斜拉桥施工监控方案

李 根

(山西省交通规划勘察设计院)

1 工程概况

某桥主桥为独塔叠合梁双索面斜拉桥，边跨设置辅助墩，全长 476m(268m+144.7m+63.3m)，主塔为混凝土主塔，钻石形塔身，半漂浮体系，主梁为钢-混凝土叠合梁，其中纵梁采用箱形截面，索按空间扇形双索面布置，具体设计技术标准见表1。

表1 工程主要技术标准

2 斜拉桥监控主要内容

斜拉桥的监控计算是施工控制的核心，应对主要施工步骤、局部及重点构造进行特殊分析，并对成桥后结构进行验算。

2.1 合理成桥状态的确定

本桥采用综合法确定合理的成桥状态，其中在确定成桥索力时应重点考虑以下几方面问题:

(1)合理分配索力大小，一般索力大小与其长度成正比关系，有些特殊部位如桥塔和锚索等区域允许出现突变现象，其余均按照均匀分配的原则进行索力分配。

(2)使得恒载弯矩为活载最大效应值与最小值和的一半近似，按照该方法进行组合时，弯矩图分布合理，使得结构安全，能够更好发挥材料性能。

(3)恒载状态也要尽量考虑活载的作用，桥塔弯矩不宜过大，可以向河岸方向预留一部分偏位，以保证结构在恒载和活载的作用下安全运营。

(4)桥塔与主梁的应力设计应合理，内力图应平缓，严禁出现突变现象，并保证应力最大值在合理范围内留有足够的安全值。

(5)保证支座的受力性能及成桥后的线性。

2.2 钢主梁无应力制造线形

本桥采用先安装钢主梁、钢横梁、桥面板，然后浇注接缝混凝土的方法施工，钢主梁通过螺栓连接，某一节段的偏差对后续节段的线形会产生影响，工厂制造线形影响和决定了现场安装线形，应加强对制作线形的控制，现场预拼装时钢主梁处于无应力状态，其线形和长度可根据成桥时的设计线形和内力状态反算。

2.3 斜拉索无应力索长

拉索是斜拉桥的一个主要部件，它可以为斜拉桥分担较大一部分荷载，因此如果能够充分利用材料性能，准确计算索力大小，将对桥梁施工状态及成桥状态结构的安全性、可靠性具有重大意义，但拉索长度的确定也必须进行严格的计算，如果索太短会带来施工安装中的不便;太长就需要加垫块，局部受力较大难以控制，因此设计拉索时必须对垂度、材料弹性模量进行修正，索下料长度的计算

其中△Le为弹性伸长量，△Lf为垂度影响的伸长量。

2.4 理论线形及内力、应力计算

斜拉桥由于其结构的独特性，体系在施工中多次发生改变，其线性内力也随之改变，所以必须利用有限元软件对施工全过程进行建模计算，通过模拟荷载，分析结构内力的变化情况，全面准确地考虑施工过程中与运营使用中结构的线性及内力应力大小，掌握最不利荷载位置进行相应加固，确保结构的安全性。

2.5 斜拉索张拉及调整计算

2.5.1 施工索力的计算

在主梁的施工过程中，为了改善已装梁段的钢主梁和混凝土桥面板的受力，需要分次张拉斜拉索，其张拉方案，需要考虑很多的因素来确定，一般需要考虑的主要因素有:

(1)拉索的张拉次数，张拉次数不宜太多，太多会使施工变得复杂，;但也不能太少，太少了就无法保证结构在各个施工阶段内的受力安全;

(2)已装梁段的钢主梁和桥面板的受力安全;

(3)严格控制主梁前端挠度值，以有效的控制主梁线形。

2.5.2 调索索力

施工过程中结构受到多方面影响往往会导致结构实际情况与预期存在一定偏差，这就需要调整拉索索力来抵消一部分误差，影响矩阵法是索力调整过程中常使用的方法之一，该方法简便有效，实现了对多目标函数进行优化，因此受到广泛关注。

影响矩阵法将多种目标函数统一用索力变量与广义影响矩阵表示，这种处理方式可将对应索力的影响矩阵一次形成，如果采取电算也是十分快捷的，由此得到了广泛应用，但是施工现场的索力调整方式还是通过伸长量来进行的。

2.6 钢梁安装定位标高的确定

成桥合理线形和张拉索力确定后，即可确定安装定位预拱度，进而计算安装定位标高，如果设计标高为H，预拱度为Y1，变形为Y2，安装定位标高修正值为H修，安装定位标高H安，可以按照下式进行计算:

其中:成桥预拱度Y1包括成桥后产生的位移和活载预拱度两部分。

2.7 成桥运营状态验算

成桥运营状态的验算对于结构安全性的保障具有重要意义，我们应该按照施工及成桥阶段的实测值，利用有限元软件进行模拟分析，计算成桥阶段恒载应力，参照规范进行运营状态荷载组合情况下结构内力及弯矩计算，与实际数据进行对比分析，对桥梁监控作出评价，并进行相应修正。

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［1］向和萍.黄洲大桥全桥监控方案［J］.广东公路交通，2011，(3):11-13.

［2］高宝峰.天津市塘沽区海河大桥施工控制［J］.人民长江，2003，(6):59-60.

［3］金顺利.秦淮河特大桥跨宁杭高速公路连续梁施工监控［J］.山西建筑，2012，(34):159-160.