某特大桥监控测量方案

某特大桥监控测量方案

杨灿

四川川交路桥有限责任公司四川德阳618300

摘要：我国公路建设的高速发展，使预应力连续梁在桥梁工程的建设中获得了广泛的应用。空间位置的监控测量作为预应力混凝土连续刚构梁质量控制的关键工艺流程之一，对挂篮施工的安全性和桥梁线形美观顺畅起着及其重要的作用，同时也是挂篮预抬高调整和控制成桥线形的核心技术措施。

关键词：预应力；混凝土；连续刚构；监控测量

0、引言

桥梁的施工监控、监测和桥梁的设计和施工有着密切的联系，桥梁的监控量测过程是一个信息采集、信息分析处理和信息反馈的过程。要保证桥梁施工质量，提高桥梁施工水平，必须做好监控测量工作，这是其基础内容，通过桥梁的监控测量工作，能够进一步提升桥梁的设计和施工水平。本文分析了桥梁监控量测的目的，并分析了其监控量测的基本原则和方法，并通过案例进行了分析，以期为桥梁监控量测提供参考和借鉴。

1、桥梁监控量测目的分析

桥梁施工过程十分复杂，施工过程内力参数（如温度、预应力、结构等）和结构变形与实际的均存在差异，施工过程中必须严格控制，保证施工过程满足设计要求。若施工过程对于桥梁监控不到位，造成结构内力或变形超出安全范围，则桥梁的结构受力状态会受到一定影响，影响桥梁的使用，因此，在桥梁施工过程中必须进行严格控制施工过程。对于桥梁施工过程，监控测量的具体目标主要体现在以下几个方面：

（1）施工测量监控可以适时得到较为真实的结构参数数据，以便施工中进行调整分析，有利于准确确定立模的标高等参数，进而保证桥梁在成形后，桥面线形、悬臂标高偏差不会太大，保证工程能够满足设计要求和规范。

（2）施工测量监控能够有效监测桥梁的截面应力变化，以便保证施工过程中的调整，进而确保桥梁截面应力满足设计规范和要求。

（3）通过对桥墩墩顶位移、垂直度以及桥墩控制截面的应力测量，确保桥墩在施工过程中以及成桥后的稳定，并确保墩身应力满足设计要求。

（4）施工测量监控能够对桥梁施工中的温度变化进行观测，监测桥梁的裂缝变化情况，以便在施工中采取有效地措施进行处理。

2、桥梁监控量测原则与方法

2.1、监控量测原则

工程施工主要是为了按照设计图纸完成工程实体，而施工监控量测主要是保证施工过程中的参数控制，对施工中由于外界条件影响而导致施工参数有误差时进行合理的调整和控制，修正对桥梁工程的影响，保证施工质量的可靠性，桥梁工程满足设计要求。对桥梁工程进行监控量测，其原则主要体现在以下几个方面：

图1监控量测的原则

（1）受力要求

对于桥梁工程，主梁和刚接桥墩的截面应力是桥梁工程受力的主要因素。主梁的自重和预应力是桥梁工程的受力主要影响因素，而起主要受力控制作用的是腹板和主梁上下缘的正应力。在施工中，对于主梁重量控制要求为：对主梁横截面尺寸的误差严格控制，且主梁截面平均应力增量误差≤15%。

（2）变形要求

主梁的标高对于桥梁的线形有着直接的影响，施工中必要保证桥梁的主要标高满足设计要求，只有这样才能确保成桥后桥面线形满足设计规范要求。立模标高允许误差：（+/-）5mm，已浇梁段以及成桥后主梁系统控制误差：标误差：（+30mm/-10mm）。主梁轴线等参数允许误差按有关规范取用。

（3）调控手段

立模的标高将直接影响主梁线形的标高，因此，在施工中可通过测量，不断对立模的标高进行调整，进而对施工中主梁的标高进行调整和修正，保证主梁成型后标高满足设计规范要求。同时在施工中必要时还需对预应力作适当调整。这都是施工中监控测量的调控手段。

2.2、监控量测方法

在桥梁施工中，影响因素多，施工过程复杂，参数影响因素多，如桥梁各段的自重、施工荷载、结构刚度、预应力变化、混凝土变形、温度变化等。在设计与施工中，控制参数的计算都是基于理论数据的分析，而实际施工过程中，受自然环境的影响，控制参数总会与理论值存在一定差异，这就需要在施工过程中进行监控测量，做到对参数的预测和调整，不断进行优化调整。具体流程见图2。

图2桥梁施工监控量测控制图

（1）设计参数误差识别

通过监控测量，对施工过程中的实际数据进行测量分析，并与理论计算数据进行对比分析，考虑施工环境条件影响，对设计参数影响进行分析，识别出设计参数误差量，以便为参数的调整提供支撑。

（2）设计参数误差预测

根据施工过程中，对已经完成施工的标段工程进行参数分析，找到设计参数误差量，并根据此设计参数误差量采用一定的数据预测方法，对未施工段的设计参数进行误差预测，为设计参数调整提供参考。

（3）设计参数的优化调整

施工过程中通过前面的设计误差量的预测与分析，以主梁标高为主建立控制目标函数进行优化调整，通过设计参数误差的调整，保证施工过程的动态控制，保证成桥接近设计理想状态，达到受力安全、结构合理的目的。

3、桥梁监控量测案例分析

3.1、工程概况

某合同段主要工程有特大桥2134m/1座，大桥644m/2座，其中特大桥上部结构为（82.68+4×152+82.8m）+（82.8+3×152+82.72m）两联预应力混凝土连续刚构，此桥为本项目施工测量控制重点。

连续刚构监控测量的目的：通过在预应力连续梁段的施工过程中模板底面、翼板顶面预埋观测点，在施工过程中，通过监控测量手段，做到施工全过程观测，以观测数据为基础，进行数据分析，用以指导施工。

3.2、施工准备

（1）监控测量前，采用两台精度为1＂全站仪分别在桥梁两侧组成控制测量网，消除单个全站仪测量的盲区，测点的布置要重点考虑挂篮模板底部处、翼板顶部及现浇梁中点位置的点位布设。

（2）根据监控测量要求，在施工过程中，选择合适的位置布置监控点，且应做到实际布置点位与结构简图的布置位置相同，保证计算理论值与实际测量值能有相同的分析效果，同时也要反映出梁段浇注过程中顺桥向位移变化。同时在横桥向也应设置观测点，以便对施工中桥梁的梁段平面线形变化和箱梁是否发生扭曲变形。测点布置如下图：

图3监测点布置图

为保证测值准确，宜用长8-10cm的Φ10钢筋，把顶部磨圆做测标，在浇筑混凝土前把测标下端焊在桥面钢筋上，顶部露出桥面5-10mm。

监测精度:采用国家二等水准测量精度等级和观测方法进行测量。

3.3、监控测量具体工作内容

（1）挠度观测安排在凌晨5：00-8：00内完成。在该时间内，箱梁悬臂正好处在夜间温度降低、上升变形停止和白天温度上升、下挠变形开始之前，是悬臂箱梁温度相对稳定的时段。

（2）张拉变形监测。张拉力所引起的挠度有时间滞后效应，亦即张拉后上挠度变形不会立即发生，而在张拉后的4-6小时逐渐完成，因此，张拉后的挠度变形观测，安排在张拉完成6小时后的凌晨进行，以真实反映张拉引起的箱梁挠度变化。

（3）主桥采用挂篮分段悬臂施工，施工过程中箱梁平、纵线性受结构体系、施工荷载、施工工艺（预应力张拉）、主墩弹性压缩变形、混凝土收缩、徐变、环境温度和诸多因素的影响不断变化。因此，采取动态监测、监控措施，掌握施工过程中梁段平面变形及纵向挠度变化，同时分析预测下一阶段浇注梁段时平、纵面线形预抬高值，采取有效控制措施，保证线形满足设计要求。

（4）主模标高的确定

为全面分析箱梁在整个施工过程中的挠度变化情况，为下一节箱梁立模提供依据，每浇注一段箱梁，分为六个阶段进行观测，如下所示：

图4观测阶段划分图

主模标高计算公式如下确定：

Hi=Ho+∑fi+∑(-fYi)+fgei+fxi+△

式中：

Hi—立模标高；

Ho—设计标高；

∑fi—各梁段自重在i节点产生的竖向位移总和；

∑(-fYi)—张拉预应力束在i节点产生的竖向位移总和；

fgei—挂篮在自重状态下产生的变形，包括拉篮的非弹性变形，fgei按10mm考虑，其中非弹性变形5mm；

fxi—混凝土收缩、徐变在i节点引起的竖向变形值；

△—边、中跨挠度预抬高值，其中中跨跨中按140mm计算，边跨悬臂端（19号节点）按35mm考虑，其余节点按余弦曲线计算。

监控测量应贯穿于悬臂梁施工的全过程，及时根据现场测得数据在CAD中绘制连续现浇梁的立面和平面曲线图，发现偏差超过设计及规范要求时及时同设计进行沟通并相应的进行调整，确保线形顺畅。

（5）浇注过程中精度控制要求

混凝土浇筑中，对于箱梁顶、底面的标高误差有严格的要求，一般要求其误差在±15mm以内；对于各截面垂直度误差也有严格要求，一般要求其误差小于箱梁高度1/1000；对于断面尺寸的误差要求在±15mm以内；中轴线线形合拢误差在±10mm以内，中线标高合拢误差在±15mm以内。

（6）标高调整方法

在施工过程中，受到自然环境条件、施工操作等各种因素的影响，会导致成形桥面的实际标高与设计确定的设计标高会有一定差异，这也是在所难免的。在成形后的测量中，对于差异值在±15mm以内的，可考虑不调整；如果差异值在±15mm以外，则进行调整，调整值为1/2的标高差值。调整应确保两对称悬臂端的高程控制点高程控制在±10mm以内。

4、结语

监控测量是预应力连续刚构施工中的重要环节，做好连续刚构监控测量是验证挂篮安装稳固性和调整现浇梁板线性的重要工序，在本项目预应力连续梁施工过程中的监控测量是项目桥梁整体测量质量控制的重点，在项目现浇梁的后续施工中起到了很好的指导作用，为以后的预应力连续梁监控测量提供了宝贵的实践经验。

参考文献:

[1]刘苗.大跨度连续刚构桥悬臂施工监控方法[J].甘肃科技纵横,2003(1):61.

[2]彭东黎.大跨高墩连续刚构桥施工期主梁变形监测[J].公路与汽车,2006(2):109-111.

[3]李志聪,刘瑞勋.大跨径连续刚构桥施工中应力监测[J].山西建筑,2005,31(3):114-115.