大跨度斜拉橋的施工監控

張小欣

摘 要：該文通過某特大橋著重介紹大跨度斜拉橋施工過程中結構設計參數監測、幾何狀態監測、應力監測、動力監測、溫度監測等方面的監控控制。通過施工監控，跟蹤施工過程并獲取結構的真實狀態，可以總體把握結構狀態，確保結構施工安全。

關鍵詞：大跨度斜拉橋 施工 監控

中圖分類號：U44 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）03（a）-0111-02

1 工程概況

某特大橋主橋部分采用75+130+75 m雙塔單索面預應力砼矮塔斜拉橋，塔墩梁固結體系。索塔高度22.5 m，主梁為預應力砼整體式箱梁，梁寬28 m，兩側懸臂均為4.5 m。主橋共2個“T”構，每個“T”構15對塊件，分塊長度為4.0 m，支架現澆段長9.0 m，合攏段長2.0 m，塊件重量為226～364 t。全橋共設20對斜拉索，每個索塔設10對斜拉索。

2 施工方案

首先進行0#塊施工，擬采用支架一次性整體現澆。0#塊施工完成后即可同步進行索塔施工和掛籃拼裝、預壓。懸澆塊段采用掛籃懸澆施工工藝。斜拉索采用整盤上橋面，橋面展索，人工穿索。邊跨和邊跨合攏段采用支架現澆施工工藝，中跨合攏段采用吊籃進行合攏。

3 施工監控組織機構

施工監控組織機構包括監控工作組、監控協調領導組、監控計算組。

（1）監控協調領導組

為了更好地協調各方工作，成立大橋施工監控協調領導組，由建設、設計、施工、監理、監控單位組成，負責協調工作及決策，由項目總監任組長，其他單位負責人任成員。

每施工若干節段后召開一次例會，由監理單位組織，業主、監理、設計、施工單位負責人和有關專家參加，會議聽取施工監控工作組和計算組的工作匯報，對施工中出現的問題給予糾正或協調解決。在施工中出現問題時應由監控協調領導組召集緊急會議，及時提出處理辦法。

（2）監控工作組

常規的監控工作由監控工作組完成。主要負責現場監控，對現場情況及時了解，并及時埋置元件并測量相關數據，做好對施工的協助工作，積極反饋所測量數據。

（3）監控計算組

主要負責工程的數值模擬，將分析的數據及時與現場監控小組所反饋的數據進行分析比對，以確保監控可以有效的開展。

4 施工監控流程

斜拉橋的施工控制是一個“預告→量測→識別→修正→預告”的循環過程，具體過程為：（1）施工控制理論計算，提供立模標高施工理論值；（2）處理施工實測數據，進行參數識別與預測；（3）對實測值與理論值的誤差進行分析，并對下階段狀態進行預測；（4）優化調整分析；（5）預測下節段立模標高。

1、預告

（1）在施工控制開始前，根據根據設計及施工方案，對結構進行施工全過程模擬計算，并與設計單位核對計算結果，取得一致后為現場監測提供理論數據。

（2）現場監測

斜拉橋現場監測內容主要包括①主梁線形監測；②各種工況下箱梁控制截面上的應變；③各種工況下主塔控制截面上的應變；④斜拉索索力；⑤塔頂水平變位、橋塔斷面應力；⑥承臺水平變位和沉降監測；⑦各種施工工況下箱梁的溫度變化。

現場按施工流程進行實時監測，主要流程如下：

1）0#塊施工

①澆筑0#段砼前預埋預埋應力及溫度傳感器；建立墩頂水平位移測點和高程測點，并做好初始值記錄；②按監控計算組提供的0#塊底面立模標高立模澆筑0#塊并實時監測溫度、應力、標高及水平位移并報監控計算組；③在0#塊拼裝掛籃后預壓試驗，向監控計算組提供掛籃預壓試驗變形結果；

2）索塔施工

①根據要求布設測點，埋設溫度及應力傳感器，并做好初始值測量；②監控內容包括主梁標高、水平位移、塔頂坐標、應力及溫度監測。

3）懸臂澆筑及斜拉索施工

①測量定位掛籃標高并記錄溫度，分析測量結果，如需調整，給出調整后的斜拉索張拉力和掛籃定位標高。②在澆筑砼前進行掛籃預壓，測量預壓后掛籃標高。③澆筑砼后，在砼初凝前中測量掛籃定位點標高，測量已澆梁段控制測點標高。④澆筑完砼后第二天測量所有己施工梁段上的測點標高，測量索塔頂點位移值及新澆筑梁段水平位移值，并測量所有已施工梁段控制截面測點應力，進行監控計算。⑤預應力張拉后，測量所有已施工梁段上的測點標高，分析測量結果，如需調整，給出調整后的斜拉索張拉力。⑥張拉斜拉索，測量已施工的所有梁段上測點標高，測量索塔頂點位移值，測量斜拉索索力，并測量所有已施工梁段控制截面測點應力，如果該對索力異常應進行該對索補張拉。⑦根據上一施工周期標高測量值、應力測量值和索力測量結果進行計算，預報掛籃定位標高和下一施工周期的斜拉橋張拉索力。

4）合攏及成橋

①拆除掛籃，建立測點，現澆邊跨現澆段并對主梁標高、水平位移、塔頂位移、應力、索力及溫度進行實時監測；②中跨合攏，安裝合攏吊架及模架，進行合攏段壓重，對基礎沉降測點、0#塊墩頂標高及梁頂標高進行測量，對所有梁段測點進行應力測試；如需調整根據標高調整壓重的重量；③合攏前24 h內進行溫度變化測量，主梁位移、塔頂位移、索力和應力監測并對施工流程和計算模型進行實時調整；④調整完畢后，澆筑合攏段砼，同時卸載壓重，澆筑過程中實時測量合攏點及其他梁段測點標高；⑤澆筑完成后，對合攏段測量應力初讀數、其他梁段進行應力測量，對主梁、主塔進行線形測量，對所有索力進行測量并調整；⑥鋪裝前，完成所有主梁、主塔線形測量、應力、索力測量；符合要求后進行橋面鋪裝，監測內容包括主梁標高、水平位移、塔頂坐標、應力、索力及溫度監測。數據報監控計算組。⑦監控計算組提供監控控制報告。

（3）施工控制誤差（數據）分析

實際施工中結構狀態總是由于設計參數、施工誤差、結構分析模型誤差等因素出現數據誤差。而誤差分析是施工監控的難點，主要原因是測試數據較少而影響因素較多的矛盾引起的。下面將矮塔斜拉橋施工可能碰到的誤差及誤差的嚴重程度和解決方法分析如下。endprint

1）結構參數誤差

結構參數是斜拉橋施工控制仿真分析的基本資料，其準確性直接影響分析結果的準確性。但是事實上，仿真分析所用到的結構參數一般與設計所采用的結構參數總是存在一定的誤差，施工控制中怎樣考慮這些誤差，使仿真分析所用到的結構參數盡量接近斜拉橋的真實結構參數，是急需解決的首要問題。

結構參數主要包括①彈性模量：斜拉橋是高次超靜定結構，彈性模量對結構分析影響很大。對砼斜拉橋要對砼多次取樣試驗，確定砼的彈性模量；②截面尺寸：截面尺寸誤差，會直接導致截面特性誤差，從而直接影響結構內力、變形等的分析結果。所以控制過程中要對結構尺寸進行動態取值和誤差分析；③預加應力：預加應力是影響預應力砼斜拉橋結構內力的重要結構參數，但其對斜拉橋撓度和索力影響均很小；④索力：斜拉橋的索力直接影響結構變形與受力，由于目前斜拉索控制索力均由油壓表讀數控制，所以油壓表以及張拉系統的誤差決定了斜拉索的張拉力誤差，另外錨具變形也會影響索力的數值。斜拉索張拉力誤差通過現場測試來減小。

2）溫度變化

溫度變化對橋梁結構的受力與變形影響很大。在大跨徑斜拉橋施工中，主梁標高、斜拉索索力的測量受溫差影響較大。施工控制應充分考慮溫度的影響。溫度影響有兩種情況：均勻溫差、箱梁內外側的相對溫差。

對于晝夜溫差的影響一般采取回避的做法更直接有效，即測量立模標高和斜拉索張拉力時，均在溫度比較均勻的凌晨到日出這一段時間進行。對于連續高溫的天氣，凌晨溫度也不會均勻，這時應修正立模標高，減小溫差影響。對于季節溫差的影響，應在施工控制仿真計算時予以考慮。溫度影響變化無常，但如果能掌握溫度引起撓度的變化規律，可以將掛籃定位安排在任意的時間進行，對于加快施工進度是有好處的。

3）梁段重量誤差

梁段重量誤差是影響控制精度的重要因素。由于模板剛度有限，在澆筑砼時容易造成模板變形，常常導致砼超方，導致實際梁段重量比理論計算的梁段重量大。可以通過反饋計算來預測梁段重量誤差及其趨勢，減少因梁段施工重量的變化而對控制精度造成的影響。

4）橋面臨時荷載影響

橋面臨時荷載可分為兩類，第一類相對固定，如卷揚機、壓漿機、吊索機、施工簡易房等；第二類比較隨機，如橋面上堆放的鋼筋、型鋼、錨具等。如果能準確估計第一類荷載的重量，并且隨時記錄第二類荷載堆放的時間和重量，是能夠在計算中消除此類誤差的。由于臨時荷載是隨機的，如果把每一種荷載影響作為荷載工況輸入跟蹤計算，并不方便。一般情況下，可先進行試算，將各種荷載影響的結果算出，作為修正值現場修正會比較方便。

5）掛籃定位誤差

掛籃定位是控制主梁標高最重要也是最直接的手段，定位時態度要認真，定位合理，掛藍的誤差就會在控制范圍內。一般橋梁工地都是24 h工作制，在掛籃定位時其它工序仍在進行，所以掛籃定位必須考慮溫度和臨時荷載的影響。

6）掛籃變形誤差

澆筑砼過程中，掛籃會發生變形，這包括縱向變形和橫向變形，也包括彈性變形和非彈性變形。

掛籃非彈性變形對施工控制質量有較大影響，特別是后支點掛籃，由于無拉索幫助，掛籃受力較大。前支點掛籃由于拉索幫助，其縱梁的受力得到很大改善，但是，對于寬橋，前支點掛籃優點不明顯，其主要受力在橫向，所以前支點掛籃的橫向受力更為重要。

（4）誤差控制

（1）施工控制總目標是成橋后梁底曲線與設計值誤差控制在3 cm以內；

（2）掛籃的定位標高與預報標高之差不要超過1 cm；

（3）預應力索張拉完后，如梁端測點標高與控制小組預報標高之差超過±2 cm，需經控制小組研究分析誤差原因，確定下一步的調整措施；

（4）砼結構應力實測值超過計算值的20%，應找出具體原因；

（5）如有其它異常情況發生影響到標高和應力控制，其調整方案也應經控制小組分析研究，提出控制意見。

5 結語

施工監控是大跨度橋梁施工控制系統的一個重要部分.通過施工監控，跟蹤施工過程并獲取結構的真實狀態，不僅可以修正設計參數，保證施工控制預測的可靠性，同時又是一個安全警報系統，通過警報系統可及時發現和避免橋梁結構在施工過程中出現的超出設計范圍的參數以及結構的破壞。

參考文獻

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