2009年監(jiān)理工程師考試輔導(dǎo)：施工監(jiān)控技術(shù)

　　1.前言

　　自錨式懸索橋不同于一般的懸索橋，是一種新興的適用于城市地區(qū)的新橋型。它的主纜直接錨固在加勁梁的梁端，由主梁直接承受主纜中的水平拉力，不需要龐大的錨碇，這給不方便建造錨碇的地方修建懸索橋提供了一種解決方法。1915年德國(guó)就修建了第一座自錨式懸索橋，日本1990 年建成的北港橋，韓國(guó)1999 年建成的永宗大橋堪稱是自錨式懸索橋的代表。

　　自錨式懸索橋有如下特點(diǎn)：

　　(1)在外形結(jié)構(gòu)上，取消了其它懸索橋兩端大體積錨錠混凝土，節(jié)省了占地面積。

　　(2)在受力結(jié)構(gòu)上，利用橋梁橋面系來(lái)平衡主纜的水平拉力，懸索部分和鋼桁梁自成體系形式，上部結(jié)構(gòu)中的恒載和活載通過(guò)自錨體系傳力至索塔，再傳至索塔基礎(chǔ)，最后傳力至地基[1]。

　　(3)在施工步驟上，其它懸索橋先施工主纜，然后再進(jìn)行梁體的安裝或澆筑，而自錨式懸索橋由于主纜錨固在主梁兩端，故先進(jìn)行鋼桁梁的施工，再安裝主纜。

　　(4)在施工監(jiān)測(cè)監(jiān)控上，自錨式懸索橋要求精度較其它懸索橋高，鋼梁拼裝、主纜安裝調(diào)整、索夾和吊桿的安裝調(diào)整、索塔的偏位變形等都應(yīng)在監(jiān)控之下，使橋梁時(shí)刻處在良好的施工控制狀態(tài)和操作狀態(tài)。 總之，自錨式懸索橋保留了傳統(tǒng)懸索橋的外形, 橋梁造型美觀,在地基很差或錨碇修建困難的地區(qū)也可采用，是城市中小跨徑橋梁設(shè)計(jì)方案的理想選擇[2]。

　　2.橋梁施工監(jiān)控

　　橋梁施工監(jiān)控是一個(gè)“施工—測(cè)量—計(jì)算分析—修正—預(yù)告”的循環(huán)過(guò)程，即通過(guò)事先在塔、梁和拉索等主要部位埋設(shè)數(shù)種性能各異的的傳感器和相關(guān)的測(cè)試儀器獲得大量的數(shù)據(jù)，包括幾何參量和力學(xué)參量;并利用高效計(jì)算機(jī)程序，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，并確定一個(gè)階段的施工參數(shù)。通過(guò)二者的有機(jī)結(jié)合，調(diào)整控制橋梁的內(nèi)力和線形，實(shí)現(xiàn)橋跨結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和線形同時(shí)達(dá)到設(shè)計(jì)預(yù)期值，確保橋梁施工安全和正常運(yùn)營(yíng)，并保證其具有優(yōu)美的外觀形狀。 自錨式柔性懸索鋼桁梁橋的主纜錨固在橋梁兩端的鋪錠橫梁上，加勁鋼桁梁的兩端也分別埋入兩端的錨錠橫梁中，錨固梁通過(guò)板式橡膠支座支撐在橋臺(tái)上，主纜水平力與加勁梁水平力平衡，如主纜張拉力過(guò)大則容易引起加勁鋼桁梁內(nèi)力超限，造成加勁梁局部失穩(wěn)，甚至全橋垮塌，主纜鞍座偏心過(guò)大，造成主塔彎曲拉應(yīng)力過(guò)大，形成施工過(guò)程的不安全。 監(jiān)控計(jì)算采用的基本方法是倒拆法，即通過(guò)從成橋狀態(tài)倒拆結(jié)構(gòu)的過(guò)程進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析來(lái)得到每一工況段結(jié)構(gòu)的內(nèi)力狀態(tài)和位移狀態(tài)。倒拆法在計(jì)算時(shí)由于設(shè)汁時(shí)所采用的計(jì)算參數(shù)諸如材料彈性模量、構(gòu)件的重量、混凝土的收縮徐變系數(shù)、施工中溫度變化以及施工臨時(shí)荷載條件等與實(shí)際工程中所表現(xiàn)出來(lái)的不完全一致，因此計(jì)算只能按假設(shè)的理想狀態(tài)進(jìn)行計(jì)算，然后：再根據(jù)施工過(guò)程中所監(jiān)測(cè)到的實(shí)際結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)原假設(shè)計(jì)算施工控制的目標(biāo)值進(jìn)行必要的調(diào)整，以保證主體結(jié)構(gòu)在施工過(guò)程中的安全并最終達(dá)到或接近設(shè)計(jì)成橋狀態(tài)。

　　3.確定初始狀態(tài)及建立模型

　　在施工過(guò)程應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況對(duì)設(shè)計(jì)成橋狀態(tài)重新進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算，來(lái)確定最優(yōu)的成橋狀態(tài)，以此作為監(jiān)控計(jì)算初始狀態(tài)。 根據(jù)其跨度L、垂度 、荷載 值，以主纜一端為坐標(biāo)原點(diǎn)，平行橋跨縱軸方向?yàn)閤軸，建立平面坐標(biāo)系，利用拋物線方程，并依照設(shè)計(jì)部門確定的設(shè)計(jì)成橋線形來(lái)確定成橋狀態(tài)：

　　施工控制參數(shù)包括：構(gòu)件自重 、施丁荷載P、結(jié)構(gòu)溫度△t和施工周期T;節(jié)段立模(或拼裝)時(shí)的標(biāo)高、索力值及張拉順序和塔頂位移;節(jié)段施工完畢的標(biāo)高、索力值及張拉順序和塔頂偏位，中間調(diào)索時(shí)的標(biāo)高、索力值及張拉順序和塔頂偏位。計(jì)算假定是對(duì)全橋豎向恒載和溫度變化采用平面有限元分析法，即建立平面桿系計(jì)算模型，主纜、吊索為索單位，其它為梁?jiǎn)卧�，主纜與吊索的抗彎剛度不計(jì)，進(jìn)行非線性結(jié)構(gòu)分析。

　　4.施工監(jiān)控實(shí)施

　　自錨式懸索橋施工監(jiān)控的主要內(nèi)容有索塔偏位、梁體線形、索力測(cè)量、溫度測(cè)試、應(yīng)力測(cè)試等。

　　(1)主塔塔偏測(cè)量

　　由于主塔在施工和成橋狀態(tài)均通過(guò)吊桿和主纜承擔(dān)相當(dāng)部分的荷載，在不平衡荷載和大氣溫差及照射下均會(huì)使主塔產(chǎn)生不同程度的變形，為了不影響索力調(diào)整，須掌握主塔在自然條件下的變化規(guī)律以及在索力影響下偏離位置的程度。 主塔塔偏測(cè)量主要采用測(cè)距法，使用全自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀和全站儀等儀器設(shè)備，對(duì)順橋向和橫橋向兩個(gè)方向變位值進(jìn)行測(cè)量。測(cè)站點(diǎn)一般布置在橋梁軸線上適當(dāng)位置，觀測(cè)點(diǎn)的布置可隨測(cè)試階段作相應(yīng)的適時(shí)調(diào)整，一般設(shè)置在塔樁側(cè)壁或頂端部位。主塔塔偏測(cè)量可以提供塔柱在索力調(diào)整過(guò)程中塔柱的變位以及在日照下隨溫度變化發(fā)生縱橫橋向偏移的曲線。

　　(2)加勁鋼桁梁線形控制

　　鋼桁梁線形控制包括高程控制、位置控制和中線控制。 由于鋼桁梁拼裝時(shí)各構(gòu)件拼裝時(shí)極易造成梁體產(chǎn)生傾斜、扭曲、偏離軸心位置，為保證梁預(yù)拱度符合設(shè)計(jì)要求，保證中跨跨中合攏，必須控制主梁中線測(cè)量和位置測(cè)量。 位置控制和中線控制是將全站儀安置在橋梁軸線和主縱梁軸線上，以橋軸線上某一點(diǎn)為后視點(diǎn)，采用視準(zhǔn)線法直接利用小鋼尺測(cè)量每一片橫梁的偏離值以及用小垂球測(cè)量鋼桁梁的垂直度。高程控制采用水準(zhǔn)測(cè)量法，測(cè)出每一片鋼桁梁的安裝的標(biāo)高，與設(shè)計(jì)值比較并調(diào)整至誤差范圍內(nèi)為止。