斜拉橋施工監控方案

李 根

(山西省交通規劃勘察設計院)

1 工程概況

某橋主橋為獨塔疊合梁雙索面斜拉橋，邊跨設置輔助墩，全長 476m(268m+144.7m+63.3m)，主塔為混凝土主塔，鉆石形塔身，半漂浮體系，主梁為鋼-混凝土疊合梁，其中縱梁采用箱形截面，索按空間扇形雙索面布置，具體設計技術標準見表1。

表1 工程主要技術標準

2 斜拉橋監控主要內容

斜拉橋的監控計算是施工控制的核心，應對主要施工步驟、局部及重點構造進行特殊分析，并對成橋后結構進行驗算。

2.1 合理成橋狀態的確定

本橋采用綜合法確定合理的成橋狀態，其中在確定成橋索力時應重點考慮以下幾方面問題:

(1)合理分配索力大小，一般索力大小與其長度成正比關系，有些特殊部位如橋塔和錨索等區域允許出現突變現象，其余均按照均勻分配的原則進行索力分配。

(2)使得恒載彎矩為活載最大效應值與最小值和的一半近似，按照該方法進行組合時，彎矩圖分布合理，使得結構安全，能夠更好發揮材料性能。

(3)恒載狀態也要盡量考慮活載的作用，橋塔彎矩不宜過大，可以向河岸方向預留一部分偏位，以保證結構在恒載和活載的作用下安全運營。

(4)橋塔與主梁的應力設計應合理，內力圖應平緩，嚴禁出現突變現象，并保證應力最大值在合理范圍內留有足夠的安全值。

(5)保證支座的受力性能及成橋后的線性。

2.2 鋼主梁無應力制造線形

本橋采用先安裝鋼主梁、鋼橫梁、橋面板，然后澆注接縫混凝土的方法施工，鋼主梁通過螺栓連接，某一節段的偏差對后續節段的線形會產生影響，工廠制造線形影響和決定了現場安裝線形，應加強對制作線形的控制，現場預拼裝時鋼主梁處于無應力狀態，其線形和長度可根據成橋時的設計線形和內力狀態反算。

2.3 斜拉索無應力索長

拉索是斜拉橋的一個主要部件，它可以為斜拉橋分擔較大一部分荷載，因此如果能夠充分利用材料性能，準確計算索力大小，將對橋梁施工狀態及成橋狀態結構的安全性、可靠性具有重大意義，但拉索長度的確定也必須進行嚴格的計算，如果索太短會帶來施工安裝中的不便;太長就需要加墊塊，局部受力較大難以控制，因此設計拉索時必須對垂度、材料彈性模量進行修正，索下料長度的計算

其中△Le為彈性伸長量，△Lf為垂度影響的伸長量。

2.4 理論線形及內力、應力計算

斜拉橋由于其結構的獨特性，體系在施工中多次發生改變，其線性內力也隨之改變，所以必須利用有限元軟件對施工全過程進行建模計算，通過模擬荷載，分析結構內力的變化情況，全面準確地考慮施工過程中與運營使用中結構的線性及內力應力大小，掌握最不利荷載位置進行相應加固，確保結構的安全性。

2.5 斜拉索張拉及調整計算

2.5.1 施工索力的計算

在主梁的施工過程中，為了改善已裝梁段的鋼主梁和混凝土橋面板的受力，需要分次張拉斜拉索，其張拉方案，需要考慮很多的因素來確定，一般需要考慮的主要因素有:

(1)拉索的張拉次數，張拉次數不宜太多，太多會使施工變得復雜，;但也不能太少，太少了就無法保證結構在各個施工階段內的受力安全;

(2)已裝梁段的鋼主梁和橋面板的受力安全;

(3)嚴格控制主梁前端撓度值，以有效的控制主梁線形。

2.5.2 調索索力

施工過程中結構受到多方面影響往往會導致結構實際情況與預期存在一定偏差，這就需要調整拉索索力來抵消一部分誤差，影響矩陣法是索力調整過程中常使用的方法之一，該方法簡便有效，實現了對多目標函數進行優化，因此受到廣泛關注。

影響矩陣法將多種目標函數統一用索力變量與廣義影響矩陣表示，這種處理方式可將對應索力的影響矩陣一次形成，如果采取電算也是十分快捷的，由此得到了廣泛應用，但是施工現場的索力調整方式還是通過伸長量來進行的。

2.6 鋼梁安裝定位標高的確定

成橋合理線形和張拉索力確定后，即可確定安裝定位預拱度，進而計算安裝定位標高，如果設計標高為H，預拱度為Y1，變形為Y2，安裝定位標高修正值為H修，安裝定位標高H安，可以按照下式進行計算:

其中:成橋預拱度Y1包括成橋后產生的位移和活載預拱度兩部分。

2.7 成橋運營狀態驗算

成橋運營狀態的驗算對于結構安全性的保障具有重要意義，我們應該按照施工及成橋階段的實測值，利用有限元軟件進行模擬分析，計算成橋階段恒載應力，參照規范進行運營狀態荷載組合情況下結構內力及彎矩計算，與實際數據進行對比分析，對橋梁監控作出評價，并進行相應修正。

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［1］向和萍.黃洲大橋全橋監控方案［J］.廣東公路交通，2011，(3):11-13.

［2］高寶峰.天津市塘沽區海河大橋施工控制［J］.人民長江，2003，(6):59-60.

［3］金順利.秦淮河特大橋跨寧杭高速公路連續梁施工監控［J］.山西建筑，2012，(34):159-160.