DB44_T 2353-2022 大节段钢箱梁施工监控技术规范.docx

ICS 93.040CCS P 28备案号: 88605-202244广东省地方标准DB44/T 23532022大节段钢箱梁施工监控技术规范Technical specification for construction monitoring and control for steel box girderbridge assembled with large segments2022 - 02 - 15 发布2022 - 05 - 15 实施广东省市场监督管理局发 布DB44/T 23532022目次前言 . III引言 . IV1范围 . 12规范性引用文件 . 13术语和符号 . 13.1术语 . 13.2符号 . 24总体要求 . 35施工监控工作程序 . 35.1通用要求 . 35.2施工监控信息流转及指令签发 . 45.3施工监控文件提交 . 46施工监控计算 . 46.1 通用要求 . 46.2 计算方法 . 46.3 无应力构形计算 . 46.4 参数敏感性评估 . 57施工监测 . 57.1 通用要求 . 57.2 几何形状及位移测试 . 57.3 应力状态测试 . 67.4 温度场及温度效应测试 . 77.5 基本物理参数收集 . 87.6 环境参数测试 . 87.7 测试设备 . 88误差分析与控制 . 88.1通用要求 . 88.2误差分析 . 98.3误差控制 . 99工厂制造阶段控制 . 99.1 通用要求 . 99.2 钢箱梁线形控制 . 109.3 预留连接件位置控制 . 109.4 制造误差控制 . 119.5 局部受力控制 . 11IDB44/T 2353202210  运输阶段控制 . 1111  现场安装阶段控制 . 1111.1 通用要求 . 1111.2 安装实施条件控制 . 1211.3 吊具安全控制 . 1211.4 钢箱梁吊装安全控制 . 1211.5 钢箱梁安装线形控制 . 1212  温度效应控制 . 1312.1通用要求 . 1312.2工厂制造温度效应控制 . 1312.3现场安装温度效应控制 . 13附录 A（规范性）施工监控各参建单位职责及信息流转. 15附录 B（资料性）施工监控常用记录表 . 17参考文献 . 22IIDB44/T 23532022前言本文件按照GB/T 1.12020标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由广东省交通运输厅提出并组织实施。本文件由广东省交通运输标准化技术委员会（GD/TC 133）归口。本文件起草单位：港珠澳大桥管理局、浙江大学。本文件主要起草人：景强、汪劲丰、苏权科、向华伟、闫禹、李江、陈春雷、徐荣桥、麦权想、李书亮、徐岭华、潘剑超。IIIDB44/T 23532022引言大节段钢箱梁具有高强轻质、施工效率高、质量易控、可适应复杂建设环境、降低建设安全风险等优点，适合装配化桥梁建设，大节段钢箱梁在桥梁工程中已有较广泛的应用，开展大节段钢箱梁施工监控对于确保整个施工过程的顺利开展具有重要意义。本文件在借鉴相关标准、规范的基础上，吸收港珠澳大桥大节段钢箱梁施工监控的成功经验编制而成，可为同类型桥梁建设提供技术指导。本文件阐述的大节段钢箱梁是指单次安装长度达到或超过40m的节段钢箱梁，与公路桥涵设计通用规范（JTG D60）关于大桥分类规定相衔接。对于分阶段安装的节段钢箱梁，当节段长度小于40m时，仍可以参考本文件执行。IVDB44/T 23532022大节段钢箱梁施工监控技术规范1范围本文件规定了大节段钢箱梁在制造、运输和安装阶段的施工监控程序及施工监控计算、施工监测、误差分析与控制、温度效应控制等的技术要求。本文件适用于逐孔或整孔施工桥梁中的大节段钢箱梁在工厂制造、运输和现场安装等各阶段的施工过程监控；对于中小节段钢箱梁，可参照执行。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB 50026工程测量标准JTG/T 3650公路桥涵施工技术规范JTG F80/1公路工程质量检验评定标准第一册土建工程3术语和符号3.1术语下列术语和定义适用于本文件。3.1.1大节段钢箱梁steel box girder of large segment单次安装长度达到或超过40 m的节段钢箱梁。3.1.2施工监控construction monitoring and control为控制桥梁施工过程的结构状态，实现设计要求的成桥结构受力与线形目标而进行的控制计算、结构变形监测、结构内力（应力）监测、数据分析与反馈控制等工作的总称。3.1.3施工监控计算calculation for construction monitoring and control为获得桥梁结构理论变形与内力（应力）以指导施工监控工作而开展的桥梁设计符合性计算、施工过程模拟计算、参数敏感性评估等一系列计算工作的总称。3.1.4施工监测construction monitoring桥梁施工监控中开展的结构变形测试、结构内力（应力）测试、梁体温度测试和环境参数测试等一系列测试工作的总称。1DB44/T 235320223.1.5温度效应控制temperature effect control施工中采取有效措施减小钢箱梁温度场与设计基准温度的差异对桥梁几何状态、内力状态影响的过程。3.1.6设计成桥状态completion state of design设计文件给出的桥梁在标准条件下的结构状态，包括桥梁的线形状态和内力状态。3.1.7无应力构形unstressed configuration梁段不受外部作用时的几何形状，包括梁段的无应力长度和无应力曲率。3.1.8参数敏感性评估parameter sensitivity assessment以钢箱梁设计计算参数为变量，分析其小幅度变化所引起的结构力学响应，定量评估各参数偏差对结构变形和内力（应力）的影响程度。3.1.9施工监控联系单letter of construction monitoring and control桥梁建设过程中，由施工监控单位提出的、与其它参建单位之间关于施工监测、控制等工作联系的文件。3.1.10施工控制指令construction control instruction施工监控单位编制、提交并经设计复核，由监理或建设单位会签确认的关于大节段钢箱梁制造、安装定位等参数的指令性文件。3.1.11设计线形design alignment施工图设计提供的钢箱梁在水平面、竖直面和横截面内的几何形状。3.1.12制造构形manufacturing configuration钢箱梁在制造时的几何形状，包括钢箱梁顶底板长度、梁宽、梁高、竖向线形、横向线形和平面线形等。3.1.13支座预偏量pre-offset of support为了使得设计成桥状态下支座无偏转，在支座安装时考虑施工变形、温度不一致等影响而设置的支座上下板间的相对偏移值。3.1.14钢箱梁就位steel box girder locating钢箱梁由临时支座支撑转换为设计永久支座支撑的过程。3.2符号下列符号适用于本文件。H 钢箱梁纵断面制造线形标高；H0 设计成桥线形标高；2DB44/T 23532022Dh 安装过程钢箱梁累计变形；hg 成桥预拱度；DL 下料参数修正值；a 钢材的热膨胀系数；Dt 钢箱梁梁体温度与参考状态温度的差值；L 构件基准长度；D 支座预偏量；Dt 考虑温度影响设置的支座预偏量；D f 抵消后续施工引起的支座顶板位移而设置的支座预偏量；li 待安装支座距固定支点的距离。4总体要求4.1应依据现行的技术标准、实际施工采用的设计文件和施工方案开展施工监控工作，应在钢箱梁制造、安装方案制定前介入。4.2施工监控单位应编制施工监控工作大纲和工作细则。4.3施工监控应遵循确定的工作流程，保证监控信息的传递顺畅，确保监控工作成效。4.4施工监控包括钢箱梁工厂制造阶段、运输阶段和现场安装阶段的施工监控计算、施工监测和施工监控误差分析与控制，并确定上述各阶段合理的施工参数。4.5施工监控计算应分别开展整体效应模拟计算、局部效应模拟计算和参数敏感性评估，必要时应计入结构非线性效应和空间效应。4.6应根据施工监控计算成果，对桥梁结构施工过程中关键性变形及受力状态进行跟踪监测，并对几何状态、整体受力和局部受力状态进行及时反馈。4.7监控计算关键性成果应经设计单位核对确认后方能用于编写监控指令。4.8施工监控中应提出减少温度梯度对钢箱梁变形与内力影响的建议措施。4.9施工监控中应对施工临时荷载进行控制。4.10施工监测设备选择应遵循技术先进、性能稳定的原则，满足测试条件和精度要求，宜兼顾经济性及与运营期结构健康监测系统的衔接。4.11施工监控过程中应以监控阶段性报告和监控总报告的形式及时进行监控成果反馈。4.12施工监控应采用监控辅助信息化系统，实现监控信息的及时传递和数据收集。5施工监控工作程序5.1通用要求5.1.1施工监控工作中应建立监控单位与建设单位、设计、监理和施工单位的联络机制，宜由建设单位牵头成立包含上述单位参与的施工监控组织机构。3DB44/T 235320225.1.2施工监控工作中应对施工监控的信息流转、指令签发、文件提交等环节制定专门的工作流程。5.1.3施工监控工作应符合整个工程有关健康、安全和环保方面的管理流程。5.2施工监控信息流转及指令签发5.2.1建设单位应明确各参建单位在施工监控过程中的职责，并负责信息流转的总体协调。各参建单位职责及监控指令签发程序应符合附录 A 的规定。5.2.2设计单位应对施工监控计算成果进行核对，并对施工监控指令进行复核。5.2.3监理单位应协助监控单位完成施工信息收集，将施工监控指令签发至施工单位，并监督施工单位严格执行监控指令。5.2.4施工监控前期，施工单位应向监控单位提供实施性施工方案，包括但不限于进度安排、临时荷载量值及堆放位置、临时支撑构造、钢箱梁环缝焊接时机以及施工环境条件等。5.2.5监控指令执行后，施工单位应及时将执行情况反馈监理单位、设计单位和监控单位。5.3施工监控文件提交5.3.1施工监控文件包括以下三类：a)  指导性文件包含施工监控工作大纲、工作细则和计算报告；b)  执行性文件包含施工监控指令和施工监控联系单，内容格式可参考表 B.1 和表 B.2；c)  总结性文件包含施工监控阶段性报告和施工监控总报告。5.3.2指导性文件应在现场具体监控工作实施前提供；施工监控指令应在具体施工作业开始前提供；施工监控阶段性报告可在阶段施工监控工作结束后提供；施工监控总报告可在工程结束后提供。6施工监控计算6.1通用要求6.1.1施工监控计算方法应满足工程控制精度要求，计算参数取值应符合工程实际情况。6.1.2施工监控计算内容应包括变形、应力及稳定性等结构力学行为计算和钢箱梁加工、安装等几何参数确定。注：根据力学计算结果和竖曲线及平曲线等设计参数确定的结构几何参数为：小节段钢箱梁顶底板长度、宽度、高度，大节段钢箱梁的总长、端面倾角、竖向线形、横坡线形，桥位安装时的控制点坐标、支座预偏量等。6.1.3对于曲梁、设挑臂的钢箱梁，计算时应考虑结构的空间效应。注：曲梁或具有大悬臂结构的钢箱梁存在剪力滞效应，荷载作用下其截面横向变形不一致，影响钢箱梁横向预拱度。6.1.4施工监控计算应考虑施工过程温度、风荷载、施工临时荷载及临时支撑构造等对钢箱梁结构受力与变形的影响。6.2计算方法6.2.1钢箱梁整体受力与变形分析可采用杆系有限元模型，考虑施工过程结构体系改变及边界条件变化等因素的影响，必要时应考虑空间效应和非线性效应。6.2.2钢箱梁局部效应分析应采用能准确反映结构局部力学行为和空间力学行为的精细化有限元模型。6.3无应力构形计算4DB44/T 235320226.3.1 钢箱梁的无应力构形可采用正装法求解，对于存在非线性的情况宜采用迭代法求解。6.3.2 应确定合理的迭代初始值，可采用无应力状态法或倒拆法计算。6.3.3 无应力构形计算可采用杆系有限元模型，必要时应考虑结构的空间效应和非线性效应。6.3.4 无应力构形计算宜采用不同分析软件或模型进行相互校核。6.4参数敏感性评估6.4.1应开展参数敏感性评估，以确定影响结构线形和应力状态的主要因素，明确施工过程控制的重点。6.4.2应选择材料弹性模量、节段重量、板材厚度、施工临时荷载及墩顶支点的相对高差等设计参数进行钢箱梁结构响应的敏感性评估。6.4.3应对风荷载、整体温度变化和温度梯度条件下钢箱梁结构的支反力、变形和应力等响应进行敏感性评估。6.4.4应根据结构设计参数和环境作用的敏感性分析结果，确定施工过程影响结构线形和应力的关键参数，并在施工过程对这些参数进行识别和控制。7施工监测7.1通用要求7.1.1应采集、掌握设计几何参数、结构位移、应力状态、环境温湿度、钢箱梁温度场及温度效应、桥址风速风向等施工过程信息。7.1.2几何形状及位移测试应由施工单位和监理单位按相关标准、规范完成，测量结果反馈给监控单位，监控单位应根据工作需要进行抽检。7.1.3应根据监测响应随时间的变化规律,按照以静态测试为主、动态测试为辅原则，确定监测频率，选择满足测量精度要求的监测设备。7.1.4测点位置应结合结构计算和现场情况综合确定，既要满足桥梁结构状态评估的要求又要便于安装和保护。7.1.5施工监测应考虑各监测项目的协调性和同步性。7.1.6钢箱梁几何状态测试应满足 GB 50026 的要求。7.1.7应对测试数据进行规律性分析，并开展施工误差分析，误差分析应符合 8.2 的要求。7.1.8应对测试环境条件、人员、结果等信息进行记录，表格样式可参考附录 B。7.2几何形状及位移测试7.2.1工厂制造阶段测试7.2.1.1测试应包含以下内容：a)  小节段钢箱梁的顶、底板长度，宽度和梁高；b)  大节段钢箱梁的顶板和底板轴线的相对偏位、顶板和底板总长、底板上支座的纵横向间距、端面倾角和控制点位置。7.2.1.2测试宜采用以下方法：a)  竖向线形宜采用水准仪进行测量；b)  轴线位置宜采用全站仪进行测量；5DB44/T 23532022c)  大节段钢箱梁梁长宜采用全站仪进行测量；d)  截面高度、宽度宜采用全站仪进行测量；e)  梁段端面倾角宜采用全站仪进行间接测量。7.2.1.3 测点布置应满足以下要求：a)  节段钢箱梁线形测试截面位置应至少选择每个小节段钢箱梁的两个端面；b)  各截面顶板和底板测点数均不应少于 3 个；c)  测点布置应能反映整个梁段的空间几何形状。7.2.1.4 小节段钢箱梁制造完成、大节段钢箱梁组拼后下胎前等工况应进行测试。7.2.2运输阶段测试在大节段钢箱梁装船完成后至桥位吊装前，应进行钢箱梁的空间倾斜状态测试，设备宜采用倾角仪。7.2.3现场安装阶段测试7.2.3.1测试应包含以下内容：a)  应测试钢箱梁的竖向位移、轴向偏位、横向扭转、连接端面夹角以及梁段安装控制点坐标；同时还应测试梁段的竖向位移、轴向偏位和连接端面夹角随温度的变化规律；b)  钢箱梁安装前应测试墩顶支座或支座垫石的平面位置及顶面高程；c)  现场安装完成后应测试桥墩沉降。7.2.3.2测试宜采用以下方法：a)  竖向线形（高程）宜采用水准仪进行测量；b)  轴线位置宜采用全站仪进行测量；c)  梁段端面倾角宜采用全站仪进行间接测量；d)  桥墩沉降宜采用全站仪进行测量。7.2.3.3测点布置宜满足以下要求：a)  现场安装阶段变形测点宜与工厂制造阶段一致，可适当减少，截面测点数不应少于 3 个；b)  现场安装时测量控制点宜选择在墩顶对应的梁段顶板或底板上；c)  桥墩沉降观测点宜布置于承台、墩顶或墩顶处梁面等视线良好的位置。7.2.3.4应按如下工况开展钢箱梁位移测试：a)  每个大节段钢箱梁架设后、现场环缝焊接前与焊接后、主梁就位后或体系转换后、桥面铺装后应进行位移测试；b)  必要时应按 7.4 的要求进行钢箱梁线形随温度的连续变化监测。7.3应力状态测试7.3.1工厂制造阶段测试7.3.1.1 测试应包含以下内容：a)  无应力状态下布设的应变传感器的初值；b)  大节段钢箱梁工厂内不同状态的不利工况下的应力；c)  大型施工临时设施使用过程的不利工况下的应力；d)  大节段钢箱梁存梁过程中的典型支墩反力。7.3.1.2 测试宜采用以下方法：a)  宜采用应变传感器进行应力测试；6DB44/T 23532022b)  可采用应变传感器或压力传感器进行支墩反力测试。7.3.1.3 测点布置满足以下要求：a)  应根据施工监控计算结果，选择受力不利截面的典型位置；b)  截面测点布置应遵循对称性；c)  每个截面测点宜不少于 2 个；d)  对于受力复杂的局部区域宜布设应变花。7.3.1.4 应按以下工况开展应力测试：a)  钢箱梁下胎前；b)  转运中出现的受力不利状态；c)  吊运或滚装上船时的受力不利状态；d)  必要时对存梁不利状态进行支墩反力测试。7.3.2运输阶段测试7.3.2.1大节段钢箱梁运输过程典型状态宜进行应力测试。7.3.2.2应力测试可采用应变传感器。7.3.2.3根据计算结果，应在钢箱梁运输过程的受力最不利截面布置应力测点，每个截面测点应不少于 3 个，对于受力复杂的局部区域宜布设应变花。7.3.3现场安装阶段测试7.3.3.1 测试应包含以下内容：a)  钢箱梁吊装过程和成桥状态下受力不利截面典型位置的应力；b)  钢箱梁吊装过程应进行实时应力监测，吊装就位后至成桥状态可采用准静态测试；c)  钢箱梁吊装过程应对吊具进行实时应力监测；d)  钢箱梁应力测试的同时应同步测试测点温度。7.3.3.2 应力测试宜采用抗干扰能力强、精度高、方便使用的应变传感器，宜采用无线传输方式。7.3.3.3 测点布置应满足以下要求：a)  测点宜按对称性布置；b)  每个截面测点应不少于 4 个；c)  对于受力复杂的局部区域宜布设应变花。7.3.3.4 应按以下工况开展测试：a)  钢箱梁吊装过程；b)  钢箱梁架设前后应对已架设的钢箱梁进行应力测试；c)  必要时应按 7.4 的要求进行应力随温度的连续变化监测。7.4温度场及温度效应测试7.4.1测试应包含以下内容：a)  现场安装阶段应对钢箱梁截面温度场进行测试；b)  必要时对现场安装阶段钢箱梁的应力和变形随温度的变化情况进行测试。7.4.2宜选择量程适中、精度高、线性及稳定性好的温度传感器进行温度测试。7.4.3温度场测点布置应满足以下要求：a)  应能反映截面温度沿梁高和梁宽方向的变化规律；7测试项目设备名称技术参数要求几何状态及位移水准仪宜不低于 DS1 级全站仪测角精度宜不低于 1，测距精度宜不低于 1 mm+2 ppm倾角仪测试精度宜不低于 0.005°应力状态应变传感器测试精度宜为量程的 0.5%，监测值宜为量程的 30%80%压力传感器测试精度宜为量程的 3.0%温度温度传感器测试精度宜为±0.5 环境参数风速风向仪风速测试精度宜为 0.1 m/s，风向测试精度宜为 3°湿度传感器测试精度宜为±2% RH，测试范围宜为 12% RH99% RH注1：测试仪器指标除了满足本表要求外，采用的工程测量方法还应满足控制精度的要求；注2：RH指相对湿度。DB44/T 23532022b)  在温度梯度较大的位置，应加密测点；c)  必要时应根据温度场模拟结果确定测点。7.4.4夏季极高温和冬季极低温环境下，宜连续 24 h72 h 测试截面温度场分布，采集时间间隔宜不大于 30 min。7.5基本物理参数收集监控单位应对钢箱梁材料弹性模量、钢箱梁节段重量、板材厚度及施工临时荷载等参数进行收集。7.6环境参数测试7.6.1施工监控前期监控单位应向相关单位收集桥位处的风速与风向、温度与湿度等环境参数；现场安装阶段宜对上述环境参数进行测试，同时观测记录海浪情况。7.6.2风速仪应安装在桥梁结构绕流影响区域之外，采样频率宜不低于 10 Hz。7.6.3现场安装阶段环境温湿度监测采集时间间隔宜不大于 30 min。7.7测试设备钢箱梁结构几何状态、应力状态、温度场和桥位环境参数所采用的测试设备要求如表1。表1钢箱梁施工监测所采用的测试设备要求8误差分析与控制8.1通用要求8.1.1应根据 JTG F80/1、JTG/T 3650 和设计文件确定施工误差控制标准。8.1.2施工监控单位应及时对每个施工阶段和施工工况进行误差分析，评估结构状态，并提供分析结果和报告。8.1.3应在明确误差原因的基础上进行误差控制。8.1.4钢箱梁几何线形误差应按照整体线形流畅平顺、逐步过渡的原则进行控制。8DB44/T 23532022注：对于大节段钢箱梁几何线形误差，本文件提出采用整体线形流畅平顺、逐步过渡的原则，是针对还未制造的大节段钢箱梁，考虑与已安装钢箱梁平顺连接，对连接环缝附近的节段钢箱梁采用多段曲线进行过渡，多段曲线可采用抛物线、样条曲线或高次曲线等。8.1.5钢箱梁应力误差应按照保障结构安全的原则进行控制。8.2误差分析8.2.1应针对计算方法误差、测试误差和计算参数误差等主要误差进行分析。注：计算方法误差主要是采用的计算模型未准确考虑各类型因素影响，导致计算结果不能准确反映实际的结构力学行为，从而引起误差；测试误差主要是测量采用的仪器失准或由于测量人员数据处理不当导致测试数据出现偏差；计算参数误差如设计采用的材料弹模、节段重量、板材厚度及施工临时荷载与现场实际取值存在不一致，从而导致实测值与预测值存在偏差。每种误差类型又是由多方面导致的，在进行误差分析时，需要结合实际情况逐条分析。此外，实际施工中出现的安装几何偏差、临时支撑边界安装偏差、实际施工工序与既定工序不符等，也会导致实际施工情况与预测情况出现偏离，从而引起误差。8.2.2误差分析宜按以下顺序开展：a)  进行计算方法误差分析，综合评估各种效应后确保计算方法满足控制精度要求；b)  进行测试误差分析，排除因测试问题导致出现的偏差；c)  进行施工工况调查，评估可能出现的施工偏差带来的影响；d)  进行计算参数误差分析。8.2.3计算方法误差分析中，应采用多种计算方法，综合考虑各种效应影响进行评估。8.2.4测试误差分析中，应通过不同测试人员和仪器设备独立测试、平行校核。8.2.5计算参数误差分析中，宜采用现场直接量测的方法识别；若现场不具备量测条件，可根据结构响应的预测误差，采用参数识别的方法进行。8.3误差控制8.3.1应评估误差对钢箱梁结构安全和线形状态的影响程度。8.3.2对结构安全有影响的误差，应按以下要求进行控制：a)  对于使结构受力增大但仍满足受力要求的误差，可通过优化施工工序确保成桥状态受力安全；b)  对于使结构不能满足受力要求的误差，应增加安全防护措施。8.3.3对钢箱梁线形有影响的误差，应按以下要求进行控制：a)  对于大节段工厂制造过程中发生的误差，在满足焊缝宽度要求的前提下可采用焊缝宽度调整，或其它施工措施；b)  对于安装阶段发生的钢箱梁线形误差，应对施工控制参数进行修正。9工厂制造阶段控制9.1通用要求9.1.1应对钢箱梁从下料到发运的过程进行控制。9.1.2应根据误差控制标准，通过施工监控计算和制造过程的线形监测分析，实现对桥梁纵断面、横断面和平面制造线形的控制。9