(完整版)高速铁路连续梁监控实施方案

新建铁路

鲁南高速铁路临沂至曲阜段LQTJ-3标段

连续梁监控施工方案

编 制：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ 审 核：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ 批 准：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿

中国铁建大桥工程局集团有限公司 鲁南高铁LQTJ-3标项目经理部

二○一七年三月

鲁南高铁LQTJ-3标连续梁监控实施方案

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目 录

1、 项目概况 ............................................................................................................. 1 2、 施工监控目标 ..................................................................................................... 1 3、 施工监控依据 ..................................................................................................... 2 4、 施工监控原则与方法 ......................................................................................... 3

4.1 设计参数识别 ............................................................................................. 4 4.2 设计参数预测 ............................................................................................. 4 4.3 优化调整 ..................................................................................................... 4 5、 施工监控组织机构 ............................................................................................. 5

5.1 监控组织机构 ............................................................................................. 5 5.2 监控管理模式 ............................................................................................. 5 6、 施工监控工作内容 ............................................................................................. 7 7、 几何形态挠度监测 ............................................................................................. 8

7.1 悬臂施工的控制要点................................................................................. 8 7.2 悬臂施工中挠度计算与控制 .................................................................... 8 7.3 悬臂施工时预拱度的设置方法 .............................................................. 10 7.4 立模标高的设定 ....................................................................................... 11 7.5 大桥悬臂施工时预拱度监测方法 .......................................................... 13 7.6 应力监测 ................................................................................................... 16 7.7 测试仪器的选择 ....................................................................................... 16 7.8 温度监测 ................................................................................................... 19 7.9 测试仪器及接收仪的选择 ...................................................................... 20 7.10 测点布置 ................................................................................................. 20

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7.11 观测时间与分工..................................................................................... 20 7.12 截面尺寸及混凝土方量测量 ................................................................ 21 7.13 混凝土弹性模量试验 ............................................................................ 21 7.14 与监控有关的其它资料收集 ................................................................ 21 7.15 施工监控数据信息传递及报告提交 .................................................... 21 8、 拟投入本标的主要监控设备、仪器、材料表 .............................................. 22 9、 监控项目人员计划 ........................................................................................... 23 10、 施工监控注意事项 ......................................................................................... 24

10.1 施工班组测试配合要求 ........................................................................ 24 10.2 悬臂施工过程中施工班组配合要求 .................................................... 25 10.3 其它配合要求 ......................................................................................... 26

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1、项目概况

中国铁建大桥工程局鲁南高速铁路临沂至曲阜段三标段一分部起止里程为：DK236+356.4--DK252+405.539，共计16.049公里。其中包含特大桥6座，中桥2座，混凝土框架桥1座，共计9.239公里；涵洞6座；路基3.955公里；隧道2座2.855公里；线路所1处0.485公里。

监控桥梁范围：新建鲁南高速铁路三标段，采用悬臂浇筑连续梁共有5座，分别为泗水南跨日兰高速特大桥60+100+60m连续梁、鹿鸣庄特大桥32+48+32m连续梁、西余村特大桥32+48+32m、40+68+36m、40+68+37m连续梁，桥面宽度均为12.6m。

2、施工监控目标

本项目监控工作的目标是：把大跨度桥梁施工控制的理论和方法应用于连续梁桥工程的实际施工过程，对该桥施工期间的线型、混凝土应力等内容进行有力的控制和调整，即：根据施工全过程中实际发生的各项影响桥梁内力与变形的参数，结合施工过程中测得的各阶段主梁内力(应力)与变形数据，随时分析各施工阶段中主梁内力和变形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与外形曲线与设计尽量相符。合龙高差在15mm以内，轴线偏差在10mm以内。铺设轨道时，梁体的实测线形与设计线形的偏差：上拱不大于10 mm，下挠不大于20mm。箱梁顶面的高程误差应不大于±2cm，平整度应小于±lcm。

在施工阶段，控制截面的混凝土的拉应力不超过2.5MPa，最大压应力不超过19.6MPa；主梁标高的容许误差值为±50mm。具体指标在与建设单位、

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设计单位协商后，根据施工情况进行调整。若不满足以上要求的情况出现时，与业主、设计、施工和监理方共同商议解决办法。

对于主梁的应力指标而言，根据国内目前的使用情况来看其应力测试的准确度尚不能令人满意。并且设计计算和施工监控、监测计算一般只能给出线性平面应力的大小，而施工中存在箱梁的剪力滞后效应及角域应力的特殊性，因此应力的测试结果通常不用于直接的误差分析，而是利用应力测试的增量结果作为施工的应力预警参数。监控单位对于测试中出现的标高、应力异常变化及时作出预警报告。在施工误差偏大，参数不符合要求的情况下，立即停工，查明原因及时有效处理。整个施工控制过程见流程图(见图1)。

3、施工监控依据

1）鲁南高速铁路临沂至曲阜段连续梁施工图纸；

2）《铁路桥涵施工技术规范》及国家、铁道部颁发的其它相关规范； 3）与本桥相关的其它工程设计图； 4）其它有关铁路桥梁设计的规范与规定；

5）《铁路营业线施工及安全管理办法》（铁办（2008）190号）。

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4、施工监控原则与方法

连续梁施工监控应力测试工作在连续梁悬臂浇筑1#块前开始，在箱梁悬臂施工完成后结束测试工作。连续梁0#块浇筑立模标高需考虑支架的弹性变形，不需要考虑预抛高。在连续梁悬臂施工前，监控组需进行有限元模拟计算。

施工监控中须遵循三个方面的原则：受力要求、线形要求及内力与线形的手段。

（1）受力要求

受力要求包括主梁截面的内力或应力，主梁截面的内力或应力状况反映了该桥整体受力状态。对于连续梁桥，通常是主梁截面的上下缘正应力控制其整体受力状态情况。

（2）线形要求

本桥线形要求指顺桥向主梁的梁顶标高。在施工过程中，通过设置合理的预拱度，使成桥后恒载下主梁的标高满足设计标高的要求。

（3）内力与线形的手段

在施工过程中，由于各种因素的影响，使得结构的实际状态可能会偏离设计状态，为了使成桥的内力和线形满足设计要求，就必须采用有效的手段。

调整立模标高是主梁线形调整的直接手段。将参数误差引起的主梁标高的变化通过立模标高的调整予以修正。

在实际施工中，由于设计参数误差、施工误差、测量误差、结构分析误差等综合干扰因素，桥梁结构的实际状态与理想状态总存在着一定的误差。施工监控所要解决的主要问题就是如何调整这些误差，使实际状态尽量接近理想状态。大跨度桥梁施工监控所采用的理论和方法主要有：设计参数识别和调整、卡尔曼滤波法、灰色理论法和最小二乘法。

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4.1 设计参数识别

利用参数识别系统对计算参数进行识别、修正。施工中如出现有发散趋势的连续分布误差状态，这类误差的产生大多源于计算参数失真引起的目标真值失真，必须进行参数识别、参数修正或参数拟合，提供合理的目标真值。对于产生参数失真的原因必须进行认真分析，以便在施工中加以控制。在悬臂浇筑施工的桥梁中产生误差发散的主要参数是体系刚度和主梁自重。

4.2 设计参数预测

确定适用的施工误差容许度指标和应力预警机制。要确定误差峰值的大小和确定是否进行误差调整，必须确定一套符合施工实际情况的误差容许度指标体系。过严的误差容许度会为施工带来困难，延误施工进度，过松的误差容许度会为施工留下一定的隐患。误差容许度的确定还必须满足设计和监理对施工质量的要求。针对本连续梁的具体情况，初步确定施工过程中轴线偏差的误差容许值为±10mm，主梁标高的容许误差值为±50mm。具体指标在与业主、设计及监理协商后，根据施工情况进行调整。

4.3 优化调整

利用施工监控、监测实时计算调整控制目标值。在进行参数调整拟合后，利用实际的施工时间参数和实际的施工荷载参数进行施工监控、监测计算，产生施工控制实际目标真值，用于下一阶段的主梁立模标高确定和误差分析。

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5、施工监控组织机构

5.1 监控组织机构

图2 监控组织机构

说明：

（1)计算控制组：主要负责连续梁实时监控的有关计算并根据计算和测试结果提出控制报告。

（2）现场测试组：主要负责连续梁应力等参数的测量。

（3）测量组（由施工单位人员组成，监控单位测试组选择复核）：主要负责连续梁施工阶段线型及高程及部分截面应力测量。

5.2 监控管理模式

1)施工监控领导小组

为了更好地协调各方工作，成立大桥施工监控协调小组，由业主、设计、施工、监理单位和监控单位组成，负责协调工作及决策 。

每施工若干节段(视具体情况)后有一次例会，由业主、设计、监理、施工单位、施工监控单位和有关专家参加，会议听取施工监控项目组的工作汇报，对施工中出现的问题给予纠正或协调解决。在施工中出现问题时应由监控协调

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小组召集紧急会议，及时提出处理办法。

2）监控单位

施工监控单位根据设计图，提出施工监控的具体细则与各阶段监控目标，并负责对施工单位的技术人员交底和培训，在每一节段主梁的施工前以监控联系单方式给出其标高和应力的控制值。如果发现异常情况，施工监控项目组根据现场监测数据，采用误差分析方法，与设计单位协商之后，提出各施工阶段线型和应力的调整实施方案。

在每一个施工块段张拉后，施工方提供该块段混凝土在浇筑前、后及预应力张拉后的实测标高，监控方采用施工控制方法对影响桥梁变形和内力的各种因素进行分析计算，并结合应力测试结果，在收到实测标高后的一天内，提供桥梁块段的立模标高。

现场数据交换采用固定格式，统一编号，并由双方认可。施工单位观测的标高和应力数据，经确认后发送到监控单位，监控单位据此制定的监控指令发送到施工单位并执行。每2~3节段(视具体情况)，监控单位提交阶段报告。桥梁全部合龙，二期恒载上桥完成28天内，提交总体监控报告。

3）设计单位

及时提供施工控制所需的相关设计图纸和设计参数。协助确定应力监控断面和测量点布置方案。协助确定施工控制容许误差度指标体系和全桥预拱度。与施工控制方共同处理监控过程中出现的重大技术问题。

4）施工单位

①配合监控单位进行测试元件的安装、导线的埋设布置等工作。 ②负责在施工过程中对测点及导线等的保护。

③负责按施工控制测量的要求，完成相应施工阶段的主梁线形数据的实时

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采集工作，提交应力、标高、轴线等的测量资料。

④配合监控单位完成主要施工信息的收集工作。

⑤提供具体的施工组织设计、施工工序及进度计划，供监控单位安排监控方案和监控进度计划。

⑥提供各施工阶段中实际施工荷载的大小和布置情况。按施工控制组的要求控制施工临时荷载的布置。

⑦提供在监控工作中必要的工地交通、食宿、办公、供电、照明和操作安全防护等。

5）监理单位

①按监理程序复核监控数据，发布施工控制指令，并监督其实施情况。 ②按监理程序核查施工单位提交的测量资料、墩旁托架、施工支架及挂篮等临时结构预压、混凝土浇筑、预应力张拉过程及资料等，并及时反馈给监控单位。

6、施工监控工作内容

①验算悬臂浇筑桥梁施工过程中各截面的应力和位移；

②提供施工过程中各阶段立模标高；按照施工顺序模拟计算，提供预抛高计算值。施工单位根据支架预压数据确定支架变形值。

③根据施工的单位提供的变形和应力测量数据，分析评估各施工工况可能产生的异常，并进行预报、提出合理建议，确保桥梁施工安全有序进行；

④对于施工中出现的问题和意外情况会同有关部门提出处理的参考方案； ⑤对施工方案优化提出建议。

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7、几何形态挠度监测

7.1 悬臂施工的控制要点

桥梁的悬臂施工中，施工挠度计算与控制以及科学合理确定悬臂每一待浇梁段或悬拼段的预拱度是至关重要。只有预拱度设置合理，才能保证一个跨径内将要合龙的两个悬臂端可能在同一水平线上，也才能使桥梁上部结构经历施工和运营状态，反复发生向上或向下的挠度后，在结构运营一定时间后达到设计所期望的标高线形。

7.2 悬臂施工中挠度计算与控制

施工过程中的挠度计算不仅与力学计算模式的选取有关，而且更重要的是与许多影响挠度的因素相关，这些主要因素包括：

①、施工阶段的一期恒载，即梁自身静载和预加应力；②、施工临时荷载；③、悬浇的挂篮和模板机具设备重；④、悬拼的吊梁机具设备重；⑤、人群荷载、温度变化、湿度变化、风荷载；⑥、桥墩变位、基础沉降、施工误差等。

这些主要影响因素中，还有许多模糊不定及随机变化因素的情况，如混凝土材料自身的弹塑性性能、收缩与徐变变形的性能；各节段施工工期的不定性使混凝土加载龄期的变化与不规律性；预应力钢束的应力损失的随机性；日照温度使结构内外温度变化的不均衡等，再加上施工荷载及预应力筋张拉锚固的增多而随机变化，致使精确计算挠度变形比较困难。为了用理论指导施工的进行，必须按既定施工程序对挠度按弹性和徐变挠度两部分进行计算和控制。

悬臂施工过程中每个节段挂篮的立模标高是我们关心的问题。立模标高即施工时模板的放样标高，是考虑施工及运营过程中各种因素的影响并通过桥梁设计标高比较得出来的。立模标高确定的目的就是为了使成桥若干年后桥面达到设计标高。要得出立模标高首先就要理解几个标高的概念，在这里先来介绍

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一下桥梁的设计标高、竣工标高及立模标高的含义。

①设计标高

桥梁的设计标高理论上即为桥梁在正常使用情况下的标高。总体上服从于路线纵断面的线型设计。或者说，桥梁的设计标高就是桥梁竣工多年(一般为3～5a)以后的标高。这里要求竣工多年是为了保证混凝土后期收缩徐变大体完成，桥梁不再发生明显的后期变形。桥梁监控的目的就是要使大桥的线形满足设计要求。因此设计标高是标高监控的依据。

②竣工标高

竣工标高即为桥梁刚刚竣工时的成桥标高。桥梁在竣工后还要发生后期收缩徐变变形，因此可得：

Hi设计Hi竣工fi后期徐变fi1/2静活载 (1)

竣工H式中：i——桥梁竣工标高，i表示桥梁纵向位置。

Hi设计——桥梁设计标高。

fi后期徐变——桥梁竣工后由于后期混凝土收缩徐变而引起的变形。

fi1/2静活载——桥梁承受1/2静活载所引起的变形。

规定桥梁变形方向向上为正。 ③立模标高

立模标高即施工时挂篮模板的放样标高。考虑各种影响因素得： Hi立模Hi设计fi挂篮fi后期施工影响fi后期徐变fi1/2静活载 (2) 式中：Hi立模——挂篮立模标高，i表示桥梁纵向位置。

Hi设计——桥梁设计标高。

fi挂篮——浇筑本节段混凝土挂篮所发生的变形。

fi后期施工影响——结构某一阶段在立模之后，由于本阶段和以后施工阶段的影

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响使该点产生的变形，这种变形直到成桥竣工时为止。

fi后期徐变、fi1/2静活载与式(1)中参数相同。

规定桥梁变形方向向上为正。 根据式(2)又可以得出：

Hi立模Hi设计fi挂篮fi预抛高 (3)

式中：fi预抛高——挂篮立模时的预抛高值，为fi后期施工影响、fi后期徐变、fi1/2静活载三项之和。

从立模标高的确定来看，挂篮的立模标高是多种因素引起的桥梁变形的累

后期徐变fi加，每个因素产生的变形都需要我们做出准确的预测。则属于桥梁竣工

以后混凝土很长一段时间的收缩徐变引起的挠度，因此，以桥梁竣工后的标高来衡量桥梁的线形是比较科学的。这个标高就是我们所说的桥梁竣工标高，通常作为桥梁竖向变形验收的依据。因此，对于桥梁的线形我们一般以竣工标高作为控制对象。

7.3 悬臂施工时预拱度的设置方法

为了克服桥梁悬臂施工引起的结构的短期弹性挠度和长期徐变挠度，保证桥梁在同一跨内合龙时两悬臂端的标高相差不大，对于悬臂施工的两端应保持平衡并预设预拱度。一般设置预拱度的曲线和数值，是将施工开始到完工后3-5年左右时间每一节点的弹性和徐变及0.5倍活载的总位移曲线及数值反向设置，即为主桥理论上的拱度曲线。考虑到各个桥梁工地的温度和湿度环境及桥梁施工方法及时间进度安排的不同，各系数取值不同，并与工地实际情况不完全相符，还必须依据各个桥梁施工中的实测值对系数项进行修正，并结合施工实际酌情调整和控制。理论和实践的结合，是设置预拱度抵消挠度的有效方法。

除考虑一期恒载、混凝土徐变产生的挠度对设置预拱度的影响外，当悬臂

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梁合龙转换成连续体系以后，还有二期恒载、次内力(二次预应力、徐变、收缩及温度影响。为了施工的简化，通常可以将这些影响值的总和作为跨中预拱度的最大值，以两桥墩支点为零点，其余各点可以近似地按二次抛物线进行分配。近似地按二次抛物线进行分配。悬臂梁施工中预拱度的设置和方法参见表1。表中挂篮伸臂的挠曲，可通过调整吊带长度预先消除。

表1 悬臂施工中的预拱度设置内容

节段 悬 臂 影响因素 一期恒载 预施应力 增(+) 减(－) + － + + + + + + ± + － + 施工方法 计算方法 悬拼 ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● 悬浇 △ △ △ △ △ △ △ △ △ △ △ △ 该成桥计算 跨中最大值 按二次抛物线比例分配 按悬臂梁 逐段计算 徐变变形 二期恒载 次应力 合龙后及通车 二次预应力 温度 徐变 收缩 活载位移 叠加值 预拱度分配 施 施工设备静载 工 挂篮伸臂挠曲 节 段 注：表中“+”表示预拱向上；“一”表示预拱向下(或扣除)。

7.4 立模标高的设定

在建立了正确的模型和性能指标后，就要依据设计参数和控制参数，结合桥梁结构的结构状态、施工状况、施工荷载、二期恒载、活载等，输入分析系统中，进而获得结构按施工节段进行的每一个节段的内力和挠度及最终成桥状

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态的内力和挠度。接着假设成桥后的理想转台的各节段的预抛高值，得出各施工节段的立模标高及混凝土浇筑前、混凝土浇筑后、钢筋张拉前、钢筋张拉后的预计标高。

立模标高为：

Hlm=Hsj+Hypg+fg1 (4)

式中：

Hlm——立模标高； Hsj——设计标高；

Hypg——计算所得的预抛高值； fg1——挂篮变形值。

预计标高为：

Hyj=Hypg-fi-fg1 (5)

式中：

fi——浇筑当前块件的下挠值或张拉钢筋后的总下挠值。

在调整参数后确定下一待浇梁段的立模标高时，立模标高可能会出现突变的问题。现举例说明：

假设我们采用参数a1,a2,a3,L对第i号梁段立模放样，经计算得第i号梁段

i立模i1立模HHii和第i+1号梁段的立模标高分别为和1。(这里我们是为了进行比较才i立模i1立模HHii在计算的同时也计算了1)

Hii立模f(a1,a2,a3,L) (6)

1立模Hiif(a1,a2,a3,L) (7) 1当发现第i号梁段的理论计算挠度与实测值有偏差时，就要调整a1,a2,a3,L2鲁南高铁LQTJ-3标连续梁监控实施方案 1 中国铁建大桥工程局集团有限公司

为

''a1',a2,a3,L使理论模型与实际相符，然后再根据

''a1',a2,a3,L重新计算第i+1梁段

'i1立模H的立模标高i1。

1立模'' H'iif(a1',a2,a3,L) ⑻ 1'i1立模i1立模i立模i1立模HHHHi1iii1由式(7)和式(8)可知，必然不等于。可以认为和1是i立模'i1立模HH平顺的，因为它们是以同一组参数计算的。但i与i1却未必平顺，因为'i1立模i1立模i1立模HHHi1i1i1它们是以不同参数计算的。当与相差(设为)较大时，为了'i1立模H保证桥梁线型的平顺与美观，第i+1号梁段的立模标高就不能直接采用i1，i1立模Hi而应设置缓和过渡标高，将此高差1分设在以后相邻的2~3个节段中，以

减小突变，保持良好的线型。

7.5 大桥悬臂施工时预拱度监测方法

桥梁的实时线形测量是施工监控、监测的重要工作之一。挠度线型监测包含对主梁高程、跨长、结构的线形、结构变形及位移和主梁轴线偏位等部分内容。挠度监测资料是控制成桥线形最主要的依据。根据以往的经验，在每个施工块件上布置2个对称的高程观测点，这样不仅可以测量箱梁的挠度，同时可以观测箱梁是否发生扭转变形。在施工过程中，对每个截面需进行立模、混凝土浇筑前，混凝土浇筑后、钢筋张拉前、钢筋张拉后的标高观测，以便观察各点的挠度及箱梁曲线的变化历程，保证箱梁悬臂端的合龙精度及桥面变形。高程控制点布置在离块件前端20cm，采用Ø16钢筋在垂直方向与顶板的上下层钢筋点焊牢固，并要求垂直。测点(钢筋)露出箱梁混凝土表面2cm，测量磨平并用红油漆标记。

7.5.1测试仪器的选择

高程监测是指用精密水准仪对主梁各块件控制点的标高进行测量,以此来精确控制各块件的预拱度。还可以测出主梁块件的扭曲程度。另外，使用经纬

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仪对主梁轴线进行测量。主梁的线型监测以线型通测和局部块件标高测量相结合，在主梁块件浇筑、及挂篮移动后等施工阶段进行。

图3（a）0号块基准点及测点平面布置；（b）测点横向布置 (单位：cm) (1)0号块件高程测点布置

布置0号块件高程观测点是为了控制顶板的设计标高，同时也作为以后各悬臂浇筑节段高程观测的基准点。每个0号块件的顶板各布置15个高程观测点，测点布置位置如图3所示。箱梁的0号块基准点、悬浇节段的挠度变形观测点应严格按照规定的位置埋设，各点位置及相互之间距离的埋设误差控制在±10毫米以内。

(2)各悬臂浇筑节段高程测点布置

每个节段截面高程测点各设5个测点，对称布置在悬臂板与腹板的交接点，离块件前端20cm，测点露出混凝土面2cm，如图4所示。箱梁底板中间也可增设一个测点。

顶测试断面底测试断面

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注：测点1、4为线路前进方向左侧点，3、5为线路前进方向右侧点。

图4 悬浇阶段梁测点布置示意（单位：cm）

埋设的钢筋测点必须与箱梁顶板中上、下层钢筋焊接牢固，测点1、2、3的钢筋底端要抵紧箱梁顶的底模板。在混凝土施工中严禁踩踏、碰撞。特别注意的是，监控单位最终需要的是各块段交界面混凝土顶、底面的标高。这样才能够与设计图各截面标高比较。

7.5.2观测时间与项目

每个标准梁段施工过程中，分别测量挂篮移动就位后、混凝土浇筑完成后、预应力张拉后三个工况下主梁悬臂前端每个梁段的标高。每完成L/4跨径的梁段施工后，全桥通测一次。

墩顶偏位在主梁每悬臂施工完成4～5个节段进行一次复测，在合龙前后严格监测。

合龙前，对全桥主梁顶面标高、作一次全面复测。合龙后、桥面系施工完成后，对全桥主梁顶面标高、墩顶偏位各作一次全面复测。

为了尽量减少温度的影响，挠度的观测安排在早晨9点之前或下午6点以后进行。在整个施工过程中主要观测内容包括：立模、混凝土浇筑前后、预应力张拉前后以及拆除挂篮后、边(中)跨合龙前、最终成桥的各项标高值。以这些观测值为依据，进行有效地施工控制。

7.5.3观测结果

观测结果的正确性是进行最优控制的先决条件，对于每一段施工节段的挠度及标高的量测，都需经过详细地分析。施工单位给监控单位每一段施工节段的记录表格见表2。特别是，在浇筑梁段前后和预应力张拉前后，对梁段块件标高的测量能反映出实际施工时主梁的挠度变化，并与各点的设计标高进行比

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较，计算出差值。这些数据是进行施工控制分析的最重要因素之一。

表2 悬灌连续梁徐变观测数据表（某#墩）6号段

观测时刻： 年 月 日 时 分 天 气： 1、晴□ 2、阴□ 3、小雨□ 温度： ℃ 灌注前 测点点号 标高（m） 标高（m） 标高（m） 标高（m） 左 顶板 大里右 程 底板底面 左 右 左 顶板 小里右 程 底板底面 左 右 X6-4 X6-5 X6-3 中 D6-4 D6-5 X6-1 X6-2 D6-3 中 D6-1 D6-2 （m） 灌注后 张拉后 设计 施工-设计 7.6 应力监测

在大桥上部结构的控制截面布置应力测点，以观察在施工过程中这些截面的应力变化及应力分布情况，根据当前施工阶段向前计算至竣工，预告今后施工可能出现的状态并预告下一阶段当前已安装构件或即将安装的构件是否出现不满足强度要求的状态，以确定是否在本施工阶段对可调变量实施调整。

7.7 测试仪器的选择

在连续梁桥上，有许多测量应变的方法，应用于桥梁监测与试验的传感器主要有电阻应变片、振弦式应变计及光纤应变传感器等几种。电阻应变片的优

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点是规格多，动态响应性能好，测试灵敏；缺点是在混凝土振捣时极易被损坏，即使不损坏，其绝缘度也无法保证，长时间测量会产生零点漂移。钢弦应变计的优点是温度性好，长期测试效果好；缺点是尺寸大，对应力梯度大的部位难以测出某一点的应变，其次是不能测量变化很快的应变。综合比较，在主梁各截面应力监测用钢弦应变计，钢弦应变计为一密封式字保证体系，与外界物质并不直接相关，测试是通过测其频率即可得到混凝土的应变，从而得到应力。

(a) JMZX-3003综合测试仪 (b) JMZX-215智能弦式数码应变计

图5 应变观测仪器

JMZX-215AT 智能弦式数码应变计是一种埋入式混凝土应变计，能够同时测量应变与温度，适用于各种混凝土结构内部的应变测量，适应长期监测和自动化测量。典型应用有桥梁等混凝土结构内部的应力应变测量。应变计安装采用绑扎方式，即用扎丝将应变计绑扎在钢筋（或制作的支架）底侧。其应变测量应在混凝土凝固后进行。

箱梁应力监测。应变计按预定的测试方向固定在主筋上，箱梁顶板的应变计绑在最外层普通钢筋的下面，箱梁底板的应变计绑在次外层普通钢筋的下面，导线沿钢筋绑扎牢固，全部引入到箱梁内部，防振捣冲击。应变计导线务必保护好，应挂在箱梁腹板上，不能散落在箱梁底板上。

3跨连续梁均布置4个应力测试截面，如下图。分别为每个T构的根部截

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面和边跨、中跨的跨中附近截面；每个墩顶根部截面设一个关键截面（2、4截面），每个关键截面布置8个测点，其余截面（1、3截面）布置4个测点。即每座桥布置24个测点。在同一个标段内，对同样跨度的连续梁，选择一座测试应力，其余主要进行线型监控。

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图7 应变观测截面示意

对全桥每一个孔跨、各个施工阶段都能够测得混凝土箱梁应力，能够满足工程检测的需要。具体位置如图8所示。

对于主梁的应力指标而言，由于采用的测试设备，根据国内目前的使用情况来看其应力测试的准确度尚不能令人十分满意。并且设计计算和施工监控、监测计算一般只能给出线性平面应力的大小，而施工中存在箱梁的剪力滞后效应及角域应力的特殊性，因此应力的测试结果通常不用于直接的误差分析，而是利用应力测试的增量结果作为施工的应力预警参数。

1）

应力测试关键截面测点布置

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2） 应力测试一般截面测点布置

图8 连续梁测试截面图及测点布置示意图（单位：cm）

7.8 温度监测

由于大跨度桥梁结构的结构温度是一个复杂的随机变量，它与桥梁所处的地理位置、方位、自然条件(如环境温度、当时风速风向、当时日照幅射强度)、组成构件的材料等等因素有着密切的关系，设计中很难预测施工期间的结构实际温度(只能根据施工进度安排和当地即有气候情况预估，若施工计划改变和气候变化更难预估)，因此，为保证大桥施工达到设计要求内力状态和线形，必须对结构实际温度进行实地监测。监测时要特别注意对结构局部与整体温度相结合的测量，只有掌握了施工结构整体温度分布状态才能有效地克服温度对施工结构行为的影响。

桥梁结构处于一个变化的温度场中，理论上说由于温度变化，桥梁的截面应力和主梁标高每时每刻都在变化，这就给测量结果带来不确定的因素，要完全解决温度问题，有很大的难度。针对连续梁桥的温度监测，根据以往经验，我们通过对气温的测量，推算结构温度的影响，也取得了较好的效果。具体做法是在进行其它测试任务时，采用气温表测量箱内和箱外的温度，测量精度控制在0.5℃以内。

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7.9 测试仪器及接收仪的选择

在连续梁桥上，用于桥梁结构温度测试的常见元件有热电阻、热敏电阻、热电偶等。其中热电阻是利用导体的电阻材料随温度的变化的特性而制成的测温计；热敏电阻是利用半导体的电阻随温度变化的特性测试物体温度的；热电偶是利用物理学中的塞贝壳效应制成的温度传感器。根据对多种温度测试仪器的性能比较，由于热电阻具有构造简单、适用方便、有较高的精确度和良好的敏感度的特点，并考虑要适合长期观测并能保证足够的精度，在本桥梁的温度监测中将选用JMZX-215AT传感器作为温度监测仪器。其主要性能指标如下：

(1)量程：-70～600℃； (2)冰点电阻：100Ω； (3)温度系数：1.3850±0.0005； (4)精度：±(0.15+0.002t)。

7.10 测点布置

虽然在浇筑每个箱梁时的日照都不一样，并且由于箱梁腹板及顶板的影响，使得箱梁每处的内外表面温度都不一样，但考虑到各个“T”的温度大致相同，故选择一个“T”的一个悬臂作为温度测试对象。为了得到箱梁顶板内外侧以及腹板、底板外侧到内侧的应力梯度，拟在任意一侧悬臂上设1个观测截面（见图8示意图），每个截面布置4个温度测试点，将测温铂电阻先贴在钢筋上，并做防潮和防机械损伤处理后埋入混凝土内，测试导线引到箱梁内部。

7.11 观测时间与分工

观测时间：每次观测挠度、应力的时间选在早晨5:30～9:00之间进行。 观测分工：应力、温度元件的埋设与观测由监控人员负责；标高测点的埋设与观测由测量人员负责，监控人员负责计算、分析挠度及其误差情况，并预

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测下一节段的立模标高预拱值。箱梁施工到L/4时和合龙段前2个节段时，监控人员应进行标高复测，测量相对于墩顶的标高值，用于挠度计算与分析。

7.12 截面尺寸及混凝土方量测量

根据误差分析的结论，混凝土超方对悬臂施工的连续梁桥来说，影响很大，必须尽可能地减小，因此，超方的测量也是非常重要的。除了应变和标高数据能够反映超方的现象，对每一节段梁截面测量也是一个好方法。

具体做法是每浇筑一节段梁，在悬臂端进行截面尺寸测量，包括截面高度、顶板、底板和腹板的厚度等等，测量精度应控制在2mm以内，由施工单位测量。同时，核对每一个悬臂施工节段混凝土对称泵送的方量，作为复核、比较。

7.13 混凝土弹性模量试验

7.13.1混凝土弹性模量的测量

混凝土弹性模量的测试主要是为了测定混凝土弹性模量E随时间t的变化过程，即E-t曲线。针对本桥由于混凝土材料的复杂性，弹性模量变化还是比较大的，所以采用现场取样通过万能试验机试压的方法，分别测定混凝土在3d、7d、14d、28d、60d龄期的值，以得到完整的E-t曲线。混凝土的容重的测试是采用现场取样，采用实验室的常规方法进行测定，由施工单位测量。

7.14 与监控有关的其它资料收集

检查预应力张拉原始记录表格；桥面临时荷载的布置和浇筑混凝土方量的资料。通过对桥面临时荷载和混凝土浇筑方量资料的收集，便于施工监控单位作出正确的误差分析，使计算模型更接近于实际结构。

7.15 施工监控数据信息传递及报告提交

对施工监控需要的各种数据，要求准确采集（绝不允许弄虚作假），及时传递(不允许延误拖拉)，规范操作（测量和测试工作应按规定的技术要求进行）。

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上述要求，是保障施工控制有效开展的基本保证。

各相关单位之间的信息传递，见图9示意。

图9 施工监控各种数据信息传递图

施工期间的数据采集是根据测试进度的安排，随主梁施工的进行分阶段采集各测试断面上各测点的应力数据。

测试数据的分析整理是指对采集的应力数据资料进行分析计算，对应力异常的施工阶段提出应力预警报告，并按一定周期提供应力测试阶段报告。

测试结果的总结是指在全桥合龙后，对施工阶段的应力测试结果进行汇总及分析，提交监控总结报告。

8、拟投入本标的主要监控设备、仪器、材料表

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表8.1拟投入本标段的主要监控设备、仪器、材料表

标段 序号 设备名称 型号规格 国别产地 制作年份 数量（台） 备注 1 综合测试仪 JMZX-3003 长沙金码 2012 4台 其中带 2 混凝土应变计 JMZX-215AT 长沙金码 2014 96支 测温度 16支 3 400吨压力传感器 ZX-30460 长沙金码 2013 2台 4 桥梁无线监测系统 长沙金码 2006 1台 5 数据采集仪 ZX-3006 长沙金码 2013 2台 6 TJ-3 7 激光打印机 HP1505 中国 2013 2台 台式计算机 DELL 中国 2012 5台 8 笔记本计算机 LENVO 中国 2012 3台 9 对讲机 若干 10 百分表 哈尔滨 10 11 MIDAS软件 韩国 12 BSAS软件 西南交大

9、监控项目人员计划

监控具体人员：满洪高博士，教授，全国一级注册结构工程师。杨治东、

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刘训臣、李君君、万涛、兰庆男等人在石家庄负责计算。

陈浩达、李振、路川、冯肖栋、赵志凯等人负责现场测试。 满洪高教授负责提供每一个块段的立模标高控制表格。

10、施工监控注意事项

为了保证桥梁建设的顺利进行，避免出现合龙困难或影响成桥的内力和线形。需要各方认真配合，对合作过程中可能出现的问题认真对待，特提出一些注意事项。

10.1 施工班组测试配合要求

⑴施工单位协助测试元件的安装调试工作。请施工单位根据梁段施工的实际进度，并参考应力测试安装调试进度安排，提前一周通知安装人员到场进行元件安装调试。请在工地的交通、照明、施工脚手等方面提供帮助，并配合完成对测试元件、线路的保护工作。在对含有应力测试断面的梁段进行钢筋焊接、混凝土浇筑、箱梁清扫等工序中应特别注意保护测试元件及线路。

⑵请施工单位就主梁应力测试工作细则中安全保护细则，对施工人员进行宣传教育，使施工人员树立对测试元件及线路的保护意识。严禁非测试人员擅自移动、打开、破坏测试元件及集线器。

⑶定期检查、维护测试元件及线路。施工单位若发现应力测试元件、线路损害等情况请及时通知测试人员。

⑷应力测试时在测试元件及线路附近应避免使用高温或强电磁设备。 ⑸严禁将液体物质倾倒于测试元件、线路及转接器上或附近。 ⑹严禁涂污线路及测点编号。

⑺请勿任意在箱梁内测点附近堆放施工荷载。 ⑻严禁故意敲打、挤压测试元件。

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⑼对违反本保护细则的行为将进行教育、处罚。

10.2 悬臂施工过程中施工班组配合要求

⑴挂篮立模测量时通知监控人员复核模板尺寸。 ⑵预应力张拉前后通知监控人员测量混凝土应变计应力。

⑶严格检查预应力波纹管的定位，保证不上浮、不变位，认真做好张拉记录，定期校核设备。

⑷将每一个测点标高与设计高程比较、复核监控指令的标高，特别是考虑桥面横坡。

⑸埋设的钢筋高程测点必须与箱梁顶板中上、下层钢筋焊接牢固。在混凝土施工中严禁踩踏、碰撞。由于底模有一定的坡度，测量点的高程可能不是混凝土箱梁顶、底面的标高，需要增减。监控单位最终需要的是各悬臂段交界面混凝土顶、底面的标高，这样才能够与设计图各截面标高比较。

⑹为了尽量减少温度的影响，高程的观测安排在早晨9点之前或下午6点以后进行。

⑺各悬臂段浇筑需从悬臂端部向根部进行，避免产生竖向裂缝。 ⑻挂篮走行轨道与混凝土箱梁顶面间的垫板杜绝用木材，减小因混凝土浇筑而产生的塑性变形。后锚是挂篮安全的生命线，需要保证锚索的安全系数及材质、后锚点的结构细节等的安全可靠性。每道工序前，应对锚索、吊杆等主要构件进行全面检查。挂篮前移要有专人指挥及监控，端头的止块应可靠有效。

⑼安排固定人员调模。用手拉葫芦调模时，应留出用螺母拧紧的量（2cm左右），不能直接拉到位。立模完成后，施工技术人员需认真检查挂篮每一个吊带是否拧紧或扣紧。杜绝因丝扣不紧产生的模板高度误差。

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10.3 其它配合要求

⑴建立各单位顺畅的联系制度、确定联系人。

⑵提供经业主、监理确认的施工组织方案；提供墩旁托架、挂篮、现浇支架预压记录，计算出临时结构各测点在不同荷载工况的弹性变形和非弹性变形，监控单位据此考虑预抛高。方案变更及时通知各方。

⑶对称放置各T构两悬臂部分的材料、设备，对称施工。

特别注意的是，监控单位在测试过程中应尽可能减少施工干扰。在每一次提交监控过程报告（节段立模标高）时，把需提请施工单位注意的事项写明，如分析标高异常等问题出现的可能原因及应采取的措施等，及时改进。

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