郑州新郑综保区（郑州航空港区）跨南水北调桥梁工程施工投标文件
图3.2.3-1 箱梁应力测点布置示意图
2、测试手段
由于弦式应变计具有较好的长期稳定性，比较适合施工监控的要求，本桥将主要采用弦式应变计。
应变仪指标： 测量范围：拉800με、压1200με； 测量分辨率：≤0.02%F.S； 综合误差：≤1.5% F.S。 工作温度：-25℃～+60℃
ZXY-2型频率读数仪:测量范围：频率（f）500～5000HZ显示值10-3； 测量精度：±0.008Hz； 分 辨 力：±0.1Hz； 工作温度：-10～+50℃； 灵 敏 度：接收信号≥300uv, 持续时间≥500ms。 3.2.4 主梁断面温度测试
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。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。 3.2.5 箱梁施工挠度观测与标高控制
1、箱梁施工挠度影响因素
在大跨度桥梁的施工图设计时，尽管可以采用不同结构分析手段对桥梁施工和使用阶段进行详细的分析、计算，就施工挠度而言，用计算结果提供设计立模标高，无法准确实现结构的空间设计位置，以及在实际施工过程中存在许多不确定因素，导致设计理
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论值与施工结果存在一定的偏差，有时很大，导致实际桥梁线形与设计理想线形无法吻合。
此类不确定因素主要表现在以下几个方面：
（1）混凝土材料的容重、弹性模量因混凝土配合比不同而异； （2）环境温度、日照及空气相对湿度的影响； （3）悬臂施工挂篮作用在箱梁上的反力、施工荷载等； （4）施工时因模板变形等原因造成的梁段自重变化； （5）混凝土收缩、徐变变形复杂性的变形差异； （6）各梁段预应力的实际张拉力与理论值之间的差异等； （7）预应力的收缩、徐变分析的不确切性； （8）结构分析假说、模型和实桥结构的偏差。
在桥梁悬臂施工过程中，应尽可能排除环境对测量和施工产生的误差。在主梁标高控制全过程中，对梁段立模标高值进行逐段修正，以保证成桥后达到设计线形的要求；
2、箱梁施工挠度观测与标高控制方法
控制过程是“施工→测量→预测→识别→调整→预告→施工”的循环过程。在此过程中对主梁的变形与应力实行双控，这既是一个技术问题，也是一项系统工程。其主要分为两个组成部分，一部分是施工数据采集系统，即在桥梁施工过程中通过在桥上埋设各类传感器和设置监控系统，采集资料。再一个是资料分析仿真模拟计算系统、将采集到的资料进行分析处理，以确定一道施工工序的有关参数。因此在箱梁标高控制过程中需要细致的观测、测试工作和大量的计算分析工作。通过有效的监控，保证设计的施工过程和受力状态得以准确实现，最终达到成桥阶段的控制目标。
众所周知，立模标高并不等于设计中桥梁建成后的标高，总要设置一定的预拱度，以抵消施工中产生的各种变形（挠度）。其计算公式如下：
挂篮定位标高=设计标高+施工预抛高+运营预抛高+挂篮变形抛高 其中：设计标高：设计图纸上提供的标高；
施工预抛高：施工该节段后至成桥时，该节段发生的竖向变形值的负数； 运营预抛高：成桥后，活载、徐变作用使该节段产生竖向变形值的负数； 挂篮变形抛高：浇筑该节段混凝土，挂篮产生的竖向变形值的负数。 3、立模标高的现场修正
由于挂篮定位时，也存在不可预见的因素，通常由日照和临时荷载产生，使得定位值出现临时偏差，特别是悬臂较大时，偏差容易产生。因此必须现场临时修正立模标高。
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3.2.6 箱梁轴线平面位置观测与控制
箱梁轴线平面位置控制是通过对桥梁中轴线位置的跟踪观测，对施工单位施工放样的准确程序进行复核，以保证桥梁在所处的平面上满足设计要求。在箱梁轴线平面位置控制系统中，需建立相应的施工控制测量网，此控制网可同时满足箱梁高程控制测量网和平面位置控制测量网。通过对施工过程中每一梁段的轴线位置，监测施工过程中箱梁轴线位置的变化情况，以保证悬臂施工的悬臂合拢平面误差控制在设计要求和规范允许的范围之内。
3.2.7 施工控制误差分析
实际施工中结构状态总是由于设计参数、施工误差、测量误差、结构分析模型误差等因素的影响偏离目标。
为了能及时有效地将实测数据（体系本身的变化、挠度、应力、现场气温等）、调整参数信息、误差信息反馈到实际施工控制中，指导现场施工作业，可编制基于现代控制论中的随机最优控制理论和有限元法的的计算程序，建立现场计算机工作站（EWS），将实测结构控制参数输入，得出有效调整量，获得最优调整方案，同时预告下阶段结构状态。
误差分析是施工监控的难点，也是施工监控三大系统中相对最不成熟的部分，主要原因是测试数据较少而影响因素较多的矛盾引起的。例如，引起主梁标高较低的因素较多，诸如混凝土超方、挂篮变形较大、预应力张拉力不够、临时荷载引起、日照影响等等，在诸多的因素中，仅仅通过标高测量或者应变测量是很难判断出原因的。所以，为了得到更准确的分析，必须增加测点，增加测试工况，增加测试内容。下面将连续梁桥可能碰到的误差、误差的严重程度以及解决方法分析如下： (1) 结构刚度误差
引起结构刚度误差的因素，一方面是混凝土弹性模量的改变，另一方面截面尺寸的变化，都对刚度有所影响。对于对称悬臂施工的连续梁桥来说，如果整体刚度提高，虽然浇筑混凝土过程中主梁变形量会减少，但是，张拉预应力束过程中变形量也会减少。所以，结构刚度误差对施工控制质量的危害不大。 (2) 浇筑混凝土误差
浇筑混凝土误差，即超方现象是浇筑混凝土过程中难以克服的误差，产生的原因有两方面。一方面是浇筑混凝土时，由现场施工负责人估计顶、底板混凝土厚度而产生的误差，另一方面是由模板变形和混凝土容重变化而产生的误差。
混凝土超方对连续梁桥施工阶段的内力和线型影响较大，特别是两侧出现不平衡超方时，影响就更大。当结构悬臂伸长时，危害急剧增加。
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在施工过程中，通过改进施工方法减少误差的产生是很有必要的，也是可行的。对悬臂施工的连续梁桥来说，由于两悬臂端对称荷载对结构的影响比单侧荷载要小的多，所以，施工中出现两侧不平衡荷载时，可以考虑在轻的一侧增加重量，只要保持平衡，影响不会太大。 (3) 桥面临时荷载影响
桥面临时荷载的影响类似于混凝土超方，既存在对称荷载，也存在单侧荷载。桥面临时荷载可分为两类，第一类相对固定，如卷扬机、压浆机、吊索机、施工简易房等；第二类比较随机，如桥面上堆放的钢筋、型钢、锚具等。
由于桥面荷载随机性较大，只能通过实地观察，估计桥面荷载的重量以及位置，在计算数据中考虑。如果能准确估计第一类荷载的重量，并且随时记录第二类荷载堆放的时间和重量，是能够在计算中消除此类误差的。由于临时荷载是随机的，如果把每一种荷载影响作为荷载工况输入跟踪计算，并不方便。一般情况下，可先进行试算，将各种荷载影响的结果算出，作为修正值现场修正会比较方便。
当结构处于悬臂状态时，桥面临时荷载的影响效果同浇筑混凝土的超方现象。由于它是随机的，所以较难掌握。在施工过程中，加强施工管理，除了必须的施工设备外，对于无用的设备及时清理，并且尽可能保持桥面荷载的平衡性。在计算中要考虑临时荷载的影响，特别是在挂篮定位时要将不平衡的临时荷载影响排除。 (4) 挂篮及模板定位误差
由于挂篮是一个庞大的结构物，加上挂篮本身刚度的影响，实际施工时挂篮位置很难做到与设计一致。挂篮模板定位包括外模板和内模板的定位，外模板决定了梁底标高，而内模板决定了桥面的标高。
挂篮定位是控制主梁标高最重要也是最直接的手段，定位时只要态度认真，并且挂篮在设计上是合理的，挂篮定位误差能够控制在允许范围以内。一般桥梁工地都是24小时工作制，在挂篮定位时其它工序仍在进行，所以挂篮定位必须考虑温度和临时荷载的影响。
(5) 挂篮变形误差
浇筑混凝土过程中，挂篮会发生变形，这包括纵向变形和横向变形，也包括弹性变形和非弹性变形。
挂篮非弹性变形对施工控制质量有较大影响，特别是后支点挂篮，由于无拉索帮助，挂篮受力较大。前支点挂篮由于拉索帮助，其纵梁的受力得到很大改善，但是，对于宽桥，前支点挂篮优点不明显，其主要受力在横向，所以前支点挂篮的横向受力更为重要。 (6) 温度影响
温度影响是施工控制中较难掌握的因素，这主要是因为温度始终变化无常，而且在同一时刻，结构各部分也存在温差。所以，在结构计算中一般不把温度影响作为单独工
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况，而是将温度影响单独列出，作为修正。温度测量也比较困难，一般情况下，只能测气温，而气温和结构温度是有很大差别的。
温度影响产生桥梁挠度变化有两种情况：均匀温差、箱梁内外侧的相对温差。 温度变化虽然随时存在，但其对施工控制的危害主要表现在挂篮定位时，选择夜间或者早晨进行挂篮定位比较合适。温度影响变化无常，每座桥都有各自特点，所以施工控制前必须加强观测，及时掌握规律，尽可能排除温度影响。如果能掌握温度引起挠度的变化规律，可以将挂篮定位安排在任意的时间进行，对于加快施工进度是有好处的。 (7) 预应力束张拉力误差
预应力束张拉误差一方面由张拉千斤顶的油压表读数误差引起，另一方面由各种预应力损失引起。预应力损失包括：①管道摩阻力，②锚具损失，③温度损失，④钢丝松弛，⑤徐变损失。
3.2.8 主梁混凝土弹性模量测试
测点布置：在施工的不同时期取样浇筑试块测试； 测试仪器：压力机或万能实验机；
测试要求：按《公路工程水泥混凝土试验规程》进行。 3.2.9 截面尺寸测量
根据误差分析的结论，混凝土超方对悬臂施工主梁来说，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、底扳和腹板的厚度等等，测量精度应控制在2mm以内。
3.3 施工监控中的预警系统
3.3.1 施工监控预警系统的目的和必要性
预应力混凝土变截面连续箱梁桥施工过程的受力分析和几何线形变化，可以通过有限元方法进行仿真分析和研究，但还必须与施工监控中的预警系统相结合，才能保证施工过程中结构的安全。
1）实时监测预警系统保证施工安全和工程质量
对大桥施工阶段的实时跟踪监测，主要为施工安全提供预警保障，以防设计或施工中未考虑到的随机风险事故发生。
2）实时监测预警系统可进行设计验证
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