李云杰 李長(zhǎng)鑫 陳瑜

摘 要：隨著我國(guó)橋梁施工技術(shù)的發(fā)展，矮塔斜拉橋以其新穎的橋型被更多的采用。本文依托九江新建快速路一期跨昌九高速矮塔斜拉橋的施工監(jiān)控，對(duì)矮塔斜拉橋的施工控制方法以及施工控制中的計(jì)算方面問(wèn)題進(jìn)行討論。斜拉橋通過(guò)建立全面的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，采用Midas軟件對(duì)全橋仿真計(jì)算，在實(shí)際施工控制過(guò)程中，對(duì)斜拉橋進(jìn)行應(yīng)力、索力、標(biāo)高的精確復(fù)核測(cè)量，得到現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際數(shù)據(jù)。矮塔斜拉橋的線形、應(yīng)力、索力控制均達(dá)到設(shè)計(jì)和使用要求，可為以后同類橋型施工監(jiān)控提供可借鑒的方案。

關(guān)鍵詞：矮塔斜拉橋;施工監(jiān)控;線性監(jiān)測(cè);索力監(jiān)測(cè)

一、引言

斜拉橋施工做好施工控制才能保證橋梁施工安全進(jìn)行。矮塔斜拉橋的監(jiān)控包括索力、線形和應(yīng)力的監(jiān)控，施工中必須全面考慮才能順利完成合龍，和設(shè)計(jì)成橋狀態(tài)相符。[1]施工控制需按照合理方法對(duì)每一階段的內(nèi)力和變形進(jìn)行預(yù)測(cè)計(jì)算，為施工控制提供參考依據(jù)，在使用監(jiān)測(cè)手段在施工過(guò)程中跟蹤監(jiān)測(cè)采集實(shí)際值，提供預(yù)測(cè)值與實(shí)測(cè)值比較找出偏差位置和原因，及時(shí)調(diào)整糾偏，避免發(fā)生事故。[2]

二、調(diào)控手段

斜拉橋的施工控制通過(guò)計(jì)算預(yù)測(cè)、施工復(fù)核、分析識(shí)別、偏差修正、預(yù)測(cè)的循環(huán)過(guò)程。對(duì)于矮塔斜拉橋的內(nèi)力和線形，主要通過(guò)調(diào)控各施工階段主梁立模標(biāo)高和調(diào)整張拉索力，以變形和索力控制為主，同時(shí)兼顧內(nèi)力控制。[3]

三、工程施工概述

九江快速路系統(tǒng)（一期）部分斜拉橋主橋橋跨布置為（65+120+65）m雙塔矮塔斜拉橋，塔、梁、墩固結(jié)體系，采用C55預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁結(jié)構(gòu)。主橋主跨跨越既有昌九高速，采用懸臂掛籃現(xiàn)澆施工方法，共設(shè)28對(duì)斜拉索。橋梁立面布置示意如下圖所示。

四、施工監(jiān)控的內(nèi)容

施工監(jiān)控的工作內(nèi)容如下：①建立橋梁計(jì)算模型，根據(jù)設(shè)計(jì)資料和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，計(jì)算橋梁的理論線形數(shù)據(jù)和關(guān)鍵截面應(yīng)力數(shù)據(jù);②通過(guò)理論計(jì)算和實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，提供主梁各施工節(jié)段的控制標(biāo)高（預(yù)拱度），并對(duì)定位標(biāo)高進(jìn)行復(fù)核;③相應(yīng)部位安裝傳感器元件，監(jiān)測(cè)懸臂工過(guò)程中主塔、主梁（預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁）控制截面上的應(yīng)力應(yīng)變;④監(jiān)測(cè)施工過(guò)程中各工況下主塔、箱梁各節(jié)段的變形和撓度：⑤監(jiān)測(cè)施工過(guò)程中橋梁各控制裁面的應(yīng)力狀態(tài)及線形狀態(tài)，對(duì)危險(xiǎn)施工工況提出預(yù)警;⑥施工過(guò)程中各工況索力測(cè)量;七復(fù)核高程控制基準(zhǔn)點(diǎn)，全過(guò)程線形測(cè)量;⑧監(jiān)測(cè)各種施工工況下結(jié)構(gòu)的溫度變化;⑨重點(diǎn)部位的裂縫觀察。

五、施工監(jiān)控仿真計(jì)算

模型參數(shù)和整體說(shuō)明：全橋主梁分2個(gè)T構(gòu)同時(shí)對(duì)稱懸臂施工，懸臂施工階段0#塊墩頂為固結(jié)。先邊跨合龍，后中跨合龍。中邊跨合龍方式都以掛籃替代吊架的方式合龍，合龍完成后再拆除掛籃。全橋主梁部分54個(gè)單元，為梁?jiǎn)?。拉索部分索單?8個(gè)。墩搭部分為梁?jiǎn)卧Ｕ麄€(gè)施工階段按照施工工序和計(jì)算，共劃分為52施工階段。仿真計(jì)算軟件：Midas/Civil 2018。

六、仿真計(jì)算結(jié)果

（一）主梁節(jié)段施工預(yù)拱度

根據(jù)懸臂施工的特點(diǎn)，各節(jié)段在掛籃前移、澆筑混凝土和預(yù)應(yīng)力張拉過(guò)程中，主梁線形一直處于動(dòng)態(tài)變化當(dāng)中，為使主梁在合龍時(shí)能夠把合龍誤差控制在限定范圍內(nèi)，且使得后期成橋線形滿足設(shè)計(jì)要求，在梁段懸臂澆筑過(guò)程中設(shè)置一定施工預(yù)拱度。[4] 本項(xiàng)目通過(guò)計(jì)算模型計(jì)算的FCM預(yù)拱度控制計(jì)算見(jiàn)表1。

七、主梁節(jié)段施工監(jiān)控

（一）主梁節(jié)段標(biāo)高立模指令

立模指令中，梁底立模標(biāo)高=梁底設(shè)計(jì)標(biāo)高+掛籃變形預(yù)抬值+施工預(yù)拱度。

關(guān)于掛籃變形預(yù)抬值，主要以預(yù)壓試驗(yàn)結(jié)果和梁段撓度變形結(jié)合工程經(jīng)驗(yàn)綜合得出。施工預(yù)拱度，從設(shè)計(jì)圖紙中成橋預(yù)拱度余弦曲線和施工仿真計(jì)算的預(yù)拱度得出。選擇在在早上5：30～7：30，溫度相對(duì)穩(wěn)定，箱梁梁端長(zhǎng)度隨溫度變化小時(shí)完成掛籃立模標(biāo)高放樣和箱梁撓度變形測(cè)量復(fù)核。

（二）主梁立模時(shí)平面軸線和立模標(biāo)高的復(fù)核

主梁節(jié)段立模指令中的立模高程只給出梁端底部的高程，監(jiān)控復(fù)核高程時(shí)通過(guò)在主梁節(jié)點(diǎn)撓度測(cè)點(diǎn)預(yù)埋的方式為在測(cè)點(diǎn)處焊接鋼筋頭，焊接固定在梁段鋼筋上，頂部磨圓露預(yù)埋高度高出3cm。每個(gè)截面焊接5個(gè)（梁頂3個(gè)，梁底2個(gè)）。

（三）主梁節(jié)段撓度監(jiān)測(cè)：主梁撓度監(jiān)測(cè)采用水準(zhǔn)儀測(cè)量，精度1mm。主梁撓度測(cè)點(diǎn)測(cè)量時(shí)機(jī)。

（1）梁段澆筑前（此時(shí)梁端承重不僅包括掛藍(lán)前移后重量，而且包括模板鋼筋的重量），采集初值;（2）主梁節(jié)段澆筑完（橋面新澆凝土強(qiáng)度達(dá)到站人條件后，監(jiān)控單位測(cè)量澆筑后梁端撓度）;（3）縱向預(yù)應(yīng)力束張拉完后;（4）斜拉索張拉完后;3.主梁撓度測(cè)點(diǎn)測(cè)量時(shí)間主梁撓度測(cè)量時(shí)，要避免日照溫差影響，通常在早上8：00前進(jìn)行，并根據(jù)日出日落時(shí)間隨季節(jié)變化的規(guī)律，適時(shí)調(diào)整最佳的測(cè)量時(shí)間。[4]

（四）主梁截面應(yīng)變和溫度測(cè)點(diǎn)的布置

擬選用型號(hào)為JMZX-215（溫度）的埋入式應(yīng)變計(jì)測(cè)量主梁截面應(yīng)變。其量程為±1500με，靈敏度為1με。同時(shí)此型號(hào)傳感器同時(shí)也可測(cè)量梁體溫度，量程為-30℃～150℃，靈敏度為0.5℃。應(yīng)變和溫度傳感器的安裝在0#塊截面端部（0#塊與1#塊截面交界面），1/4L（6#與7#塊交界面）以及1/2L（跨中合龍段中部）布置主梁截面應(yīng)變計(jì)。主梁傳感器測(cè)點(diǎn)布置9個(gè)截面，每個(gè)截面5個(gè)測(cè)點(diǎn)。

八、監(jiān)控實(shí)施成果與結(jié)論

本文以九江新建快速路跨昌九高速矮塔斜拉橋?yàn)檠芯繉?duì)象，采用Midas計(jì)算軟件對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的受力、變形進(jìn)行仿真計(jì)算分析，計(jì)算結(jié)果成功應(yīng)用與施工監(jiān)控。主要結(jié)論如下：（1）施工通過(guò)科學(xué)的測(cè)量系統(tǒng)控制標(biāo)高測(cè)量的精確到位。主橋懸臂施工順利合攏，合攏段最大高差15mm，線形和設(shè)計(jì)成橋狀態(tài)相符。（2）斜拉橋索力監(jiān)測(cè)通過(guò)傳感器測(cè)得可靠原始測(cè)量數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)修正后的索力與設(shè)計(jì)目標(biāo)索力值的偏差在允許的范圍內(nèi)，均在規(guī)范允許5%范圍內(nèi)，索力控制達(dá)到要求。（3）主梁應(yīng)力監(jiān)測(cè)通過(guò)預(yù)埋的應(yīng)力傳感器進(jìn)行測(cè)量，監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示，各施工階段，監(jiān)測(cè)斷面的應(yīng)力均在合理范圍之內(nèi)，確保了橋梁結(jié)構(gòu)的施工安全。

參考文獻(xiàn)：

[1]李贊榮（導(dǎo)師：王建華）;長(zhǎng)安大學(xué)，碩士（專業(yè)：橋梁與隧道工程）;矮塔斜拉橋施工監(jiān)控技術(shù)研究，2008。

[2] 王軍，郄才富，張自然.預(yù)應(yīng)力砼部分斜拉橋施工監(jiān)控技術(shù)研究[J].蘭州鐵道學(xué)院學(xué)報(bào)，2002，f6）：73～77。

[3]信麗華，林玉森.矮塔斜拉橋施工監(jiān)控技術(shù)研究.西部探礦工程，2006。

[4]徐君蘭.大跨度橋梁施工控制.北京：人民交通出版社，2000。