上承式钢箱系杆拱桥监控实施方案

I仁怀市茅台三桥施工监控实施方案贵州大学土木工程学院茅台三桥桥施工监控项目组2013年12月II仁怀市茅台三桥施工监控实施方案编制：审核：审批：贵州大学土木工程学院茅台三桥桥施工监控项目组2013年12月III目录1工程概况...............................................11.1总体布置..........................................11.2下部构造..........................................11.3主梁结构..........................................11.4拱圈结构..........................................11.5吊杆..............................................21.6设计规范..........................................21.7技术标准..........................................22施工监控依据...........................................33施工监控目的和目标.....................................33.1施工监控目的......................................33.2施工监控目标......................................34施工监控的原则与技术路线...............................44.1施工监控原则......................................44.2施工监控技术路线..................................55施工监控主要内容.......................................55.1理论计算..........................................55.2自适应反馈控制分析................................65.3桥面钢箱梁架设控制分析............................75.4钢箱系杆拱桥拱肋施工分析..........................75.5拱肋合拢控制分析..................................75.6吊杆张拉阶段控制分析..............................85.7施工控制网的建立..................................85.8施工过程监测方法和线形控制........................95.9施工监控的步骤...................................126施工监控要求..........................................137施工监控组织..........................................137.1人员配置及质量保证体系...........................147.2施工监控文件传递.................................147.3施工协调.........................................148监控工作安全保证措施..................................159人员安排..............................................1610拟投入的主要仪器设备.................................17仁怀市茅台三桥监控实施方案贵州大学土木工程学院第1页共17页1工程概况1.1总体布置桥梁孔跨布置为1-20m预应力钢筋混凝土箱梁+1-110m钢箱系杆拱桥，桥宽16.5m。桥梁平面布置与河道基本正交，按直桥设计。主桥拱圈结构采用箱型截面，主梁为钢箱梁，以钢箱梁作为系杆使结构形成无推力系杆拱桥。拱圈吊索下端锚固在钢箱梁底板处。1.2下部构造0#桥台及2#桥台均采用重力式U型桥台，承台桩基础。桩基采用钻孔灌注桩，桩径均为1.8m,其中0#桥台共有桩基6根，2#桥台共有桩基11根，承台厚度均为2m。1#桥墩采用柱式墩，承台桩基础，承台厚度3m，共有8根桩基，桩径均为1.8m。本桥桩基均按嵌岩桩设计，桩基嵌入完整中风化不小于6m。1.3主梁结构主桥采用扁平流线形栓焊钢箱梁，共设9道纵腹板。行车道钢箱梁宽8.5m，梁高1.24～1.3m，顶板厚16mm，底板厚14mm，人行道箱梁高为1.24m，顶板厚16mm，底板厚14mm。钢箱梁顶板采用U形肋（上口宽300mm，底板宽170mm，高280mm，板厚8mm），底板采用板肋，高200mm，宽12mm。梁内横隔板采用30mm厚钢板，间距4m，车行道及人行道边腹板、箱梁中轴线腹板均采用20mm厚钢板，其余纵腹板采用10mm厚钢板。为保证在运营期间钢箱梁的有效性以及桥面铺装的耐久性，顶、底板的纵横焊缝均需融透，并应采用焊缝金属少、焊后变形小的坡口形式。顶板U形加劲纵肋与顶板间的焊缝采用开单面V形坡口焊的形式，要求其熔透深度不小于0.8倍的U肋厚度。底板U形加劲纵肋与底板间要有良好的焊接构造，以确保底板在较大压力下不屈服。U形加劲纵肋采用冷加工制作前，应进行工艺试验，要求圆角外缘不得有裂纹。1.4拱圈结构拱肋采用箱型截面，采用二次抛物线线型。计算跨径为110m，矢高f=22m，矢跨比f/L=0.2。拱肋为焊接矩形断面，纵向在顶底板及腹板上均设置有板式加劲肋，横向每隔2m设置一道横隔板。拱圈高1300mm，宽1000mm，标准断面钢板厚度为30mm，拱脚加强仁怀市茅台三桥监控实施方案贵州大学土木工程学院第2页共17页区为60mm。1.5吊杆吊杆采用双层PE套的平行钢丝束成品索，型号PESC5-37。纵桥向间距均为4m，梁底设置为张拉端，锚头为冷铸墩头锚具。1.6设计规范（1）《城市道路工程设计规范》（CJJ37-2012）；（2）《城市桥梁设计规范》（CJJ11-2011）；（3）《城市桥梁抗震设计规范》（CJJ166-2011）；（4）《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）；（5）《公路圬工桥涵设计规范》（JTGD61-2005）；（6）《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62-2004）；（7）《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTGD63-2007）；（8）《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》（JTJ025-86）；（9）《公路桥梁抗风设计规范》（JTG/TD60-01-2004）；（10）《城市桥梁工程施工与质量验收规范》（CJJ2-2008）；（11）《公路桥涵施工技术规范》（JIG/TF50-2011）；（12）《焊缝符号表示法》（GB/T324-2008）；（13）《市政公用工程设计文件编制深度规定》（建质【2004】16号）。1.7技术标准（1）道路等级：城市支路；（2）设计车速：30km/h；（3）桥梁结构的设计基准期：100年；（4）桥梁设计安全等级：一级；（5）环境类别：Ⅰ类；（6）设计荷载：城-A级，人群-3.5kN/m2，栏杆扶手上的水平向外荷载：2.5kN/m，栏杆扶手上的竖向荷载：2.5kN/m；（7）地震动峰值加速度小于0.05g，场地地震基本烈度小于Ⅵ度，按Ⅶ度进行构造设防；（8）河道通航标准：6级航道；（9）测时水位：404.010m；（10）百年一遇洪水位：411.670m；（11）桥面横坡：机动车道双向1.5%，人行道单向2%的反坡；（12）桥面宽度：16.5m。仁怀市茅台三桥监控实施方案贵州大学土木工程学院第3页共17页2施工监控依据（1）《城市道路工程设计规范》（CJJ37-2012）；（2）《城市桥梁设计规范》（CJJ11-2011）；（3）《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》（JTJ025-86）；（4）《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）；（5）《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62-2004）；（6）《城市桥梁工程施工与质量验收规范》（CJJ2-2008）；（7）《公路桥涵施工技术规范》（JIG/TF50-2011）；（8）《公路工程质量检验评定标准》（JTGF80/1-2004）；（9）仁怀市茅台三桥施工监控技术服务合同；（10）仁怀市茅台三桥设计文件及施工组织方案等相关文件。3施工监控目的和目标3.1施工监控目的大跨径桥梁设计要求和实际施工是矛盾的统一体，由于结构是逐节段、长期施工形成的，实际施工材料的力学参数及位移等都会与设计有一定差异，节段立模、测量误差以及环境变化对结构变形的影响等因素在设计过程中是考虑不到的。通过监测和监控计算等手段，对主拱及钢箱梁施工过程中的结构内力和位移状态进行有效地监测、分析、计算和预测，为施工单位提供施工控制信息，以保证整个结构在施工过程中的安全，使施工实际与设计的误差对结构的影响达到最小，结构的线形符合设计要求，内力状态处于最优，确保桥梁在营运阶段的安全和使用的耐久性。3.2施工监控目标（1）确定竣工状态的线形要求和关键构件或截面的内力（应力）指标桥梁设计线形是设计者在理想状态下确定的，无法精确考虑施工误差以及环境变化等因素对桥梁结构竣工状态的影响。钢箱系杆拱桥的桥面钢箱梁、拱肋和吊杆是大桥的关键部分，其各节段、各截面的应力状况首先应满足设计规范要求，由于设计院提供的设计文件一般没有内力、应力状况说明，而设计规范要求则是必须严格满足内力（应力）的控制目标。因此，施工监控须根据施工具体实际情况（包括材料、工艺）计算分析结构的内力（应力）和变形，确定竣工状态的线形和关键构件或截面的内力或应力指标。（2）确定合拢及吊杆张拉状态的线形要求和关键构件或截面的仁怀市茅台三桥监控实施方案贵州大学土木工程学院第4页共17页内力（应力）指标在确定了竣工状态的线形要求和关键构件或截面的内力（应力）指标之后，通过计算分析二期恒载、体系转换（吊杆张拉）等对结构内力和变形的影响，确定合拢及吊杆张拉状态的线形要求和关键构件或截面的内力（应力）指标以及根据拱肋合拢时段，环境温度的可能变化情况，确定合拢段两端的最大允许高差。4施工监控的原则与技术路线4.1施工监控原则钢箱系杆拱桥成桥线形符合设计要求及桥面箱梁和拱肋应力在安全范围之内是施工监控的基本原则。施工监控主要是通过对施工过程的实时监控，实时调整、修正所有影响成桥目标实现的因素，保证桥梁施工过程安全和设计成桥状态目标的实现，确保成桥后结构受力和线形满足设计要求。在钢箱系杆拱桥的整个施工过程中对桥面箱梁和拱肋的标高、轴线和应力进行控制。桥面箱梁施工阶段以控制标高和轴线为主，拱肋及吊杆张拉施工阶段以控制桥面箱梁、拱肋标高和轴线为主，以确保施工安全。通过现场监测和监控计算等手段，对全桥施工过程中的结构内力和位移状态进行有效地监测、分析、计算和预测，为施工单位提供施工监控信息，以保证整个结构在施工过程的安全并最终达到设计成桥状态。4.1.1受力要求桥面箱梁和拱肋截面内力（应力）反应了钢箱系杆拱桥的主要受力内容。控制这些截面的受力都在规范规定范围之内。4.1.2线形要求线形主要是指桥面箱梁和拱肋的整体标高和局部平顺性要求。成桥后（通常是长期变形稳定后）桥面箱梁和拱肋的标高要满足上述两方面的设计标高要求。4.1.3桥面箱梁和拱肋平面位置要求主要是指节段桥面箱梁和拱肋的实际桥轴线与理论桥轴线值的偏差应符合设计和《城市桥梁工程施工与质量验收规范》（CJJ2-2008）的要求。4.1.4稳定性要求确保整个施工与成桥状态桥