大跨度斜拉桥的施工监控

张小欣

摘 要：该文通过某特大桥着重介绍大跨度斜拉桥施工过程中结构设计参数监测、几何状态监测、应力监测、动力监测、温度监测等方面的监控控制。通过施工监控，跟踪施工过程并获取结构的真实状态，可以总体把握结构状态，确保结构施工安全。

关键词：大跨度斜拉桥 施工 监控

中图分类号：U44 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）03（a）-0111-02

1 工程概况

某特大桥主桥部分采用75+130+75 m双塔单索面预应力砼矮塔斜拉桥，塔墩梁固结体系。索塔高度22.5 m，主梁为预应力砼整体式箱梁，梁宽28 m，两侧悬臂均为4.5 m。主桥共2个“T”构，每个“T”构15对块件，分块长度为4.0 m，支架现浇段长9.0 m，合拢段长2.0 m，块件重量为226～364 t。全桥共设20对斜拉索，每个索塔设10对斜拉索。

2 施工方案

首先进行0#块施工，拟采用支架一次性整体现浇。0#块施工完成后即可同步进行索塔施工和挂篮拼装、预压。悬浇块段采用挂篮悬浇施工工艺。斜拉索采用整盘上桥面，桥面展索，人工穿索。边跨和边跨合拢段采用支架现浇施工工艺，中跨合拢段采用吊篮进行合拢。

3 施工监控组织机构

施工监控组织机构包括监控工作组、监控协调领导组、监控计算组。

（1）监控协调领导组

为了更好地协调各方工作，成立大桥施工监控协调领导组，由建设、设计、施工、监理、监控单位组成，负责协调工作及决策，由项目总监任组长，其他单位负责人任成员。

每施工若干节段后召开一次例会，由监理单位组织，业主、监理、设计、施工单位负责人和有关专家参加，会议听取施工监控工作组和计算组的工作汇报，对施工中出现的问题给予纠正或协调解决。在施工中出现问题时应由监控协调领导组召集紧急会议，及时提出处理办法。

（2）监控工作组

常规的监控工作由监控工作组完成。主要负责现场监控，对现场情况及时了解，并及时埋置元件并测量相关数据，做好对施工的协助工作，积极反馈所测量数据。

（3）监控计算组

主要负责工程的数值模拟，将分析的数据及时与现场监控小组所反馈的数据进行分析比对，以确保监控可以有效的开展。

4 施工监控流程

斜拉桥的施工控制是一个“预告→量测→识别→修正→预告”的循环过程，具体过程为：（1）施工控制理论计算，提供立模标高施工理论值；（2）处理施工实测数据，进行参数识别与预测；（3）对实测值与理论值的误差进行分析，并对下阶段状态进行预测；（4）优化调整分析；（5）预测下节段立模标高。

1、预告

（1）在施工控制开始前，根据根据设计及施工方案，对结构进行施工全过程模拟计算，并与设计单位核对计算结果，取得一致后为现场监测提供理论数据。

（2）现场监测

斜拉桥现场监测内容主要包括①主梁线形监测；②各种工况下箱梁控制截面上的应变；③各种工况下主塔控制截面上的应变；④斜拉索索力；⑤塔顶水平变位、桥塔断面应力；⑥承台水平变位和沉降监测；⑦各种施工工况下箱梁的温度变化。

现场按施工流程进行实时监测，主要流程如下：

1）0#块施工

①浇筑0#段砼前预埋预埋应力及温度传感器；建立墩顶水平位移测点和高程测点，并做好初始值记录；②按监控计算组提供的0#块底面立模标高立模浇筑0#块并实时监测温度、应力、标高及水平位移并报监控计算组；③在0#块拼装挂篮后预压试验，向监控计算组提供挂篮预压试验变形结果；

2）索塔施工

①根据要求布设测点，埋设温度及应力传感器，并做好初始值测量；②监控内容包括主梁标高、水平位移、塔顶坐标、应力及温度监测。

3）悬臂浇筑及斜拉索施工

①测量定位挂篮标高并记录温度，分析测量结果，如需调整，给出调整后的斜拉索张拉力和挂篮定位标高。②在浇筑砼前进行挂篮预压，测量预压后挂篮标高。③浇筑砼后，在砼初凝前中测量挂篮定位点标高，测量已浇梁段控制测点标高。④浇筑完砼后第二天测量所有己施工梁段上的测点标高，测量索塔顶点位移值及新浇筑梁段水平位移值，并测量所有已施工梁段控制截面测点应力，进行监控计算。⑤预应力张拉后，测量所有已施工梁段上的测点标高，分析测量结果，如需调整，给出调整后的斜拉索张拉力。⑥张拉斜拉索，测量已施工的所有梁段上测点标高，测量索塔顶点位移值，测量斜拉索索力，并测量所有已施工梁段控制截面测点应力，如果该对索力异常应进行该对索补张拉。⑦根据上一施工周期标高测量值、应力测量值和索力测量结果进行计算，预报挂篮定位标高和下一施工周期的斜拉桥张拉索力。

4）合拢及成桥

①拆除挂篮，建立测点，现浇边跨现浇段并对主梁标高、水平位移、塔顶位移、应力、索力及温度进行实时监测；②中跨合拢，安装合拢吊架及模架，进行合拢段压重，对基础沉降测点、0#块墩顶标高及梁顶标高进行测量，对所有梁段测点进行应力测试；如需调整根据标高调整压重的重量；③合拢前24 h内进行温度变化测量，主梁位移、塔顶位移、索力和应力监测并对施工流程和计算模型进行实时调整；④调整完毕后，浇筑合拢段砼，同时卸载压重，浇筑过程中实时测量合拢点及其他梁段测点标高；⑤浇筑完成后，对合拢段测量应力初读数、其他梁段进行应力测量，对主梁、主塔进行线形测量，对所有索力进行测量并调整；⑥铺装前，完成所有主梁、主塔线形测量、应力、索力测量；符合要求后进行桥面铺装，监测内容包括主梁标高、水平位移、塔顶坐标、应力、索力及温度监测。数据报监控计算组。⑦监控计算组提供监控控制报告。

（3）施工控制误差（数据）分析

实际施工中结构状态总是由于设计参数、施工误差、结构分析模型误差等因素出现数据误差。而误差分析是施工监控的难点，主要原因是测试数据较少而影响因素较多的矛盾引起的。下面将矮塔斜拉桥施工可能碰到的误差及误差的严重程度和解决方法分析如下。endprint

1）结构参数误差

结构参数是斜拉桥施工控制仿真分析的基本资料，其准确性直接影响分析结果的准确性。但是事实上，仿真分析所用到的结构参数一般与设计所采用的结构参数总是存在一定的误差，施工控制中怎样考虑这些误差，使仿真分析所用到的结构参数尽量接近斜拉桥的真实结构参数，是急需解决的首要问题。

结构参数主要包括①弹性模量：斜拉桥是高次超静定结构，弹性模量对结构分析影响很大。对砼斜拉桥要对砼多次取样试验，确定砼的弹性模量；②截面尺寸：截面尺寸误差，会直接导致截面特性误差，从而直接影响结构内力、变形等的分析结果。所以控制过程中要对结构尺寸进行动态取值和误差分析；③预加应力：预加应力是影响预应力砼斜拉桥结构内力的重要结构参数，但其对斜拉桥挠度和索力影响均很小；④索力：斜拉桥的索力直接影响结构变形与受力，由于目前斜拉索控制索力均由油压表读数控制，所以油压表以及张拉系统的误差决定了斜拉索的张拉力误差，另外锚具变形也会影响索力的数值。斜拉索张拉力误差通过现场测试来减小。

2）温度变化

温度变化对桥梁结构的受力与变形影响很大。在大跨径斜拉桥施工中，主梁标高、斜拉索索力的测量受温差影响较大。施工控制应充分考虑温度的影响。温度影响有两种情况：均匀温差、箱梁内外侧的相对温差。

对于昼夜温差的影响一般采取回避的做法更直接有效，即测量立模标高和斜拉索张拉力时，均在温度比较均匀的凌晨到日出这一段时间进行。对于连续高温的天气，凌晨温度也不会均匀，这时应修正立模标高，减小温差影响。对于季节温差的影响，应在施工控制仿真计算时予以考虑。温度影响变化无常，但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。

3）梁段重量误差

梁段重量误差是影响控制精度的重要因素。由于模板刚度有限，在浇筑砼时容易造成模板变形，常常导致砼超方，导致实际梁段重量比理论计算的梁段重量大。可以通过反馈计算来预测梁段重量误差及其趋势，减少因梁段施工重量的变化而对控制精度造成的影响。

4）桥面临时荷载影响

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。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。

5）挂篮定位误差

挂篮定位是控制主梁标高最重要也是最直接的手段，定位时态度要认真，定位合理，挂蓝的误差就会在控制范围内。一般桥梁工地都是24 h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。

6）挂篮变形误差

浇筑砼过程中，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。

（4）误差控制

（1）施工控制总目标是成桥后梁底曲线与设计值误差控制在3 cm以内；

（2）挂篮的定位标高与预报标高之差不要超过1 cm；

（3）预应力索张拉完后，如梁端测点标高与控制小组预报标高之差超过±2 cm，需经控制小组研究分析误差原因，确定下一步的调整措施；

（4）砼结构应力实测值超过计算值的20%，应找出具体原因；

（5）如有其它异常情况发生影响到标高和应力控制，其调整方案也应经控制小组分析研究，提出控制意见。

5 结语

施工监控是大跨度桥梁施工控制系统的一个重要部分.通过施工监控，跟踪施工过程并获取结构的真实状态，不仅可以修正设计参数，保证施工控制预测的可靠性，同时又是一个安全警报系统，通过警报系统可及时发现和避免桥梁结构在施工过程中出现的超出设计范围的参数以及结构的破坏。

参考文献

[1] 向中富.桥梁施工控制技术[M].北京：人民交通出版社，2001.

[2] 吴栋材.大跨度斜拉桥变形监测研究[J].测绘学报，2002，31（3）：278-281.

[3] 喻骁.大跨度斜拉桥施工控制和塔梁同步施工方法[D].重庆：重庆大学，2009.endprint