大跨度钢斜拉桥的施工监控及其目标精度值
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收 稿 日期 ：０ ２ ２ ２０ ０ ７ １
大跨度斜位桥施工控制的任务就是根据施工全 过程 中实 际发生 的各项影 响桥梁 内力与变形 的参 数， 结合实测的内力与变形数据 ， 随时分析各施 工阶 段 主梁内力 、 变形与设计预测值的差异并找出原因， 提出修正对策， 以确保在全桥建成后桥梁的内力、 外
ｃｎｅｔ ａｄ ｔｏｓ ｃｎｔ ｃｏ ｃｎｒｌ ｔｅ ｔ ｌ ｃ ｉ ｇａ ｏ ｌ ｇｓａ ｆ ｔ ｅ ｏ ｔ ｓ ｍ ｈｄ ｏ ｏ ｓ ｕｔ ｎ ｔ ， ｃｎｒ ｐｅｉｏ ｏｌ ｏ － ｎ ｓ ｌ ｎ ｎ ｅ ｆ ｒ ｉ ｏ ｏ ｈ ｏ ｏ ｒ ｓ ｎ ｆ ｐ ｌ ｔ ｎ ａ ｅ ｂｘｓａｅ ｇ ｄｒ ｌ ｓ ｙｄ ｄｅ ｄ ｃｓ ｄ ｔｉｐｐｒ ｏ－ ｐｄ ｅ ｃｂ － ａｅ ｂｉ ａｅ ｕｓ ｉ ｈ ａｅ． ｈ ｉ ｒ ａｅｔ ｒ ｇ ｒ ｉ ｅ ｎ ｓ ｓ Ｋ ｙ ｒｓ ｂｉ ｅ ｉ ｅｉ ； ｅ ｃｂｅｓ ｙｄ ｉ ｅ ｃｎｔｕｔ ｎ ｎｔｒ ｃｎｒｌ ｆ ｔ ｅ ｗ ｄ ： ｄ ｅｇｎ ｒ ｇ ｓｅｌ ｌ ｔ ｅ ｂ ｄ ； ｓｒｃｉ ｍ ｉ ａｄ ｔ ； ｏ ｒ ｇ ｎ ｅ ｎ ｔ ａ －ａ ｒｇ ｏ ｏ ｏ ｏ ｎ ｏ ｏ ｌ ａ ｓ ｅ ｂｘｓａｅ ｂ ｄｒ ｇａ ｐｅｉｏ ｏ ｃｎｔ ｃｏ ｃｎｒｌ ｔ ｌ － ｐｄ ｅ； ｌ ｃ ｉ ｆ ｓ ｕｔ ｎ ｔ ｅ ｏ ｈ ｉ ｒ ｏ ｒ ｓ ｎ ｏ ｒ ｉ ｏ ｏ
学 报
２０ ０ ３年
顾主梁线形 。而对钢斜拉桥 而言。 其悬臂施工时， 不 能像混凝土主梁那样实现梁端标高与转角的较大调
整： 全焊接接口钢箱梁可以通过焊缝宽度来实现梁 端标高与转角的微小调整， 而全栓接接口钢箱梁， 基 本不能进行调整 。 但钢的容许应力水平高， 且施工阶 段主跨合龙前， 结构刚度相对较小， 对主梁线形调整 较容易。因此， 对钢斜拉桥而言， 施工阶段应以线形 控制为主， 同时兼顾结构内力不超限， 而在成桥后对 结构内力进行调整
除 日照温差 引起的梁体 不规则变化 ， 线形测量应选 择 在温度变化小 、 气候稳定的时候进行， 测量工作持
渡墩至辅助墩部分， 梁段采用支架法施工。 钢箱梁架 设时， 在辅助墩及主、 引桥过渡墩间架设支架， 并将 支架向江中延伸， 与临时墩相连， 利用浮吊将边跨各 相应梁段起吊至支架上， 然后向主、 引桥过渡墩侧纵 向移动， 就位后与前段箱梁焊接， 直至辅助跨完成。
在确保结构安全施工的前提 下， 要做到主梁线形和
内力符合设计规定的允许误差范围。而测量是施工
监控中的重要环节， 它包括几何指标参量的测量和 力学指标参量的测量两部分 ２ １ 几何参ｆ３ 且 ． Ｉ ９ 几何参量测量主要测试桥塔偏位及主梁线形 桥塔偏位测量包括桥塔在顺桥向和横桥向两个方向 变位值的测笙， 量方法叮以采用夭顶基准法 、 测 投影 法、 测距法等， 仪器可采用经纬仪和全站仪。测量成 果可以提供塔柱在 日照下随温度变化发生纵横桥向 偏移的曲线以及在主梁施 工过程中塔柱的变位值。 主梁线形测量包括高程测＇ ｔ和中线测量。为消
２ 施工监控内容与方法
斜拉桥是内部 高次超 静定结构 ， 对成桥线 形 它 有较严的要求 ， 每个结点坐标的变化都会影响结构
曰 一 一 － 一 ．
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２ ４６． ５
图 工 南京长江第二大桥南汉斜拉桥总体布置了 ｍ
中 国 公 路 续的时间越短越好。主梁线形测量结果提供主梁在 各施工阶段的高程实测值和中线实测值； 提供主梁 线形随温度变化关系的曲线 ， 以随时掌握主梁温度 变形的影响ｕ ２２ 索力测盆 ， 拉索索力测量的准确与否直接关系到主梁的线 形与结构内力 ， 因此在施 工中必须确保 索力测 试结 果正确可靠。 索力测敏 一 般采用脉动法， 利用附着拉 索上的高精度传感器拾取拉索在环境振动激励下的 振动信号， 经过滤波、 放大和频谱分析， 再根据频谱 图来确定拉索的 自振动频率， 然后根据 自振频率与 索力的关系确定索力。对大跨度斜拉桥， 由于索长 、 自振动频率低 ， 用脉动法测试采样时间长、 环境干扰 大、 现在有些单位采用磁通量法测试索力， 利用小型 磁电传感器， 通过测定磁电传感器中的磁通量变化 来推算索力变化。南京长江二桥南汉桥安全监测系 统就采用磁弹仪进行索力测试。还有一些学者提 出 用光纤测试索力， 通过索力变化时， 光纤传输途径的
大跨度钢斜拉桥的施工监控及其 目标精度值
都
（ 浙江大学 建筑 ｒ程学 院 ． １ 浙江 杭州
超‘ ・ 艺
３ ２Βιβλιοθήκη Baidu ） １０ ９
３（ ２ ： 浙 江姑盛交通 建设有 限公司 ， 江 绍兴 １（ ７ ２ １ １ ． 浙
摘 要： 结合南京长江第二大桥南汉桥的施工监控， 就大跨度扁平钢箱梁料拉桥施工监控的内容与
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Ａ ｓ ａｔ Ｃ ｍ ｉ ｄ ｔ ｌｅ ｎｔ ｃ ｏ ｃｎｒｌ Ｎ ｎｉ Ｓｃｎ Ｙ ｎ ｉ Ｒｖｒ ｉ ｅ ｔｅ ｂｔ ｃ： ｂｎ ｗ ｈ ｃ ｓ ｕｔ ｎ ｔ ｏ ａｊ ｇ ｏ ｄ ｇｚ ｅ Ｂ ｄ ， ｒ ｏ ｅ ｉ ｉ ｏ ｒ ｉ ｏ ｏ ｆ ｎ ｅ ｒ ａ ｉ ｒｇ ｈ
板局部加厚至 １ ｍｍ， ２ 其余为 １ ｍ ０ ． 南汉斜拉桥采用悬臂施 工， 边跨 合龙 前为对称 悬臂拼装 。 边跨合龙后 ， 为中跨单悬臂拼装 ， 其中过
起的。斜拉桥在施上中表现出来的这种理论与实际 的偏差具有累积性 ， 如不加以及时、 有效地控制和调 整， 随着主梁悬臂施工长度的增加、 主梁标高最终会 显著偏离设计 目标， 造成合龙困难， 并影响成桥后的 内力和线形 因此， 斜拉桥施工监控是保证斜拉桥达 到设计要求的重要 手段 斜拉桥施工监测监控是 个‘ ． 施１ 一 测星一计 算分析一修正一预告” 的循环过程， 最根本的要求是
作者简介： 郝
超（９３）男。 １７ ， 安徽蔽县人， 工学博土后
第１ 期 定进行探讨
都
超： 大跨 度钢针拉桥的施 工监控及其 目标精度值
内力的分配 桥梁线形一且偏离设计值 势必导致内 力偏离设计值 而主梁、 桥塔和拉索之间刚度相差 十 分悬殊， 受拉索垂度、 温度变化、 风力和「照温差、 Ｊ 施 工临时荷载 、 混凝土收缩徐变 等复杂因素干扰， 使力 与变形的关系 十分复杂。在施工计算中虽然可以采 用多种方法， 算出各施工阶段的索力和相应的梁体
变形 。但按理论计算所 给出的索力、 线形进行施 Ｔ ． 时， 结构的实际变形却未必能达到预期的结果 这主 要 是由于设计时所采用的计算参数 、 工临时荷载 施 条件等 与实际工程 中所表现出来的不完全 致所引
１ 工程 概 况
南京长江第二大桥地处长江南京段的八卦洲汉
道， 位于现长汪大桥 下游 １ ｋ １ ｍ处， 分为南北 两汉， 其中南汉主桥为五跨连续钢箱梁斜拉桥， 跨径布置
第１ 卷 ６
第７ 期
２０ ０ ３年 １月
中 国 公 路 学 报 Ｃ ｉ Ｊｕｎｌ ｉ ｗ ｙ Ｔａｓｏｔ ｈ ａ ｒａｏ Ｈｇ ａ ａｄ ｎｐｒ ｎ ｏ ｆ ｈ ｎ ｒ
Ｖｏ． ｌ１ ６
Ｊｎ ． ａ
２． ０ Ｎ ０ ３ ｏ
文 ｔ 编号 ： 川川 ７ ７ Ｏ Ｄ０ －０ Ｉ时 ３ Ｍ ｎ １０ ５
３ 施工控制精度 目标值
没有 误差的施 工是不存在 的， 了施 工巾便于 为
操作， 并有一个量化标准， 有必要订立允许误差标 准 关于预制构件尺寸误 差、 材料特性误差等在一般 施工设计规范中已有规定， 但斜拉桥施工管理项 目 的允许误差尚无标准。中国《 公路斜拉桥设计规范》 （ 试行） 只是指出， 由于斜拉桥是分阶段形成的， 再加 之结构轻柔 ， 故对施工、 材料、 荷载、 温度等影响非常 敏感 ， 各施工阶段误差的积累难以判断 ， 对大跨径斜 拉桥应加强施工控制， 而对施工控制精度的目标值 并没有给出具体规定。 日本对此已进行 了大量研究， 而中国大 多数斜拉桥施 工时 ， 多是根据 白己的技术
方法、 施工监控 目标精度值进行探讨 关键词 ： 梁工程 ； 桥 钢针拉桥 ； 施工监拉 ； 扁平钢箱梁； 目标精度值
中图分类号： ４ ． Ｕ４８２ ７
文献标识码： 八
Ｃ ｎｔ ｃ ｏ ｃｎｒｌ ｃｎｒ ｐｅｉｏ ｏｌ ｄ ｔ ｌ ｃ ｉ ｇａ ｏ ｏ ｓ ｕｔ ｎ ｔ ａ ｏ ｏ ｒ ｓ ｎ ｒ ｉ ｏ ｏ ｎ ｆ ｌ ｇｓａ ｓ ｅ ｃｂ －ｔ ｅ ｂｉｇ ｏ － ｎ ｌ ｌ ｓ ｙｄ ｄｅ ｎ ｐ ｔ ａｅ ａ ｅ ｒ
带来较大的麻烦 。为确保大跨度斜拉桥施工安全顺 利， 现在施土监控越来越受到广大桥 梁建设工作者
的重 视
０ 引
言
斜拉桥是由斜拉索、 加劲梁和桥塔组成的一种 桥面体系以加劲梁受压或受弯为主、 支承体系以斜 拉索受拉、 桥塔受压为主的组合体 系结构 。 它能使材 料充分发挥各 自的特长， 这一特点使斜拉桥成为大 跨度桥梁中最具竞争力的桥型之一。随着技术水平 的提高 ． 斜拉桥的跨度不断增 大， 结构型式也愈趋复 杂， 工艺越来越先进。 但斜拉桥的施工监控却是一顶 比较困难的任务， 尽管可以采用倒退分析 、 前进分析 方法， 从期望的成桥状态计算出每一施工状态的索 力、 结构内力和主梁挠度， 但是按理论计算给出的索 力进行施 工时 ， 实际结构的每一状态 未必能达到设 计值 ， 即存在一定的误差。 这不仅影响桥梁美观和行 车舒适， 同时也使桥梁的最终内力状态偏离设计值 ， 影响桥梁使用寿命 。而且为纠正线形往往会给施工
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形曲线与设计尽量相符。 斜拉桥在施工过程中， 甚至 在成桥运营后 ． 可以充分利用 斜拉索 的‘ 都 ． 主动受
力” 特征， 通过张拉斜拉索实现对主梁线形、 结构内
力的调整 。 广东九江大桥在通车两年后的运营中。 就
成功地实现了调索， 以消除混凝土徐变影响， 改善结 构内力状态。笔者结合近年来参加的南京长江第二 大桥南汉钢斜拉桥的施工监控， 就大跨度钢斜拉桥 施工监控的内容与方法、 工监控 目标精度值 的确 施
为 ：８ ５ ４ ． ５ ． ｍ一２ ６ ５ ２ ｍ十２ ６ ５ １ ８ ５ ｍ＋６ ８ １ ． ｍ－５ ． ｍ
是 口前中国最大跨度斜拉桥 ， 世界第三位 ， 居 也是中
国第一座采用扁平流线形闭口钢箱梁作加劲梁的斜 拉桥， １ 图 为南汉桥整体布置 南汉桥斜拉索为双索 面扇形布置， 采用 高强度平行钢丝外挤包 高密度 聚 乙烯形式拉索， 标准索距 １ ｍ， ５ 最大索长 ３３８ ３． ｍ ， 重 ２． 斜拉索锚固于钢箱梁腹板外侧的钢锚箱 ６７ ｔ ， 上 桥塔高 １５４ ｍ， ９． １ 为分离式倒 Ｙ形混凝 十索塔 主梁断面为扁平流线形闭 口钢箱梁， 其上翼缘为 正 交异性板结构， 中心线处箱梁内净高 ３５ 横向设 ． ） ｎ， ２ ／ ｀双向横坡。箱梁顶板宽 ３， ｏ ３６ｍ， 包括风嘴全宽 ３． ｍ。箱梁设置两道纵隔板 ． ８２ 其中辅助跨及塔下 无索区为实体式纵隔板 ， 其余均为析架式。 布架式纵 隔板上、 下弦杆为 Ｔ形截面， 斜杆为 ０ ０ ｍ 圆钢 ２３ ｍ 管。箱梁横隔板间距 ３７ ｍ， ． ５ 在斜拉索锚 固处横隔
大跨度斜位桥施工控制的任务就是根据施工全 过程 中实 际发生 的各项影 响桥梁 内力与变形 的参 数， 结合实测的内力与变形数据 ， 随时分析各施 工阶 段 主梁内力 、 变形与设计预测值的差异并找出原因， 提出修正对策， 以确保在全桥建成后桥梁的内力、 外
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学 报
２０ ０ ３年
顾主梁线形 。而对钢斜拉桥 而言。 其悬臂施工时， 不 能像混凝土主梁那样实现梁端标高与转角的较大调
整： 全焊接接口钢箱梁可以通过焊缝宽度来实现梁 端标高与转角的微小调整， 而全栓接接口钢箱梁， 基 本不能进行调整 。 但钢的容许应力水平高， 且施工阶 段主跨合龙前， 结构刚度相对较小， 对主梁线形调整 较容易。因此， 对钢斜拉桥而言， 施工阶段应以线形 控制为主， 同时兼顾结构内力不超限， 而在成桥后对 结构内力进行调整
除 日照温差 引起的梁体 不规则变化 ， 线形测量应选 择 在温度变化小 、 气候稳定的时候进行， 测量工作持
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在确保结构安全施工的前提 下， 要做到主梁线形和
内力符合设计规定的允许误差范围。而测量是施工
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２ 施工监控内容与方法
斜拉桥是内部 高次超 静定结构 ， 对成桥线 形 它 有较严的要求 ， 每个结点坐标的变化都会影响结构
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图 工 南京长江第二大桥南汉斜拉桥总体布置了 ｍ
中 国 公 路 续的时间越短越好。主梁线形测量结果提供主梁在 各施工阶段的高程实测值和中线实测值； 提供主梁 线形随温度变化关系的曲线 ， 以随时掌握主梁温度 变形的影响ｕ ２２ 索力测盆 ， 拉索索力测量的准确与否直接关系到主梁的线 形与结构内力 ， 因此在施 工中必须确保 索力测 试结 果正确可靠。 索力测敏 一 般采用脉动法， 利用附着拉 索上的高精度传感器拾取拉索在环境振动激励下的 振动信号， 经过滤波、 放大和频谱分析， 再根据频谱 图来确定拉索的 自振动频率， 然后根据 自振频率与 索力的关系确定索力。对大跨度斜拉桥， 由于索长 、 自振动频率低 ， 用脉动法测试采样时间长、 环境干扰 大、 现在有些单位采用磁通量法测试索力， 利用小型 磁电传感器， 通过测定磁电传感器中的磁通量变化 来推算索力变化。南京长江二桥南汉桥安全监测系 统就采用磁弹仪进行索力测试。还有一些学者提 出 用光纤测试索力， 通过索力变化时， 光纤传输途径的
大跨度钢斜拉桥的施工监控及其 目标精度值
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３（ ２ ： 浙 江姑盛交通 建设有 限公司 ， 江 绍兴 １（ ７ ２ １ １ ． 浙
摘 要： 结合南京长江第二大桥南汉桥的施工监控， 就大跨度扁平钢箱梁料拉桥施工监控的内容与
ＨＡＯ ｈ ｏ＇ Ｃ ａ ＇ ＝
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作者简介： 郝
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超： 大跨 度钢针拉桥的施 工监控及其 目标精度值
内力的分配 桥梁线形一且偏离设计值 势必导致内 力偏离设计值 而主梁、 桥塔和拉索之间刚度相差 十 分悬殊， 受拉索垂度、 温度变化、 风力和「照温差、 Ｊ 施 工临时荷载 、 混凝土收缩徐变 等复杂因素干扰， 使力 与变形的关系 十分复杂。在施工计算中虽然可以采 用多种方法， 算出各施工阶段的索力和相应的梁体
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１ 工程 概 况
南京长江第二大桥地处长江南京段的八卦洲汉
道， 位于现长汪大桥 下游 １ ｋ １ ｍ处， 分为南北 两汉， 其中南汉主桥为五跨连续钢箱梁斜拉桥， 跨径布置
第１ 卷 ６
第７ 期
２０ ０ ３年 １月
中 国 公 路 学 报 Ｃ ｉ Ｊｕｎｌ ｉ ｗ ｙ Ｔａｓｏｔ ｈ ａ ｒａｏ Ｈｇ ａ ａｄ ｎｐｒ ｎ ｏ ｆ ｈ ｎ ｒ
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３ 施工控制精度 目标值
没有 误差的施 工是不存在 的， 了施 工巾便于 为
操作， 并有一个量化标准， 有必要订立允许误差标 准 关于预制构件尺寸误 差、 材料特性误差等在一般 施工设计规范中已有规定， 但斜拉桥施工管理项 目 的允许误差尚无标准。中国《 公路斜拉桥设计规范》 （ 试行） 只是指出， 由于斜拉桥是分阶段形成的， 再加 之结构轻柔 ， 故对施工、 材料、 荷载、 温度等影响非常 敏感 ， 各施工阶段误差的积累难以判断 ， 对大跨径斜 拉桥应加强施工控制， 而对施工控制精度的目标值 并没有给出具体规定。 日本对此已进行 了大量研究， 而中国大 多数斜拉桥施 工时 ， 多是根据 白己的技术
方法、 施工监控 目标精度值进行探讨 关键词 ： 梁工程 ； 桥 钢针拉桥 ； 施工监拉 ； 扁平钢箱梁； 目标精度值
中图分类号： ４ ． Ｕ４８２ ７
文献标识码： 八
Ｃ ｎｔ ｃ ｏ ｃｎｒｌ ｃｎｒ ｐｅｉｏ ｏｌ ｄ ｔ ｌ ｃ ｉ ｇａ ｏ ｏ ｓ ｕｔ ｎ ｔ ａ ｏ ｏ ｒ ｓ ｎ ｒ ｉ ｏ ｏ ｎ ｆ ｌ ｇｓａ ｓ ｅ ｃｂ －ｔ ｅ ｂｉｇ ｏ － ｎ ｌ ｌ ｓ ｙｄ ｄｅ ｎ ｐ ｔ ａｅ ａ ｅ ｒ
带来较大的麻烦 。为确保大跨度斜拉桥施工安全顺 利， 现在施土监控越来越受到广大桥 梁建设工作者
的重 视
０ 引
言
斜拉桥是由斜拉索、 加劲梁和桥塔组成的一种 桥面体系以加劲梁受压或受弯为主、 支承体系以斜 拉索受拉、 桥塔受压为主的组合体 系结构 。 它能使材 料充分发挥各 自的特长， 这一特点使斜拉桥成为大 跨度桥梁中最具竞争力的桥型之一。随着技术水平 的提高 ． 斜拉桥的跨度不断增 大， 结构型式也愈趋复 杂， 工艺越来越先进。 但斜拉桥的施工监控却是一顶 比较困难的任务， 尽管可以采用倒退分析 、 前进分析 方法， 从期望的成桥状态计算出每一施工状态的索 力、 结构内力和主梁挠度， 但是按理论计算给出的索 力进行施 工时 ， 实际结构的每一状态 未必能达到设 计值 ， 即存在一定的误差。 这不仅影响桥梁美观和行 车舒适， 同时也使桥梁的最终内力状态偏离设计值 ， 影响桥梁使用寿命 。而且为纠正线形往往会给施工
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形曲线与设计尽量相符。 斜拉桥在施工过程中， 甚至 在成桥运营后 ． 可以充分利用 斜拉索 的‘ 都 ． 主动受
力” 特征， 通过张拉斜拉索实现对主梁线形、 结构内
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成功地实现了调索， 以消除混凝土徐变影响， 改善结 构内力状态。笔者结合近年来参加的南京长江第二 大桥南汉钢斜拉桥的施工监控， 就大跨度钢斜拉桥 施工监控的内容与方法、 工监控 目标精度值 的确 施
为 ：８ ５ ４ ． ５ ． ｍ一２ ６ ５ ２ ｍ十２ ６ ５ １ ８ ５ ｍ＋６ ８ １ ． ｍ－５ ． ｍ
是 口前中国最大跨度斜拉桥 ， 世界第三位 ， 居 也是中
国第一座采用扁平流线形闭口钢箱梁作加劲梁的斜 拉桥， １ 图 为南汉桥整体布置 南汉桥斜拉索为双索 面扇形布置， 采用 高强度平行钢丝外挤包 高密度 聚 乙烯形式拉索， 标准索距 １ ｍ， ５ 最大索长 ３３８ ３． ｍ ， 重 ２． 斜拉索锚固于钢箱梁腹板外侧的钢锚箱 ６７ ｔ ， 上 桥塔高 １５４ ｍ， ９． １ 为分离式倒 Ｙ形混凝 十索塔 主梁断面为扁平流线形闭 口钢箱梁， 其上翼缘为 正 交异性板结构， 中心线处箱梁内净高 ３５ 横向设 ． ） ｎ， ２ ／ ｀双向横坡。箱梁顶板宽 ３， ｏ ３６ｍ， 包括风嘴全宽 ３． ｍ。箱梁设置两道纵隔板 ． ８２ 其中辅助跨及塔下 无索区为实体式纵隔板 ， 其余均为析架式。 布架式纵 隔板上、 下弦杆为 Ｔ形截面， 斜杆为 ０ ０ ｍ 圆钢 ２３ ｍ 管。箱梁横隔板间距 ３７ ｍ， ． ５ 在斜拉索锚 固处横隔