某斜拉橋主橋施工應(yīng)力監(jiān)測方案淺析

1、52某斜拉橋主橋施工應(yīng)力監(jiān)測方案淺析熊偉峰1文勇2王鵬3（1.江西交通工程咨詢監(jiān)理中心南昌330008）（2.江西方興科技有限公司南昌330025）(3.景婺黃（常）高速公路建設(shè)項(xiàng)目辦公室景德鎮(zhèn)333000)摘要：飛云江三橋是一座鋼筋混凝土主梁獨(dú)塔雙索面斜拉橋，針對其施工特點(diǎn)，建立完善的施工控制體系和應(yīng)力監(jiān)測方案，實(shí)現(xiàn)控制主梁線形平順、索塔結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)與設(shè)計(jì)預(yù)期相符合。本文介紹了應(yīng)力監(jiān)測的一些基本做法。關(guān)鍵詞：橋梁工程；斜拉橋；施工；主

2、橋；應(yīng)力；監(jiān)測0前言飛云江三橋主橋?yàn)楠?dú)塔雙索面預(yù)應(yīng)力混凝土斜拉橋，結(jié)構(gòu)體系新穎復(fù)雜，結(jié)構(gòu)受力及施工過程處于嚴(yán)格不對稱狀態(tài)，由于斜拉橋設(shè)計(jì)與施工高度耦合，所采用的施工方法與成橋后的主梁線形及結(jié)構(gòu)內(nèi)力狀態(tài)密切相關(guān)，對其實(shí)施有效的施工控制是保證其圓滿成功修建的必要條件。1工程概況飛云江三橋位于溫州市瑞安飛云江出?？?，該主橋方案采用塔梁墩固結(jié)體系，為了滿足景觀設(shè)計(jì)的要求，主塔選用了雙曲變截面花瓶式空間結(jié)構(gòu)，塔高166m，主孔梁體為240＋170

3、＋60m的三跨一聯(lián)邊箱梁結(jié)構(gòu)，全寬36.8m（雙向六車道），梁中心高3.2m，頂板厚0.28m，底板厚0.4m，全橋共有236對拉索，主梁索距均為6m。2監(jiān)控機(jī)構(gòu)及運(yùn)作斜拉橋施工監(jiān)控是一項(xiàng)包含測試和測量、計(jì)算與分析、預(yù)測與控制等多項(xiàng)復(fù)雜、技術(shù)含量較高的智能行為。為了確保設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理、監(jiān)控各方密切配合，使飛云江大橋施工控制順利實(shí)施，從組織上保證施工控制各步驟都有專人負(fù)責(zé)，確定了由業(yè)主、監(jiān)理、施工單位、設(shè)計(jì)單位和監(jiān)控單位人員組成的施工控

4、制領(lǐng)導(dǎo)小組和施工控制工作小組，并制定了施工監(jiān)控流程，使整個控制工作中的信息反饋、數(shù)據(jù)傳遞路徑暢通無阻。3監(jiān)控思路及內(nèi)容斜拉橋是一種橋面體系受壓、支撐體系受拉的高次超靜定結(jié)構(gòu)體系，而索塔是斜拉橋的主要承重構(gòu)件，也是一個受力中心。在斜拉橋索塔、主梁的實(shí)際施工過程中，由于各種結(jié)構(gòu)參數(shù)不可避免會與設(shè)計(jì)值存在差異，加之施工荷載等因素的不確定性，導(dǎo)致施工產(chǎn)生結(jié)構(gòu)內(nèi)力及變位結(jié)果必然與索塔設(shè)計(jì)預(yù)期存在偏差。這類結(jié)構(gòu)參數(shù)偏差如不在施工過程中進(jìn)行控制和調(diào)整

5、，則不僅會影響到索塔整體線形，甚至影響到成橋后橋梁的運(yùn)營效果，并且會危及施工中的結(jié)構(gòu)安全。在飛云江三橋施工控制中，把成橋狀態(tài)（成橋三年后的狀態(tài)軌跡為設(shè)計(jì)線形）作為控制的最終目標(biāo)，把施工的中間狀態(tài)（過程運(yùn)動狀態(tài)軌跡）作為中間控制目標(biāo)和糾偏的依據(jù)，把立模標(biāo)高和當(dāng)前安裝索的張拉索力作為能控性的狀態(tài)變量，把已建主梁的標(biāo)高、斜拉索的索力和關(guān)鍵截面的應(yīng)力以及典型工況下的塔頂偏位作為可觀性和待調(diào)性狀態(tài)變量。監(jiān)控的內(nèi)容是：對當(dāng)前施工梁段各工況下的斜拉索

6、索力、軸線偏差和高程都進(jìn)行監(jiān)測；主要包括0、1號節(jié)段施工控制、標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段施工控制以及合攏施工控制（鑒于文章篇幅有限，本文僅介紹應(yīng)力監(jiān)測方案）。4應(yīng)力監(jiān)測方案4.1應(yīng)力監(jiān)測項(xiàng)目4.1.1索塔的應(yīng)力測試在主梁懸臂施工的各階段，對索塔應(yīng)力進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，以便了解索塔應(yīng)力在施工過程中的變化。當(dāng)施工過程中的施工荷載發(fā)生較大變化、突發(fā)施工事故或承受較大風(fēng)荷載時，需對這些狀態(tài)的應(yīng)力進(jìn)行及時監(jiān)測，根據(jù)監(jiān)測情況提出相應(yīng)的對策，以確保施工中結(jié)構(gòu)的安全。4.1.

7、2主梁應(yīng)力測試通過應(yīng)力測量獲得各施工狀態(tài)下監(jiān)測截面的應(yīng)力值以及成橋狀態(tài)下各監(jiān)測截面的恒載應(yīng)力水平，對梁體重量及其他荷載變化情況進(jìn)行判斷，確保結(jié)構(gòu)施工安全。在埋設(shè)應(yīng)力測點(diǎn)的相同部位埋設(shè)無應(yīng)力計(jì)，用來補(bǔ)償混凝土自身的體積應(yīng)變和收縮應(yīng)變以及自由溫度應(yīng)變。主梁應(yīng)力控制目標(biāo)為：在施工狀態(tài)斜拉橋主梁截面拉應(yīng)力及壓應(yīng)力滿足施工規(guī)范要求，成橋狀態(tài)結(jié)構(gòu)內(nèi)力處于設(shè)計(jì)的最優(yōu)狀態(tài)。54圖3測溫試驗(yàn)段測點(diǎn)布置示意圖施工過程中利用試驗(yàn)段標(biāo)定結(jié)果換算工作索的內(nèi)部溫度

8、及平均溫度。43測試儀器的安裝4.3.1ZX200埋入式應(yīng)變計(jì)的安裝應(yīng)變計(jì)必須按預(yù)定的測試方向用細(xì)匝絲綁扎固定在結(jié)構(gòu)鋼筋的下面，細(xì)匝絲捆綁位置應(yīng)在應(yīng)變計(jì)受力柄內(nèi)5mm處，要保證在澆筑混凝土施工中不松動；測試導(dǎo)線最好用護(hù)套保護(hù)，在橋面板各壁板內(nèi)沿結(jié)構(gòu)鋼筋引出至橋面板頂面，每隔一段距離（或方向改變處）用細(xì)匝絲綁扎牢固。4.3.2儀器安裝注意事項(xiàng)①、要登記好每個測試點(diǎn)安裝的應(yīng)變計(jì)和傳感器編號，并保存好記錄資料；對導(dǎo)線上的編號進(jìn)行防水等保護(hù)；②

9、、在安裝應(yīng)變計(jì)之前，要對其逐一檢測，并做好檢測記錄；③、施工單位在施工到監(jiān)測點(diǎn)設(shè)置節(jié)段時，應(yīng)事先通知施工控制小組人員，以便其進(jìn)場埋設(shè)應(yīng)變計(jì)；④、制做小鋼箱保護(hù)應(yīng)力和溫度現(xiàn)場測試引出線，須確保整個施工過程中均可觀測；⑤、在澆筑混凝土施工過程中，對混凝土中傳感器附近，特別是傳感器與導(dǎo)線連接處附近，不要過分振搗，應(yīng)變計(jì)與測試導(dǎo)線應(yīng)避開混凝土振搗方向，以免振搗時傳感器方向改變或?qū)y試導(dǎo)管損壞；⑥、在施工現(xiàn)場的人員應(yīng)特別注意不要踩踏測試導(dǎo)線；⑦、

10、現(xiàn)場若發(fā)現(xiàn)有應(yīng)變計(jì)、傳感器和導(dǎo)線損壞情況，應(yīng)盡快通知施工控制小組人員，以便采取補(bǔ)救措施。44應(yīng)力監(jiān)測及工作內(nèi)容4.4.1斜拉索索力控制在懸臂施工期間的斜拉索張拉力（第一、二、三次張拉）原則上按絕對標(biāo)高控制，根據(jù)實(shí)際情況，可以采用相對標(biāo)高控制。斜拉索轉(zhuǎn)移錨固后即體系轉(zhuǎn)換后的斜拉索張拉（第四次張拉）原則上按索力控制。根據(jù)自適應(yīng)原理對施工索力進(jìn)行調(diào)整和控制。4.4.2應(yīng)力監(jiān)測測量人員應(yīng)在各混凝土澆注過程中、斜拉索張拉前后對已布設(shè)的測點(diǎn)進(jìn)行應(yīng)力

11、測量；同時根據(jù)千斤頂讀數(shù)，記錄斜拉索前三次張拉力，在斜拉索第四次張拉完成后，在早晨6點(diǎn)之前完成索力測量。4.4.30、1號主梁節(jié)段施工監(jiān)測在0、1號主梁節(jié)段施工前，由監(jiān)控單位提出該節(jié)段的施工控制數(shù)據(jù)預(yù)報值，包括主梁立模標(biāo)高、施工索力；施工單位按照預(yù)報值進(jìn)行當(dāng)前節(jié)段的施工，并記錄各階段主梁標(biāo)高、斜拉索張拉力。下面給出0、1號主梁節(jié)段1號索第一次張拉后對斜拉索索力、主梁標(biāo)高監(jiān)測數(shù)據(jù)，見表1所示。表1索力、標(biāo)高監(jiān)測數(shù)據(jù)第一次張拉后后測索力(K

12、N)主梁梁頂標(biāo)高(m)索號主梁部分落架主梁完全落架梁段號上游軸線下游R1X9341056R139.50039.73639.78439.71539.508R1S15361397R039.50739.70639.79439.70639.506P1S13211321P039.51439.72039.78939.72239.524P1X14471397P139.51239.78839.78839.72039.518天氣晴轉(zhuǎn)陰溫度20經(jīng)索力測量自

13、譜分析圖分析并計(jì)算，索力與設(shè)計(jì)值的誤差控制在5％之內(nèi)，標(biāo)高基本上都控制在30mm以內(nèi)。4.4.4關(guān)于監(jiān)測中幾個應(yīng)注意的問題①施工應(yīng)力監(jiān)測涉及到的數(shù)據(jù)和資料很多。除設(shè)計(jì)資料外，施工方面也很多，如施工工藝、施工方案及掛籃、模板有關(guān)數(shù)據(jù)，橋上主要施工機(jī)具設(shè)備的重量及其它施工荷載等。事前應(yīng)認(rèn)真收集、仔細(xì)調(diào)查。②對能反映結(jié)構(gòu)工作特性和應(yīng)力比較集中的測試部位，應(yīng)適當(dāng)多設(shè)元件，以防安裝或測試過程中造成損壞而測不到關(guān)鍵數(shù)據(jù)，還可以采用不同的手段或其他類

14、型元件，同時進(jìn)行測試。③由于混凝土性質(zhì)有變易性，在施工應(yīng)力測試中，應(yīng)根據(jù)工地實(shí)際情況，做一些有關(guān)混凝土性質(zhì)的試驗(yàn)和觀測，如混凝土彈性模量、干縮量，利用這些數(shù)據(jù)對測試資料進(jìn)行分析，可減少一部分誤差。④應(yīng)變計(jì)安裝要經(jīng)歷混凝土澆注、振搗及混凝土硬化等過程。尤其是混凝土硬化是一個很復(fù)雜的變化過程，有水化熱溫升和自身體積的收縮。由于溫度場及干縮變化不均，往往造成殘余應(yīng)力會影響應(yīng)變計(jì)，造成讀數(shù)波動大，也不穩(wěn)定。為了確定測點(diǎn)初始值，混凝土澆注后應(yīng)當(dāng)跟

15、蹤觀測，以穩(wěn)定后的測值作為初始值。有些測點(diǎn)需較長時間才能穩(wěn)定，又要配合施工進(jìn)行量測，對這部分測點(diǎn)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)有明顯不合理時，可以進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。5結(jié)語由于斜拉橋施工控制的復(fù)雜性以及較強(qiáng)的實(shí)踐性，因此還不能斷言現(xiàn)有的控制方法已完全解決斜拉橋的施工控制這一復(fù)雜問題。施工應(yīng)力的監(jiān)測工作難度比較大，需要組織有一定經(jīng)驗(yàn)人員長駐現(xiàn)場，除認(rèn)真細(xì)致進(jìn)行測試工作外，還要不斷分析研究，努力探討提高測試精度，對斜拉橋的施工過程實(shí)施有效的施工監(jiān)控，才能保證成橋后