下承式钢管混凝土系杆拱桥施工监控概述

范海军;曹建安;曹霖

【摘 要】桥梁施工监控是保证桥梁建设安全可靠的重要环节.施工监控的目的是要对成桥目标进行有效控制,修正在施工过程中各种参数误差对成桥目标的影响,确保成桥后结构内力和线形满足设计要求.系杆拱桥结构复杂,施工工序多,对施工的要求较高.系统的分析系杆拱桥的施工监控过程对以后的工程具有良好的借鉴意义.%Construction monitoring and control of bridges occupies an important position to guarantee the bridge construction safe whose purpose is to control the goals to finish a bridge efficiently,correct every kinds of parameter errors which influences the goals in the process of construction, ensure that internal force and linear of the finished bridge satisfies the design requirements. The structure of tied arch bridge is complex, the construction process is too much, the requirements to the construction is too high. System analysis on construction control process of tied arch bridge are good for future projects with good reference. 【期刊名称】《公路工程》 【年(卷),期】2012(037)002 【总页数】4页(P8-10,32)

【关键词】施工监控;系杆拱桥;钢管混凝土 【作 者】范海军;曹建安;曹霖

【作者单位】湖南省吉茶高速公路建设开发有限公司,湖南吉首416000;中南大学,湖南,长沙410075;湖南省吉茶高速公路建设开发有限公司,湖南吉首416000 【正文语种】中 文 【中图分类】U448.22+5

施工控制的目的是对成桥目标进行有效控制，修正在施工过程中各种影响成桥目标的参数误差对成桥目标的影响，确保成桥后结构受力和线形满足设计要求。良好的桥梁施工监控不仅能确保桥梁建设的工程质量，而其为今后桥梁营运的安全性和耐久性提供有价值的参考信息［1］。同时，将现场实测数据与理论值对比，可以起到安全预警的作用［2，3］。

为了达到施工监控的目的，首先必须通过计算来确定桥梁结构施工过程中每个阶段在受力和变形方面的理论状态，以此为依据来控制施工过程中每个阶段的结构行为，使其最终成桥线形和受力状态满足设计要求。本文中以某一下承式钢管混凝土系杆拱桥为工程背景，以此来简要说明下承式钢管混凝土系杆拱桥的施工监控过程。桥型总体布置见图1。 1 施工监控流程

在各施工阶段中，根据施工阶段状态变量(控制点位移、控制截面应力)的实测值与相应理论值的差值对影响参数进行误差识别;根据已施工部分的影响参数识别结果，对未施工部分的相应参数进行误差预测;计算影响参数的误差对成桥状态的影响，求出各节段标高的调整值［4，5］。通过理论计算结果和实际监控测量数据的比对，利用监控理论，对理论影响计算结果的若干参数进行识别和调整，最终使得理论计算结果和实际测量结果比较吻合。施工监控流程见图2。

图1 下承式钢管混凝土系杆拱桥桥型总体布置图Figure 1 The overall layout of

the arch bridge type

图2 施工监控流程图Figure 2 The flowchart of construction monitoring 2 系梁线形监控

线形监控是大跨度预应力混凝土梁施工控制的核心之一，施工监控单位根据模板预压结果和理论分析数据，计算出立模标高，通过实测模板的变形，得出系梁成桥线形，因此，确定好线形控制测点很重要。 测点布置主要考虑以下几个因素［6］:

①能够有效控制箱梁截面尺寸，使结构尺寸满足设计要求。

②能够精确测量并反应模板完整的挠度变形情况，以便于理论上分析、计算悬浇梁段各部位的立模标高。

③方便箱梁悬浇梁段各部位标高精确定位放样。 ④避开容易被施工破坏的地方。

各现浇段模板测点布置见图3。成桥高程误差见图4。

图3 立模标高测点布置示意图编号Figure 3 The measuring points′numbers of formwork elevation

图4 系梁施工节段成桥高程控制误差图Figure 4 Control errors of the tie beam′s elevation in the process of construction 3 拱肋线形监控(见表1，表2)

本桥拱肋分为4段现场拼装，首先，根据节段长度，考虑预拱度计算出上管上缘、下管下缘以及测量专用标志点三维坐标。用全站仪采用施工放样程序，直接测定，直到满足有关规范要求。

表1 左钢管拱肋线形监测结果Table 1 Linear's monitoring result of the left steel pipe arch rib m距左支座 拱肋砼前高程 拱肋拼装后高程 差值 拱肋砼后高程 差值 吊杆张拉后高程 差值 系梁支－0.007 35.084 －0.012 24 44.934

44.943 0.000 44.940 0.006 44.927 －0.007 44.922 －0.012 48 49.543 49.546 0.003 49.537 －0.006 49.520 －0.023 49.513 －0.030 72 44.934 44.946 0.012 44.945 0.011 44.936 0.002 44.932 －0.002 96 35.096 35.092 －0.004 35.092 －0.004 35.090 －架脱空后高程 差值0 35.096 35.091 －0.005 35.090 －0.006 35.089 0.006 35.084 －0.012

表2 右钢管拱肋线形监测结果Table 2 Linear's monitoring result of the right steel pipe arch rib m距左支座 拱肋砼前高程 拱肋拼装后高程 差值 拱肋砼后高程 差值 吊杆张拉后高程 差值 系梁支－0.008 35.086 －0.010 24 44.934 44.945 0.011 44.936 0.002 44.929 －0.005 44.926 －0.008 48 49.543 49.549 0.006 49.540 －0.003 49.524 －0.019 49.517 －0.026 72 44.934 44.942 0.008 44.928 －0.006 44.922 －0.012 44.919 －0.015 96 35.096 35.093 －0.003 35.088 －0.008 35.088 －架脱空后高程 差值0 35.096 35.090 －0.006 35.088 －0.008 35.088 0.008 35.084 －0.012 4 应力监测

理论应力的计算就是以某截面为特定截面，计算这个截面的特殊位置上的应力在各个施工阶段增量，为了获得各施工阶段结构应力变化的实际情况，在施工时，就在特定截面安装了若干个应变计，目的是为了与理论值进行对比，以保证施工安全。如果实测应力多个点大于或小于理论应力10%以上，必须进行警示预报。结构的应力测试结果一方面用来评价施工质量，另一方面还可用于桥梁施工过程中结构安全和竣工后的跟踪监测，进一步完善桥梁设计理论。对预应力混凝土桥梁而言，由于混凝土材料的非均匀性和不稳定性，受设计参数(如材料特性、密度、截面特性等参数)、施工状况(施工荷载、混凝土收缩徐变、预应力损失、温度、湿度、时间等参数)和结构分析模型等诸多因素的影响，结构的实际应力与设计应力很难完全吻合，即计算应力不可能准确反映结构的实际应力状态。因此，在预应力混凝土结

构的应变实际测试中，通过系统识别、误差分析与处理，使测试应力不断地接近于实际，从而较准确地掌握结构的真实应力状态［7，8］。

根据结构的特点，系梁上分别在拱脚、1/4跨、跨中、3/4跨、拱脚处共5个截面上布置应力测点，支座和跨中截面上布置8个应力测点，1/4和3/4截面布置4个应力测点，共布置32个应力测点。拱肋上在拱脚处、1/4拱肋、拱顶、3/4拱肋、拱脚处布置应力测试断面，每个截面的两根钢管外侧各布置1个应力测点，共布置20个应力测点。布置位置见图5。提取系梁跨中，拱肋拱脚处和拱顶的应变见图6。

图5 应变计测点布置示意图Figure 5 Measuring points of strain gauge arranged in the graph

图6 控制截面应变图Figure 6 Strain diagrams of the control sections 5 索力监测

吊杆是系杆拱桥的一个重要组成部分，吊杆的工作状态是系杆拱桥是否处于正常状态的主要决定因素.所以，能否对吊杆索力进行精确的测量，在很大程度上决定着系杆拱桥施工的成败和正常的运营［9，10］。

吊杆索力测试的方法很多，本桥采用频率法，即依据吊杆拉力与吊杆的振动频率之间存在对应关系的特点，在已知吊杆长度、两端约束情况、分布质量等参数时，将高灵敏度的拾振器绑在吊杆上，拾取吊杆在环境振动激励下的振动信号，经过滤波、信号放大、A/D转换和频谱分析即可测出吊杆的自振频率，进而由吊杆力与吊杆自振频率之间的关系获得吊杆拉力。通过施工张拉时，张拉完成后，拆满堂支架后以及加二恒后实测值与理论值的对比发现，吻合良好。 6 监控效果及其评价

线形方面，成桥状态下，该下承式钢管混凝土系杆拱桥系梁梁底标高实测值与理论值吻合良好，实测拱肋节段及吊杆位置与理论值吻合良好，相邻节段间局部线形标

高误差较小，已成梁段整体线形比较平顺流畅;实测吊杆内力与理论值基本吻合。成桥状态下，各主梁关键截面上、下缘实测应变与理论值基本吻合，结构受力状况良好，符合设计要求，桥梁结构安全可靠。

本论文中以某一下承式钢管混凝土系杆拱桥为工程背景，实际测量数据与理论分析数据吻合良好。结果表明，施工监控的理论分析可以较好的指导施工，对以后的工程实践具有很好的借鉴意义。 ［参考文献］

［1］徐君兰.大跨度桥梁施工控制［M］.北京:人民交通出版社，2000. ［2］唐云清.大跨度连续箱梁桥施工监控技术研究［D］.南京:河海大学土木工程学院，2007.

［3］向木生，张世飙，张开银，等.大跨度预应力混凝土桥梁施工控制技术［J］.中国公路学报，2002，15(4):38 －49.

［4］施权君，廖 敏.钢管混凝土系杆拱桥施工控制［J］.中国新技术新产品，2010，2:101.

［5］向中富.桥梁施工控制技术［M］.北京:人民交通出版社，2001.

［6］项影明.钢管混凝土系杆拱施工过程的控制［J］.铁道建筑，2010，10:17 －18.

［7］徐晓和，陈小强.大跨度钢管混凝土系杆拱桥施工监控［J］.铁道建筑，2009，10:22 －23.

［8］孙立功.刚构式系杆拱桥施工控制系统的建立［J］.铁道建筑，2005，(10):628.

［9］辛江红，石明星.钢管混凝土系杆拱桥施工监控分析［J］.甘肃科技，2009，25(23):138 －140.

［10］余海涛，管同心，从 贺.钢管混凝土系杆拱桥的施工监控［J］.现代交通技

术，2009，6(6):52 －55.