哈大铁路客运专线鞍辽特大桥哈大铁路客运专线鞍辽特大桥 88889191 号墩号墩 （4040646440m40m）预应力混凝土连续梁）预应力混凝土连续梁施工监控方案西南交通大学西南交通大学 中铁二局股份有限公司科技研发中心中铁二局股份有限公司科技研发中心 20082008 年年 1212 月月哈大铁路客运专线鞍辽特大桥 406440m 预应力混凝土连续梁桥施工监控方案 第 1 页共 24 页哈大铁路客运专线鞍辽特大桥哈大铁路客运专线鞍辽特大桥 88889191 号墩号墩（4040646440m40m）预应力混凝土连续梁施工监控方案）预应力混凝土连续梁施工监控方案1 1 工程概况工程概况哈大铁路客运专线鞍辽特大桥406440m联预应力混凝土双线连续梁桥全长145.5m，计算跨度为40+64+40m，中支点处梁高6.05m，跨中及边跨直梁段梁高为3.05m，梁底下缘按二次抛物线变化。主梁为单箱单室截面，箱梁顶板宽12m，底板宽6.7m。顶板厚度除梁端附近外均为40cm；底板厚度40至80cm，按直线线性变化；腹板厚48至80，按折线变化。全桥在端支点、中跨中及中支点处共设5个横隔板，横隔板设有孔洞，供检查人员通过。全桥共分21个梁段，0号梁段长度14m，普通梁段长度为2.54.0m，合龙段长2.0m，边跨现浇直梁段长13.75m。主梁两个边跨直梁段和主墩0#块均采用满堂支架施工，其余梁段均采用挂篮对称悬臂施工。悬臂段施工完毕后，先合龙边跨，再合龙中跨。该桥的具体构造及详细施工方法见有关施工设计图和施工组织设计。2 2 编制依据编制依据1、铁路桥涵设计基本规范（TB10002.1-2005）2、铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范（TB1002.3-2005）3、铁路桥涵施工规范（TB10203-2002）4、新建时速200公里客货共线铁路设计暂行规定(铁建设函2005285号)5、京沪高速铁路设计暂行规定(铁建设2004157号)6、铁路工程抗震设计规范（GBJ111）7、铁路混凝土结构耐久性设计暂行规定（铁建设（2005）157号）8、相关施工设计文件9、其它同类桥梁的施工控制技术和方法3 3 施工控制技术方案施工控制技术方案3.13.1 施工控制的目的施工控制的目的在桥梁施工过程中，如何采取有效的技术措施和管理措施，及时对施工中所暴露出来的问题进行调整和处理，保证成桥后的结构线形和应力与设计相符，是关系到工程质量和结构安全的至关重要的一环。这样的一项工作，就是桥梁的施工控制。哈大铁路客运专线鞍辽特大桥 406440m 预应力混凝土连续梁桥施工监控方案 第 2 页共 24 页对高次超静定混凝土桥跨结构（多跨连续梁或连续刚构，或斜拉桥） ，其成桥的梁部线形和结构恒载产生的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。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）的随机影响，由于在测量等方面产生的误差，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。尤其值得注意的是，某些偏差（如主梁的竖向挠度误差）具有累积的特性。若对偏差不加以及时有效的调整，随着梁的悬臂长度的增加，主梁的标高会显著偏离设计值，造成合龙困难或影响成桥的内力和线形。施工控制的目的，一方面是根据实际的施工工序，以及现场获取的参数和数据，对桥跨结构进行实时理论分析和结构验算；对每一施工阶段，根据分析验算结果给出其主梁端的挠度（每阶段施工挂篮的立模标高或梁段定位标高）等施工控制参数；另一方面，是在控制断面埋设应变或应力测试元件，实时监测结构应力变化情况，形成施工安全预警机制。这样，才能保证结构的受力和变形始终处于安全的范围内，成桥后的结构内力和线形符合设计要求。本项目工作的目标是：把桥梁施工控制的理论和方法应用于该桥的实际施工过程，对该桥施工期间的线形、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，并确保在桥梁建成以后的内力状态与外形曲线与设计尽量相符。3.23.2 施工控制的内容施工控制的内容3.2.1 建立施工控制体系建立施工控制体系施工控制的工作，广义上讲，就是指施工控制体系的建立和正确的运作；狭义上讲，是指施工控制理论的建立和实现。施工控制体系包括技术体系、组织体系和协调体系。施工控制理论的建立和实现，一方面指根据选定的施工方法对施工的每一阶段进行理论计算，求得各施工阶段施工控制参数的理论计算值，形成施工控制文件；另一方面指针对实际施工过程中由于种种因素所引起的理论计算值与实测值不一致的问题，采用一定的方法在施工中加以控制、调整。1 1、技术体系、技术体系施工控制与桥梁的设计和施工有密切的联系。根据该桥的施工的特点，参考同类桥梁施工控制工作的开展情况，拟建立图 1 所示的施工控制技术体系，依此进行施工控制。哈大铁路客运专线鞍辽特大桥 406440m 预应力混凝土连续梁桥施工监控方案 第 3 页共 24 页图图 1 桥梁施工控制技术体系示意桥梁施工控制技术体系示意从图 1 可以看到：桥梁的施工控制是与桥梁设计、施工是密切联系的。通过实时测量体系和现场测试体系，可以采集到桥梁施工过程中的各类所关心的数据信息。借助桥梁施工控制的计算分析体系，对采集的数据信息进行分析。尤其是对施工中各类结构响应数据（如变形、内力、应力）的分析，可以对施工误差做出评价，并根据需要研究制定出精度控制和误差调整的具体措施。最后以施工控制指令的形式为桥梁的施工提供反馈信息。2 2、组织体系、组织体系在桥梁施工控制中，通常需要建立在施工现场的桥梁控制体系，由派驻工地的技术人员利用位于施工现场的计算机系统进行施工控制分析计算。在该项目施工控制中，拟在现场设立项目机构，派驻一定数量的、具有一定设计、施工和施工控制经验的技术人员，形成施工控制中的组织体系，见图 2。图图 2施工控制组织体系施工控制组织体系哈大铁路客运专线鞍辽特大桥 406440m 预应力混凝土连续梁桥施工监控方案 第 4 页共 24 页3 3、协调体系、协调体系在桥梁施工控制的信息系统中，信息传递的时效性、准确性、可靠性和通畅性是保证施工控制工作顺利进行的基本前提。施工单位的施工数据（由施工单位或施工控制单位测量、测试得到的各类数据信息）要能及时传递到施工控制的技术体系；施工控制单位对施工信息及时计算处理后的结果，形成施工控制的指令信息要及时反馈传递到施工单位予以执行。这些工作，牵涉到设计、施工、监理和施工控制等部门。各部门的职责不同，重点不同，工作和组织关系也有所区别。为此，施工控制体系中还应当包括建立有效的协调体系及合理的工作制度和联系制度（参见施工控制工作职责大纲 ） 。建议由业主单位牵头，负责协调监理、设计、施工、施工控制单位之间的工作关系。施工控制的工作将接受监理工程师的全面监理。对施工控制而言，其日常工作需要得到设计和施工部门的大力支持和配合，需要信息和意见的及时交流；其控制指令和结果则需要借助监理权威和程序予以发布、执行和反馈。建议的协调体系（着重于监理、施工、施工控制之间关系）见图 3。图图 3建议的多方协调体系建议的多方协调体系3.2.2 设计计算与施工控制计算的校核设计计算与施工控制计算的校核桥梁施工控制的目的就是使施工与设计尽可能一致。在桥梁的设计计算中，通常会采用一些假定的参数用于计算，比如：材料的弹性模量、容重、施工时间等。另外，在设计计算中还有大量的指定的计算参数，比如：施工顺序等。而在桥梁的施工控制计算中，通常会采用尽可能真实的参数用于计算，以反映出施工的实际情况。设计计算与施工控制计算的联系和区别见图 4 所示。哈大铁路客运专线鞍辽特大桥 406440m 预应力混凝土连续梁桥施工监控方案 第 5 页共 24 页图图 4 设计计算与施工控制计算的区别和联系设计计算与施工控制计算的区别和联系由于在桥梁的设计和施工中存在着这两种既不相同又相互联系的计算过程，并且在实际工作中这两类计算可能采用不同的计算参数，由不同的单位来完成，因此，为达到使施工控制指导的施工能与设计结果相一致，首先要校核设计计算与施工控制计算的闭合性。这一校核过程主要是在施工控制计算初期，根据设计图提供的资料，建立施工控制计算模型，采用设计计算的主要参数和设计计算中假定的施工时间进行计算，利用此过程下的施工控制计算结果与设计计算结果相核对，以校核两者是否在计算模型及施工方法模拟间存在实质性差异。只有在两者计算结论基本一致的前提下，施工控制的开展才有实际意义。否则，需要与设计人员一起仔细核对两种计算过程，找出并解决存在的问题。3.2.3 施工控制的主要方法施工控制的主要方法随桥梁结构形式、施工特点及具体控制内容的不同，其施工控制的方法也不尽相同。对于该桥的施工控制，拟综合采用参数识别修正法、预测控制法和最大宽容度法。参数识别修正法是指在控制开始阶段，进行施工控制计算时，若控制体系的某些设计参数与实际情况有出入，就需要借助现场测试体系，进行参数估计、识别和修正，使控制计算结果与设计基本相符，尽量与实际情况吻合。预测控制法是桥梁施工控制的主要方法，其在考虑影响桥梁结构状态的各种因素和控制目标设定的基础上，对每一施工阶段的结构状态（内力和变形）进行预测，使哈大铁路客运专线鞍辽特大桥 406440m 预应力混凝土连续梁桥施工监控方案 第 6 页共 24 页施工沿着预定状态进行。若预定状态与实际状态之间存在误差，其对控制目标的不利影响则在后续若干施工阶段的预测中予以考虑。在分析误差、建立安全预警机制时，会根据设计要求、工艺水平和相关的施工和制造规范，按照最大宽容度法，确定一套合理可行的容许误差度指标体系。3.2.4 施工控制的主要工作施工控制的主要工作1 1、设计复核、设计复核对设计图纸进行计算复核，重点计算施工各阶段的结构效应，在此基础上协助施工方制定施工技术方案，并结合实际情况编制施工控制方案。2 2、实际参数的测试、实际参数的测试在施工控制计算中，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，以使施工控制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：（1）实际材料的物理力学性能参数）实际材料的物理力学性能参数 混凝土的容重、弹性模量、拉压强度在预应力混凝土桥梁的施工中，混凝土力学性能的变异性对施工计算的影响很大。如：主梁混凝土的实际容重与设计取用值的差异将直接引起计算恒载的差异；混凝土弹性模量实际值与设计值的差异将引起的主梁刚度的差异，进而会导致按设计计算出的主梁施工挠度与实际挠度的误差。混凝土的材料特性的离散性往往较大，因此有必要对工地现场用于主梁的混凝土进行专门的弹性模量测试（由施工单位完成） 。试验时取几组试件做混凝土 7 天和 28 天的静弹性模量测试，用其统计平均值作为弹性模量施工控制计算的实测值。根据以往桥梁施工控制经验，混凝土的实际容重值与设计值之间也存在一定的差异。混凝土的容重参数和强度参数直接使用施工单位工地试验室的测试资料以及监理平行试验的资料。 混凝土收缩徐变系数的取值混凝土的收缩徐变系数对分阶段施工的混凝土桥梁的施工计算影响较为显著。但混凝土的收缩徐变系数的试验测试需要一个较长的周期及较大投资的设备，对施工现场的混凝土的收缩徐变系数的测定目前尚无较满意的方法。若难以进行现场测试，则收缩徐变系数按现行设计规范取值，并可考虑在施工控制过程中按一定的方法进行分析和修正。 其它物理参数的测量在大跨度桥梁的施工控