重慶奉節長江大橋施工監控

摘要：奉節長江大橋是主跨460m的雙塔雙索面預應力混凝土斜拉橋。采用前支點掛籃進行主梁懸澆施工，施工過程中對索力、線形雙控，安裝控制難度大。本文介紹該橋施工監控的原則、方法、內容、實施過程及主要特點。

關鍵詞：大跨度預應力混凝土斜拉橋；懸澆施工；無應力狀態控制法

1 工程概況

奉節長江大橋是主跨460米的雙塔雙索面預應力混凝土斜拉橋，采用不對稱五跨布置，即（30.4＋202.6）＋460＋（174.7＋25.3），見圖1。塔梁間采用縱向彈性半漂浮體系；主塔采用A型空間混凝土索塔，主梁邊跨因壓重需要采用箱梁，其余均采用邊主梁，梁高2.5米，梁寬20.5米，梁上標準索距7.85米；每塔布置28對斜拉索。

奉節長江大橋主梁標準節段長7.85米，采用前支點掛籃懸澆施工。

2 施工監控

2.1 施工監控目的

奉節長江大橋主跨跨徑為預應力混凝土斜拉橋世界第四，結構復雜，超靜定次數高，施工難度大。其成橋的梁部線形和結構內力與施工方法有密切關系。同時，由于各種因素(如材料彈性模量、混凝土收縮徐變系數、結構自重、施工荷載、溫度等)的隨機影響以及測量等方面誤差的影響，結構理論設計值難以做到與實際測量值完全一致，兩者之間存在偏差。若對偏差不加以及時有效調整，隨著施工的進展，結構的內力和線形會顯著偏離設計值，為確保斜拉橋在施工過程中結構的受力狀態始終處于安全的范圍內，成橋后主梁的線形符合預先的期望，結構本身又處于最優的受力狀態，這就要求在施工過程中必須進行嚴格的施工監控。

2.2 施工監控原則

針對奉節長江大橋跨度大、結構受力復雜、施工控制難度大等特點，確定施工控制原則是：對結構安全性、變形和內力狀態進行綜合考慮，對變形、內力進行有效控制。控制中采用標高和索力雙控，在懸臂施工階段以主梁線形控制為主，兼顧索力；在后期調索階段，以索力控制為主，兼顧主梁線形。修正在施工過程中各種影響產生的應力和變位，確保成橋后結構內力分布合理，線形滿足設計要求。

2.3 施工監控計算

施工過程模擬計算是斜拉橋施工控制系統的基礎，本橋監控計算應用\"無應力狀態控制法\"。首先，在主梁施工前，進行較大步驟的安裝計算獲得每個節段施工時的控制高程和索力；其次，考慮到索的非線性效應和混凝土收縮徐變影響，其結果將偏離成橋內力狀態，這些因素的影響均可通過幾次迭代過程加以修正。此分析軟件采用的是正裝計算，避開了費時的倒拆正裝計算。計算內容主要包括：（1）各施工狀態及成橋狀態下狀態變量的理論值：包括主梁標高、索力及控制截面應力等；（2）施工控制數據理論值：包括立模標高及索力。

3 施工監控實施步驟及監控內容

本橋主梁標準節段懸澆施工分8步：①掛籃前移并立模；②安裝及初張拉待澆主梁節段處斜拉索（斜拉索梁端錨固在掛籃上）；③澆注節段一半混凝土；④第二次張拉斜拉索；⑤澆注節段剩余混凝土；⑥待梁體混凝土強度達到規定設計強度后，張拉梁體預應力；⑦將斜拉索梁端從掛籃上轉換到梁體上錨固；⑧斜拉索第三次張拉至安裝索力。主要監控內容如下：

3.1斜拉索索力控制

斜拉索索力是斜拉橋施工監控最為關心的因素。索力的變化不僅影響橋梁線形變化，還會引起內力的變化。索力是可以準確測量的變量，我們通過控制索力達到控制橋梁內力的目的。

索力測試內容包括：施工掛籃掛索后、每懸澆一個節段后、體系轉換張拉拉索時鄰近的5對索、中間調索和全橋合龍調索時全部拉索索力。

索力的控制：斜索初張拉給出張拉力，以后索力張拉均采用錨頭伸縮量控制，同時記錄千斤頂讀數，張拉完畢，采用頻譜分析法進行比較，最后以頻譜分析法測量為準。免除了由于施工荷載、張拉摩阻等一系列不定因素的影響，使張拉索力控制得以順利實施，從而提高施工進度，同時可避免由于索力張拉不準而造成施工過程不可逆的破壞。

3.2主梁線形測試

本橋為懸臂澆注施工且體系剛度相對較小，掛籃自重、混凝土自重、施工荷載、結構體系轉化、混凝土收縮徐變、日照和溫度等對主梁撓度影響很大。為確保主梁線形平順和合龍順利，每一段梁從立模、混凝土澆注、斜拉索張拉、掛籃前移等工況都要進行懸臂前端5段梁標高測試和控制，對實測標高和目標標高進行比較，若存在較大偏差，則通過調整下節施工梁段的立模標高或在索力控制范圍內進行調索，使實測標高和目標值盡量吻合。為減少氣溫對主梁標高的影響，立模及測試時間要求在凌晨2點至6點，溫度對主梁標高影響通過理論計算修正后計入立模標高內。

3.3應力測試

斜拉橋應力監測包括主梁和塔的應力監測。目的是了解梁塔控制截面的應力狀況，確保結構安全。應力測試包含以下控制截面：安裝及成橋階段主梁最大正、負彎矩截面，主塔及橫梁的應力控制截面等。

應力測試影響因素相當復雜，除荷載作用引起的彈性應變之外還有與收縮、徐變、溫度等因素有關的應變。本橋在埋設應力測點的相同部位埋設無應力計，補償混凝土自身的體積應變、收縮應變及自由溫度應變。并且在測試工藝上采取有效措施，使混凝土徐變和溫差產生的應變減少到最低限度，根據測量時的齡期、環境溫度狀態進行修正，這樣可滿足施工監控的目的。

3.4溫度測試

溫度對斜拉橋監控的影響從理論研究看出，對主梁線形、斜拉索索力這幾項主要監控變量影響較大的是局部溫差，如索梁溫差，塔兩側溫差，主梁梯度溫度。而這些局部溫差都是由于日照引起的。由于日照的強度、方向不斷變化，這給監控帶來困難，主要表現為：（１）由于無法埋設足夠多的測溫元件，所以無法準確計算日照對斜拉橋的局部溫度影響。（２）由于整個監控測量時間較長，斜拉橋在這段時間狀態是不斷變化的，所以開始測量的數據和最后測量的數據不在同一狀態下。基于以上兩點，我們將監控測量安排在沒有日照的凌晨進行，溫度比較平穩，局部溫差也是一天中最小的。

4 結論

奉節長江大橋應用\"無應力狀態法\"的控制原理進行施工監控，在監控過程中采用索力和線形雙控的原則，對線形、索力、應力等進行了有效的控制。主梁線形和斜拉索索力的預設最大誤差值分別為±3cm和±5％，控制結果達到了預定的\"雙控\"目標精度，邊跨及中跨合攏均達到毫米級的合攏精度。確保了斜拉橋施工安全、合龍順利及成橋線形順暢、內力分布合理，滿足設計和規范要求，實現了預期的施工控制目標。該橋中運用的施工控制理論和控制技術對今后同類型橋梁的施工監控工作具有很好的借鑒意義。

參考文獻

[1]秦順全.橋梁施工控制-無應力狀態法理論與實踐.人民交通出版社.北京.2007.02

[2]文武松，王邦楣.斜拉橋施工階段監測監控的內容和方法.橋梁建設，1999(4)

作者簡介：衛俊（1977-），男，工程師，1999年畢業于長沙鐵道學院（現中南大學）土木工程專業，獲學士學位