【正文】 受力和變形始終處于安全的范圍內(nèi)，且成橋后的線形符合設(shè)計要求，結(jié)構(gòu)恒載內(nèi)力狀態(tài)接近設(shè)計期望，在施工過程中必須進(jìn)行嚴(yán)格的施工控制?？咨?86m～ 87m 為強風(fēng)化砂巖， 87m 以下為中等風(fēng)化石灰?guī)r，基本承載力 800 kPa。年最大風(fēng)速為 ，風(fēng)向為 NWN。 高速鐵路線位左側(cè)是既有京山鐵路，其中心距京山鐵路限界最小距離為 。吊桿對應(yīng)中跨橫梁設(shè)臵，吊桿間距，全橋共 22 根。小縱梁連續(xù)設(shè)臵，不設(shè)伸縮縱梁。除端橫梁采用箱形截面外，其余 橫梁和小縱梁均采用工字形截面。同時主縱梁內(nèi)設(shè)臵四束預(yù)應(yīng)力系桿，預(yù)應(yīng)力系桿采用 ，每個主縱梁內(nèi)施加 13000KN的預(yù)加力。邊拱肋截面寬 ，截面高度由拱頂 到理論拱腳處 ，上下翼緣板厚 28mm,腹板厚 24mm。吊桿對應(yīng)主跨小橫梁設(shè)臵，間距 ，全橋共設(shè) 11 對吊桿。邊拱肋中心距 12m，矢高 ，矢跨比為 1/?；A(chǔ)均采用鉆孔樁基礎(chǔ)， D129 號和 D132 號橋墩采用直徑 鉆孔灌注樁， D130和 D131 號墩采用直徑 鉆孔灌注樁。 1039。橋位處高速鐵路為平坡、直線。 本橋為京滬高速鐵路雙線橋，設(shè)計時速為 350 km/h；線間距為 ，采用 CRTSⅡ型板式無砟軌道。主拱肋及邊拱肋拱軸線均采用二次拋物線。 圖 11 全橋 結(jié)構(gòu)圖 邊拱肋和主拱肋采用變截面鋼箱混凝土截面，主縱梁采用鋼箱截面。邊拱肋鋼箱在轉(zhuǎn)體前支架上灌注混凝土；主拱肋鋼箱在轉(zhuǎn)體到位，支座安裝后完成體系轉(zhuǎn)換，主拱肋頂升灌注混凝土。 拱梁固結(jié)點處主拱肋上、下翼緣板在主縱梁翼緣板處斷開，并與主縱梁翼緣板熔透焊接，在拱梁固結(jié)點內(nèi)部主拱肋翼緣板同樣與主縱梁翼緣板焊接，保證縱梁傳力勻順?？v橫梁頂面與主縱梁頂面平齊，橫梁間距有 、 、 、 、 和 共 6種，梁高除端橫梁為 外其它橫梁為 ，橫梁截面根據(jù)其所處的部位分為三種類型，即端橫梁、小橫梁和固結(jié)點橫梁，端橫梁為頂寬 ，小橫梁翼緣寬 600mm，固結(jié)點橫梁翼緣寬 800mm。混凝土橋面板頂為平坡，橋面板寬 ，厚 30cm，通過保護層形成排水坡。吊桿上下銷軸中心距為 ～ ，單根吊桿長度大于 時，需要兩根吊桿桿體通過調(diào)節(jié)套筒連接成一個長吊桿，本橋共 8 根短吊桿， 14 根長吊京滬高速鐵路跨京開高速公路中承式鋼箱拱橋 監(jiān)控 、監(jiān)測 方案 3 桿，吊桿初張力 20～ 150KN。本橋位于第三層，第一層為既有京山鐵路，第二層為京開高速公路跨京山線公路橋，公路橋臺尾距高速鐵路線路中心最近處約 12m。全年可施工期長，對施工有利。 為保證 本拱 橋 在施工過程中的安全和施工質(zhì)量， 成橋后結(jié)構(gòu) 的內(nèi)力狀態(tài)與 線型滿足設(shè)計 要求 ，運營后環(huán)境因素及列車荷載等對線形應(yīng)力的影響規(guī)律 ，并結(jié)合 本橋 的施工方案 特制定 本 橋的 施工監(jiān)控 及運營后的監(jiān)測 方案。 在施工過程中， 由于 材料 物理性質(zhì) 、混凝土收縮徐變、 恒載 、施工荷載、溫度 以及施工 測量等方面的 因素影響 ， 橋梁施工中節(jié)段的 實際測量值 常常與 原理論設(shè)計值存在偏差。國內(nèi)對高速鐵路拱橋的監(jiān)測還比較少，環(huán)境荷載及高速列車動載作用對橋梁的影響規(guī)律還有等進(jìn)一下的研究。因為在這種施工過程中的控制 作用是單向前進(jìn)的，并不需 要根據(jù)結(jié)構(gòu)的實際狀態(tài)來改變原來設(shè)定的預(yù)拱度， 因此被稱為開環(huán)控制方法。因為這種糾正的措施或者控制量的大小是由結(jié)構(gòu)實際狀態(tài)（計入誤差）經(jīng)過反饋計算所確定的，這就形成了一個閉環(huán)反饋系統(tǒng)，因此稱為閉環(huán)控制或反饋控制。 （ 4）綜合方法 除了上述的三種控制方法之外，還有其它的一些控制方法，如最優(yōu)控制、模糊控制、專家系統(tǒng)控制等。 參數(shù)識別修正是指在控制開始階段，在進(jìn)行施工控制計算時，若控制體系的某些設(shè)計參數(shù)與實際情況有出入，需要借助現(xiàn)場測試體系，進(jìn)行參數(shù)估計 、識別和修正，使控制計算結(jié)果與設(shè)計基本相符，與實際情況吻合。 根據(jù) 多座 橋梁施工控制的工作經(jīng)驗，結(jié)合 本橋 的實際 施工特點，確定本橋 采用綜合方法對全橋?qū)嵭惺┕た刂啤? 對于本項目的 中承式拱 橋的施工控制，由于要嚴(yán)格控制 拱肋 線型，故擬嚴(yán)格按照“施工 → 監(jiān)測 → 判斷 → 修正 → 預(yù)告 → 施工”的循環(huán)過程，綜合采用參數(shù)識別修正法、預(yù)測控制法和最大寬容度法進(jìn)行控制。 施工控制初期的設(shè)計復(fù)核計算 設(shè)計 復(fù)核計算 ： 施工控制實施第一步是要形成控制的目標(biāo)文件。在橋梁的設(shè)計京滬高速鐵路跨京開高速公路中承式鋼箱拱橋 監(jiān)控 、監(jiān)測 方案 8 計算中通常會采用一些假定的參數(shù)用于計算，比 如：材料的彈性模量、容重、施工時間等。施工控制復(fù)核計算依據(jù)設(shè)計文件所提供的資料 ，獨立于設(shè)計方建立施工控制計算模型，同時根據(jù) 本橋 實際施工情況做進(jìn)一步細(xì)化。施工控制復(fù)核計算流程及與設(shè)計計算的比較如圖 41所示。 在橋梁的施工控制計算中必須采用實際施工參數(shù)用于計算 ， 以盡可能真實地反映結(jié)構(gòu)實際內(nèi)力變形狀態(tài)，亦即施工模擬的結(jié)構(gòu)實時分析。 京滬高速鐵路跨京開高速公路中承式鋼箱拱橋 監(jiān)控 、監(jiān)測 方案 10 施工 控制影響因素 對于本橋來說，影響施工控制的因素涉及范圍極其廣泛，包括設(shè)計參數(shù)誤差、施工工藝誤差、施工監(jiān)測誤差、結(jié)構(gòu)分析計算模型誤差、施工管理。施工中跨徑通?？梢员ＷC，但拱軸線形和矢跨比容易受施工誤差及測量誤差的影響而偏離理想值，從而對結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和變形產(chǎn)生較大的影響。 ③ 材料特性參數(shù)誤差 材料特性參數(shù)主要指材料的彈性模量 E，剪切模量 G、泊松比 v 以及材料的熱膨脹系數(shù) a。溫度變化對 鋼砼組合 結(jié)構(gòu)的內(nèi)力與變形影響較大，這種影響隨溫度的改變而改變。 （ 2） 施工工藝誤差 施工控制是為施工服 務(wù)的，反過來，施工的好壞又直接影響控制目標(biāo)的實現(xiàn)，除要求施工工藝必須符合控制要求外，在施工控制中必須計入施工條件非理想化帶來的構(gòu)件制作、安裝等方面的誤差，使施工狀態(tài)保持在控制之中。 （ 4） 結(jié)構(gòu)分析計算模型誤差 在結(jié)構(gòu)分析中需對實際橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡化，建立計算模型。施工誤差的出現(xiàn)是不可避免的，但各類施工誤差會出現(xiàn)不同的分布形態(tài)。有積累的連續(xù)分布誤差會對結(jié)構(gòu)線型及內(nèi)力產(chǎn)生嚴(yán)重不利影響。對于產(chǎn)生參數(shù)失真的原因必須進(jìn)行認(rèn)真分析，以便在施工中加以控制。 利用施工控制實時計算調(diào)整控制目標(biāo)值 在進(jìn)行參數(shù)調(diào)整擬合后，利用實際的施工時間參數(shù)和實際的施工荷載參數(shù)進(jìn)行施工控制實時計算，產(chǎn)生施工控制實際目標(biāo)真值，用于下一階段的 參數(shù) 的確定和誤差分析。從這個意義上講，施工控制中的結(jié)構(gòu)計算方法不僅能對整個施工過程進(jìn)行描述，反映整個施工過程中結(jié)構(gòu)的受力行 為，而且還能確定結(jié)構(gòu)各個階段的理想狀態(tài)，為施工提供中間目標(biāo)狀態(tài)。所以，前進(jìn)分析法概念清晰，目標(biāo)明確。 4）對混凝土徐變、收縮等時間效應(yīng)在各個施工階段中逐步計入。所謂結(jié)構(gòu)施工理想狀態(tài)就是在施工各階段結(jié)構(gòu)應(yīng)有的位臵和受力狀態(tài)，每個階 段的施工理想狀態(tài)都將監(jiān) 控著全橋最終形態(tài)和受力特性。 現(xiàn)場實時控制 （ 1）技術(shù)體系的建立 在拱肋吊裝施工之前，完成監(jiān)控所需的各種技術(shù)文件（包括監(jiān)控職責(zé)大綱、測量細(xì)則、元件埋設(shè)和應(yīng)力測試細(xì)則、監(jiān)控 流程和報表體系等），并根據(jù)實施情況及時修訂和完善。在施工過程中，根據(jù)實時測量的回饋資料，隨時進(jìn)行調(diào)控?？刂茊挝辉诟魇┕るA段前，提交控制指令表，由監(jiān)理單位簽發(fā)交施工單位執(zhí)行；在各施工階段完成后，施工單位應(yīng)將控制需要的相關(guān)數(shù)據(jù)回饋給監(jiān)理單位簽認(rèn)后交控制單位，以便決定下一施工工序的控制指令。并 與設(shè)計方的主要計算結(jié)果進(jìn)行比較，確保兩者的模型計算誤差在合理范圍內(nèi)，然后會同設(shè)計方制定各主要工況的控制方案。采用 CAWS600B（圖 51） 自動氣象站可實時得到橋位處的各項環(huán)境參數(shù) ，本氣象站具有全自動氣象數(shù)據(jù)采集、存儲、處理和傳送功能的自動氣象站 ，其技術(shù)指標(biāo)如表 51。 3%(t0℃ ) 177。 (+) m/s 氣壓 450～ 1060 177。使用全站儀對軸線、偏位進(jìn)行測量。 京滬高速鐵路跨京開高速公路中承式鋼箱拱橋 監(jiān)控 、監(jiān)測 方案 18 （ 2） 測點布置 臨時 測點：在每一施工節(jié)段前端拱肋和主縱梁上布置觀測點。長期監(jiān)測觀測點 由鋼結(jié)構(gòu)制作單位在制造時設(shè)置，以測定各施工階段拱軸線及橋面系的實際線形及正常運營后各環(huán)境變量對拱肋和橋面系變形的影響。 監(jiān)控單位和施工單位按施工次序，對拱肋線形進(jìn)行平行獨立測量，相互校核。 （ 4） 測量要求 ① 測量階段及頻次 在每一 節(jié) 段的 安裝前后均進(jìn)行一次拱肋和主縱梁坐標(biāo)測量 。 ② 精度要求 高程 、軸線 測量的精度要求為 1mm。 溫度監(jiān)測 橋梁施工過程中，環(huán)境溫度的大小及日照溫差會影響到結(jié)構(gòu)體系內(nèi)的內(nèi)力分布；并且，結(jié)構(gòu)的溫度變形還影響到施工中構(gòu)件的架 設(shè)精度及測量精度。構(gòu)件溫度場的測量采用測溫傳感器及相應(yīng)溫控儀進(jìn)行測試。在拱肋、主縱梁和縱、橫梁橋面系的外表面還 布置了表面溫度傳感器測試不同位置表面的實際溫度。 溫度傳感器采用 BGKFBG4700S 光纖光柵溫度計 （圖 54），通過BGKFBG8600 型中速光纖光柵分析儀（圖 54）采集數(shù)據(jù)，并通過無線模塊傳送到監(jiān)控計算機。因此，應(yīng)力監(jiān)測就是施工過程的安全預(yù)警系統(tǒng)的重要組成部分。 (a) 光纖光柵 表面應(yīng)變 計 (b) 光纖光柵埋入式應(yīng)變計 圖 55 應(yīng)變傳感器 （ 2） 測試斷面及測點分布 為了全面了解應(yīng)力的分 布情況，在 兩片 拱肋、 兩 主縱梁 的典型斷面上 布置測點 ， 其布置示意圖如圖 56 所示。應(yīng)變測點全橋總共 297 個。對所有元件安裝前后都進(jìn)行測試，以確保安裝元件的完好。 C1 C2 C3圖 58 吊桿應(yīng)變測點布置圖 在主縱梁內(nèi)部，每側(cè)還設(shè)置了 4 束預(yù)應(yīng)力系桿， 預(yù)應(yīng)力系桿采用 鋼絞線整束擠壓 B 型錨具拉索 。 6 數(shù)據(jù)采集、傳輸系統(tǒng) 由于本橋監(jiān)測點很多，并且需要在通車運營后進(jìn)行較長時間的變形、應(yīng)力、環(huán)境變量的監(jiān)測，京滬高速鐵路均為全封閉式，如果在橋上對每個測點進(jìn)行單獨測試，會存在很大的安全隱患。 ③ 系統(tǒng)應(yīng)具有可擴展性：設(shè)備可方便地通過添加模塊，增加遠(yuǎn)程端口和本地端口數(shù)，為將來系統(tǒng)規(guī)模擴大和接入新的分中心提供網(wǎng)絡(luò)接口。 ② 采用分布式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，降低故障率，提高準(zhǔn)確性和采集速度，擴展性強。各類型系統(tǒng)京滬高速鐵路跨京開高速公路中承式鋼箱拱橋 監(jiān)控 、監(jiān)測 方案 25 特點分述如下： ① 集中式自動化監(jiān)測系統(tǒng)，是將現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集自動化，數(shù)據(jù)運算處理自動化及資料異地傳輸均集中在專設(shè)的終端監(jiān)測室內(nèi)進(jìn)行。 ② 分布式自動化監(jiān)測系統(tǒng)，是一種分散采集、集中管理的結(jié)構(gòu)，是將MCU(Measureand and Control Unit)測量控制單元分布在傳感器附近，而 MCU 具有模擬量測量、 A/D 轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)自動存儲和與上位機進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊等功能。它具有分布式布置的外型，而采用集中方式進(jìn)行采集的系統(tǒng)。 基于以上原則以及監(jiān)測儀器選擇以及采樣頻率的要求，建立其光纖儀器采集子系統(tǒng) 光纖儀器監(jiān)測 系統(tǒng)組成及功能 本光纖儀器監(jiān)測子系統(tǒng)主要由光纖光柵傳感器系統(tǒng)、光纖光柵網(wǎng)絡(luò)分析儀系統(tǒng)、光纖傳輸網(wǎng)絡(luò)、信息處理與分析軟件系統(tǒng)組成。 （ 3） 光纖傳輸網(wǎng)絡(luò) 主要由主干傳輸光纜構(gòu)成，用于將橋梁監(jiān)測現(xiàn)場布設(shè)的光纖光柵傳感器網(wǎng)絡(luò)與光纖光柵解調(diào)儀系統(tǒng)進(jìn)行連接 ，通過無線傳輸模塊實現(xiàn)無線傳輸數(shù)據(jù) 。 （ 2） 測試精度高且具有準(zhǔn)確的測點空間定位能力 ， 光纖光柵傳感器結(jié)構(gòu)小巧且布設(shè)距離沒有限制，可以準(zhǔn)確定位各測點的空間位置。光傳感網(wǎng)絡(luò)分析儀無可動部件，長期使用無需標(biāo)定。 7 施工監(jiān)控技術(shù)方案的保障措施 （ 1） 人員方面 選派經(jīng)驗豐富的技術(shù)人員參加本項目的工作。定期組織監(jiān)控人員培訓(xùn)和學(xué)習(xí)。 對關(guān)鍵技術(shù)問題成立專題研究課題，組織專家進(jìn)行討論和評議。 按照 ISO9001 質(zhì)量保證體系，建立完善的文件資料管理系統(tǒng)，確保測試及計算數(shù)據(jù)的可追溯性。 京滬高速鐵路跨京開高速公路中承式鋼箱拱橋 監(jiān)控 、監(jiān)測 方案 28 8 項目組成員 姓 名 出生年月 學(xué)歷 職稱 /職務(wù) 工作單位 在本項目中的分工 強士中 博士 教授 、博導(dǎo) 西南交通大學(xué) 技術(shù)顧問 趙人達(dá) 博士 教授 、博導(dǎo) 西南交通大學(xué)