京杭运河特大桥主桥施工监控

京杭运河特大桥主桥施工监控

摘要针对京杭运河特大桥主桥的特点，介绍了其施工监控的目的和意义、施工监控的计算方法、施工监测的内容。提出在施工监控中标高、索力以及应变测试时应注意的事项，介绍了斜拉桥合拢施工的工作流程及后续工作应注意的问题。

关键词斜拉桥施工监控立模标高索力应变合拢

中图分类号：tu74 文献标识码：a 文章编号：

工程概况

京杭运河特大桥位于江苏省扬州市境内，横跨京杭运河，是江都至六合高速公路上的控制性工程。京杭运河特大桥主桥为双塔双索面混凝土斜拉桥，孔跨布置为28.5m+79.5m+248m+79.5m+28.5m，边跨设有辅助墩。主梁为双向预应力混凝土结构，截面为边主梁形式,，边主梁之间用横梁及桥面板相连，桥面板厚度为30cm，主梁顶面设2%双向横坡，斜拉索采用扇形索面布置。

施工监控的目的和意义

京杭运河特大桥主桥为双塔双索面混凝土斜拉桥，主桥支撑体系采用半漂浮体系，在边墩、辅助墩墩顶处设纵向活动支座，单侧横向约束；在主塔处设纵向活动支座，横桥向设有横向支座。结构较为复杂，为了确保主桥在施工过程中结构受力和变形始终处于安全的范围内，且成桥后的主梁线形符合设计要求，结构恒载内力状态接近设计期望，在主桥施工过程中必须进行严格的施工控制。

斜拉桥作为大跨度高次超静定结构，所采用的施工方法、材料性能、浇筑程序、立模标高以及斜拉桥的安装索力等都直接影响成桥的线形与受力，且施工现状与设计的假定总会存在差异，为此必须在施工中采集需要的数据，及时掌握结构实际状态，并通过计算，对浇筑主梁立模标高和斜拉桥的安装索力给以调整与控制，以满足设计的要求。

通过施工过程的数据采集和优化控制，在施工中逐步做到把握现在，预估未来，避免施工差错，尽可能减少索力调整工作量，缩短工期，节省投资。

施工监控的计算

采用桥梁通用有限元分析软件midas/civil 2010复核设计计算所确定的理论成桥状态和施工状态，同时结合通用有限元软件桥梁博士3.0来进行塔柱和主梁施工过程中的空间局部应力分析。通过对全桥各施工工况进行空间模拟分析，并提出各施工控制工况下主梁线形、索塔的变形、斜拉索内力及相关位置的应力状态。结合施工过程中测得的各阶段主梁、索塔内力（应力）与变形、斜拉索索力等数据，考虑温度的影响，随时分析各施工阶段主梁、索塔内力和变形、实际索力与设计索力预测值的差异并找出原因，提出修正方案，避免误差的积累，以确保成桥后全桥内力状态和线形与设计保持一致。

现场监测内容及注意事项

标高测量

标高测量是整个大桥各块段施工时的立模标高按照理论计算结

果给出。由于斜拉桥跨径大、悬臂长度较大，白天在日照的作用下，主梁的上表面温度较高，混凝土产生膨胀，而主梁下表面的温度相对较低，从而使悬臂端部有下挠变形的趋势，并且白天主梁、斜拉索以及索塔的温度场不均匀，所以立模时要尽量避免温度的影响，选择在温度较低并且温度场比较稳定的凌晨进行。

索力测量

京杭运河特大桥在施工时，斜拉索分三次张拉：第一次张拉是在挂篮处于空载状态下进行，第二次张拉在浇完块段一半混凝土之后进行，第三次张拉在块段混凝土浇完并养护达到强度之后进行。第一次张拉时由于索力比较小，且挂篮处于空载状态，斜拉索的垂度效应最明显，这时候测量索力往往比较困难，应以张拉千斤顶的油压表读数为主要参考，第二、三次张拉时斜拉索的索力较大，能比较方便的用索力仪测出索力。和标高测量一样，索力测量也要尽量避免温度的影响，选择在温度比较低且温度场稳定的时段进行

应力测试

混凝土斜拉桥在施工时的应力测试非常重要，它能及时反映桥梁在施工时是否处于安全状态。斜拉桥施工中的主梁应力测试是一项长期的、艰苦的现场监测工作。我们经过长期使用大量的不同类型的应变测试元件进行测试分析，认为针对混凝土结构选用振弦式应变计测试结果较好，且长期的稳定性也较好。对于不同截面可选用不同压应变量程的应变计，受拉区采用振弦式钢筋应变计。京杭运

河特大桥采用了国产的优质振弦式应变计，实际测试过程中，必须在试验段混凝土内埋入应变计以消除非应力应变，同时对徐变应力进行较为准确的计算，以便掌握混凝土的实际应力状况。

边跨和主跨的合拢

边跨和主跨合拢是整个大桥施工的关键环节，合拢质量的好坏关系到成桥状态的好坏，主跨和边跨的合拢应引起高度重视。整个合拢工作主要有合拢前的准备工作、合拢口混凝土浇筑以及合拢后的养护。合拢前主要工作有：对合拢口两侧的标高、合拢口宽度等进行2至3天的连续观测，作为合拢施工依据；进行合拢段钢筋绑扎（不绑紧）、预应力管道安装、预应力穿束；设置合拢压重水箱，在低温稳定时段锁定合拢支撑架。合拢时的工作有：在低温稳定时段浇筑合拢口混凝土，同时同步释放压重水箱中的水，保证合拢口在浇筑混凝土时受力平稳。合拢后的工作有：对合拢口混凝土及时洒水养护，保持合拢口混凝土处于湿润状态，待混凝土达到指定强度后，拆除合拢支撑架，并进行合拢口预应力张拉。

京杭运河特大桥施工监控结果

主梁线型

京杭运河特大桥成桥后在比较均匀的温度场下测量了桥面标高，桥面标高测点位于两侧边主梁桥面处，全桥主梁标高实测值与理论值很好的吻合，两者误差很小，均控制在20mm以内，整体线型平顺。从图4可以看出，5年后全桥主梁线型高于设计线型，符合收缩徐变对主梁标高的影响规律，达到了监控目标。

索力

京杭运河特大桥成桥后实测索力值与理论值吻合较好，相对误差都控制在理想范围内（±5%以内），斜拉索受力合理。

主梁控制截面应变

大桥成桥后应力测量结果与理论计算基本吻合，结合大桥合拢时测得的应力，可知全桥结构受力安全，处于理想状态。

6. 结语

1）在混凝土斜拉桥的悬浇施工中，当前施工梁段斜拉索的分次索力和标高的全过程控制同等重要，它将决定相邻梁段线型的控制精度；对长索用传感器进行标定可减少外界因素的干扰，提高测力的精度。

2）立模和第三次张拉时，同步实测温度场（特别是索、梁温差等）有利于设计参数的准确识别；跟踪监测主梁中关键截面的应变，不仅对主梁应力安全起预警作用，而且还可对理论的收缩、徐变参数进行校核。

3）根据理论分析结果：后期混凝土的收缩和徐变将对大桥有较大影响，会使中跨主梁向下变形，塔顶水平偏位向中跨增加，这是正常的。建议管理单位在运营过程中加强后期的长期观测，密切关注斜拉桥的各项参数变化，定期检测，确保京杭运河特大桥主桥在设计使用期限内处于一个良好的运营状态。

参考文献：