1、榆陽河大橋連續剛構橋施工監控監控方案1、工程概況 榆林市東沙南延樞紐工程中的金沙路位于城市最東端，為榆林市的東邊界。榆陽河大橋位于金沙南路跨越榆陽河谷地地位置，南北走向，橋梁起點樁號K2+911.30m，終點樁號K3+312.70m,橋梁全長401.40m。橋梁采用雙幅橋形式，單幅橋寬18.5m,左右幅橋間空3m,橋梁面積14851.8。 本次橋梁分跨為：340m簡支轉連續預應力混凝土預制箱梁+（62+110+62）m預應力混凝土連續鋼構+40m簡支預應力混凝土箱梁。（1）主橋上部結構主橋上部結構為62+110+62米預應力混凝土剛構-連續梁組合體系，由一個單箱單室箱形斷面組成。箱梁根部高度8

2、.3米，跨中梁高3.2米，其間梁高按1.8次拋物線變化。箱梁頂板寬16.65米，底板寬8.65米，頂板厚0.32米，底板厚由跨中0.32米按1.8次拋物線變化至根部1.0米，橋墩頂部范圍內箱梁頂板厚0.5米，底板厚1.3米（1.8）米，腹板厚0.9米。單薄壁順橋向尺寸5米的橋墩頂部箱梁內設2道橫隔板單薄壁順橋向尺寸7米（7.5米）的橋墩頂部箱梁內設3道橫隔板外，跨中設置兩道橫隔板。橋面橫坡采用不同腹板高度予以調整。主橋箱梁除墩頂塊件外，各“T”箱梁均采用掛籃懸臂澆筑法施工，分18對梁段，進行對稱懸臂澆筑。橋墩墩頂塊件長12.0米，中孔合攏段長2.0米，邊孔現澆段長3.89米，邊孔合攏段長2.0

3、米。主梁采用縱、橫、豎向三向預應力體系。縱向預應力：主橋頂板束、邊跨合攏束預應力鋼束采用23S15.20鋼絞線，OVM15-23錨具，中跨合攏束預應力鋼束采用21S15.20鋼絞線，OVM15-21錨具，中跨底板束、邊跨底板束、腹板下彎預應力鋼束采用19S15.20鋼絞線，OVM15-19錨具，錨下張拉控制應力con=1395Mpa。橫向預應力：頂板采用3S15.20鋼絞線，BM-3扁錨，以50厘米間隔布置，交叉單端張拉錨固，錨下張拉控制應力con=1395Mpa。豎向預應力：采用JL32高強度精扎螺紋鋼筋，設計張拉力560KN，腹板采用雙肢布置。為方便施工，豎向預應力鋼筋可用作懸臂施工時掛籃

4、的后錨點，錨固鋼筋根數可根據施工掛籃及塊件自重、施工動力荷載、材料自重等因素綜合考慮確定，其安全系數控制2.0以上。（2）主橋下部結構主橋2-3號橋墩采用單薄壁空心橋墩，2-3號橋墩橫橋向寬8.65米，順橋向單薄壁尺寸為7.0米、7.5米，壁厚順橋向0.7米，橫橋向0.9米。分隔墩采用單薄壁空心墩，橫橋向寬8.65米，順橋向尺寸為3.0米，壁厚0.5米。主橋墩采用直徑1.8米，2.0米的鉆孔灌注樁基礎，分隔墩采用直徑1.5米的鉆（挖）孔灌注樁基礎。2、施工監控的目的及意義隨著我國交通事業的不斷發展，急需修建更多的高墩大跨徑橋梁跨越大江大河和深谷，同時預應力混凝土施工工藝的不斷完善，采用掛籃懸臂

5、澆筑節段混凝土，實現無支架而靠自身結構進行施工的先進方法，使得預應力混凝土連續剛構橋得到了更大的發展。分段懸臂澆筑法是目前國內外大跨徑預應力混凝土連續剛構橋的主要施工方法。當橋梁下部結構施工完成之后，從橋墩墩頂部位澆筑箱梁零號塊開始至全橋箱梁合攏，其間經歷逐段立模澆筑混凝土節段，分批張拉預應力鋼束，逐步至全橋合攏的較長施工過程。在這個施工過程中，對于高墩大跨徑連續剛構橋，其施工階段比較多，各個階段的變形、內力、應力與墩高、荷載大小、混凝土收縮、徐變、預應力筋應力損失、溫度、施工誤差、材料特性等多種因素有關，加之各階段混凝土加載齡期不同的相互影響，從而會造成橋梁在施工過程中的每一狀態不可能與設計

6、狀態完全一致，結構的受力變形過程表現為非平衡的隨機過程。大量荷載試驗表明，其實測值總小于理論值，從強度角度來講，具有安全儲備，符合新建橋規范；從變形的角度來講，實際變形小于理論變形，實際剛度大于理論剛度，如果僅用理論剛度來進行施工控制，就無法實現結構的空間設計位置。因此，為了保證施工質量，必須對梁的整個懸澆過程進行施工控制，在施工過程中對結構內力和變形不斷進行監測，分析其與設計理論值間的關系，對施工過程及有關控制參數加以調整和控制，保證建成后的主梁線形及結構的受力狀態符合設計期望值，結構受力盡可能處于最優狀態。所以實施橋梁監控量測，及時、準確地提供施工控制數據對橋梁的施工質量有著重要的意義。同

7、時為了保證橋梁施工安全，必須對懸澆的整個過程進行施工監控。因為橋梁所采用的施工方法均是按預定的程序進行。施工中的每一階段，結構內力和變形是可以預計的，同時可通過監測手段得到各施工階段結構的實際內力和變形，從而完全可以跟蹤和掌握施工進程和發展情況。當發現施工過程中監測的實際值與計算的預計值相差過大時，就要進行檢查和分析原因，這樣就避免了不安全事故的發生。可以說施工監控量測是橋梁施工過程中的安全監測系統，為了確保施工安全，監控量測必不可少，尤其對造價昂貴的大跨徑連續剛構橋更為重要。施工監控工作一方面是保證各個施工階段能安全、可靠地進行；另一方面是結合測試分析和模擬計算，對施工過程中結構狀態的變化進

8、行有效的預測和控制，優化施工工序、保證工程質量。現在國內同類橋梁在建設中均進行了全面的監控工作，充分反映了橋梁施工監控的重要性和必要性。3、施工監控的基本思路和方法根據我單位施工監控的數座高墩大跨徑連續剛構橋的經驗，施工監控的基本思路和方法可歸納如下：（1）收集設計和施工文件，對施工全過程進行模擬計算，得出各主要階段的變形和應力狀態的數據，并作數據分析或圖表文件進行存放。（2）協同設計、監理和施工單位優化預定的施工監控方案，制定實施細則，報送業主審查。（3）做好監控前的準備工作，如：材料進場、設備購置、儀器標定、傳感器的安裝、測試系統的調試等。（4）對施工所涉及材料的性能進行試驗和測定，掌握其

9、彈性模量、收縮、徐變及熱膨脹系數的變化規律，這些工作將為施工監控中的計算過程提供可靠的經過實際修正的參數。（5）對懸灌施工的重要設備施工掛籃進行變形分析研究和計算，并進行必要的靜力荷載試驗。（6）實施監測：一是對施工過程中的關鍵工序進行按時跟蹤監測，確保關鍵施工工序的安全、可靠；二是階段性狀態監測，當施工到某一相對穩定的狀態時，測試結構的線形、變位以及應力狀態。（7）實施監控：對比施工模擬計算和階段性監測的實測值，分析偏差原因，利用實測參數和動力特性的測試分析參數，并考慮收縮、徐變和環境作用的影響修正模擬計算值，對下一步施工的結構變形和應力狀態進行預測，以確定下一階段的調整量。監控程序如圖2施

10、工監控流程圖所示。收集設計、施工文件混凝土試驗成果、施工掛藍參數、施工工藝、施工計劃施工過程的計算模擬細化和優化施工監控方案、制定施工監控細則專家審查監測監控準備工作材料設備購置儀器設備和測試系統標定輔助設施的設計制作傳感器的安裝調試基準點設置監測、監控關鍵工序的實時跟蹤監測階段性監測控制點變形控制截面應力線型、位移應力測試溫度場預應力監測結果分析偏差分析環境作用分析材料參數變異分析修正模擬計算值預測指導下一步施工圖2 施工監控流程圖4、施工監控4.1施工監控系統的建立橋梁施工控制的實施涉及到方方面面，所以必須事先建立完善、有效的控制系統才能達到預期的控制目標。橋梁施工控制系統的建立及其功能的

11、確定要根據不同的工程施工實際分別考慮。一般施工控制系統都具備管理與控制的功能，施工控制系統由施工控制管理與施工現場控制兩個分系統組成。施工控制系統如圖3所示。施工控制管理分系統橋梁施工控制系統施工現場控制分系統施工控制分析支系統誤差與實時跟蹤分析支系統施工狀態監測與參數識別支系統圖3 施工控制系統框圖（1）施工控制管理分系統大跨度橋梁施工控制是一個較大的系統工程，它必須具備足夠的人力、物力、財力以及先進的管理手段才能使其正常運行。橋梁施工通常要涉及到業主、設計、施工、社會監理、政府監督、施工控制等多個部門及單位，這些單位都將在施工控制中起到不同程度的作用，他們既分工負責又協同作戰。本橋施工控制

12、管理系統如圖4所示。設計單位業主控制單位監督單位施工單位監理單位意見意見意見意見監督協調協調通報協調協調通報通報控制反饋控制指令監督執行控制指令控制反饋圖4 施工管理系統框圖（2）施工現場控制分系統施工現場控制分系統是施工控制系統的核心，它包含整個施工控制的主要分析過程，具有數據比較、結構當前狀態把握、誤差分析、參數識別、前進或倒退仿真分析、未來預測等功能。施工現場控制分系統由多個支系統組成。施工控制分析支系統該系統是指采用專業軟件對結構進行施工模擬計算分析，判斷當前結構狀態是否與實際相符和對未來狀態進行預測。結構狀態監測與參數識別支系統結構狀態監測是為控制模擬分析提供合理的基本參數。參數識別

13、是為判斷當前施工狀態是否與設計值相符提供實際參數。 誤差分析與實時跟蹤分析支系統施工控制中總存在誤差，這些誤差均將使施工偏離理想狀態和控制目標。該系統主要功能是：對結構理想狀態、實測狀態和誤差信息進行分析并做作出最佳調整方案，使結構施工實際狀態與設計理想狀態的差值控制在允許范圍內；在計入結構參數調整修正值、結構初始狀態最優估計值、結構施工誤差、量測誤差等信息后，通過控制模擬分析系統對結構施工狀態確定出超前預測控制值。 4.2 施工監控的主要內容（1）基礎資料試驗數據的收集混凝土齡期為3、7、14、28、90天的彈性模量試驗以及按規定要求的強度實驗；鋼筋混凝土容重。氣候資料：晴雨、氣溫、風向、風

14、速。掛籃支點反力及其他施工荷載在橋上布置位置與數值。以上數據由相關單位提供（2）施工控制的主要內容與技術路線主跨在施工過程中及成橋后的結構分析；施工控制誤差分析；主跨結構設計參數識別；結合控制的實時跟蹤分析；施工控制軟件的簡單操作說明；進度計劃安排；有限元分析計算模型的優化；墩身和箱梁施工過程中的穩定性分析；掛籃設計方案安全性評估，要滿足鐵路部門對施工時安全的要求。（3）施工監測的主要內容與技術路線施工掛籃靜力荷載試驗；結構截面的應力監測；砼彈模、容重的測定和收縮、徐變、熱膨脹系數的確定；高橋墩施工監測；主跨結構施工監測；鋼絞線管道摩阻損失的測定；溫度監測；墩身穩定性監測；預應力鋼筋應力監測；

15、腹板抗剪性監控。4.3 施工控制結構分析計算大跨度橋梁的施工均采用分階段逐步完成的施工方法，結構最終形成必須經歷一個漫長而又復雜的施工過程，對施工過程中每個階段的變形計算和受力分析是橋梁施工控制中最基本的內容。現階段混凝土連續剛構橋施工控制計算方法有兩種：前進分析法和倒退分析法。4.3.1前進分析法又稱正裝計算法，是按照橋梁結構實際施工加載順序來進行結構變形和受力分析，它能較好的模擬橋梁結構的實際施工歷程，能得到橋梁結構在各個施工階段的位移和受力狀態，不僅可以用來指導橋梁設計和施工，而且為橋梁施工控制提供了依據。前進分析法的目的在于確定成橋結構的受力狀態。這種計算的特點是：隨著施工階段的推進，

16、結構形式、邊界約束、荷載形式在不斷的改變，前期結構將發生徐變，其幾何位置也在改變，因而前一階段狀態將是本次施工階段結構分析的基礎。（1）基本原理懸臂澆筑施工的預應力混凝土連續剛構橋的前進分析計算如下： 確定結構初始狀態：主要包括：中跨、邊跨（次邊跨）的大小、橋面線形、橋墩的高度、橫截面信息、材料信息、約束信息、混凝土徐變信息、施工臨時荷載信息、二期恒載信息。 基礎、橋墩和0號塊澆筑完成：計算已澆筑部分在自重和外荷載作用下的變形和內力。 在每一個橋墩上對稱地依次懸臂澆筑各個塊件，直到懸臂澆筑完成，掛籃拆除。計算每一次懸臂澆筑時結構的變形和內力，每一階段計算均依照上一階段結束時結構變形后的幾何形狀

17、為基礎。 進行邊跨合攏（次邊跨合攏）、中跨合攏，計算這幾個主要階段結構的變形和內力。 橋面鋪裝：計算二期恒載作用下結構的變形和內力。綜上所述，前進分析法具有以下幾個特點： 橋梁結構在作前進分析之前，必須先制定詳細的施工方案，只有按照施工方案確定施工加載順序進行結構分析，才能得到結構的各個中間階段和最終成橋階段的實際變形和受力狀態。 在結構分析之初，先要確定結構最初的實際狀態，即以符合設計的實際施工結果（如跨徑、標高等）倒退到施工的第一階段作為結構前進分析計算的初始狀態。 本階段的結構分析必須以前一階段的計算結果為基礎，前一階段的結構位移是本階段確定結構軸線的基礎，前一個施工階段結構受力狀態是本

18、階段結構時差、材料非線性計算的基礎。 對混凝土徐變、收縮等時間效應在各個施工階段中逐步計入。 在施工分析過程中嚴格計入結構幾何非線性效應，本階段結束時的結構受力狀態用本階段荷載作用下結構受力與以前各階段結構受力平衡而求得。前進分析不僅可以為成橋結構的受力提供較為精確的結果，還為結構剛度、強度驗算提供依據，而且可以為施工階段理想狀態的確定、完成橋梁結構施工控制奠定基礎。前進分析程序系統流程圖如圖5所示。（2）幾何非線性分析幾何非線性即是大位移問題。大多數大位移問題，結構內部的應變是微小的，而且材料的應力應變關系基本呈線性的。當荷載作用在橋梁結構的某個節點上，該節點將發生位移，荷載也隨之移動，這種

19、位移不僅改變了荷載相對于與該節點相連接的桿件的作用方向，而且改變了荷載對結構上其它節點產生的彎矩。如果位移量大，就會嚴重的影響荷載對結構產生的效應。因此，考慮幾何非線性的影響對于大跨徑橋梁結構分析是十分必要的。激活本階段單元與節點建立并修改本階段結構剛度矩陣剛度矩陣分解激活本階段結構上的預加力束本階段所增塊件自重與施工荷載內力與位移計算本階段預加力效應（內力與位移）計算掛籃前移效應（內力與位移）計算混凝土收縮徐變內力與位移計算對施工階段循環預應力損失卸載效應（內力與位移）計算階段內力與位移匯總截面特性修正內力、位移及體系預加力沿程分布寫入外設預加力損失計算開 始結 束數 據 輸 入圖5 前進分

20、析流程圖（3） 混凝土材料非線性分析在大跨徑橋梁中，鋼筋混凝土結構無論是鋼筋還是混凝土，都存在材料非線性問題，在精確理論分析中應當予以考慮，它包括在短時間荷載作用下混凝土的非線性應力應變關系。（4） 混凝土收縮與徐變分析混凝土的徐變、收縮與混凝土的組成材料和配合比，周圍環境的溫度與濕度，構件截面形式與混凝土養護條件，以及混凝土的齡期都有關系，除此之外，還與混凝土水灰比，水泥種類和用量、構件與大氣的接觸面積等眾多因素有關。對箱梁結構而言，徐變的影響主要表現在以下幾個方面：主橋箱梁在懸臂施工階段，其受力圖式為T型的懸臂端帶支撐的超靜定結構懸臂梁，混凝土的徐變是存在的，主橋合攏后體系發生轉換時從前期

21、結構繼承下來的應力狀態所產生的徐變受到后期結構的約束，從而導致結構內力和支點反力的重分布；由于徐變的作用使預應力鋼束發生應力損失；由于徐變的作用，使箱梁發生徐變撓度，而懸臂施工階段箱梁截面上的應力僅為彈性應力而無徐變引起的應力。但是由于鋼筋應力計埋在混凝土中，當混凝土發生徐變變形時，根據變形協調原理，鋼筋應力計也要發生變形，其值與相應的變形一致。因此，應當由應力計的總應變中扣除這時刻發生的混凝土徐變應變值作為混凝土的彈性應變實測應力計算參數。根據規范公式，本項目將結合試驗成果，修正徐變與收縮的總效應，利用橋梁結構實用計算程序求算混凝土徐變、收縮影響的理論值。在橋梁施工過程中，由于混凝土齡期短，

22、混凝土徐變、收縮影響較大，必須加以分析和控制。混凝土徐變收縮各影響因素在實驗上的統計結果也有15%-20%的變異系數，而且實驗的試件和實驗環境往往與實際結構物所處的條件相距很遠，故精確度較低。公路橋規的徐變分析理論考慮了瞬時徐變、滯后彈性徐變以及塑性徐變三部分徐變特性。可以采用遞推分析法分析各階段收縮徐變的影響。4.3.2 倒退分析法也稱倒裝計算法，是按照橋梁結構實際施工加載順序的逆過程來進行結構分析，其目的是為了獲得橋梁結構在各個施工階段理想的安裝位置和理想的受力狀態。即從成橋狀態開始逐步地倒拆計算得到施工個階段中間的理想狀態和初始狀態。前進分析可以嚴格按照設計好的施工步驟進行各階段內力分析

23、，但由于分析中結構節點坐標的改變，最終結構線形不可能完全滿足設計線形要求。實際施工中橋梁結構線形的控制與強度控制同樣重要，線形誤差將造成橋梁結構的合攏困難，影響橋梁建成后的美觀與營運質量。為了使竣工后的結構保持設計線形，在施工過程中用設置預拱度的方法來實現，而對于分階段施工的連續梁橋，一般要求給出各個施工階段結構物控制標高（預拋高），以便最終使結構物滿足設計要求。這個問題用前進分析是難以解決的，而倒退分析系統可以從根本上這一問題。（1）倒退分析的基本原理它的基本思想是：假定t=t0時刻結構內力分布滿足前進分析t0時刻的結果，軸線滿足設計線形要求。在此初始狀態下，按照前進分析的逆過程，對結構進行

24、倒拆，分析每次拆除一個施工階段對剩余結構的影響，在一個階段內分析得到的結構位移、內力狀態便是該階段結構理想的施工狀態，所謂結構施工理想狀態就是在施工各個階段結構應有的位置和受力狀態，每段的施工理想狀態都將控制著全橋的最終形態和受力特性： 倒退分析時的初始狀態必須由前進分析來確定，但初始狀態中的各桿件的軸線位置可取設計軸線位置。 拆除單元的等效荷載,用被拆單元接縫處的內力反向作用在剩余主體結構接縫處加以模擬，這些內力值可以由前進分析計算來得到。 拆除桿件后的結構狀態為拆除桿件前的結構狀態與被拆桿件等效荷載作用狀態的疊加。換言之，本階段結束時，結構的受力狀態用本階段荷載作用下的結構受力與前一階段結

25、構受力狀態相疊加而得，即認為在這種情況下線性疊加原理成立。 被拆構件滿足零應力條件，剩余主體結構新出現的接縫面應力等于此階段對接縫面施加的預加應力，這是正確進行橋梁結構倒退分析的必要條件。混凝土的收縮徐變與結構的形成歷程有著密切的關系，徐變應變不僅與混凝土的齡期有關，而且與作用在混凝土構件上的應力應變有關。因而結構在進行倒退分析計算時，一般是無法直接進行徐變計算的。為了解決這一問題，一般是應用下述的方法：在進行前進分析時，先不計混凝土收縮徐變的影響，計算出結構的內力和變形值，然后再計算出結構計入混凝土收縮徐變后的內力和變形值，兩者相減則可以得到每一階段混凝土收縮徐變產生的內力和位移值，將其保存

26、起來。接著進行倒退分析，按階段扣除前進分析時相應階段混凝土時效的影響倒退分析程序系統流程如圖6所示。對施工階段循環t=t0時刻狀態階段末狀態輸出立模時刻（階段初）的狀態數據，預留拱度及立模標高施工初態階段初狀態開 始結 束數 據 輸 入圖6 倒退分析流程圖（2） 幾何非線性分析對于幾何非線性十分明顯的大跨度橋梁，一次倒裝分析的結論并不是理想的初始狀態。由于結構非線性的影響，要確定結構的理想狀態，就必須完成倒裝計算和正裝計算的交替迭代過程，也就是用循環迭代逼近分析的方法。循環迭代逼近分析方法是依據已知的設計成橋狀態進行倒裝分析，一位移反推結構的最初狀態，由此得到第一次擬理想初試狀態，依此初試狀態

27、按施工順序進行正裝計算，求出新的成橋狀態。由于幾何非線性的影響，倒裝、正裝一次分析結果并不吻合，因此，要求反復多次進行正裝計算、倒裝計算，直到計算成橋狀態與設計成橋狀態一致。由此得到的收斂值就是理想的初試狀態。（3） 混凝土收縮與徐變的分析倒退分析是橋梁施工階段的計算方法。但是以往的倒退分析方法都無法計入徐變收縮對結構內力和變形的影響。原因是徐變收縮計算在時間上只能是順序的，而倒退分析方法在時間上又恰好是逆序的。對于混凝土材料的橋梁（特別是懸澆的情況）如果在結構變位和內力計算中不計入徐變收縮的作用，引起的誤差將是顯著的。下面討論徐變倒退分析方法：徐變應力應變可以表達為： （4-1）式中：為初始

28、時刻時的混凝土應力； 為齡期為時混凝土彈性模量；徐變老化理論有一很重要的特性：已知結構初始時刻的內力可以求出徐變終了時結構內力；反之，已知結構徐變終了時，由結構內力亦可求出結構的初始內力。這種特性是徐變彈性體理論和繼效理論所不具備的，這就有可能考慮徐變影響對橋梁進行倒退分析。 在實際結構中應力與時間關系近似示于圖7。圖2-3 實際結構中應力與時間關系圖7 應力與時間關系圖圖7中表示時刻的瞬時彈性應力，表示時段的徐變應力增量，實際結構中應力與時間關系則第個時段的徐變即的徐變應變為 （4-2）利用積分中值定理，有 （4-3）令 （4-4） （4-5）其中 于是式（4-3）有 （4-6）而老化理論

29、（4-7）這樣，式（4-4）、（4-5）變換為 （4-8）將上式代入式（3-8），得： （4-9）令 （4-10） （4-11）由圖中看出是時刻的結構真實應力。由于在倒退分析中，首先已知即時刻的結構真實應力，現在要求第階段的徐變應力增量，于是需進行如下變換 （4-12）式中： （4-13）為第時刻的結構真切實應力； （4-14）稱為倒退分析徐變彈性模量。式（4-12）中為已知，為時效系數，因此與正裝分析的方程類似，僅是徐變彈性模量有差異。方程（4-12）可按徐變增量法求出，從而可以求得時刻的結構真實應力。如此一步一步地進行倒退分析，可以確定當考慮徐變影響時的主梁應力，進而可得主梁變形。老化理論

30、沒有考慮彈性滯后的影響，如果采用改進的老化理論，即在老化理論徐變系數表達式中加上一常數，即能近似考慮彈性滯后的影響，則倒退分析亦是可能的。不過必須分兩種情況進行分析。當在時段即進行分析時，可按式（4-12）進行分析，僅是值應是改進老化理論導出的值。在時刻，即，因要拆除某一部分結構而產生瞬時彈性應力，這里應特別注意倒退分析時應力符號，此時 （4-15）式中為改進老化理論徐變系數表達式中的常數，因已知，因此可以求得時刻的瞬時徐變壓應力。若采用改進老化理論來進行徐變倒退分析，那么，對于第時段應使用方程（4-12），而對于時刻的瞬時彈性應力的瞬時徐變應力的分析應使用方程（4-15）。本項目實施過程中使

31、用老化理論分別計算成橋和成橋1000天后各階段預拋高，以期消除成橋后混凝土徐變對箱梁撓度的影響。應力監測時從應變計的總應變中扣除截至此時刻發生的混凝土的徐變應變值，得到結構的真實彈性應變值，再求出其應力值。4.3.3 擬采用的結構分析軟件本項目擬采用Dr.Bridge分析軟件和Midas分析軟件進行結構分析。4.3.3.1 Dr.Bridge分析軟件Dr.Bridge系統是一套通用橋梁結構設計施工計算系統，具有強大的直線橋梁、平面斜、彎和異型橋梁設計與施工計算功能，能進行各種結構體系的恒載與活載的線性與非線性結構響應計算，能夠實現復雜的截面施工操作，能夠有效地模擬施工中采用的臨時支架和掛籃設備

32、，能夠進行結構上下部共同作用的分析；并能夠自動計算每根拉索的施工張拉力；能夠自動按照規范進行三種承載能力極限狀態組合和六種正常使用極限狀態組合（包括施工階段組合V）,并根據需要進行這九種組合的配筋計算或應力驗算和強度驗算及抗裂性驗算；系統同時附有截面設計計算、活載橫向分布系數計算以及基礎計算等模塊。4.3.3.2 Midas分析軟件是針對土木結構，特別是分析象預應力箱型橋梁、懸索橋、斜拉橋等特殊的橋梁結構形式，同時可以做非線性邊界分析、水化熱分析、材料非線性分析、靜力彈塑性分析、動力彈塑性分析。是目前廣泛使用的一種空間結構分析程序，具有強大的結構分析功能。尤其適用于大型結構的空間內力分析，對動

33、態加載和地震力分析具有獨到之處。4.4 施工控制誤差分析連續剛構橋是施工監測識別調整預告施工的循環過程，其實質就是使施工按照預定的理想狀態（主要是施工標高）順利推進。而實際上不論是理論分析得到的理想狀態，還是實際施工都存在誤差，所以，施工控制的核心任務就是對各種誤差進行分析、識別、調整，對結構未來做出預測。4.4.1 預測控制法連續剛構橋在梁段澆筑完成后出現的誤差，除張拉預應力索外，基本上沒有調整的余地，而只能針對已有誤差在下一未澆筑梁端的立模標高上做出必要的調整。所以，要保證控制目標的實現，最根本的就是對立模標高做出準確的預測，而預測控制法是連續梁橋施工控制常用的方法。預測控制法是指在全面考

34、慮影響橋梁結構狀態的各種因素和施工所要達到的目標后，對結構的每一施工階段（節段）形成前后進行預測，使施工沿著預定狀態進行。由于預測狀態與實際狀態免不了有誤差存在，某種誤差對施工目標的影響則在后續施工狀態的預測予以考慮，以此循環，直到施工完成和獲得與設計相符合的結構狀態。這種方法適用于所有橋梁，而對于那些已成結構狀態具有不可調整性的橋梁施工控制必須采用此法。如懸臂施工的預應力混凝土連續剛構橋，其已成節段的狀態（內力、標高）是無法調整的，只能對待施工的節段預測狀態進行改變。其基本結構如圖8所示：圖8 誤差控制的基本結構預測控制以現代控制論為理論基礎，其預測方法常見的有卡爾曼（Kalman）濾波法、

35、灰色理論法等。（1）卡爾曼濾波法：卡爾曼濾波法的實質是從被噪音污染的信號中提取真實的信號，采用有狀態方程和觀測方程組成的線形隨機系統的狀態空間來描述濾波器，并利用狀態方程的遞推性，按線性無偏最小均方誤差估計準則，采用一套遞推算法對濾波器的狀態變量作最佳估計，從而求得濾掉噪聲后有用信號的最佳估計，即估計出系統的真實狀態，然后用估計出來的狀態變量，按確定的控制規律系統進行控制。（2）灰色系統理論控制法：灰色系統理論控制法將灰色系統理論引入橋梁施工控制中。灰色系統可以看作是在一段時間內變化的隨機過程，環境干擾將使系統行為特征量過分離散，為此灰色系統用灰色數生成對原始數據進行處理得到隨機弱化、規律性強

36、化了序列，在此基礎上以灰色動態GM模型作為預測模型，并及時對模型進行滾動優化和反饋校正。灰色預測控制有以下特點： 灰色控制理論是基于系統發展變化的預測控制，是對結構參數及環境影響因素的預測控制，可根據需要把預測得到的結果代入結構方程，從而求得結構的狀態參數，這種預測控制方法符合結構實際狀態，具有較高的準確性。 灰色預測控制建模是少數據建模，是數據的新陳代謝建模，是一種實時控制。在處理方法上，灰色過程是通過原始數據的整理來找數的規律的，是一種就數找數的現實規律的途徑，而數理統計方法是按先驗規律來處理問題，要求數據越多越好，越據規律性越好。 灰色預測控制是“采樣瞬間規模”控制，其過程是：每采集一個

37、新數據便建立一個新模型，隨之更新一組模型參數，所以控制過程也就是不斷采集數據，不斷建模，不斷更新參數，不斷預測，不斷提高新模型下的預測值的過程。這實際時實采集模型參數的不斷更新，來適應行為的不斷變化、環境的不斷影響、噪聲的不斷干擾，所以這種控制方法具有較強的適應性。 灰色理論將無規律的原始數據進行生成，使其變成較有規律的生成數列再建模，還可以通過殘差分析來調整、修正、提高精度。 灰色預測控制是后果控制、行為控制，不需要追究行為變化的原因，也不必將系統的控制行為與噪聲加以分離，即不必處置復雜的隨機過程，這使得控制大為簡化。 影響主梁撓度變化的主要因素都具有灰色信息的特征。4.4.2 自適應控制法

38、鑒于連續梁橋已完成節段的不可控性以及施工中對線形誤差的糾正措施有限，控制誤差的發生就顯得極為重要，所以，采用自適應控制法對其進行控制也是很有效的。自適應控制法的基本思路是當結構的實測狀態與模型計算結果不符時，通過將誤差的計算模型誤差輸入到參數識別算法中去調節計算模型的參數，使模型的輸出結果與實測結果一致，得到修正的計算模型參數后，重新計算各施工階段的理想狀態。經過幾個節段的反復辨識后，計算模型就基本與實際結構一致，從而對施工過程進行有效控制。4.4.3 線形回歸分析法線形回歸分析法是通過對懸臂箱梁撓度與懸臂長度、懸臂重量的一元線形回歸處理或二元線形回歸處理，總結建立撓度線形回歸數學模型。它可以

39、用于分析箱梁撓度變形的規律，也可以用于預測待施工梁段的撓度。但它無法對溫度和施工引起的誤差進行修正，并且要求有較多有規律的數據才行，在梁段數比較少時所得到的回歸曲線的精度難以保證。4.4.4誤差分析軟件：我公司已利用卡爾曼濾波及最小二乘法理論研制開發了橋梁監控誤差分析軟件，該程序用高級語言編寫附有詳細注釋，完全透明。已在多座連續剛構橋上采用，通俗易懂，操作簡單，精度高。誤差分析流程如圖9所示。前期結構分析計算預告掛藍定位標高施 工標高、溫度、應力、彈性模量掛藍定位誤差彈性模量誤差溫度影響徐變影響計算圖式誤差應力測 量誤差分析精度判斷修改設計參數新模型結構計算滿足要求圖9 誤差分析流程圖最小二乘

40、法的基本原理從整體上考慮近似函數同所給數據點(i=0,1,m)誤差(i=0,1,m)的大小，常用的方法有以下三種：是誤差(i=0,1,m)絕對值的最大值，即誤差 向量的范數；是誤差絕對值的和，即誤差向量r的1范數；是誤差平方和的算術平方根，即誤差向量r的2范數；前兩種方法簡單、自然，但不便于微分運算 ，后一種方法相當于考慮 2范數的平方，因此在曲線擬合中常采用誤差平方和來 度量誤差(i=0，1，m)的整體大小。數據擬合的具體作法是：對給定數據 (i=0,1,，m)，在取定的函數類中,求,使誤差(i=0,1,m)的平方和最小，即 =從幾何意義上講，就是尋求與給定點(i=0,1,m)的距離平方和為

41、最小的曲線（圖6-1）。函數稱為擬合 函數或最小二乘解，求擬合函數的方法稱為曲線擬合的最小二乘法。在曲線擬合中，函數類可有不同的選取方法.4.5 主跨結構設計參數識別這里所指的參數是一個廣義的概念，既包括參數誤差本身對應的參數，還包括通過其他方式能夠參數化的施工誤差，參數調整以敏感性分析為基礎。對于懸澆與懸拼體系，影響撓度及預留拱度的參數雖然很多，但有些參數在施工中的變異相對卻是不大的。如一般情況下，施工過程中混凝土強度變異很小，其影響可以忽略。還有些參數，雖然變異很大，難以把握，但其影響可以通過某種方法濾除（如溫度），在此也不考慮。對于參數調整應著重考慮的參數項有：塊件重量；有效預加力；彈性

42、模量；混凝土收縮徐變；合攏方式。對于這些參數如果在各施工階段能獲得其實際值，并將實際結果與原定理想狀態比較，就可以確定其調整量，下面分別進行討論。（1）塊件重量塊件重量變異主要由施工截面尺寸偏差或漲模產生。為確定塊件實際重量，可預先在懸臂根部某截面I-I（距懸臂根部約h/2處，h為懸臂根部梁高）的箱梁頂底板內埋置應力傳感器（見圖10）。圖10 塊件重量計算示意圖對于施工階段K，在塊件混凝土澆筑前后，觀測到I-I截面頂、底板的應力變化量分別為 、，令對應于頂、底板應力觀測值、的懸臂端塊件重量分別為、。其中：WS、WXI-I截面頂、底板截面模量 L塊件重心到截面I-I的距離塊件實際重量則為P=（P

43、s+Px）/2 （4-16）P=（）/2L （4-17）應力計是根據變形轉換為應力的工作原理研制的，因此量測的應力值中會含有收縮、徐變的影響。但由于該項檢測可在混凝土澆筑前后完成，時間很短，其影響也很小，這樣確定的P，其精度取決于應力傳感器與頻率測定儀的精度，而與溫度變化及混凝土收縮徐變關系不大。調整塊重的另一有效方法是進行施工過程截面尺寸檢測。施工控制中塊重的調整方法為：隨后狀態計算時一律采用當前狀態的實際截面觀測值。（2）有效預加力這里有效預加力系指力筋束張拉后瞬時損失完成時的預加力。在理論上，若在預加力張拉前后觀測到I-I截面頂、底板應力變化分別為、，令對應于觀測應力、的I-I截面頂底板

44、反算有效預加力分別為、，則 （4-18） （4-19）其中：WS，WX截面模量； AI-I截面面積； e力筋束形心距I-I截面形心的距離。實際有效預應力則為 （4-20）然而在施工中，有效預應力量測值一般受影響較大。因此，實用的有效預加力調整還是通過引伸量及千斤頂油表雙控來實施。（3）彈性模量彈性模量是混凝土的物理參數，由規范或試驗確定，但彈性模量的增長往往滯后于混凝土強度，當箱梁塊件施工周期較短時，對梁端撓度的影響非常大。確定混凝土彈性模量可以采用兩種方法來進行。一種方法是試驗，采集有代表性混凝土集料和水泥，通過加載試驗確定彈性模量及其增長規律。另一種方法是反算，可考慮在節段施工的某道工序前

45、后（如混凝土澆筑或預加力張拉前后），觀測懸臂端的撓度變化值，根據工序施加的效應與撓度變化之間的關系反算彈性模量，但這種方法很難得到滿意的精度，這是因為撓度觀測中含有混凝土收縮徐變的成分，另外還有溫度變化的干擾，相比之下，試驗測定具有較好的可靠性，是一種可取的方法。（4）混凝土收縮徐變對于懸臂體系，主梁的混凝土收縮表現為水平位移，不影響主梁自身的撓度，只有墩身混凝土的收縮才使主梁產生向下的撓度，但墩身的齡期較長，后期收縮量很小，因此對主梁撓度的影響也很小。混凝土徐變則是主梁撓度的主要影響因素，必須認真對待。可以根據現場取樣，模擬現場環境條件下的收縮徐變試驗結果來計算并得到主梁收縮和徐變撓度，將此

46、撓度與計算的撓度比較可判定收縮、徐變誤差并借以確定參數調整量，具體而言，可對收縮、徐變系數引入一個綜合變異參數，先將觀測值平滑處理，再調整變異參數試算，反復試算即可確定變異參數調整量。在本橋的監控過程中采用模擬實橋環境通過試驗確定混凝土的收縮徐變系數。至于溫度和合龍次序修正，則在敏感性分析中已討論。（5）施工周期偏差實際的施工周期安排（包括箱梁塊件施工周期、總體工期）往往與施工圖設計時的模擬周期偏差較大，因此結構變形（主要是撓度）也就不可避免地產生了偏差。（6）外荷載偏差主要是施工臨時荷載偏差，譬如大橋設計時模擬掛籃重和實際重量有偏差，同時掛籃長度及支點和后錨點位置同時也有所變動，需按實際調整

47、。（7）掛籃彈性變形誤差掛籃在結構分析計算一般采用一組外力進行模擬，而其自身在施工過程中要產生一定的彈性變形和非彈性變形，施工前要通過外力加載法試驗消除其非彈性變形，實測其彈性變形，并予以調整。無論采用前面討論的直接分析判定法還是參數識別法，都可以估計出參數誤差。根據參數誤差，就可以對參數進行調整。用調整后的參數和修正后的結構計算數據對系統進行前進與倒退分析，可得到各階段撓度及預留拱度的新的理想狀態，即隨后理想狀態，隨后理想狀態與原定理想狀態相比，更具有合理性。通過以上分析，可獲得塊件重量、預加力、彈性模量、徐變等項參數的變異量，但在對這些參數進行調整時，需要特別的謹慎，由于觀測誤差及觀測量與

48、被確定量之間的關系誤差的存在，這些變異量不一定都是可靠的，為判定其可靠性，可將相鄰若干節段的參數及其變異情況聯系起來考慮。此外，反饋控制分析所進行的預留拱度系統誤差估計得到的估計值也會對此判定提供很有益的幫助。因此，需要將這些信息綜合起來分析，最終才能確定出較為合理的變異量，據之進行的調整才是合理的調整。4.6 誤差調整（1）直接分析判定法上節討論的方法是從參數的間接觀測與實測入手，通過人工分析逐個確定實際參數。這種方法對塊件重量與預加力兩項重要參數借助于應力觀測來反算，由于應力是從應變轉換而來的，其值仍受到溫度及混凝土收縮徐變的影響，但由于上述兩項觀測可在很短的時間內完成，因此觀測量仍具有較

49、好的可靠性，缺點是分析判定量大，使用不夠方便。（2）參數識別法對于懸澆與懸拼體系的控制，可以采用參數識別法，應用最小二乘原理對該參數進行識別。如果在某一施工階段測得主梁懸臂端m個節段的撓度為S=S（1），S（2），S（m）T設原定理想狀態的理論計算撓度為 =（1），（2），（m）T則有誤差向量Y=Y（1），Y（2），Y（m）TY=-S （4-21）若記待識別的參數誤差為=（1），（2），（n）Tn為參數誤差識別的項數由引起的各節段撓度誤差為=（1），（2），（m）T= （4-22）其中為參數誤差到的線性變換矩陣，由結構性能給定。殘差=Y-=Y- （4-23）Y=+ （4-24）方差 V=T =

50、（Y-）T（Y-） =（Y-）T（Y-） =YTY-YT-TY+TT （4-25）將上式配成完全平方的形式V=（-（T）-1TY）TT（-（T）-1TY） +YTY-YT（T）-1TY YTY-YT（T）-1TY當-（T）-1TY=0時，上述不等式中的等號成立，此時V達到最小，因此的最小二乘估計為 （4-26）引入加權矩陣有 （4-27）在實際應用中，可預先計算，定義，現場實測S，由（4-17）式得到Y，最后由（4-23）式得到誤差參數估計值。這種方法雖然方便，但線性變換陣的因子很難充分合理地給出，這是因為撓度的有些影響因素（如混凝土徐變、預加力損失等）本身又受多種因素影響，這些因素難以充分合

51、理地參數化，因此矩陣中不可避免會含有較大的誤差，這些誤差必然會影響到參數估計值。基于這些分析，由此得到的參數誤差估計值，也必須經過認真分析判定并與預測理論對比后才能采用。4.7 有限元分析計算模型的優化大跨徑連續梁橋的施工控制是一個施工量測識別修正預告施工的循環過程。施工控制的最基本要求是確保施工中結構的安全，其次必須保證結構的線形和內力狀態符合設計要求。由于在施工控制中，同樣會受到或多或少的噪聲干擾，需要用濾波的方法，從被噪聲污染的狀態中估計出真實的狀態。同時，為了達到施工控制的最基本要求，也即它的最優性能指標，就必須遵循最優控制規律，組成隨機最優控制系統，進行分析、調整、預測。本橋運用工程

52、控制論的思想，采用最優控制理論與計算機相結合的技術，將主橋成橋線形和施工期結構變位狀態，作為線性離散、確定性動態結構系統最優控制的對象，建立隨機的數學模型和性能指標，用誤差分析的思想，從被噪聲污染的狀態中估計出真實的狀態，并用估計出來的狀態變量，按確定性的最優控制規律構成閉環狀態反饋系統，求出最優控制變量值，不斷對各階段進行調整、控制，最終達到隨機最優控制的目的。4.8 穩定性分析結合本橋的施工方案和施工方法，采用Midas分析軟件對不同施工階段時主體結構進行穩定性分析，防止異常情況下的結構失穩破壞，并根據計算分析結果及時向施工單位及監理工程師發出書面通知，并提出相應的整改措施。4.9 掛籃設

53、計安全評估及靜載試驗：4.9.1安全評估掛籃是大跨徑連續剛構橋進行懸臂施工的主要設備，為此應對掛籃進行結構受力分析、變形驗算以及穩定性分析，確保安全及變形滿足設計及規范要求。本次掛籃驗算采用Midas結構分析軟件進行空間結構分析。4.9.2 靜載試驗由于掛籃本身的變形會對立模標高產生很大的影響，所以在掛籃安裝完成后，對掛籃必須進行靜載試驗。監控單位將配合施工單位采集掛籃在各種不同荷載作用下的變形及受力特征值，并應用到施工監控過程中，以便正確預測梁段的立模標高。根據測試要求，加載重量按等效荷載的1.21.4倍進行，擬分6級加卸載。荷載分級按施工工藝安排進行，一般第一級加載以底板重量為等效荷載，第

54、二級按腹板重量的2/3進行，第三級按剩余荷載進行，最后加載須等待72小時（混凝土等強時間），中途加載等待30分鐘即可；三級卸載按加載順序反方向進行；在每次等待時間滿足要求后記錄掛籃前支后錨的變形，剔除非彈性變形，繪制彈性變形和荷載曲線，為分析墩旁鷹架和掛籃變形及施工結構安全服務其總變形量不得超出20mm。掛籃靜載試驗時可在掛籃的主桁桿上，掛籃的后錨鋼筋上布置應力測點；在掛籃的前吊點布置撓度測點；另外為了測定吊點的相對撓度，還應對支點的沉降進行測量。4.10 主梁位移監測大跨徑預應力混凝土連續剛構橋主梁采用節段懸臂澆筑法施工。當橋梁下部結構施工完成之后，從橋墩墩頂部位澆筑箱梁零號節段開始至全橋箱

55、梁合攏，其間將經過逐節段立模澆筑混凝土節段、分批張拉預應力鋼束等多道工序至逐跨合攏，最終形成橋跨連續結構。在整個懸澆過程中我們將對主梁的位移進行監測。位移監測分豎向位移監測和平面位移監測。在監測過程中監控單位將和施工單位共用一個測量控制網，在共用的基礎上又相互獨立、相互監督、相互檢查。控制過程是“施工測量預測識別調整預告施工”的循環過程。在此過程中對主梁的變形與應力實行雙控，這是一個技術問題，也是一項系統工程。其主要分為兩個組成部分，一部分是施工數據采集系統，即在橋梁施工過程中通過在橋上埋設各類傳感器和設置監控系統，采集資料。再一個是資料分析仿真模擬計算系統、將采集到的資料進行分析處理，以確定

56、一道施工工序的有關參數。因此在箱梁標高控制過程中需要細致的觀測、測試工作和大量的計算分析工作。通過有效的監控，保證設計的施工過程和受力狀態得以準確實現。最終達到成橋階段的控制目標。 為了同時滿足主梁撓度和軸線變形觀測的需要，將在主梁各梁段前端設觀測斷面，觀測斷面距梁端20cm。每斷面設3個測點，分別設在主梁頂板軸線及腹板中心處，測點采用16螺紋鋼筋棍（頂部打磨后涂漆），一端埋入箱梁頂板，另一端露出頂板頂面2cm。測點具體布置如圖12。圖12觀測斷面高程測點布置圖在監控實施過程中，根據施工進度計劃安排，按照預先設置好的觀測點，由監控、施工單位測取全過程的測點變形值，根據監測分析成果對后期變形值進

57、行預測控制。變形控制頻率設在每塊段預應力鋼束張拉前、張拉后和梁段混凝土澆注前、澆注后，變形測取時間控制在每天早晨的8點之前。（1）豎向位移監測 ：在采用節段懸臂澆筑混凝土法施工過程中，其自重作用而使得懸臂端向下位移，當張拉預應力鋼束時，又將使懸臂端向上位移。同時，由于混凝土結構的收縮徐變機理復雜，結構發生的非線性變形不易精確確定；施工中所用材料的變異性、實際結構的受力條件以及施工中溫度變化等因素，將使得懸臂澆筑的箱梁標高與設計標高明顯偏離，因此，必須進行豎向位移監測，以確保主梁能順利合攏、橋面高程能滿足設計要求。豎向位移監測采用精密水準儀進行測量。（2）平面位移監測：主要通過各梁段前端軸線上的

58、測點，利用全站儀進行控制，以確保主梁平面線形平順。4.11 邊跨現澆段及支座預偏設置根據理論分析并結合我公司多年來同類型橋梁施工監控的經驗，上部箱梁結構在全橋合攏階段，受合攏鋼束及底板正彎矩鋼束張拉及混凝土收縮、徐變的影響除產生豎向撓度位移外，還將產生一定的水平縱向位移。對于支座墩頂設支座的預應力混凝土剛構-連續組合體系梁橋來說，當縱向位移較大時應考慮支座頂板在安裝時進行反方向預偏，以保證全橋合攏后支座頂板中心與支座中心重合，從而避免當橋梁結構在升降溫荷載作用下支座頂板中心與支座中心偏心過大，使得支座受力不均勻過大而影響支座使用性能。同理，為確保梁端伸縮縫有效伸縮量滿足設計求，邊跨現澆段在施工

59、時也應相應地進行預偏，預偏量的大小及方向與支座相同。4.12 主梁正應力應變監測由于高墩大跨徑連續剛構橋橋墩和主梁聯合作用，使得主梁各部位受力復雜多變，通過應力監測找出各施工階段控制斷面的應力變化規律指導施工，同時通過應力監測及時發現施工中異常現象，避免發生不安全事故。比如預應力鋼束出現滑索，鋼束內縮，存在過大的預應力損失等從錨固點觀測不到時，可以通過應力變化檢查出來，及時進行處理。主梁正應力監測以JXG-1型鋼筋應力傳感器和JXH-2型埋入式應變傳感器共同采集、相互校核。 JXG-1型鋼筋傳感器在指定位置與縱向鋼筋焊接，JXH-2型埋入式應變傳感器在混凝土澆筑時埋入指定位置，方向同橋軸線方向

60、，均用屏蔽導線引出，數據采集SS-II型數據采集儀。該采集儀精密且抗干擾能力強。主梁正應力監測斷面設在單T懸臂根部（距懸臂根部約1/2梁高處）、L/4、跨中斷面，主橋左右幅共設38個斷面。每斷面內分別設4個測點，測點均勻布置在腹板與頂板和底板相交處。其具體布設情況詳見圖14圖15所示。4.13 主梁腹板抗剪性監測腹板抗剪性測試截面設在距現澆段支點約為1/2梁高（支點梁高）處的腹板中間，主橋左右幅共設4個斷面。每個斷面設2個測點，測點布置在截面中性軸高度處腹板內，其截面具體布設情況詳見圖14圖15所示。腹板抗剪性監測以JXG-1型鋼筋應力傳感器進行控制截面主拉應力（應變）數據采集，傳感器布置方向

61、與水平線呈45夾角，傾向同測點與相鄰支點的連線方向垂直，如圖13所示。圖13 腹板主拉應力測試示意圖圖14 應力及溫度監控斷面布設示意圖圖15 應力及溫度測點布設示意圖4.14主墩施工監控由于該橋主墩較高，受溫度、混凝土收縮、徐變、材料非線性及主梁懸澆時不對稱等因素的影響，使主墩變形及受力復雜多變，因此必須對主墩進行位移及應力監控。（1）平面位移的監測：首先在主墩施工過程中，要求施工單位用激光對準儀配合經緯儀對主墩的垂直度進行控制，監控單位監測指導進行主墩施工，確保主墩垂直。同時在主梁懸澆及合攏過程中，用全站儀對主墩的垂直度進行監測，及時反映主梁懸澆的對稱性及合攏時的水平位移。（2）應力應變監

62、測：為了能準確掌握主梁施工過程中主墩的受力狀態及主墩的安全性，分別在主墩墩底及墩頂標準段截面（距變截面1米）設主墩應力應變監控斷面。結合本橋特點，我們將對扁擔溝大橋主橋左右幅的所有固結橋墩進行應力應變監測，共設16個斷面，每個監測斷面分別設4個測點，通過埋設JXG-1型鋼筋應力傳感器和JXH-2型埋入式應變傳感器共同采集、相互校核來獲得數據，數據采集采用SS-II型數據采集儀。測點具體布設情況詳見圖14圖15所示。4.15 承臺及基礎下沉量監控為了準確測得主墩及主梁的豎向位移量，擬對承臺和基礎的下沉量進行監測。承臺及基礎沉降量通過在承臺頂面設觀測點來實現，觀測點在每個承臺上設4個點，分別布置在

63、前后左右四個正交方向，觀測點采用20螺紋鋼筋，埋設方法同主梁位移觀測點，其觀測頻率同主梁觀測頻率。4.16 材料力學指標試驗的測定4.16.1 彈性模量的測量：在計算結構變位、超靜定結構內力、溫度應力、構件在施工及使用階段截面應力時，常把混凝土看作近似的彈性材料來分析，這就需要用到混凝土的彈性模量，在結構設計時，混凝土的彈性模量一般參照規范取用，但現實中決定混凝土的彈性模量的因素很多，不同情況下混凝土的彈性模量和規范上給出的彈性模量可能相差較大，因此在結構施工控制時依規范取用就不太合理，所以在結構施工控制時應對混凝土的彈性模量進行實際測定，以便對結構設計參數進行修正，使成橋線形滿足設計要求。為

64、了準確獲得結構參數，擬對砼的彈性模量進行測定。混凝土彈性模量的測試主要是為了測定混凝土彈模（E）隨時間（t）的變化過程，即E-t曲線。本次試驗采用標準試件尺寸150mm150mm300mm混凝土棱柱體。在混凝土的抗壓強度和彈性模量的試驗中，采用現場取樣通過萬能試驗機試壓的方法，分別測定混凝土在3d、7d、14d、28d、60d、90d齡期的彈模值，以得到完整的 E-t曲線。4.16.2 容重的測量：混凝土容重的測定是在現場取樣，采用試驗室的常規方法進行測定。4.16.3 收縮、徐變系數及熱膨脹系數測定收縮徐變是混凝土結構物的變形（應變）隨時間而不斷持續發展的一種現象。盡管它的發展趨勢具有衰減的

65、特點，但是其數值大小對混凝土結構物的變形和內力的影響一般是不可忽略的。目前還沒有一個快速有效和準確的方法對混凝土的收縮徐變進行計算和模擬，為了在施工控制中有效地控制懸臂結構的線形或撓度，使得成橋后橋梁的線形達到設計標準，對懸澆部分梁體混凝土進行收縮徐變特性試驗是十分必要的。通過對混凝土在無荷載和恒溫條件下由于收縮引起的軸向長度變形觀測，確定混凝土的收縮特性變化規律；通過對混凝土棱柱體在恒定的受壓荷載作用下隨時間增長的變形觀測，確定混凝土的徐變特性變化規律。4.17 鋼絞線管道摩阻損失的測定在進行鋼絞線張拉時，由于管道摩阻會造成預應力不同程度的損失。因頂板預應力束和底板預應力束平、豎面曲率差距很

66、大，將對頂板、底板的預應力鋼束（各選取4束，共8束）分別進行管道摩阻損失測試。測試前在預應力錨具下安裝壓力傳感器，通過一端張拉預應力束來測取錨具下傳感器力值，然后推算預應力管道摩阻損失。4.18 預應力鋼絞線應力監測在進行鋼絞線張拉前，在預應力錨具下安裝壓力傳感器，通過對張拉過程中壓力傳感器進行實時的數據采集和分析，同步監測預應力鋼絞線應力的應力狀態。4.19 溫度監測4.19.1溫度監測溫度的測定將貫穿整個施工監控過程，溫度場的不同對主梁、主墩在不同應力狀態下的位移、變形、穩定性都有很大的影響。為了全面的反映溫度場對結構所造成的影響，擬在主梁及主墩應力應變監測斷面處同時埋設溫度傳感器，獲得結

67、構體內溫度，主梁每個斷面設4個溫度傳感器，1#和4#主墩每個斷面設4個溫度傳感器，2#和3#主墩每個斷面設8個溫度傳感器。具體布設情況詳見圖14、圖15所示。結構體表溫度用激光點溫度計量得。環境溫度用一般水銀溫度計量得。4.19.2 溫度變位的控制：（1）日照對懸臂段施工標高的影響日照溫差可使橋墩高度發生變化，使箱梁產生橫向和豎向撓曲，對懸臂端施工標高產生影響。日照的影響使環境溫度在白天高于夜晚，橋體混凝土從早晨太陽出來開始吸熱，隨著氣溫的增高吸熱速度加快，午后氣溫最高時混凝土溫度達到極值，然后散熱冷卻，晚上氣溫低，散熱快，黎明前氣溫最低，散熱最徹底，而后太陽出來又開始吸熱升溫，重復前一過程。

68、主梁頂板受太陽直接照射，其吸熱速度與吸熱量均高于底板，從而使主梁產生撓曲；同時，墩身一側受太陽照射，其吸熱速度與吸熱量高于另一側，墩身也發生撓曲并引起墩頂轉動導致主梁標高變化影響主梁撓度。 根據主梁日照溫差撓度的變化過程，如果在早晨太陽出來前對主梁進行標高觀測，經過一個晚上散熱的橋體，各部位的溫度接近均勻，觀測值中則只含體系溫差的成因，日照溫差的影響就可以被忽略。如果將標高基準點在春天或秋天氣溫接近最佳合攏溫度時引至墩頂（主梁0號塊頂部），并將此時確定的基準點標高在以后各塊件澆筑中作為定值加以采用，在橋上觀測主梁標高，那么基準點隨體系溫差產生的高程變化就不會進入標高觀測值，又由于主梁對體系溫差

69、基本不產生撓曲，主梁標高隨體系溫差變化則只產生與墩頂高程變化相同的豎向位移這一事實，所獲得的標高觀測就基本排除了體系溫差的干擾。也就是說，將標高基準點設置在墩頂并將標高觀測時間安排在早晨太陽出來之前進行，觀測值中就基本排除了溫度撓度的成份。再橋上觀測標高，不僅可以排除體系溫差的不利影響，而且可以提高觀測精度，對觀測本身也會帶來方便。基準點設在0號塊，觀測的最大距離不會大于主梁懸臂的長度，不會超過80m，大氣折光與地球曲率對標高的影響可以忽略，這樣的距離在霧天或混濁天對測量精度也不會有太大影響。當然，由于懸臂荷載的不斷增大，主墩存在沉降變形，同時，由于橋墩也存在收縮徐變，所以0#塊上的水準點是不

70、穩定的。為真實地反映箱梁的撓度變形，應以路邊水準點為基準，定期對0#塊上的水準點進行穩定性監測，并在撓度觀測數據處理中加以考慮，予以修正。根據以上分析，確定觀測方法如下： a、主梁撓度通過觀測相對高程實現 b、標高基準點設在墩頂0號塊 c、標高觀測可在橋上進行（測站設在主梁上） d、觀測時間選在早晨太陽出來之前對于觀測時間由于梁體混凝土溫度較氣溫有滯后效應，日照不會立即使主梁產生撓曲，且早晨陽光不強，觀測時間可適當推遲或延長，但最遲不超過日出后半小時觀測完畢。 當施工工期很緊時，施工立模時間不能完全控制在理想的溫度環境下，為此應在施工過程中對墩頂和箱梁懸臂端變形（包括平面變位和豎向撓度變化）和

71、控制截面應力進行連續觀測，以摸清日照作用對主梁和墩身的影響，并分別繪制溫度時間與變形和應力的關系曲線，為施工提供參考依據。監測宜選在混凝土澆筑完成后的連續24小時內進行（這時處于混凝土養護期，荷載幾乎無變化）。一般應一個月進行一次。平面采用精密全站儀進行測量，豎向撓度采用精密水準儀進行測量，應力變化采用控制截面所安裝的應力測試元件進行數據采集和分析。（2）季節溫度變化對橋梁施工標高的影響季節溫度變化對橋梁施工標高的影響屬于均勻溫差影響，主要是橋墩高度隨溫度變化引起的，在墩頂托架上澆筑梁段時，應計入季節溫度變化對箱梁頂面標高的影響。為了能監測到箱梁較小的撓度變形，并使外業觀測的工作量適中，易于達

72、到設計的觀測精度，采用國家二等水準測量或工程測量三等水準測量的精度等級要求和觀測方法進行施測，能測量到變形大于0.1mm的撓度值。為保證觀測精度，以0#塊上的水準點為起終點，采用閉合水準路線的形式進行水準測量。（3）合攏溫度不滿足設計要求時的補救方案當合攏溫度小于設計合攏溫度時：根據結構受力分析，當結構溫度恢復到設計溫度時，結構將整體升溫從而使主梁跨中截面下緣產生壓應力，而上緣產生拉應力，與此同時，墩頂截面下緣產生拉應力，上緣產生壓應力。這一變化趨勢與活載產生的效應正負號相反，可以相互抵消，對結構產生有利的影響。故可以不用采取特殊措施進行調整。當合攏溫度大于設計合攏溫度時：正好相反，其變化趨勢

73、與活載產生的效應同號，對結構產生不利的影響，因此必須采取措施進行調整。一般可以采取在合攏段位置施加水平頂推力來補充因溫度影響而降低的控制截面應力儲備。具體需要施加多大的水平推力及水平推力施加的位置應根據合攏時的溫度與設計溫度差值進行結構分析來確定。4.20 連續梁體系轉換過程監測邊跨連續梁結構在邊跨合攏張拉預應力鋼束后即解除墩頂臨時固結，使體系由一次超靜定結構轉換為靜定結構。在結構轉換過程中由于結構受力體系發生了變化，結構的應力將隨之進行重新分配，上部結構主梁和墩身也將同時發生空間位置的改變。為此必須對邊跨連續梁結構體系轉換過程中的主梁及墩身控制截面應力及主梁的撓度及墩身的垂直度進行嚴密監測，

74、確保主梁及墩身結構處于安全狀態，并控制最終的主梁線形滿足設計要求。4.21 重大設計修改如果出現較大的施工誤差，可能需采取以下重大修改措施：（1）設計參數作重大修改；（2）合攏施工方案作重大調整。5、施工控制的精度與總體要求5.1 控制精度與原則（1）控制指令執行原則與允許誤差立模與張拉必須在一天中相對穩定的均勻溫度場（一般為日出前）中完成；立模標高允許誤差：0.5cm；控制預應力鋼筋張拉最大允許誤差：2 %.（2）局部線形控制要求相鄰節段相對標高誤差不超過0.3%（附加縱坡）。（3）已澆梁段以及成橋后主梁系統控制誤差標高誤差：3cm（4）主梁重量控制要求按施工規程要求對主梁橫截面尺寸的誤差嚴

75、格控制。（5）主墩控制精度施工允許誤差：軸線偏位1cm，斷面尺寸2cm，墩頂平面偏位3cm，墩頂高程允許偏差1cm.（6）合攏誤差中線線形合攏允許誤差：1cm中線標高合攏允許誤差：1cm5.2 實施中的總體要求（1）嚴格控制施工臨時荷載。材料堆放要求定點、定量。基本要求中、邊跨對稱，沿橋梁中軸線對稱，凡超過一噸的施工的機械、材料等上橋，必須通知監控單位。（2）測量工作由施工單位和監控單位平行進行，以便于在現場及時校對，同時由監理單位進行抽檢。（3）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它突變因素。（4）每一施工工況完成后，由有關方進行測試，確認測量結果

76、無誤后方可進行下一工況的施工。（5）主梁掛籃立模和預應力鋼筋張拉后的測試工作必須避免日照溫差的影響。（6）連續剛構橋每一梁段的縱向預應力束張拉完成后，有關方把數據匯總到監控方，由監控方進行數據分析后，下達一下梁段的控制指令表。（7）控制指令表經有關方簽認后方可執行，才能進行一下梁段的施工。（8）連續剛構橋施工5個梁段左右后進行一次施工控制小結，對有關設計參數作一次系統調整。5.3 施工監控預警系統通過對連續剛構橋修建過程中的每一施工階段的仿真分析和計算，可以求得連續剛構橋每一施工階段施工監控參數的理論值，從而可以確定相關控制參數從施工開始直至全橋竣工時的理論參考軌跡。而實際施工中，由于各種因素

77、的影響，施工控制參數實測值與理論值會產生差異，通過有效的施工控制，這種差異不會很大，但考慮到某些非確定性因素的影響，確定差值的上限，對保證全橋結構安全、控制效果及施工控制的順利進行是十分必要的。扁擔溝大橋的相關控制參數及其在各個施工階段差值限值見表10。表10 施工控制參數誤差限值表結構部位控制參數單位上限主梁控制截面拉應力Mpa規范內控制截面壓應力Mpa2且在規范范圍內梁段標高cm3同一斷面左右兩點高差cm2軸線偏位cm1縱向位移cm2橋墩水平變位cm3高程cm2控制截面正應力Mpa1預應力鋼筋張拉力（伸長值）%6承臺沉降cm0.5在施工過程中，施工控制參數實測值與理論值偏差如大于表中上限值

78、時，應立即暫停施工，召開施工監控工作小組會議，各方應積極配合監控方，仔細分析情況，查找原因，確定最終解決方案。6、監控量測服務計劃為了更好地完成監控量測服務，根據預估扁擔溝大橋的施工計劃工期（2010.9.12012.12.31）和以往特大橋的施工監控量測經驗以及橋址所在地的氣候資料等，經過仔細分析，現擬定服務計劃如下：（1）2010年9月10日入駐工地，收集內業模擬計算所需的參數及相關資料，建立承臺基礎沉降監測系統。（2）2010年9月20日前完成導線復核，建立起橋梁監控量測控制系統；實施相應的施工監控工作。（3）2010年9月30日前完成模擬計算分析，提交監控參數與實施方案。（4）到201

79、1年8月份完成橋墩的施工監控，提交階段性監控報告。（5）到2011年11月底完成所有墩頂0號塊（或0、1號塊）施工。（6）到2011年9底完成掛籃的拼裝與靜載實驗。（7）到2012年8月底完成主梁的施工監控，達到順利合攏。（8）2012年12月底完成橋面系的施工監控，進行全橋的量測復核提交總的監控報告。全程監控共需28個月。7、監控組織機構及管理措施7.1施工監控管理系統施工監控管理系統由建設單位（領導組）、設計單位、施工單位、監理單位、監控單位（監控組）構成。7.1.1 建設單位主要對項目的領導進行管理，組織有關技術方案討論及評審。7.1.2 設計單位在施工設計圖中應提供：（1）設計參數（如

80、強度、彈模等），按橋規取值時，各施工階段的理論設計結構狀態（如預應力、主梁預拱度或標高，主要控制截面的內力或應力、施工荷載取值、高墩墩頂變位等）；（2）與結構設計狀態相應的施工方法及施工加載程序、張拉程序；（3）成橋狀態的橋面線形；（4）各施工階段的計算圖式及節點、單元編號。7.1.3 施工單位（1）根據施工招標文件要求編制詳細的施工組織計劃（應明確各季節的施工計劃和組織方案）；（2）建立施工自檢系統，質量保證系統，明確檢測、質檢人員、工作時間、內容及部位等；（3）確定掛籃的結構尺寸、形式、自重及前支后錨力的大小等；（4）嚴格按經駐地辦批復的監控方案組織施工，落實監控目標；（5）施工控制過程完

81、全接受監控單位和駐地辦監督檢查。7.1.4 監理單位（1）認真審核施工組織設計；（2）檢查落實質量保證系統，明確監理人員及職責，確定抽檢項目、時間、部位等；（3）審核掛籃的結構尺寸、形式、自重及前支后錨力等技術方案；（4）審核、落實大橋施工監控技術方案，監督施工控制過程，保證各階段施工監控目標得以實現；（5）協調監控單位和施工單位關系，保證監控方案和施工控制的一致性。7.1.5 監控單位（1）根據設計文件提供的內容對各主要環節的主要數據如內力、應力、變形等進行檢算，以確定施工控制方案及實施細則，并進行監控仿真，且將仿真結果及時書面通知建設單位、設計單位、監理單位、施工單位。（2）負責提供滿足精

82、度要求的監控測試所需儀器設備，全站儀精度不得低于2秒，并對其儀器設備精度及可靠性負責。（3）監控單位和施工單位獨立地采集施工狀態參數，如標高、應力、溫度、位移等數據，對采集的數據應相互校核后才能作為檢算的依據；材料力學參數由監理工程師負責提供，結構尺寸的實測數據與監理工程師共同采集，并對所采集數據的準確性及精度負責。（4）建立獨立的、可靠的大橋測控網，水準精度應達到橋梁規范驗收精度要求，且不低于國家四級標準。（5）根據設計文件對當前的施工狀態、環境狀態進行監測，并對隨后的狀態進行預測（或預報）。（6）據隨后狀態的預測和實測結果確定預測模型，并提出相應的調控信息和初步設計方案。（7）將調控信息和

83、初步調控方案及時書面反饋建設、設計、施工及監理單位，并一起協調完善調控方案，最終由監理單位和施工單位實施調控。（8）對監控指令的正確性、適時性負責。（9）當需要修改設計文件所提出的中間狀態參數及施工程序時，應通過建設單位與設計單位共同協商，如存在分歧時，由建設單位協調解決。（10）確保各階段施工通過監控達到預期目標，并使成橋線形及結構狀態最大程度地接近設計期望，并對調控方案負責。（11）負責提出監控階段報告及監控總報告。（12）負責對高墩和箱梁在施工過程中的穩定性進行監控，防止異常情況下的結構失穩破壞，及時向施工單位及監理工程師發出書面通知。整個施工監控工作由業主和高駐辦協調，設計、施工單位配

84、合完成。各單位只有很好的履行各自職責并且相互協調、密切配合才能安全、順利、保質保量地建成大橋。7.2施工監控組織機構施工監控組織機構由項目負責（1人）、技術負責人（1人）、分析計算工程師（2人）、橋梁工程師（2人）、助理工程師（3人）五個不同小組組成，他們在施工監控過程中既分工又合作。 在本工程投入的主要人員表姓 名性 別年 齡擬擔任職務職稱學 歷張充滿男51項目負責人正高高級工程師碩士研究生李春軒男35技術負責人高級工程師本科耿永魁男36分析計算工程師工程師本科郭 琦男34分析計算工程師工程師博士研究生張 勇男28現場負責人工程師本科張海博男27橋梁工程師工程師專科周曉波男24助理工程師助理

85、工程師專科陳鵬飛男23助理工程師助理工程師專科張 輝男23助理工程師助理工程師專科7.3質量管理措施監控量測服務是一項技術含量較復雜的工作，為了保障服務質量，使橋梁成橋后滿足設計和運營要求，特制定一下管理措施：（1）保證滿足監控量測的人員數量及素質；（2）保證滿足監控量測的儀器設備及測試元件；（3）保證滿足監控量測的辦公設施及分析軟件；（4）內部成立監控量測專家咨詢小組，每月舉行一次質量例會，解決監控工作中存在的問題；（5）實行數據提交登記制度和審核制度，對數據的準確性、適時性負責；（6）實行負責人負責制度，監控負責人對監控質量負全權責任。7.4安全管理措施為了保障監控量測人員、設備及橋梁結構

86、的安全及環境保護的要求，根據高墩大跨徑連續剛構橋梁的施工特點和外部環境，特制定以下安全及環保措施：（1）安全目標和方針 安全目標A“三無”：無“傷死亡和重傷事故、無交通死亡事故、無火災、水災事故。B“一控”：年傷亡率控制在2以下。C“三消滅”：消滅違章指揮、消滅違章操作、消滅慣性事故。 安全方針安全第一，預防為主。（2）建立全員安全管理保證體系，落實安全監控責任制 配齊安全保障用品，進入工地時必須穿戴規范，工作期間必須最少二人一組。 嚴禁酒后進入工地，要求思維敏捷、頭腦清醒，不準穿拖鞋。 嚴禁下河洗澡。 架設儀器設備時，嚴禁在塔吊吊臂下操作；架設位置要平整無雜物。 監測數據及時反饋，遇到離散性

87、較大的數據，應停止施工，分析原因，確保橋梁在施工期的安全。8、監控報告監控報告由監控單位在工程順利結束之后，根據監測實際情況進行撰寫的書面報告。報告內容必須豐富、真實；數據必須完整、可靠；對以后的連續剛構橋梁的設計、施工和監控都有一定的指導意義。投入本工程的主要監控量測設備儀器表設備儀器名稱規格型號生產廠家單位數量購進日期新舊程度(%)JXG鋼筋傳感器JXG-1國產個116新購100JXH型砼傳感器JXH-2國產個108新購100穿心式力傳感器JMZX-3XXX國產個16新購100溫度傳感器JMT-36X國產個216新購100應變片BQ120-80AA國產片100新購100便攜式數據采集儀SS-國產臺2新購100綜合測試儀JMZX-6001國產臺12009.590靜態數據采集儀TDS-303國產臺12007.1185激光點溫度儀TI-130國產臺22007.1185溫度計國產支50新購100屏蔽導線-國產米4560新購100精密全站儀PC-進口臺12006.170精密水準儀S2國產臺22007.470激光撓度儀BJQN-4B國產臺22007.1285筆記本電腦IBM進口臺12008.570Dr.Bridge分析軟件V3.2國產套12008.10-Midas分析軟件V7.8.0進口套12008.10-誤差分析軟件-套12004.10-