大跨度斜拉桥的施工监控陈祖强

大跨度斜拉桥的施工监控陈祖强

陈祖强

广东省长大公路工程有限公司一分公司511431

摘要：本文从施工监控的内容、大跨度斜拉桥施工中的监控问题、大跨度斜拉桥施工监控问题解决对策的方面来对大跨度斜拉桥的施工监控进行分析。

关键词：大跨度；斜拉桥；施工监控

一、施工监控的内容

（1）线性监测

斜拉桥的线性监测包括主梁的高程监测和轴线偏位监测，线形监测有利于控制桥梁的几何线形在施工过程中始终处于受控状态，为桥梁的顺利合龙与受力安全提供保证。高程监测首先需提供准确的立模标高，施工单位根据立模标高控制点的位置（顶板与顶板均不少于3个）与高程数据准确放样高程，一般情况下高程误差在±1cm范围内。混凝土及斜拉索张拉过程中实时监测梁体高程的变化情况，防止梁体高程出现不可控的突变。主梁节段施工完成后采用几何水准测量法，测出当前施工节段及相邻至少3个节段控制点（应尽可能与立模高程位置一致）的绝对高程。为消除温度引起的梁体高程变化，高程测量应选择在温度变化小、气候稳定的时间段（一般为早上8点之前）进行，测量工作持续的时间越短越好。轴线偏位测量是监测已施工节段的中线点相对于桥轴线的偏距。由于梁体受混凝土收缩徐变和现浇段超重以及施工偏差、塔柱扭转等因素的影响，容易造成梁体产生局部变形或引起整个梁体偏离桥梁中心线。为了保证边、中跨按设计中线正确合龙，必须控制主梁轴线偏差值，一般不应偏离上下游各1cm。主梁线形监测计划：每施工完成一个悬臂节段（混凝土浇筑完成或斜拉索张拉完成）后，测量当前施工节段及相邻至少3个节段控制点的绝对高程，施工至1/4跨度节段、边跨合龙前后、中垮合龙前后、结构体系转换、调索前后、二期恒载施工完成后均对全桥控制点线形进行通测。

（2）索力监测

拉索索力的准确与否直接关系到主梁的线形以及结构的施工受力安全。因此，在施工中必须确保索力监测结果正确可靠。施工时以恒载最终索力为控制目标，计算出施工过程中各索的张拉索力。拉索索力的监测应与主梁的高程相配合，不仅应选择在温度变化小（尽量与设计温度相对性）的时间段进行，而且应在拉索索力稳定、夹片回缩完成后进行。主梁线形监测计划：每当施工一个悬臂节段后、每张拉完一个拉索的索力后（包括初张拉和调索）测量邻近的至少3对拉索索力，边跨合龙前后、中垮合龙前后、结构体系转换、调索前后、二期恒载施工完成后对全桥拉索索力进行通测。

（3）应力监测

斜拉桥主梁应力监测的主要目的是了解主梁控制截面的应力状况，并对梁体重量、拉索索力及其它荷载变化情况进行判断，确保结构施工安全。施工应力测试影响因素相当复杂，除荷载作用引起的弹性应变之外，还有与收缩、徐变、温度等因素有关的应变。对混凝土主梁，在埋设应力测点的相同部位埋设无应力计，补偿混凝土自身的体积应变和收缩应变以及自由温度应变，并且在测试工艺上采取有效措施，使混凝土徐变和温差产生的应变减少到最低限度，或根据测量时的龄期、环境温度状态进行修正。主梁线形监测计划：每施工一个工况均对控制截面的应力进行测量。

（4）温度监测

温度变化对于斜拉桥结构内力和变形的影响是比较复杂的。在悬臂施工阶段，温差对主梁挠度、拉索索力以及桥塔偏位的影响十分明显。为了便于分析结构对结构线形、索力以及内力的影响，应分季节选取代表性的一天或几天测量结构24h温度变化情况。再结合理论分析数据与实测数据分析出温度对结构的影响情况，绘制出相应的“温度－线形”、“温度－内力”关系曲线。

二、大跨度斜拉桥施工中的监控问题

（1）施工方对监控作用认识不足

在大跨度斜拉桥施工建设过程中，施工方对桥梁监控的重要性认识不足，在监控过程中，施工方为简化监控程序，减少监控过程中的资金支出，通常对大跨度斜拉桥的监控不重视，监控过程随意化、简单化，呈现应付趋势。这些现象严重影响了监控工作的进行，使得监控过程不科学，监控质量难以得到保障大跨度斜拉桥的建设质量，严重地影响了大跨度斜拉桥的使用寿命。

（2）施工监控体系不完善

目前，我国大跨度斜拉桥的施工监控体系还不够完善，监控过程通常只重视桥梁建设工期、桥梁建设中的资金使用等，缺乏对桥梁质量真正的监控，对桥梁监控不到位，由于技术水平的限制，对大跨度斜拉桥施工中的各部分受力难以进行有效的检测，对环境的监控程度不够，难以科学评估环境对大跨度斜拉桥的影响程度。

（3）部分大跨度斜拉桥施工监控水平过低

由于大跨度斜拉桥其复杂的多次超静定结构，使得桥梁设计计算难度极大，这就要求监控部门要具备高素质人才，用专业知识对多次超静定结构进行科学的计算，从而肯定大跨度斜拉桥建设的可实施性。然而，由于我国目前具备大跨度斜拉桥多次超静定结构设计计算的人才非常短缺，大跨度斜拉桥监控部门难以对多次超静定结构进行有效的计算，难以确保大跨度斜拉桥设计的科学性以及可实施性的。

（4）缺乏对大跨度斜拉桥的后期监控

在大跨度斜拉桥实际建造中，监控部门通常只重视对大跨度斜拉桥建设过程中的质量监控，而忽视了对大跨度斜拉桥的使用期监控，不能够对大跨度斜拉桥后期使用中出现的问题及时的发现、解决，这也是大跨度斜拉桥监控中存在的一大缺陷。

三、大跨度斜拉桥施工监控问题解决对策

针对我国目前大跨度斜拉桥施工监控现状，提出了以下的解决方案：

（1）建立健全大跨度斜拉桥监控机制

结合我国长期以来的大跨度斜拉桥建设管理经验，充分考虑多方面的因素，建立健全完善的大跨度斜拉桥监控机制，从桥梁的施工材料、施工工序、施工进度、工程设计、多次超静定结构科学计算、桥梁施工中的质量检测、大跨度斜拉桥后期运营中的质量监管等多方面进行监控，充分保证大跨度斜拉桥的桥梁质量，保证桥梁的正常运营。

（2）加强对大跨度斜拉桥的施工监控

加强对大跨度斜拉桥的施工监控，加大监控力度，制定科学监控机制，给大跨度斜拉桥施工中的每一个环节都安插相应的监控人员，对大跨度斜拉桥建设实施全方位专人化监控、专人化管理。在大跨度斜拉桥运营阶段，安排专业人员对桥梁进行定期检查、做定期的受力分析，及时发现大跨度斜拉桥在后期运营时期出现的问题，并及时解决，从而确保大跨度斜拉桥的质量安全。

（3）实施大跨度斜拉桥运营阶段的长期监控

随着我国社会经济的发展，大量大跨度斜拉桥投入运行，提高了两岸的经济、文化交往频繁程度，促进了两岸的经济联系，为保证这些大跨度斜拉桥的长期正常运营、提高运营安全度、增加大跨度斜拉桥使用寿命，确保交通的舒畅、快捷，要加强对大跨度斜拉桥的运营阶段的长期监控。然而，在大跨度斜拉桥日常检查过程中，难以检测到桥梁的受力情况，难以确定大跨度斜拉桥是否处于正常的工作条件下，这给桥梁的维修加固工作带来了一定的难度。目前，国际上通常在大跨度斜拉桥中建立了长期的形变检测系统，以此来进行大跨度斜拉桥的后期运营阶段的质量监测工作。所谓的形变检测系统，是指在大跨度斜拉桥建设过程中，在斜拉索与主梁以及塔柱之间安插检测元件，利用计算机对大跨度斜拉桥进行检测，时刻监控各个检测元件的位置变化以及受力情况，根据检测元件的位置变化情况确定大跨度斜拉桥的形变状况，根据受力变化情况确定大跨度斜拉桥的受力变化情况，并根据实际情况，对桥梁进行评估，并进行相应的维修，从而确保桥梁的质量安全。这种做法打破了常规的检修方式，实现了大跨度斜拉桥难以检测、维修的突破。为加强对大跨度斜拉桥的后期监控，我国要参考国外先进的监控方法，结合我国具体实践，建立适合我国国情的大跨度斜拉桥形变检测系统。在建设过程中，要充分考虑桥梁的实际情况，选取合适的检测元件安插点，创建科学的元件分析系统，做好元件数据收集、整理、分析工作，并针对相应的变化，做出科学的评估以及对维修工作提出科学的建议。在建立大跨度斜拉桥形变检测系统时，通常分三大步完成：

1）建立静态形变检测系统。

2）建立动态形变检测系统。

3）建立科学计算分析系统。

静态形变检测系统检测大跨度斜拉桥常规数据，并对数据进行整理和统计；动态形变检测系统主要检测大跨度斜拉桥在后期运营阶段桥梁的各数据变化，并对数据进行整理；科学的计算分析系统对以上两个数据进行科学处理、对比、分析，评估出大跨度斜拉桥质量变化情况，并针对相应的情况提出解决措施。

总结语：

施工监控是大跨度桥梁施工控制系统的一个重要部分。通过施工监控，跟踪施工过程并获取结构的真实状态，不仅可以修正设计参数，保证施工控制预测的可靠性，同时又是一个安全警报系统，通过警报系统可及时发现和避免桥梁结构在施工过程中出现的超出设计范围的参数以及结构的破坏。

参考文献：

[1]何雨微．跨度斜拉桥施工监测监控体系研究．武汉：武汉理工大学，2002．

[2]余连海．大跨度矮塔斜拉桥施工监控．河南科技，2009（5)：57-58．

[3]李元松，李新平，姜天华，等．大跨度斜拉桥施工控制方法研究．武汉工程大学报，

[4]向中富.桥梁施工控制技术.北京：人民交通出版社，2001.

[5]吴栋材.大跨度斜拉桥变形监测研究.测绘学报，2002，31（3）：278-281.