張小欣

摘 要：該文通過(guò)某特大橋著重介紹大跨度斜拉橋施工過(guò)程中結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)監(jiān)測(cè)、幾何狀態(tài)監(jiān)測(cè)、應(yīng)力監(jiān)測(cè)、動(dòng)力監(jiān)測(cè)、溫度監(jiān)測(cè)等方面的監(jiān)控控制。通過(guò)施工監(jiān)控，跟蹤施工過(guò)程并獲取結(jié)構(gòu)的真實(shí)狀態(tài)，可以總體把握結(jié)構(gòu)狀態(tài)，確保結(jié)構(gòu)施工安全。

關(guān)鍵詞：大跨度斜拉橋 施工 監(jiān)控

中圖分類號(hào)：U44 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：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(yù)應(yīng)力砼矮塔斜拉橋，塔墩梁固結(jié)體系。索塔高度22.5 m，主梁為預(yù)應(yīng)力砼整體式箱梁，梁寬28 m，兩側(cè)懸臂均為4.5 m。主橋共2個(gè)“T”構(gòu)，每個(gè)“T”構(gòu)15對(duì)塊件，分塊長(zhǎng)度為4.0 m，支架現(xiàn)澆段長(zhǎng)9.0 m，合攏段長(zhǎng)2.0 m，塊件重量為226～364 t。全橋共設(shè)20對(duì)斜拉索，每個(gè)索塔設(shè)10對(duì)斜拉索。

2 施工方案

首先進(jìn)行0#塊施工，擬采用支架一次性整體現(xiàn)澆。0#塊施工完成后即可同步進(jìn)行索塔施工和掛籃拼裝、預(yù)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(xiàn)澆施工工藝，中跨合攏段采用吊籃進(jìn)行合攏。

3 施工監(jiān)控組織機(jī)構(gòu)

施工監(jiān)控組織機(jī)構(gòu)包括監(jiān)控工作組、監(jiān)控協(xié)調(diào)領(lǐng)導(dǎo)組、監(jiān)控計(jì)算組。

（1）監(jiān)控協(xié)調(diào)領(lǐng)導(dǎo)組

為了更好地協(xié)調(diào)各方工作，成立大橋施工監(jiān)控協(xié)調(diào)領(lǐng)導(dǎo)組，由建設(shè)、設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理、監(jiān)控單位組成，負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)工作及決策，由項(xiàng)目總監(jiān)任組長(zhǎng)，其他單位負(fù)責(zé)人任成員。

每施工若干節(jié)段后召開一次例會(huì)，由監(jiān)理單位組織，業(yè)主、監(jiān)理、設(shè)計(jì)、施工單位負(fù)責(zé)人和有關(guān)專家參加，會(huì)議聽取施工監(jiān)控工作組和計(jì)算組的工作匯報(bào)，對(duì)施工中出現(xiàn)的問(wèn)題給予糾正或協(xié)調(diào)解決。在施工中出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)應(yīng)由監(jiān)控協(xié)調(diào)領(lǐng)導(dǎo)組召集緊急會(huì)議，及時(shí)提出處理辦法。

（2）監(jiān)控工作組

常規(guī)的監(jiān)控工作由監(jiān)控工作組完成。主要負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)情況及時(shí)了解，并及時(shí)埋置元件并測(cè)量相關(guān)數(shù)據(jù)，做好對(duì)施工的協(xié)助工作，積極反饋所測(cè)量數(shù)據(jù)。

（3）監(jiān)控計(jì)算組

主要負(fù)責(zé)工程的數(shù)值模擬，將分析的數(shù)據(jù)及時(shí)與現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控小組所反饋的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析比對(duì)，以確保監(jiān)控可以有效的開展。

4 施工監(jiān)控流程

斜拉橋的施工控制是一個(gè)“預(yù)告→量測(cè)→識(shí)別→修正→預(yù)告”的循環(huán)過(guò)程，具體過(guò)程為：（1）施工控制理論計(jì)算，提供立模標(biāo)高施工理論值；（2）處理施工實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，進(jìn)行參數(shù)識(shí)別與預(yù)測(cè)；（3）對(duì)實(shí)測(cè)值與理論值的誤差進(jìn)行分析，并對(duì)下階段狀態(tài)進(jìn)行預(yù)測(cè)；（4）優(yōu)化調(diào)整分析；（5）預(yù)測(cè)下節(jié)段立模標(biāo)高。

1、預(yù)告

（1）在施工控制開始前，根據(jù)根據(jù)設(shè)計(jì)及施工方案，對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行施工全過(guò)程模擬計(jì)算，并與設(shè)計(jì)單位核對(duì)計(jì)算結(jié)果，取得一致后為現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)提供理論數(shù)據(jù)。

（2）現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)

斜拉橋現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)內(nèi)容主要包括①主梁線形監(jiān)測(cè)；②各種工況下箱梁控制截面上的應(yīng)變；③各種工況下主塔控制截面上的應(yīng)變；④斜拉索索力；⑤塔頂水平變位、橋塔斷面應(yīng)力；⑥承臺(tái)水平變位和沉降監(jiān)測(cè)；⑦各種施工工況下箱梁的溫度變化。

現(xiàn)場(chǎng)按施工流程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，主要流程如下：

1）0#塊施工

①澆筑0#段砼前預(yù)埋預(yù)埋應(yīng)力及溫度傳感器；建立墩頂水平位移測(cè)點(diǎn)和高程測(cè)點(diǎn)，并做好初始值記錄；②按監(jiān)控計(jì)算組提供的0#塊底面立模標(biāo)高立模澆筑0#塊并實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)溫度、應(yīng)力、標(biāo)高及水平位移并報(bào)監(jiān)控計(jì)算組；③在0#塊拼裝掛籃后預(yù)壓試驗(yàn)，向監(jiān)控計(jì)算組提供掛籃預(yù)壓試驗(yàn)變形結(jié)果；

2）索塔施工

①根據(jù)要求布設(shè)測(cè)點(diǎn)，埋設(shè)溫度及應(yīng)力傳感器，并做好初始值測(cè)量；②監(jiān)控內(nèi)容包括主梁標(biāo)高、水平位移、塔頂坐標(biāo)、應(yīng)力及溫度監(jiān)測(cè)。

3）懸臂澆筑及斜拉索施工

①測(cè)量定位掛籃標(biāo)高并記錄溫度，分析測(cè)量結(jié)果，如需調(diào)整，給出調(diào)整后的斜拉索張拉力和掛籃定位標(biāo)高。②在澆筑砼前進(jìn)行掛籃預(yù)壓，測(cè)量預(yù)壓后掛籃標(biāo)高。③澆筑砼后，在砼初凝前中測(cè)量掛籃定位點(diǎn)標(biāo)高，測(cè)量已澆梁段控制測(cè)點(diǎn)標(biāo)高。④澆筑完砼后第二天測(cè)量所有己施工梁段上的測(cè)點(diǎn)標(biāo)高，測(cè)量索塔頂點(diǎn)位移值及新澆筑梁段水平位移值，并測(cè)量所有已施工梁段控制截面測(cè)點(diǎn)應(yīng)力，進(jìn)行監(jiān)控計(jì)算。⑤預(yù)應(yīng)力張拉后，測(cè)量所有已施工梁段上的測(cè)點(diǎn)標(biāo)高，分析測(cè)量結(jié)果，如需調(diào)整，給出調(diào)整后的斜拉索張拉力。⑥張拉斜拉索，測(cè)量已施工的所有梁段上測(cè)點(diǎn)標(biāo)高，測(cè)量索塔頂點(diǎn)位移值，測(cè)量斜拉索索力，并測(cè)量所有已施工梁段控制截面測(cè)點(diǎn)應(yīng)力，如果該對(duì)索力異常應(yīng)進(jìn)行該對(duì)索補(bǔ)張拉。⑦根據(jù)上一施工周期標(biāo)高測(cè)量值、應(yīng)力測(cè)量值和索力測(cè)量結(jié)果進(jìn)行計(jì)算，預(yù)報(bào)掛籃定位標(biāo)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(cè)點(diǎn)，現(xiàn)澆邊跨現(xiàn)澆段并對(duì)主梁標(biāo)高、水平位移、塔頂位移、應(yīng)力、索力及溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)；②中跨合攏，安裝合攏吊架及模架，進(jìn)行合攏段壓重，對(duì)基礎(chǔ)沉降測(cè)點(diǎn)、0#塊墩頂標(biāo)高及梁頂標(biāo)高進(jìn)行測(cè)量，對(duì)所有梁段測(cè)點(diǎn)進(jìn)行應(yīng)力測(cè)試；如需調(diào)整根據(jù)標(biāo)高調(diào)整壓重的重量；③合攏前24 h內(nèi)進(jìn)行溫度變化測(cè)量，主梁位移、塔頂位移、索力和應(yīng)力監(jiān)測(cè)并對(duì)施工流程和計(jì)算模型進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整；④調(diào)整完畢后，澆筑合攏段砼，同時(shí)卸載壓重，澆筑過(guò)程中實(shí)時(shí)測(cè)量合攏點(diǎn)及其他梁段測(cè)點(diǎn)標(biāo)高；⑤澆筑完成后，對(duì)合攏段測(cè)量應(yīng)力初讀數(shù)、其他梁段進(jìn)行應(yīng)力測(cè)量，對(duì)主梁、主塔進(jìn)行線形測(cè)量，對(duì)所有索力進(jìn)行測(cè)量并調(diào)整；⑥鋪裝前，完成所有主梁、主塔線形測(cè)量、應(yīng)力、索力測(cè)量；符合要求后進(jìn)行橋面鋪裝，監(jiān)測(cè)內(nèi)容包括主梁標(biāo)高、水平位移、塔頂坐標(biāo)、應(yīng)力、索力及溫度監(jiān)測(cè)。數(shù)據(jù)報(bào)監(jiān)控計(jì)算組。⑦監(jiān)控計(jì)算組提供監(jiān)控控制報(bào)告。

（3）施工控制誤差（數(shù)據(jù)）分析

實(shí)際施工中結(jié)構(gòu)狀態(tài)總是由于設(shè)計(jì)參數(shù)、施工誤差、結(jié)構(gòu)分析模型誤差等因素出現(xiàn)數(shù)據(jù)誤差。而誤差分析是施工監(jiān)控的難點(diǎn)，主要原因是測(cè)試數(shù)據(jù)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(yán)重程度和解決方法分析如下。endprint

1）結(jié)構(gòu)參數(shù)誤差

結(jié)構(gòu)參數(shù)是斜拉橋施工控制仿真分析的基本資料，其準(zhǔn)確性直接影響分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。但是事實(shí)上，仿真分析所用到的結(jié)構(gòu)參數(shù)一般與設(shè)計(jì)所采用的結(jié)構(gòu)參數(shù)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(jié)構(gòu)參數(shù)盡量接近斜拉橋的真實(shí)結(jié)構(gòu)參數(shù)，是急需解決的首要問(wèn)題。

結(jié)構(gòu)參數(shù)主要包括①?gòu)椥阅Ａ浚盒崩瓨蚴歉叽纬o定結(jié)構(gòu)，彈性模量對(duì)結(jié)構(gòu)分析影響很大。對(duì)砼斜拉橋要對(duì)砼多次取樣試驗(yàn)，確定砼的彈性模量；②截面尺寸：截面尺寸誤差，會(huì)直接導(dǎo)致截面特性誤差，從而直接影響結(jié)構(gòu)內(nèi)力、變形等的分析結(jié)果。所以控制過(guò)程中要對(duì)結(jié)構(gòu)尺寸進(jìn)行動(dòng)態(tài)取值和誤差分析；③預(yù)加應(yīng)力：預(yù)加應(yīng)力是影響預(yù)應(yīng)力砼斜拉橋結(jié)構(gòu)內(nèi)力的重要結(jié)構(gòu)參數(shù)，但其對(duì)斜拉橋撓度和索力影響均很??；④索力：斜拉橋的索力直接影響結(jié)構(gòu)變形與受力，由于目前斜拉索控制索力均由油壓表讀數(shù)控制，所以油壓表以及張拉系統(tǒng)的誤差決定了斜拉索的張拉力誤差，另外錨具變形也會(huì)影響索力的數(shù)值。斜拉索張拉力誤差通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試來(lái)減小。

2）溫度變化

溫度變化對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的受力與變形影響很大。在大跨徑斜拉橋施工中，主梁標(biāo)高、斜拉索索力的測(cè)量受溫差影響較大。施工控制應(yīng)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(nèi)外側(cè)的相對(duì)溫差。

對(duì)于晝夜溫差的影響一般采取回避的做法更直接有效，即測(cè)量立模標(biāo)高和斜拉索張拉力時(shí)，均在溫度比較均勻的凌晨到日出這一段時(shí)間進(jìn)行。對(duì)于連續(xù)高溫的天氣，凌晨溫度也不會(huì)均勻，這時(shí)應(yīng)修正立模標(biāo)高，減小溫差影響。對(duì)于季節(jié)溫差的影響，應(yīng)在施工控制仿真計(jì)算時(shí)予以考慮。溫度影響變化無(wú)常，但如果能掌握溫度引起撓度的變化規(guī)律，可以將掛籃定位安排在任意的時(shí)間進(jìn)行，對(duì)于加快施工進(jìn)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(shí)容易造成模板變形，常常導(dǎo)致砼超方，導(dǎo)致實(shí)際梁段重量比理論計(jì)算的梁段重量大?？梢酝ㄟ^(guò)反饋計(jì)算來(lái)預(yù)測(cè)梁段重量誤差及其趨勢(shì)，減少因梁段施工重量的變化而對(duì)控制精度造成的影響。

4）橋面臨時(shí)荷載影響

橋面臨時(shí)荷載可分為兩類，第一類相對(duì)固定，如卷?yè)P(yáng)機(jī)、壓漿機(jī)、吊索機(jī)、施工簡(jiǎn)易房等；第二類比較隨機(jī)，如橋面上堆放的鋼筋、型鋼、錨具等。如果能準(zhǔn)確估計(jì)第一類荷載的重量，并且隨時(shí)記錄第二類荷載堆放的時(shí)間和重量，是能夠在計(jì)算中消除此類誤差的。由于臨時(shí)荷載是隨機(jī)的，如果把每一種荷載影響作為荷載工況輸入跟蹤計(jì)算，并不方便。一般情況下，可先進(jìn)行試算，將各種荷載影響的結(jié)果算出，作為修正值現(xiàn)場(chǎng)修正會(huì)比較方便。

5）掛籃定位誤差

掛籃定位是控制主梁標(biāo)高最重要也是最直接的手段，定位時(shí)態(tài)度要認(rèn)真，定位合理，掛藍(lán)的誤差就會(huì)在控制范圍內(nèi)。一般橋梁工地都是24 h工作制，在掛籃定位時(shí)其它工序仍在進(jìn)行，所以掛籃定位必須考慮溫度和臨時(shí)荷載的影響。

6）掛籃變形誤差

澆筑砼過(guò)程中，掛籃會(huì)發(fā)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(duì)施工控制質(zhì)量有較大影響，特別是后支點(diǎn)掛籃，由于無(wú)拉索幫助，掛籃受力較大。前支點(diǎn)掛籃由于拉索幫助，其縱梁的受力得到很大改善，但是，對(duì)于寬橋，前支點(diǎn)掛籃優(yōu)點(diǎn)不明顯，其主要受力在橫向，所以前支點(diǎn)掛籃的橫向受力更為重要。

（4）誤差控制

（1）施工控制總目標(biāo)是成橋后梁底曲線與設(shè)計(jì)值誤差控制在3 cm以內(nèi)；

（2）掛籃的定位標(biāo)高與預(yù)報(bào)標(biāo)高之差不要超過(guò)1 cm；

（3）預(yù)應(yīng)力索張拉完后，如梁端測(cè)點(diǎn)標(biāo)高與控制小組預(yù)報(bào)標(biāo)高之差超過(guò)±2 cm，需經(jīng)控制小組研究分析誤差原因，確定下一步的調(diào)整措施；

（4）砼結(jié)構(gòu)應(yīng)力實(shí)測(cè)值超過(guò)計(jì)算值的20%，應(yīng)找出具體原因；

（5）如有其它異常情況發(fā)生影響到標(biāo)高和應(yīng)力控制，其調(diào)整方案也應(yīng)經(jīng)控制小組分析研究，提出控制意見。

5 結(jié)語(yǔ)

施工監(jiān)控是大跨度橋梁施工控制系統(tǒng)的一個(gè)重要部分.通過(guò)施工監(jiān)控，跟蹤施工過(guò)程并獲取結(jié)構(gòu)的真實(shí)狀態(tài)，不僅可以修正設(shè)計(jì)參數(shù)，保證施工控制預(yù)測(cè)的可靠性，同時(shí)又是一個(gè)安全警報(bào)系統(tǒng)，通過(guò)警報(bào)系統(tǒng)可及時(shí)發(fā)現(xiàn)和避免橋梁結(jié)構(gòu)在施工過(guò)程中出現(xiàn)的超出設(shè)計(jì)范圍的參數(shù)以及結(jié)構(gòu)的破壞。

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