120 m+160 m独塔斜拉桥二次调索控制研究

石永明

（广东纵横工程检测有限公司，广东 佛山 528000）

1 工程概况

文华北路北延线（海八路—广佛新干线）建设工程位于佛山市南海区， 沥桂大桥主桥为120 m+160 m 独塔双索面预应力混凝土斜拉桥，边主跨比为0.75，全长280 m。

主桥上部结构采用扁平箱形预应力混凝土主梁， 箱梁采用C55 混凝土。 箱梁全宽42.0 m，单箱三室。 箱梁中心线处梁高3.0m，箱梁横坡由腹板高度调整，中底板保持水平，边底板倾斜，顶板设2%对称横坡[1]。

桥塔采用异型倒Y 形桥塔， 包括上塔柱、 中塔柱和下塔柱，采用C50 混凝土。 桥塔全高99.074 m，其中，上塔柱高37.235 m，中塔柱高47.826 m，下塔柱高14.012 m。 主桥为双索面斜拉桥，斜拉索在梁上锚固于箱梁两侧横肋的边缘位置。主塔两侧各分布24 对，全桥共48 对，96 根斜拉索。

沥桂大桥主桥主跨合龙后进行二次调整斜拉索张拉力施工，通过调整斜拉索张拉力使桥梁各斜拉索索力达到设计目标值。依据各施工阶段索力、主梁应力和位移、主塔偏位实测值及设计索力目标值，使用仿真模型计算，确定二次调整斜拉索的张拉力。

2 二次调索方案

2.1 现场调索施工流程

1）参建各方在索力调整施工前召开协调会，监控方提供索力调整指令， 明确准备调整的斜拉索顺序及斜拉索张拉力值，设计、施工、监理方确认无误并签收指令后开展调索作业。

2）现场调索施工实施前，记录张拉设备初始读数、大气温度等初始参数，施工现场实测调索前斜拉索索力、桥面线形。

3）现场斜拉索预张拉（或放松）一个力值（具体数值以现场油表读数为准），并持荷10 min，待油表读数稳定后，利用索力动测仪读取索力值， 将油表计算张拉力变化量与索力动测仪测试结果变化情况进行对比， 根据实际张拉力校核索力动测仪各项参数， 确保实际张拉变化值与索力动测仪测试变化值基本一致（误差小于5%）。

4）调索顺序：由主塔向两侧依序调索，4 根一组，对称张拉，部分单根调索，同一对索先调偏差较大的斜拉索，后调调偏差较小的斜拉索，最终达到一致。

5）索力调整至指定值并与现场实测索力值基本一致（误差小于5%），左右两侧对称位置索力局部调整至一致，误差不大于2%后，结束该斜拉索索力调整施工，将油表读数、引伸量记录以及现场测量关键斜拉索索力及相应桥面高程记录存档。

6）重复以上各流程，开展后续斜拉索索力调整施工。

7）全桥调索施工完成72 h 后，对全桥索力及桥面高程进行测量， 明确索力重分配规律及桥面高程变化是否与理论计算趋势一致，如出现较大差异应对引起误差的原因进行分析。

2.2 调索施工注意事项

1）调索建议在无日照、温度稳定的条件下进行，建议在夜间进行调索工作，以减小温度、日照等对斜拉桥索力、线形、应力的影响。

2）施工方应调配足够的张拉设备以及技术人员，确保现场调索施工有序开展，现场索力调整施工过程严禁单侧张拉，杜绝因单侧调索过大引起主梁扭转，引起桥梁病害的发生。

3）施工方应提前对张拉千斤顶以及油表进行检修和标定，减小读数误差，确保索力调整数值精度；调索施工期间应记录各斜拉索调索施工的时间、气温、张拉力以及引伸量并妥善保管，便于现场校核索力调整结果。

4）施工监控方应对索力动测仪进行现场标定，对索力相关计算参数进行复核， 做好现场应力监测仪器的校准和初始数据记录工作，便于现场校核工作开展。

5）监理方应协调各参与方开展桥面线形联测工作，监督施工机具完成检定工作以及现场调索施工开展。

2.3 二次调索顺序、张拉力及效应

二次调索施工内容为：对全桥斜拉索索力进行调整。 调索原则：对称同步分级张拉。调索顺序为1#索～24#索。调索过程中每一根斜拉索调整后，对主梁位移、全桥索力、全桥应力、主塔塔顶偏位、各墩反力进行监测。

2.4 二次调索完成后理论索力对比

通过二次索力调整预计索力值与设计提供的未铺装前的索力对比，全桥索力预计索力值与设计提供索力值差值不超0.28%。

3 调索施工期间的监测工作

为确保调索施工过程安全， 加强对调索施工过程中主梁变形、梁体应力、索力变化等参数的监控量测，在调索施工过程中应采取以下监测措施。

3.1 结构变形监测

结构变形监测包括主梁变形监测、主塔偏位监测。监测频率为每次张拉斜拉索施工后及下一对斜拉索索力调整施工前。

主梁变形监测的主要工作内容为在每一对斜拉索调索施工前。 从理论计算模型中计算出该施工阶段各梁段产生的变形值，找出主梁变形规律，在斜拉索调索施工前对桥面线形进行测量，并在调索施工过程中，对理论计算变形值较大的测点根据调索施工工况进行跟踪测量， 现场核实梁体实际变形规律是否与理论分析结果一致。 如实测变形值与理论分析变形值差异较大（去除测量误差以后差异超过1 cm 或者变形趋势相反），应停止调索施工，结合索力、梁体应力等监测数据分析原因，找出影响变形监测的因素后方可继续施工。 现场测量结果以桥面线形测量结果为主，应力及塔偏位数据为辅。 全桥调索施工完成72 h 后，对全桥索力及桥面高程进行测量，明确索力重分配规律及桥面高程变化是否与理论计算趋势一致，如出现较大差异应对引起误差的原因进行分析。

3.2 主塔偏位监测

主塔偏位监测的主要工作内容为在理论分析模型中找出索力调整对主塔偏位的影响， 在调索过程中对索塔实际偏位进行监测，确保结构安全。 在调索施工前，对索塔顶面设置的测点采用全站仪进行坐标测量， 调索施工期间及调索结束后对测点坐标进行复测，计算确定索塔变形方向及变形量，并与理论分析结果进行比较， 主塔偏位相对于控制值之间的误差（±10 mm），若超限应及时查明原因，确保调索施工安全。

3.3 梁体应力监测

为保证调索施工期间主梁受力安全， 在调索施工期间监测梁体应力变化。 在每一对斜拉索调索施工前，从理论计算模型中计算出该施工阶段关键梁段产生的应力变化值， 在斜拉索调索施工过程中对各应变计读数进行量测，并及时计算出换算应力，与理论计算值进行对比，现场核实梁体实际应力变化是否与理论分析结果一致。如实测应力变化值与理论分析结果差异过大，应立刻停止调索施工，结合索力、桥面线形等监测数据分析原因，找出影响应力监测结果的因素后方可继续施工。

主梁根据弯矩包络图选择5 个关键应力监测断面分别测量其应力，5 个断面分别为主梁根部截面、 主跨1/4 截面、1/2跨截面和次边跨主跨1/2 截面[3]。

3.4 主梁裂缝监测

主梁裂缝监测内容：观测主梁已出现裂缝的变化；观测新增裂缝。

监测范围是在第N 组斜拉索张拉完成后， 对下列区域进行裂缝观测：（1） 主梁0#块；（2） 第N-1 号索、 第N 号索、第N+1 号索之间的主梁。

3.5 斜拉索索力监测

为保证调索施工调整的索力达到预设值， 改善主梁应力状况以及桥面线形，在斜拉索索力调整过程中，对斜拉索索力进行跟踪监测，在调整索力过程中，以千斤顶张拉力为主，索力仪测试数据辅助校核。 在斜拉索索力调整前，参建各方需对准备调整的斜拉索索力调整值进行仔细核对， 现场调整索力目标值确认无误后方可施工。

调索正式开始前，施工单位应对现场斜拉索预张拉（或放松）一个力值（具体数值以现场油表读数为准），利用索力动测仪读取索力值， 将油表计算张拉力变化量与索力动测仪测试结果变化情况进行对比， 根据实际张拉力校核索力动测仪各项参数， 确保实际张拉变化值与索力动测仪测试变化值基本一致（误差小于5%）。施工过程以施工方的千斤顶处油表读数以及斜拉索引申量变化值为索力调整主控指标， 采用索力动测仪对斜拉索索力进行全程校核，索力调整到预设值，施工、监理、监测3 方共同核对无误后终止调索施工。 每对斜拉索调索施工结束后， 由监测方对被张拉索及其相邻斜拉索索力进行监测，将监测结果与理论计算结果进行比对分析，确保索力变化趋势正确，数值偏差较小后开展下一阶段调索施工。

全桥调索施工结束后，由监测方对全桥索力进行复测，将复测结果与理论计算结果进行比对分析，确保索力接近目标值[3]。

4 监控数据分析

4.1 线形比较

二次调索施工完成后对沥桂大桥全桥桥面标高进行测试，选择测点为2#测点、8#测点，沥桂大桥主跨受斜拉索张拉影响整体上挠变化趋势见图1，并与调索前测试结果进行对比分析，桥梁高程受斜拉索张拉影响整体上挠，变化趋势基本与理论计算相符。

图1 沥桂大桥主跨受斜拉索张拉影响整体上挠变化趋势

4.2 索力数据分析

对沥桂大桥斜拉索索力进行测试，选择全桥索力，沥桂大桥主跨左侧斜拉索索力变化趋势见图2，并与理论计算结果进行对比分析，索力变化不超7%。

图2 沥桂大桥主跨左侧斜拉索索力变化趋势

4.3 主塔偏位测试

二次调索结束后对沥桂大桥主塔偏位进行测试， 选择本桥所有索力，并与理论计算结果进行对比分析，调索过程中主塔偏位变化趋势与理论计算相符。 主塔偏位累计位移44.8 mm（向边跨侧位移）。

4.4 应力测试结果

二次调索结束后对沥桂大桥应力进行测试， 选择本桥部分应力测点，调索过程中主梁应力变化趋势与理论计算相符，主梁根部顶板压应力增大，顶板压应力减小；主梁跨中截面顶板压应力减小，底板压应力增加[4]。

5 结论

（1）本桥施工过程的调索索力值严格的控制，相关参数监测结果准确，从而确保了调索施工过程的安全、结果可靠，为后续施工提供有利条件， 也为桥梁结构健康运营提供了基本保障。 （2）对于在桥面系施工前，成桥索力与设计要求值存在一定差异的斜拉桥，桥面系施工的索力调整是有必要的。 （3）从实际监控成果来看，依据斜拉桥实际状态参数进行模拟分析，桥梁调索过程中实际状态参数与模拟分析结果偏差较小。 本桥通过二次索力调整达到了设计要求的成桥状态。