120 m+160 m獨塔斜拉橋二次調索控制研究

石永明

（廣東縱橫工程檢測有限公司，廣東 佛山 528000）

1 工程概況

文華北路北延線（海八路—廣佛新干線）建設工程位于佛山市南海區， 瀝桂大橋主橋為120 m+160 m 獨塔雙索面預應力混凝土斜拉橋，邊主跨比為0.75，全長280 m。

主橋上部結構采用扁平箱形預應力混凝土主梁， 箱梁采用C55 混凝土。 箱梁全寬42.0 m，單箱三室。 箱梁中心線處梁高3.0m，箱梁橫坡由腹板高度調整，中底板保持水平，邊底板傾斜，頂板設2%對稱橫坡[1]。

橋塔采用異型倒Y 形橋塔， 包括上塔柱、 中塔柱和下塔柱，采用C50 混凝土。 橋塔全高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。 主橋為雙索面斜拉橋，斜拉索在梁上錨固于箱梁兩側橫肋的邊緣位置。主塔兩側各分布24 對，全橋共48 對，96 根斜拉索。

瀝桂大橋主橋主跨合龍后進行二次調整斜拉索張拉力施工，通過調整斜拉索張拉力使橋梁各斜拉索索力達到設計目標值。依據各施工階段索力、主梁應力和位移、主塔偏位實測值及設計索力目標值，使用仿真模型計算，確定二次調整斜拉索的張拉力。

2 二次調索方案

2.1 現場調索施工流程

1）參建各方在索力調整施工前召開協調會，監控方提供索力調整指令， 明確準備調整的斜拉索順序及斜拉索張拉力值，設計、施工、監理方確認無誤并簽收指令后開展調索作業。

2）現場調索施工實施前，記錄張拉設備初始讀數、大氣溫度等初始參數，施工現場實測調索前斜拉索索力、橋面線形。

3）現場斜拉索預張拉（或放松）一個力值（具體數值以現場油表讀數為準），并持荷10 min，待油表讀數穩定后，利用索力動測儀讀取索力值， 將油表計算張拉力變化量與索力動測儀測試結果變化情況進行對比， 根據實際張拉力校核索力動測儀各項參數， 確保實際張拉變化值與索力動測儀測試變化值基本一致（誤差小于5%）。

4）調索順序：由主塔向兩側依序調索，4 根一組，對稱張拉，部分單根調索，同一對索先調偏差較大的斜拉索，后調調偏差較小的斜拉索，最終達到一致。

5）索力調整至指定值并與現場實測索力值基本一致（誤差小于5%），左右兩側對稱位置索力局部調整至一致，誤差不大于2%后，結束該斜拉索索力調整施工，將油表讀數、引伸量記錄以及現場測量關鍵斜拉索索力及相應橋面高程記錄存檔。

6）重復以上各流程，開展后續斜拉索索力調整施工。

7）全橋調索施工完成72 h 后，對全橋索力及橋面高程進行測量， 明確索力重分配規律及橋面高程變化是否與理論計算趨勢一致，如出現較大差異應對引起誤差的原因進行分析。

2.2 調索施工注意事項

1）調索建議在無日照、溫度穩定的條件下進行，建議在夜間進行調索工作，以減小溫度、日照等對斜拉橋索力、線形、應力的影響。

2）施工方應調配足夠的張拉設備以及技術人員，確保現場調索施工有序開展，現場索力調整施工過程嚴禁單側張拉，杜絕因單側調索過大引起主梁扭轉，引起橋梁病害的發生。

3）施工方應提前對張拉千斤頂以及油表進行檢修和標定，減小讀數誤差，確保索力調整數值精度；調索施工期間應記錄各斜拉索調索施工的時間、氣溫、張拉力以及引伸量并妥善保管，便于現場校核索力調整結果。

4）施工監控方應對索力動測儀進行現場標定，對索力相關計算參數進行復核， 做好現場應力監測儀器的校準和初始數據記錄工作，便于現場校核工作開展。

5）監理方應協調各參與方開展橋面線形聯測工作，監督施工機具完成檢定工作以及現場調索施工開展。

2.3 二次調索順序、張拉力及效應

二次調索施工內容為：對全橋斜拉索索力進行調整。 調索原則：對稱同步分級張拉。調索順序為1#索～24#索。調索過程中每一根斜拉索調整后，對主梁位移、全橋索力、全橋應力、主塔塔頂偏位、各墩反力進行監測。

2.4 二次調索完成后理論索力對比

通過二次索力調整預計索力值與設計提供的未鋪裝前的索力對比，全橋索力預計索力值與設計提供索力值差值不超0.28%。

3 調索施工期間的監測工作

為確保調索施工過程安全， 加強對調索施工過程中主梁變形、梁體應力、索力變化等參數的監控量測，在調索施工過程中應采取以下監測措施。

3.1 結構變形監測

結構變形監測包括主梁變形監測、主塔偏位監測。監測頻率為每次張拉斜拉索施工后及下一對斜拉索索力調整施工前。

主梁變形監測的主要工作內容為在每一對斜拉索調索施工前。 從理論計算模型中計算出該施工階段各梁段產生的變形值，找出主梁變形規律，在斜拉索調索施工前對橋面線形進行測量，并在調索施工過程中，對理論計算變形值較大的測點根據調索施工工況進行跟蹤測量， 現場核實梁體實際變形規律是否與理論分析結果一致。 如實測變形值與理論分析變形值差異較大（去除測量誤差以后差異超過1 cm 或者變形趨勢相反），應停止調索施工，結合索力、梁體應力等監測數據分析原因，找出影響變形監測的因素后方可繼續施工。 現場測量結果以橋面線形測量結果為主，應力及塔偏位數據為輔。 全橋調索施工完成72 h 后，對全橋索力及橋面高程進行測量，明確索力重分配規律及橋面高程變化是否與理論計算趨勢一致，如出現較大差異應對引起誤差的原因進行分析。

3.2 主塔偏位監測

主塔偏位監測的主要工作內容為在理論分析模型中找出索力調整對主塔偏位的影響， 在調索過程中對索塔實際偏位進行監測，確保結構安全。 在調索施工前，對索塔頂面設置的測點采用全站儀進行坐標測量， 調索施工期間及調索結束后對測點坐標進行復測，計算確定索塔變形方向及變形量，并與理論分析結果進行比較， 主塔偏位相對于控制值之間的誤差（±10 mm），若超限應及時查明原因，確保調索施工安全。

3.3 梁體應力監測

為保證調索施工期間主梁受力安全， 在調索施工期間監測梁體應力變化。 在每一對斜拉索調索施工前，從理論計算模型中計算出該施工階段關鍵梁段產生的應力變化值， 在斜拉索調索施工過程中對各應變計讀數進行量測，并及時計算出換算應力，與理論計算值進行對比，現場核實梁體實際應力變化是否與理論分析結果一致。如實測應力變化值與理論分析結果差異過大，應立刻停止調索施工，結合索力、橋面線形等監測數據分析原因，找出影響應力監測結果的因素后方可繼續施工。

主梁根據彎矩包絡圖選擇5 個關鍵應力監測斷面分別測量其應力，5 個斷面分別為主梁根部截面、 主跨1/4 截面、1/2跨截面和次邊跨主跨1/2 截面[3]。

3.4 主梁裂縫監測

主梁裂縫監測內容：觀測主梁已出現裂縫的變化；觀測新增裂縫。

監測范圍是在第N 組斜拉索張拉完成后， 對下列區域進行裂縫觀測：（1） 主梁0#塊；（2） 第N-1 號索、 第N 號索、第N+1 號索之間的主梁。

3.5 斜拉索索力監測

為保證調索施工調整的索力達到預設值， 改善主梁應力狀況以及橋面線形，在斜拉索索力調整過程中，對斜拉索索力進行跟蹤監測，在調整索力過程中，以千斤頂張拉力為主，索力儀測試數據輔助校核。 在斜拉索索力調整前，參建各方需對準備調整的斜拉索索力調整值進行仔細核對， 現場調整索力目標值確認無誤后方可施工。

調索正式開始前，施工單位應對現場斜拉索預張拉（或放松）一個力值（具體數值以現場油表讀數為準），利用索力動測儀讀取索力值， 將油表計算張拉力變化量與索力動測儀測試結果變化情況進行對比， 根據實際張拉力校核索力動測儀各項參數， 確保實際張拉變化值與索力動測儀測試變化值基本一致（誤差小于5%）。施工過程以施工方的千斤頂處油表讀數以及斜拉索引申量變化值為索力調整主控指標， 采用索力動測儀對斜拉索索力進行全程校核，索力調整到預設值，施工、監理、監測3 方共同核對無誤后終止調索施工。 每對斜拉索調索施工結束后， 由監測方對被張拉索及其相鄰斜拉索索力進行監測，將監測結果與理論計算結果進行比對分析，確保索力變化趨勢正確，數值偏差較小后開展下一階段調索施工。

全橋調索施工結束后，由監測方對全橋索力進行復測，將復測結果與理論計算結果進行比對分析，確保索力接近目標值[3]。

4 監控數據分析

4.1 線形比較

二次調索施工完成后對瀝桂大橋全橋橋面標高進行測試，選擇測點為2#測點、8#測點，瀝桂大橋主跨受斜拉索張拉影響整體上撓變化趨勢見圖1，并與調索前測試結果進行對比分析，橋梁高程受斜拉索張拉影響整體上撓，變化趨勢基本與理論計算相符。

圖1 瀝桂大橋主跨受斜拉索張拉影響整體上撓變化趨勢

4.2 索力數據分析

對瀝桂大橋斜拉索索力進行測試，選擇全橋索力，瀝桂大橋主跨左側斜拉索索力變化趨勢見圖2，并與理論計算結果進行對比分析，索力變化不超7%。

圖2 瀝桂大橋主跨左側斜拉索索力變化趨勢

4.3 主塔偏位測試

二次調索結束后對瀝桂大橋主塔偏位進行測試， 選擇本橋所有索力，并與理論計算結果進行對比分析，調索過程中主塔偏位變化趨勢與理論計算相符。 主塔偏位累計位移44.8 mm（向邊跨側位移）。

4.4 應力測試結果

二次調索結束后對瀝桂大橋應力進行測試， 選擇本橋部分應力測點，調索過程中主梁應力變化趨勢與理論計算相符，主梁根部頂板壓應力增大，頂板壓應力減小；主梁跨中截面頂板壓應力減小，底板壓應力增加[4]。

5 結論

（1）本橋施工過程的調索索力值嚴格的控制，相關參數監測結果準確，從而確保了調索施工過程的安全、結果可靠，為后續施工提供有利條件， 也為橋梁結構健康運營提供了基本保障。 （2）對于在橋面系施工前，成橋索力與設計要求值存在一定差異的斜拉橋，橋面系施工的索力調整是有必要的。 （3）從實際監控成果來看，依據斜拉橋實際狀態參數進行模擬分析，橋梁調索過程中實際狀態參數與模擬分析結果偏差較小。 本橋通過二次索力調整達到了設計要求的成橋狀態。