格的施工監測和控制。2.1 施工控制的意義為了保證施工質量，必須要對建橋的整個過程進行嚴格的施工控制。也可以這樣說，橋梁施工控制是橋梁建設質量的保證。衡量一座橋梁的質量標準就是要保證已成橋的線形以及受力狀態符合設計要求。對于橋梁的下部結構，只要基礎埋置深度和尺寸以及墩臺尺寸準確就能達到標準，容易檢查和控制。而對采用多工序、多階段自架設體系施工的大跨度預應力混凝土橋梁的上部結構而言，要求結構內力和標高的最終狀態符合設計要求，則較為復雜。3.施工控制的原則與方法3.1 控制原則施工控制的基本方法為自適應控制法。自適應控制法是指根據施工過程中識別出8、來的參數實際值不斷地修正計算模型中的相應參數，使計算模型與實際模型磨合一段時間后，自動適應結構的物理力學規律。自適應控制法的基本原理:通過施工過程的反饋測量數據不斷修正用于施工控制跟蹤分析程序仿真計算的參數,使仿真分析自身適應實際施工過程,當仿真分析能夠準確地反映實際施工過程后,以仿真分析結果指導以后的施工過程。由于經過自適應過程,仿真計算模型已與實際施工過程十分吻合,因而可以達到線形與內力狀態雙控的目的。該控制系統中必須具備一個有效的參數識別系統。這個識別系統中的參數主要為：梁段自重、結構剛度、混凝土收縮徐變參數、溫度、施工臨時荷載等。其基本步驟如下:(1)首先以設計的成橋狀態為目標,按照規9、范規定的各項設計參數確定每一施工步驟應達到的分目標,并建立施工過程跟蹤分析程序;(2)根據分目標開始施工,并測量實際結構的變形和應力等數據;(3)根據實際測量的數據,分析和調整各計算參數,以調整后的參數重新確定以后各施工步驟的分目標,建立新的跟蹤分析程序;(4)反復上述過程,即可使跟蹤分析程序的計算與實際施工相吻合,各分目標也成為可實現的目標,進而利用跟蹤分析程序來指導以后的施工過程。施工控制是為了對成橋目標進行有效控制，修正在施工過程中各種影響成橋目標的參數誤差對成橋目標的影響，確保成橋后結構內力和線形符合設計要求。因此，鵝梨坡特大橋預應力混凝土橋梁施工控制的原則為以主梁線型控制為主，應力控10、制為輔，同時兼顧墩臺的偏位。 3.1.1 線形要求線形主要是指主梁的線形和橋面線形。成橋后（通常是長期變形穩定后）主梁的線形（控制點的平面坐標和標高）和橋面標高要滿足設計要求。為了實現好線形要求，需要嚴格控制好主梁各節段施工過程中的位移。 3.1.2 受力要求控制橋梁受力性能的主要結構是主梁。通常起控制作用的是主梁的上、下緣正應力以及腹板的主拉應力。起控制作用的因素是主梁自重和預應力。在恒載已定的情況下，橋軸線形是影響主梁受力的重要因素。受力要求是指控制主梁在施工過程中和成橋后的應力在安全范圍內，滿足規范要求。因此，在施工過程中應控制好主梁的受力。 3.1.3 調控手段對于主梁線形的調整，調整11、立模標高是最直接的手段。將參數誤差調整引起的主梁標高的變化通過立模標高的調整予以修正。必要時還需對預應力作適當調整。合攏溫度選擇、壓載合攏也是可采用的手段。3.2 監控方法大跨度橋梁施工過程復雜、難度大、影響參數多，如：結構剛度、梁段的重量、施工荷載、砼的收縮徐變、溫度和預應力等。求解施工控制參數的理論設計值時，都假定這些參數值為橋梁規范的理想值。為了消除因設計參數取值的不確定性所引起的施工中設計采用值與實際的不一致性，必須在施工過程中對這些參數進行識別和預測。對于重大的設計參數誤差，提請設計方進行理論設計值的修改，對于常規的參數誤差，通過優化進行調整。具體流程見下圖。前期結構分析計算施 工現12、場數據采集模型參數誤差預測確定理論控制數據模型參數誤差識別預告下一梁段立模標高立模標高調整分析主梁自重、剛度、彈性模量、施工荷載、溫度等大跨度橋梁施工控制框圖 3.2.1 設計參數識別通過在典型施工狀態下對狀態變量（位移和應力應變）實測值與理論值的比較，以及設計參數影響分析，識別出設計參數誤差量（如混凝土彈性模量、容重、有效預應力等）。 3.2.2 設計參數預測根據已施工梁段設計參數誤差量，采用合適的預測方法預測未來梁段的設計參數可能誤差量。 3.2.3 優化調整大跨度預應力混凝土連續鋼構橋梁施工控制主要以控制主梁標高和線形為主，優化調整也就以這個因素建立控制目標函數（和約束條件）。通過分析設13、計參數誤差對橋梁變形和受力的影響分析。應用優化方法，調整未來梁段的立模標高，使成橋狀態最大限度地接近理想設計成橋狀態，并且保證施工過程中受力安全。必要時還需對預應力作適當調整。4.施工控制主要工作內容4.1 理論計算分別用橋梁平面計算程序和橋梁空間計算程序進行計算分析，復核設計計算所確定的理論成橋狀態和施工狀態。按照設計和施工所確定的施工工序，以及設計所提供的基本參數，對施工過程進行正裝計算，得到各施工狀態以及成橋狀態下的結構受力和變形等控制數據。與設計的文件相互校對確認無誤后，作為這座大跨度預應力橋梁的施工控制的理論軌跡。 4.1.1 施工狀態下以及成橋狀態下狀態變量的理論數據 主梁節段懸臂14、澆筑至合攏過程中，各階段主梁的累計撓度、應力； 主梁的每一個節段在施工過程中（即掛籃就位、混凝土澆筑、張拉預應力）的應力與標高； 主梁施工過程特別是最大懸臂狀態橫向風力影響和穩定性驗算； 成橋狀態主梁的內力、應力、撓度、標高。 4.1.2 施工控制數據理論值主梁各節段的立模標高、應力。節段懸臂現澆混凝土主梁的立模標高確定：主梁節段采用掛籃進行懸臂現澆，節段前端的位置可通過掛籃立模標高的調整來保證。節段之間的連接可采用折線法的思想，即節段與節段之間允許有折角，不一定按切線相連。由于在正裝計算過程中，結點坐標不隨位移而變，并且通常取成橋設計標高作為主梁各結點的豎坐標，根據正裝計算可得到主梁各梁段控15、制點的累計撓度，設其值為，設主梁各梁段控制點的成橋設計標高為, 則各點的立模標高為: 在累計時,累計撓度+其中：為由主梁自重在節段產生的撓度總和； 為由張拉各節段預應力在節段引起的撓度總和； 為混凝土收縮、徐變在節段引起的撓度； 為施工臨時荷載在節段引起的撓度。要注意對于控制點的累計撓度，應從掛籃前移至該梁段之后才開始累計, 而不應將掛籃前移至該梁段所引起的位移增量計入。4.2 主梁施工過程主梁標高、應變、溫度和墩頂偏位監控標高測點埋設箱梁標高控制的具體做法是在兩岸上固定位置設置永久水準點,在每個構的0#塊頂板中心位置和底板懸臂根部位置設置參照水準點,同時也作為每個懸澆梁段高程觀測的基準，在已16、形成的每個梁段最前端部的底板對稱設置五個觀測點（如圖A、B、C、D、E、F點）。測點埋設鋼筋露出混凝土面1030mm。埋設鋼筋采用25螺紋鋼筋，鋼筋頭端部磨平并焊固于分布鋼筋網上。埋設時，要求鋼筋豎直，下端接觸到底模板并，頭部用油漆作標記。施工時注意保護測點。標高測定時可以與施工單位的標高測試同步進行，以相互校核，測試時采用各自的儀器，但采用同一把標尺、同一人立尺。 4.2.2 應力測點埋設為做好大橋監控工作，確保大橋安全、正常施工和工作，根據橋型特點，選取鵝梨坡特大橋如圖所示截面（上部結構單幅共11個截面，下部構造單幅共4個截面）做為施工監控應力觀測截面。截面布置見下圖應變測試截面示意圖主梁17、每個截面布置6個智能弦式應變傳感器，下部結構每個截面布置12個智能弦式應變傳感器（具體布置位置如下圖），用JMZX300振弦檢測儀進行觀測。應變測點布置示意圖 4.2.3 溫度測點埋設上部結構在主梁每個應力控制截面安裝4個智能溫度傳感器，下部結構在主墩每個應力控制截面布置12個智能溫度傳感器（具體布置位置如下圖）。在各控制工況下測試溫度場，根據實測溫度場計算溫度對結構變形和內力的影響，從而進行溫度修正。溫度測點布置示意圖 4.2.4 墩頂偏位監控在0號塊施工時，必須對標高和平面位置進行仔細核查，施工時還要用全站儀等對起始軸線作詳細復核，在符合設計等要求后，方可進行下步工序。測點布置在0#塊頂面18、的中心位置。標高異常時應檢測軸線 ，以確保橋軸線形滿足設計要求。4.3 測試程序大跨度預應力橋梁掛籃懸臂澆筑法施工,一般每一箱梁分為三個施工階段,即掛籃前移立模階段、澆筑混凝土階段和預應力張拉階段,為配合施工,有效地反應箱梁在不同施工階段中的撓度變形情況,應以施工階段作為撓度觀測的周期,即每施工一塊混凝土梁,應在掛籃前移后、澆筑混凝土后和張拉后,對施工箱梁上布設的標高、應力和溫度監測點觀測1次,這樣隨著箱塊數的增加,愈靠近零號塊的箱梁,其上的監測點觀測的次數愈多,其標高的變化就代表了該點所在的箱梁在不同施工階段中撓度變形、受力情況的全過程。而工作基點的穩定性監測,通常與墩頂偏位監測同期進行,根19、據荷載增加的速度和施工速度一般地每1個月觀測2次。4.4 觀測時間撓度觀測宜安排在清晨5:308:30時間段內觀測并完成。溫度和應力的觀測同時進行。多座大跨度橋梁懸臂“箱梁撓度溫度觀測試驗”結果表明，在該時間段內，懸臂箱梁正好處于夜晚溫度降低上撓變形停止和白天溫度上升下撓變形開始之前，是懸臂箱梁溫度-撓度變形的相對穩定時段,此外在該時段內,工人還未上班,因此在此時進行撓度觀測,可減少溫度對觀測結果的影響和施工對觀測的干擾。張拉力所引起的箱梁撓度,有一個時間上的滯后效應,亦即張拉后上撓變形不會立即發生,而是在張拉后的46內逐漸完成,這是因為張拉力在箱梁內有一個釋放的過程,因此張拉階段的撓度觀測,20、應安排在張拉完成6后的清晨進行,以真實地反映張拉所引起的箱梁撓度變形。4.5 元件保護智能弦式應變傳感器和溫度傳感器為敏感元件，為防止受損，施工時振搗混凝土時應避免接觸元件。同時，對元件的引線應采取保護措施，防止其施工中將其砸斷發生破壞。為便于施工管理和數據采集工作，請施工方協助將各測試斷面的引線集中于橋面護欄底部位置引出，露出的導線和測試端口要加以保護。4.6 施工控制有關的基礎資料試驗與收集 混凝土的彈性模量，混凝土容重、收縮徐變參數； 氣象資料：晴雨、氣溫、風向、風速； 實際工期與未來進度安排； 施工荷載在橋上布置位置與數值。4.7 設計參數誤差分析和識別設計中需要識別參數的包括： 梁段21、自重； 預應力； 結構剛度； 混凝土收縮徐變； 施工荷載； 溫度。這些參數的誤差分析采用最小二乘法，假設橋梁受力處于線彈性狀態，則可建立如下的線性方程組： 其中： 待求的設計參數（如梁段自重）在計算模型中調整量； 控制目標（如主梁標高）需調整的量； 梁段自重調整對控制目標的影響矩陣。如果上式中的未知量個數與方程個數相等且矩陣非奇異，則該方程組有唯一解。但這樣得到的結果往往顧此失彼，雖然指定的控制目標準確滿足了要求，但由于待調整的梁段自重數有限，從而控制目標數有限，導致未被指定的物理量很異常。如控制目標指定標高和應力，則無法對所有的梁段自重起控制作用，因此，調整后會出現某些梁段自重調整很大而另外22、一些梁段自重調整卻很小。這種異常情況，必須增加控制目標數，可以把所有起控制作用的物理量（主梁標高、應力、墩頂偏位等）均作為控制目標，使方程組）成為一矛盾方程組。在上式式中的控制目標中加入各種可能起控制作用的物理量，使該方程組的方程個數大大超過調整梁段自重數，從而成為一矛盾方程組，可求其廣義解即最小二乘解，其原理為求，使 為最小。其中分別為和的元素個數。根據極值原理，滿足最小的必須： 或者： 上式寫成矩陣形式為： 上式是個未知量個方程的線性方程組。可以證明當列滿秩時，上式有唯一解。由上式解出后，即可得到調整后的控制目標值： 其中為控制目標在調整前的值。在方程組中，加入正定對角矩陣，則該方程組成為23、： 求上式的最小二乘解可得： 上式的解為加權最小二乘解，為加權矩陣，其對角線上的元素為式中各相應方程的加權系數，加權矩陣取法不同，所得的解也不同，大的加權系數對應的控制目標受控程度高，即該控制目標調整后的值更接近控制目標值。因此，可以通過調整加權系數來改變調整后的狀態，如調整后某控制目標超過了可接受的范圍，則可加大該控制目標對應的加權系數，再進行一次調整計算。加權系數可由兩部分組成：，其中考慮控制目標值的量綱，而則考慮控制目標的受控程度。的取法以某一種物理量作為基準，如梁段自重，取基準物理量的=1，其它物理量的取為：其中：、分別為基準物理量和其它物理量的目標值的平均值。的取法一般的物理量取=124、，關鍵的物理量可取=110，甚至更大，可根據試算結果來調整。由于的取值有不確定性，因此設計者對計算結果有多種選擇。這里所討論的是線性最小二乘問題,即矩陣是常數矩陣，這對于橋梁具有足夠的精度。4.8 對未來梁段設計參數誤差進行預測根據已施工梁段參數誤差分析和識別的結果，預測未來梁段設計參數誤差。4.9 預告主梁下節段立模標高根據參數誤差識別和預測的結果，對控制目標進行影響分析，建立調整優化模型，調整主梁下節段的立模標高。4.10重大設計修改如果出現較大的施工誤差，可能需采取以下修改措施： 提請設計方將設計參數作重大修改。 提請設計方對預應力作適當調整。 提請設計方將合攏施工方案作調整。5.階段施25、工控制驗收一個梁段施工完成后，由控制方匯集所有的觀測資料，由施工控制工作小組下達下一段梁肋施工控制指令表，并對上一節段的梁肋控制情況作簡要評述。指令表經有關方簽認后進入下一節段拱肋的施工。主梁連續施工完3個節段左右進行一次施工控制階段性小結。6.總的要求 嚴格控制施工臨時荷載，材料堆放要求定點、定量。 測量工作以施工方為主進行，同時由監控方進行監測。 所有觀測記錄須注明工況（施工狀態）、日期、時間、天氣、氣溫、橋面特殊施工荷載和其他突變因素。 每一施工工況完成后，由有關方進行測試，確認測量結果無誤后方可進行下一工況的施工。 主梁掛籃立模的測試工作必須回避日照溫差的影響。 橋梁每一梁段的預應力張26、拉完成之后，有關方把數據匯總至監控方，由監控方進行數據分析后，下達下一梁段的控制指令表。 控制指令表經設計方、監理方、監控方等有關方面簽認后方可執行，才能進行下一梁段的施工。7.各單位配合內容 建設單位a、協調各成員單位的工作，及時召集主梁施工控制會議。 設計單位a、提供結構計算數據文件、圖紙、結構最終內力狀態和主梁施工過程累計位移。b、簽認控制組發布的控制指令表。c、討論決定重大設計修改，負責變更設計后各種驗算。 施工單位a、掛籃支點反力、撓度計算與試驗。b、混凝土彈性模量試驗、強度試驗。c、橋面施工荷載調查與控制。d、負責測試元件的現場保護，并為監控單位提供現場測試的便利條件。e、主梁的標27、高測試，測試結果在每一梁段完成后及時匯交施工監控部。f、預應力張拉結果。 監理單位a、協助提供主梁斷面尺寸測量結果。b、每一梁段完成后將有關監控結果及時匯總給施工監控部。 監控單位a、擬定施工控制實施方案。b、施工過程結構應力、應變和溫度觀測，并與施工方同步進行主梁標高測量。c、下達施工控制指令。d、發生重大修改及時向大橋建設項目辦公室匯報并會同設計單位提出調整方案。e、主橋合攏后一個月內提交施工控制與監測成果報告。8.項目參加人員及主要儀器設備施工監控人員安排表序號姓名職務、職稱職責備注1總負責人2技術質量負責人3理論分析4計算分析5現場項目負責人6現場測試主要儀器設備一覽表序號設備名稱數量28、精度備注1計算機1臺工地用2筆記本電腦1臺工地用3激光打印機1臺工地用4計算機2臺室內計算用5橋梁博士分析程序1套計算分析6ANSYS計算程序1套計算分析較核7精密水準儀2套0.05mm8全站儀1套29JMZX300綜合測試儀2臺110振弦式應變傳感器1預埋在砼中11溫度測試設備2套0.112溫度傳感器0.1預埋在砼中9.監控經費報價 說明a、鵝梨坡特大橋橋梁施工監控報價，已經包括了實施和完成本項目全部控制工作所需的勞務費、技術服務費、檢測儀器設備的使用折舊費和管理、保險、稅費、利潤等費用。b、施工監控工期按12個月計。c、儀器、設備的維修折舊費按20%計。d、本服務費報價清單，均以人民幣為單29、位，最終以人民幣辦理結算。 報價細目鵝梨坡特大橋施工監控報價清單1. 固定設備折舊維修費分項單價（萬元）數量總額（萬元）備注1、JMZX300綜合測試儀0.9222、應變測試儀0.6523、精密水準儀424、計算機0.5535、激光打印機0.2416、溫度測試設備0.7527、全站儀9.818、對講機0.0849、筆記本電腦1合計折舊率取20%，則折舊費為：17.230.2= 2. 監控所需耗材分項單價（萬元）數量總額（萬元）備注1、應變傳感器0.07228個2、溫度元件0.02228個3、屏 蔽 線0.0013040米4、其它工具及消耗品合計3.監控技術服務費單價人數（個）總額（萬元）計算分析及資料整理工程師0.36/月2助理工程師0.22/月1食宿及交通費合計4.監控總費用稅費（5.6）總價