分析斜拉橋主梁施工監理控制要點

易璋

摘要：針對目前在交通運輸領域達到快速發展和廣泛應用的斜拉橋，首先介紹幾種常用的斜拉橋主梁施工監理控制方法，然后闡述斜拉橋主梁施工監理控制基本原則，最后提出斜拉橋主梁施工監理控制過程中需要注意的要點，旨在為實際的施工監理控制工作提供參考借鑒，保證斜拉橋施工質量，達到預期的效果。

【關鍵詞】斜拉橋；主梁；施工監理控制

斜拉橋上部結構主要由主梁、斜拉索與主塔三部分組成，在相同跨越能力條件下，其構造明顯簡單于普通梁式橋，整體線路纖秀、優美。此外，當跨徑不超過300-1000m時，其經濟性還遠好于懸索橋。因此，斜拉橋在很短的時間里就得到了廣泛應用。而為了保證斜拉橋施工效果，需要在施工中高度重視和認真做好監理控制，明確控制要點，并據此制定有針對性的控制方案。

1.斜拉橋主梁施工監理控制常用方法

1.1事后控制

對于事后控制，是一種典型的補救措施。控制過程中，一般是在產生問題后，采取有效措施進行處理。該方法主要體現在以下幾個方面：其一，當主梁所有節段都已拼裝后，其線形和內力的實際分布情況無法滿足設計要求，對此采取對索力進行調整的措施來補救，以此循環漸進，到完成合攏為止；其二，在主梁完成合攏以后，對結構予以全面檢查，如果發現無法達到設計要求，則通過全橋調索來糾偏，保證橋梁結構可以達到設計要求。該方法存在一定缺陷，即控制過程中很難準確把握內力實際分布情況，容易產生安全問題和事故，導致主梁的線形無法達到預期。

1.2預測控制

從時間節點角度講，該方法和事后控制完全相反，是在節段拼裝以前對影響結構所有參數與預期目標實施預測，目的在于保證施工按照預期目標不斷進行，到完成最后一個節段的施工。該方法將現代控制理論作為基礎，是最適合斜拉橋結構體系的施工監理控制方式。該方法在實際工作中主要體現在灰色理論及卡爾曼濾波法等多種方法當中。

1.3自適應控制

該方法是指實際情況和設計要求不相符，在控制時實際結果無法滿足要求，伴隨控制系統不斷運行，采用系統對參數進行識別與評估，然后對不同的參數予以修正，使實際結果和設計相符，該方法實際上就是保證實際問題能得以有效控制的具體方法。

1.4最大寬容度控制

該方法指的是在施工時主梁的高程與內力實際誤差允許值，盡管該方法能降低施工控制難度，但會帶來一系列問題，其中最常見的就是拉索工作長度。另外，施工中還需要借助人工神經網絡，當前還出在摸索和嘗試的階段，無法用于復雜系統當中。對神經網絡方法而言，其最大的優勢在于以下能力：（1）自學習適應能力；（2）非線性映射能力；（3）并行信息處理；（4）聯想記憶能力；（5）容錯能力。

2.斜拉橋主梁施工監理控制基本原則

主梁的內力和線形之間有密切關系，在對主梁進行懸臂拼裝時，任何一個節段的實際高程產生變化，都會引起內力及其分布的變化，最終使線形改變。斜拉橋各組成部分所用材料在結構特性上有很大不同，尤其是剛度，存在極大差別，受到復雜因素持續作用后，線形和內力及其分布間的關系將變得更為復雜。雖然采用施工理論知識可以算出索力、主梁的實際高程和內力，但成橋后其線形也難以達到理想狀態，造成這一現象的原因為在設計過程中所用參數和施工參數體現不吻合。若對主梁上各節段進行懸臂拼裝時理論和實際之間的偏差沒有采取有效措施進行控制與調整，則這一偏差將不斷累積，使線形嚴重偏離設計要求，導致合攏無法進行，內力的實際分布異常，局部受力大幅增加。可見，對施工予以動態監測和控制，是保證成橋后線形和內力符合要求的重要手段。

對斜拉橋而言，其主梁受力體現在下列幾個方面：索力、截面內力和支座上的反力，恒載條件下的索力會對主梁內力造成很大影響，而截面軸力與彎矩是對主梁應力有較大的影響的因素，相比于彎矩，軸力造成的影響相對較小，并且變化也不大。因此，彎矩對主梁應力有重要影響。主梁的懸臂端與主塔間采用斜拉索相連，主梁將受到拉索直接影響，所以保證索力的合理性與截面應力分布適宜性，是施工監理控制主要內容。

對主梁應力進行測試時，一般要在現場完成，操作難度較大，因為結果會受到很多因素的影響，比如彈性應變、收縮徐變和溫度。以上因素本身就十分那復雜，而且趨于變化，無規律可循，所以為減小其造成的影響，需在測試中采用設置無應力計的方法來補償自由度應變，根據測量過程中的結構齡期和溫度予以修正，保證監控效果。截至目前，世界范圍內還未能形成完善方法，經過相關文獻的查閱和分析，采用鋼弦式應變計和無應力計相結合的方式對主梁進行測試，所得結果最符合監控基本要求。

3.斜拉橋主梁索力施工監理控制要點

斜拉索在斜拉橋中具有重要作用，其受力情況在很大程度上關系到橋主梁的線形與內力及其分布，可以說對拉索實施動態測量與監控是切實保證主梁安全與合理性的有效方法。因無法避免的施工誤差與各項偶然因素持續影響，使主梁的實際狀態必然和設計要求存在偏差，為對這一偏差進行糾正，需要對索力進行調整。對于斜拉索，主要由鋼絲或鋼絞線等體系組成，采用不同體系的拉索有不同的性質和特點。對此，首先應以其組成材料為依據，選擇一種適宜的測試方式。目前常用的測試方式有：采用壓力表測試、采用壓力傳感器測試、采用頻率法測試、采用磁通量法測試。

3.1索力監控

索力的形成需要采用千斤頂對拉索進行液壓張拉，張拉力根據千斤頂液壓確定，在讀出油缸的壓力后，可通過換算得出索力張拉數值。采用壓力表對索力進行測試的缺點為需要對千斤頂進行反復移動與安裝，操作難度和工程量都較大。

采用壓力傳感器進行測試主要是在錨具與千斤頂之間的連接桿上進行傳感器安裝，由二次儀表實時接收受壓以后發出的電訊號，識別后就能輸出張拉力數值。然而，傳感器造價十分昂貴，尤其是大噸位傳感器，自重也很大，不便安裝。

磁通量法指的是采用只磁化拉索而不影響其任何特性的傳感器進行動態參量的實時獲取，然后將其換算為索力數值。該方法除了可以對索力進行準確測試，還不會造成損傷與破壞，是一種在國外得到廣泛應用的測試方式。

3.2一次張拉法

將索力一次性張拉到設計索力，節段豎向撓度及塔頂水平方向問題均不予考慮和處理，在合攏過程中通過在合攏端壓重強行合攏。該方法操作簡單，速度快。但對主梁構件加工提出了很高的要求。現在該方法的應用十分普遍，在實際操作中無需對節段實際高程、索力與內力及其分布進行考慮，只借助外力實現合攏即可滿足設計高程要求。

3.3多次張拉法

即根據施工控制指令分成多次對拉索實施張拉，能使線形未達到要求的節段在索力的作用下調整到預期線形狀態。該方法的主要優勢在于每一個節段的索力都能滿足設計要求，可將線形有效控制在允許范圍內，但也存在需要反復校核，操作繁瑣等缺點。

對以上控制方法進行綜合可知，只從索力控制方面或軸線控制方面進行控制是很難達到預期的，需要采用盡可能多的方法，使不同方法之間能夠相輔相成和相互作用與影響。

4.結束語

總上所述，斜拉橋主梁的施工監理控制是一項涉及諸多學科的復雜工程，需要掌握主梁的結構特點和主要影響因素，然后在施工監理中，明確要點，采用有效的措施進行施工控制，以此通過有效的施工控制，使主梁線形、內力及受力都達到預期狀態。

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