淺析特大斜拉橋施工監(jiān)控措施

黃曉初

(廣東省公路建設(shè)有限公司，廣東 廣州 510000)

斜拉橋外觀優(yōu)美，結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，經(jīng)濟(jì)成本適中，已經(jīng)成為了大跨徑橋梁的首先類(lèi)型之一，斜拉橋通常都是高次超靜定結(jié)構(gòu)，對(duì)施工精確度的要求很高，從選定施工方案開(kāi)始，每一環(huán)節(jié)都必須嚴(yán)格依照施工方案進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)算。然而，由于受到預(yù)應(yīng)力、拉索垂度、施工荷載、溫度變化、混凝土變化等因素的干擾，很容易導(dǎo)致施工誤差，而且這種誤差，很可能會(huì)隨著施工進(jìn)展而繼續(xù)擴(kuò)大，影響橋梁的安全性，因此，在特大斜拉橋施工過(guò)程中，必須要嚴(yán)格做好施工監(jiān)控工作，確保選擇最完善的施工工藝，對(duì)每個(gè)環(huán)節(jié)都進(jìn)行精確的檢測(cè)，確保施工方向按照正確的軌道前進(jìn)，保障橋梁的使用安全性。

一、監(jiān)控內(nèi)容

施工控制工作需要準(zhǔn)確的檢測(cè)結(jié)果作為依據(jù)，在斜拉橋整個(gè)施工過(guò)程中的每一個(gè)階段，都必須要認(rèn)真檢測(cè)各項(xiàng)施工參數(shù)，計(jì)算出施工活動(dòng)中出現(xiàn)的誤差，然后在依據(jù)誤差值，通過(guò)精確的計(jì)算來(lái)調(diào)整下個(gè)階段的施工參數(shù)。對(duì)于特大斜拉橋施工建設(shè)而言，施工檢測(cè)主要包括線形檢測(cè)，索力檢測(cè)，應(yīng)力檢測(cè)，溫度檢測(cè)幾個(gè)環(huán)節(jié)。

（一）橋梁位移及變形

1.主梁標(biāo)高和撓度

主梁標(biāo)高的檢測(cè)結(jié)果，是控制斜拉橋線形的重要依據(jù)，為了避免溫度給檢測(cè)結(jié)果帶來(lái)的干擾，斜拉橋主梁標(biāo)高的檢測(cè)工作最好在清晨日出之前進(jìn)行，以保障檢測(cè)結(jié)果具有足夠的精確性。主梁撓度的監(jiān)測(cè)結(jié)果，也是控制斜拉橋線形的重要依據(jù)，在實(shí)際檢測(cè)時(shí)，可以在各個(gè)施工塊件上全部都設(shè)置三個(gè)對(duì)稱(chēng)的觀測(cè)點(diǎn)，在測(cè)量主梁豎向撓度的同時(shí)，測(cè)量主梁的橫向變形。

要對(duì)斜拉橋的主梁進(jìn)行檢測(cè)，還要保證在每個(gè)懸臂施工階段，都在以下六個(gè)環(huán)節(jié)分別對(duì)主梁進(jìn)行檢測(cè)：第一，澆筑塊件之前；第二，澆筑塊件之后；第三，預(yù)應(yīng)力張拉之前；第四，預(yù)應(yīng)力張拉之后；第五，斜拉索張拉之前；第六，斜拉索張拉之后。如果施工中對(duì)索力重新進(jìn)行了調(diào)整，還要相應(yīng)的增加檢測(cè)次數(shù)，進(jìn)而準(zhǔn)確的掌握主梁曲線的變化規(guī)律，控制橋面線形。

2.主梁軸線偏移

為了保障主梁軸線順直，還必須要進(jìn)行主梁軸線偏移檢測(cè)，值得注意的是，主梁軸線偏移檢測(cè)應(yīng)與主梁標(biāo)高檢測(cè)同步進(jìn)行，并且要隨著荷載、索力的調(diào)整增加檢測(cè)次數(shù)，一些時(shí)候，主梁軸線偏移檢測(cè)，也可能判定出索塔兩邊拉力是否均衡。

（二）索力

斜拉橋施工過(guò)程中，必須要準(zhǔn)確掌握索力狀態(tài)，而且索力檢測(cè)是判斷全橋內(nèi)力的重要依據(jù)，索力檢測(cè)結(jié)果是否準(zhǔn)確，關(guān)系著線形、主梁內(nèi)力、主塔偏位，甚至關(guān)系著施工安全，可見(jiàn)，索力檢測(cè)工作是斜拉橋施工監(jiān)控的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。在斜拉橋施工過(guò)程中，每一次掛索都應(yīng)該進(jìn)行索力測(cè)試，并且在合攏前后，以及二期恒載完工時(shí)，都必須要進(jìn)行全橋索力檢測(cè)，依據(jù)檢測(cè)結(jié)果合理進(jìn)行調(diào)整。

（三）應(yīng)力

對(duì)主梁和索塔進(jìn)行應(yīng)力檢測(cè)，可以及時(shí)掌握斜拉橋主跨的受力情況，了解應(yīng)力有沒(méi)有超限，從而判斷橋梁是否安全，對(duì)于應(yīng)力檢測(cè)，在斜拉橋施工過(guò)程中的每一個(gè)階段都要進(jìn)行，也就是說(shuō)，應(yīng)力檢測(cè)必須要落實(shí)到斜拉橋施工的整個(gè)過(guò)程中，一旦某個(gè)環(huán)節(jié)發(fā)現(xiàn)異常，要及時(shí)查明原因，采取相應(yīng)措施加以處理。

二、施工控制計(jì)算

施工控制計(jì)算是特大斜拉橋施工控制的重點(diǎn)環(huán)節(jié)，具體計(jì)算時(shí)，要充分結(jié)合施工狀況，以及未來(lái)橋梁的運(yùn)營(yíng)狀況，此外，計(jì)算時(shí)還要充分考慮到進(jìn)程、荷載、溫度、截面、混凝土、預(yù)應(yīng)力等因素帶來(lái)的影響，結(jié)合以上各個(gè)方面的影響來(lái)進(jìn)行綜合計(jì)算。

（一）檢算復(fù)核與施工全過(guò)程

特大斜拉橋的施工控制要在安全施工的條件下實(shí)施，因而首先要依據(jù)施工方案對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析計(jì)算，判斷橋梁結(jié)構(gòu)安全性是否符合標(biāo)準(zhǔn)，并且還要校對(duì)拉索初張力，保障施工安全，之后要進(jìn)行施工仿真研究，確定理論應(yīng)力和期待線形，這樣一來(lái)，還能夠?yàn)楝F(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)工作提供預(yù)警依據(jù)，進(jìn)一步保障了施工安全。

（二）穩(wěn)定性計(jì)算

為了保證主梁和索塔的安全，確保合攏前主梁和索塔的穩(wěn)定，施工過(guò)程中必須要對(duì)主梁和索塔的穩(wěn)定性進(jìn)行計(jì)算，并預(yù)先設(shè)計(jì)出最?lèi)毫拥臓顟B(tài)，制定相應(yīng)的控制措施。

（三）合攏工序計(jì)算

合攏前，要嚴(yán)格根據(jù)懸臂過(guò)程中的計(jì)算結(jié)果，分析出合攏應(yīng)力以及索力控制方案，并制定合攏后墩梁約束釋放方案，確保方案準(zhǔn)確可行，確保施工安全。

（四）標(biāo)高計(jì)算

在斜拉橋建設(shè)中，設(shè)計(jì)標(biāo)高是經(jīng)過(guò)荷載、恒載、收縮徐變等因素影響后梁體的理想標(biāo)高，施工中，確定梁段標(biāo)高時(shí)要充分考慮到豎向位移的影響，設(shè)置預(yù)拋高值。

假設(shè)正在施工的梁段為i梁段，計(jì)算i梁段標(biāo)高的公式即為：

該公式中，Hlmi代表梁段標(biāo)高，Hsji代表設(shè)計(jì)標(biāo)高，∑f1i代表自重?fù)隙龋苀2i代表預(yù)應(yīng)力產(chǎn)生的撓度，∑f3i代表混凝土產(chǎn)生的撓度，∑f4i代表荷載產(chǎn)生的撓度，∑f5i代表橫載產(chǎn)生的撓度，∑fgi代表掛籃變形值。如前文所說(shuō)，為了防止受到溫度影響，應(yīng)該在凌晨日出前檢測(cè)立模標(biāo)高，盡可能的縮小溫度影響帶來(lái)的誤差。

三、工程實(shí)例

實(shí)踐證明，斜拉橋施工控制措施要從各個(gè)方面深入進(jìn)行，要依據(jù)斜拉橋?qū)嶋H構(gòu)造、施工流程等客觀因素，制定正確的施工方案，確立施工計(jì)算措施，設(shè)計(jì)施工過(guò)程的監(jiān)控策略。由于斜拉橋?qū)儆谝环N超靜定體系構(gòu)造，需要運(yùn)用多種施工技術(shù)以及流程工序，加之各部分結(jié)構(gòu)的受力情況存在這差距，必須要對(duì)施工過(guò)程進(jìn)行嚴(yán)格的監(jiān)控，精確檢測(cè)每個(gè)階段的施工結(jié)果。實(shí)際施工經(jīng)驗(yàn)說(shuō)明，溫度等因素對(duì)斜拉橋施工過(guò)程的干擾很大，如何對(duì)各項(xiàng)因素的影響進(jìn)行精確的計(jì)算，還有待于我們繼續(xù)探索和研究。下面以某斜拉橋13和14兩個(gè)梁段的施工為例，介紹斜拉橋施工過(guò)程中的監(jiān)控措施，如圖1所示。

1 反饋監(jiān)測(cè)結(jié)果，并對(duì)各項(xiàng)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行計(jì)算，依據(jù)12梁段以及之前的梁段施工情況，再依據(jù)索塔頂端的位移情況，確立13梁段標(biāo)高理論值。

2 完成立模和鋼筋捆綁后進(jìn)行索力張拉，之后一定要再次檢測(cè)立模標(biāo)高是否合格。

3 如果立模標(biāo)高合格，就可以進(jìn)行混凝土澆筑，在整個(gè)澆筑過(guò)程中，要嚴(yán)格監(jiān)測(cè)梁體變形情況。如果立模標(biāo)高不合格，那么就要對(duì)立模標(biāo)高進(jìn)行調(diào)整，待到立模標(biāo)高檢測(cè)合格后，再進(jìn)行混凝土澆筑。

4 混凝土澆筑結(jié)束后，要檢測(cè)澆筑后的梁體標(biāo)高，并檢測(cè)主塔頂端的位移情況，進(jìn)而分析施工安全性，確定誤差趨向。

5 預(yù)應(yīng)力張拉結(jié)束后，檢測(cè)測(cè)點(diǎn)標(biāo)高，并檢測(cè)底板標(biāo)高和頂板標(biāo)高，進(jìn)而分析整個(gè)結(jié)構(gòu)的受力情況，判斷立模標(biāo)高的準(zhǔn)確度。

6 按照以上步驟再進(jìn)行14梁段的施工。

結(jié)語(yǔ)

一方面，斜拉橋的主梁具有很強(qiáng)的柔性，導(dǎo)致在施工過(guò)程中，斜拉橋主梁撓度以及索力的浮動(dòng)較大，難以操控。另一方面，要確保斜拉橋順利完工，并保證主梁撓度以及索力全部合格，除嚴(yán)格按照施工方案進(jìn)行施工以外，還要充分考慮到施工當(dāng)時(shí)的環(huán)境、材料的影響，及時(shí)發(fā)現(xiàn)誤差。斜拉橋施工過(guò)程中的誤差一旦得不到及時(shí)修正，這些誤差往往就會(huì)發(fā)生積累，當(dāng)施工繼續(xù)進(jìn)行，懸臂繼續(xù)延長(zhǎng)，施工活動(dòng)就會(huì)嚴(yán)重偏離施工方案，甚至?xí)?dǎo)致合攏困難，破壞整個(gè)大橋的美觀和安全性。由此可見(jiàn)，對(duì)于斜拉橋，尤其是特大斜拉橋，施工監(jiān)控工作必須做到萬(wàn)無(wú)一失，以確保橋體即具有優(yōu)美的外觀，又具有良好的質(zhì)量和安全性。

[1]吳鴻慶，任俠.結(jié)構(gòu)有限元分析[M].北京：中國(guó)鐵道出版社，2010.

[2]徐君蘭.大跨度橋梁施工控制 [M].北京：人民交通出版社，2010.

[3]周世軍.鋼管混凝土剛構(gòu)式柔性系桿拱橋的施工控制 [J].蘭州理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2009，31(06)：119-122.

[4]鄔曉光，徐祖恩.大型橋梁健康監(jiān)測(cè)動(dòng)態(tài)及發(fā)展趨勢(shì)[J].長(zhǎng)安大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2008，22(03)：38-40.

[5]韓大建，謝峻.大跨度橋梁健康監(jiān)測(cè)技術(shù)的近期研究進(jìn)展[J].橋梁建設(shè)，2009，32(03)：49-51.