中交路橋科技是從事工程檢測(cè)監(jiān)測(cè)、城市安全監(jiān)測(cè)預(yù)警與評(píng)價(jià)、數(shù)字智能化研發(fā)為一體的復(fù)合型高新技術(shù)集團(tuán)企業(yè)。
摘要 針對(duì)京杭運(yùn)河特大橋主橋的特點(diǎn)，介紹了其施工監(jiān)控的目的和意義、施工監(jiān)控的計(jì)算方法、施工監(jiān)測(cè)的內(nèi)容。提出在施工監(jiān)控中標(biāo)高、索力以及應(yīng)變測(cè)試時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng)，介紹了斜拉橋合攏施工的工作流程及后續(xù)工作應(yīng)注意的問題。
關(guān)鍵詞 斜拉橋 施工監(jiān)控 立模標(biāo)高 索力 應(yīng)變 合攏
中圖分類號(hào)：TU74 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：
工程概況
京杭運(yùn)河特大橋位于江蘇省揚(yáng)州市境內(nèi)，橫跨京杭運(yùn)河，是江都至六合高速公路上的控制性工程。京杭運(yùn)河特大橋主橋?yàn)殡p塔雙索面混凝土斜拉橋，孔跨布置為28.5m+79.5m+248m+79.5m+28.5m，邊跨設(shè)有輔助墩。主梁為雙向預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，截面為邊主梁形式,，邊主梁之間用橫梁及橋面板相連，橋面板厚度為30cm，主梁頂面設(shè)2%雙向橫坡，斜拉索采用扇形索面布置。
施工監(jiān)控的目的和意義
京杭運(yùn)河特大橋主橋?yàn)殡p塔雙索面混凝土斜拉橋，主橋支撐體系采用半漂浮體系，在邊墩、輔助墩墩頂處設(shè)縱向活動(dòng)支座，單側(cè)橫向約束；在主塔處設(shè)縱向活動(dòng)支座，橫橋向設(shè)有橫向支座。結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，為了確保主橋在施工過程中結(jié)構(gòu)受力和變形始終處于安全的范圍內(nèi)，且成橋后的主梁線形符合設(shè)計(jì)要求，結(jié)構(gòu)恒載內(nèi)力狀態(tài)接近設(shè)計(jì)期望，在主橋施工過程中必須進(jìn)行嚴(yán)格的施工控制。
斜拉橋作為大跨度高次超靜定結(jié)構(gòu)，所采用的施工方法、材料性能、澆筑程序、立模標(biāo)高以及斜拉橋的安裝索力等都直接影響成橋的線形與受力，且施工現(xiàn)狀與設(shè)計(jì)的假定總會(huì)存在差異，為此必須在施工中采集需要的數(shù)據(jù)，及時(shí)掌握結(jié)構(gòu)實(shí)際狀態(tài)，并通過計(jì)算，對(duì)澆筑主梁立模標(biāo)高和斜拉橋的安裝索力給以調(diào)整與 控制，以滿足設(shè)計(jì)的要求。
通過施工過程的數(shù)據(jù)采集和優(yōu)化控制，在施工中逐步做到把握現(xiàn)在，預(yù)估未來，避免施工差錯(cuò)，盡可能減少索力調(diào)整工作量，縮短工期，節(jié)省投資。
施工監(jiān)控的計(jì)算
采用橋梁通用有限元分析軟件Midas/civil 2010復(fù)核設(shè)計(jì)計(jì)算所確定的理論成橋狀態(tài)和施工狀態(tài)，同時(shí)結(jié)合通用有限元軟件橋梁博士3.0來進(jìn)行塔柱和主梁施工過程中的空間局部應(yīng)力分析。通過對(duì)全橋各施工工況進(jìn)行空間模擬分析，并提出各施工控制工況下主梁線形、索塔的變形、斜拉索內(nèi)力及相關(guān)位置的應(yīng)力狀態(tài)。結(jié)合施工過程中測(cè)得的各階段主梁、索塔內(nèi)力（應(yīng)力）與變形、斜拉索索力等數(shù)據(jù)，考慮溫度的影響，隨時(shí)分析各施工階段主梁、索塔內(nèi)力和變形、實(shí)際索力與設(shè)計(jì)索力預(yù)測(cè)值的差異并找出原因，提出修正方案，避免誤差的積累，以確保成橋后全橋內(nèi)力狀態(tài)和線形與設(shè)計(jì)保持一致。
現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)內(nèi)容及注意事項(xiàng)
標(biāo)高測(cè)量
標(biāo)高測(cè)量是整個(gè)大橋各塊段施工時(shí)的立模標(biāo)高按照理論計(jì)算結(jié)果給出。由于斜拉橋跨徑大、懸臂長度較大，白天在日照的作用下，主梁的上表面溫度較高，混凝土產(chǎn)生膨脹，而主梁下表面的溫度相對(duì)較低，從而使懸臂端部有下?lián)献冃蔚内厔?shì)，并且白天主梁、斜拉索以及索塔的溫度場(chǎng)不均勻，所以立模時(shí)要盡量避免溫度的影響，選擇在溫度較低并且溫度場(chǎng)比較穩(wěn)定的凌晨進(jìn)行。
索力測(cè)量
京杭運(yùn)河特大橋在施工時(shí)，斜拉索分三次張拉：第一次張拉是在掛籃處于空載狀態(tài)下進(jìn)行，第二次張拉在澆完塊段一半混凝土之后進(jìn)行，第三次張拉在塊段混凝土澆完并養(yǎng)護(hù)達(dá)到強(qiáng)度之后進(jìn)行。第一次張拉時(shí)由于索力比較小，且掛籃處于空載狀態(tài)，斜拉索的垂度效應(yīng)最明顯，這時(shí)候測(cè)量索力往往比較困難，應(yīng)以張拉千斤頂?shù)挠蛪罕碜x數(shù)為主要參考，第二、三次張拉時(shí)斜拉索的索力較大，能比較方便的用索力儀測(cè)出索力。和標(biāo)高測(cè)量一樣，索力測(cè)量也要盡量避免溫度的影響，選擇在溫度比較低且溫度場(chǎng)穩(wěn)定的時(shí)段進(jìn)行
應(yīng)力測(cè)試
混凝土斜拉橋在施工時(shí)的應(yīng)力測(cè)試非常重要，它能及時(shí)反映橋梁在施工時(shí)是否處于安全狀態(tài)。斜拉橋施工中的主梁應(yīng)力測(cè)試是一項(xiàng)長期的、艱苦的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)工作。我們經(jīng)過長期使用大量的不同類型的應(yīng)變測(cè)試元件進(jìn)行測(cè)試分析，認(rèn)為針對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)選用振弦式應(yīng)變計(jì)測(cè)試結(jié)果較好，且長期的穩(wěn)定性也較好。對(duì)于不同截面可選用不同壓應(yīng)變量程的應(yīng)變計(jì)，受拉區(qū)采用振弦式鋼筋應(yīng)變計(jì)。京杭運(yùn)河特大橋采用了國產(chǎn)的優(yōu)質(zhì)振弦式應(yīng)變計(jì)，實(shí)際測(cè)試過程中，必須在試驗(yàn)段混凝土內(nèi)埋入應(yīng)變計(jì)以消除非應(yīng)力應(yīng)變，同時(shí)對(duì)徐變應(yīng)力進(jìn)行較為準(zhǔn)確的計(jì)算，以便掌握混凝土的實(shí)際應(yīng)力狀況。
邊跨和主跨的合攏
邊跨和主跨合攏是整個(gè)大橋施工的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，合攏質(zhì)量的好壞關(guān)系到成橋狀態(tài)的好壞，主跨和邊跨的合攏應(yīng)引起高度重視。整個(gè)合攏工作主要有合攏前的準(zhǔn)備工作、合攏口混凝土澆筑以及合攏后的養(yǎng)護(hù)。合攏前主要工作有：對(duì)合攏口兩側(cè)的標(biāo)高、合攏口寬度等進(jìn)行2至3天的連續(xù)觀測(cè)，作為合攏施工依據(jù)；進(jìn)行合攏段鋼筋綁扎（不綁緊）、預(yù)應(yīng)力管道安裝、預(yù)應(yīng)力穿束；設(shè)置合攏壓重水箱，在低溫穩(wěn)定時(shí)段鎖定合攏支撐架。合攏時(shí)的工作有：在低溫穩(wěn)定時(shí)段澆筑合攏口混凝土，同時(shí)同步釋放壓重水箱中的水，保證合攏口在澆筑混凝土?xí)r受力平穩(wěn)。合攏后的工作有：對(duì)合攏口混凝土及時(shí)灑水養(yǎng)護(hù)，保持合攏口混凝土處于濕潤狀態(tài)，待混凝土達(dá)到指定強(qiáng)度后，拆除合攏支撐架，并進(jìn)行合攏口預(yù)應(yīng)力張拉。
京杭運(yùn)河特大橋施工監(jiān)控結(jié)果
主梁線型
京杭運(yùn)河特大橋成橋后在比較均勻的溫度場(chǎng)下測(cè)量了橋面標(biāo)高，橋面標(biāo)高測(cè)點(diǎn)位于兩側(cè)邊主梁橋面處，全橋主梁標(biāo)高實(shí)測(cè)值與理論值很好的吻合，兩者誤差很小，均控制在20mm以內(nèi)，整體線型平順。從圖4可以看出，5年后全橋主梁線型高于設(shè)計(jì)線型，符合收縮徐變對(duì)主梁標(biāo)高的影響規(guī)律，達(dá)到了監(jiān)控目標(biāo)。
索力
京杭運(yùn)河特大橋成橋后實(shí)測(cè)索力值與理論值吻合較好，相對(duì)誤差都控制在理想范圍內(nèi)（±5%以內(nèi)），斜拉索受力合理。
主梁控制截面應(yīng)變
大橋成橋后應(yīng)力測(cè)量結(jié)果與理論計(jì)算基本吻合，結(jié)合大橋合攏時(shí)測(cè)得的應(yīng)力，可知全橋結(jié)構(gòu)受力安全，處于理想狀態(tài)。
6. 結(jié)語
1）在混凝土斜拉橋的懸澆施工中，當(dāng)前施工梁段斜拉索的分次索力和標(biāo)高的全過程控制同等重要，它將決定相鄰梁段線型的控制精度；對(duì)長索用傳感器進(jìn)行標(biāo)定可減少外界因素的干擾，提高測(cè)力的精度。
2）立模和第三次張拉時(shí)，同步實(shí)測(cè)溫度場(chǎng)（特別是索、梁溫差等）有利于設(shè)計(jì)參數(shù)的準(zhǔn)確識(shí)別；跟蹤監(jiān)測(cè)主梁中關(guān)鍵截面的應(yīng)變，不僅對(duì)主梁應(yīng)力安全起預(yù)警作用，而且還可對(duì)理論的收縮、徐變參數(shù)進(jìn)行校核。
3）根據(jù)理論分析結(jié)果：后期混凝土的收縮和徐變將對(duì)大橋有較大影響，會(huì)使中跨主梁向下變形，塔頂水平偏位向中跨增加，這是正常的。建議管理單位在運(yùn)營過程中加強(qiáng)后期的長期觀測(cè)，密切關(guān)注斜拉橋的各項(xiàng)參數(shù)變化，定期檢測(cè)，確保京杭運(yùn)河特大橋主橋在設(shè)計(jì)使用期限內(nèi)處于一個(gè)良好的運(yùn)營狀態(tài)。
