徐郁峰 邓楚剑

(华南理工大学土木与交通学院，广东 广州 510640)

1 工程概况

大桥主桥为三跨连续的蝶形系杆拱桥，跨径布置为29.25+76.5+29.25=135 m。主梁均为扁平钢箱梁；拱肋为圆形钢管，拱轴线为二次抛物线，横桥向向外倾斜，边腿略向内倾，边腿及主拱肋拱脚钢管内灌注微膨胀混凝土。

桥型整体图见图1。

主桥钢结构安装采用先梁后拱的方式，钢箱梁及拱肋均采用支架拼装施工。主桥在桩基承台施工完毕后，先安装拱脚边腿及与之对应的钢箱梁节段，再依次安装主跨、三角钢架段、边跨主梁。随后逐段安装主拱肋，并张拉吊杆、系杆，最后施工桥面铺装及附属结构。

为改善拱脚受力，大桥设计在合龙前将主拱向边跨侧顶推，并在合龙张拉吊杆后卸除顶推力。

2 施工监控目的

在大桥施工的过程中，各个施工工况都会对现有结构的内力和变形产生或多或少的影响，并且大部分影响将一直累积到最后影响成桥时的结构内力与线型。所以，为了使成桥后结构内力和线型能较好的满足设计要求，在大桥的施工过程中对其关键部位的变形、应变等各项数据进行严格监测和控制是十分必要的。除此之外，还可以根据识别监测的数据来把握施工过程中重要的状态参数，从而达到指导优化施工方案，简化施工流程，消除可能对结构安全和施工安全产生不利影响的因素。

3 施工监控的工作内容

结合该钢管拱桥的施工特点，为了达到施工监控的目的，大桥的施工监控主要工作包括了[1]：1)前期对施工过程建模仿真计算；2)施工现场的数据测量；3)测量结果与计算对比后的参数分析；4)根据分析结果指导调整施工或指导下一步施工。

其中，建模仿真分析是为了获得施工过程中各个阶段结构的内力与变形等理论数据，同时大致掌握工程整体的情况。现场测量的目的是为了获取施工过程中结构内力、变形的实测数据。在完成上述两项工作的基础上，就可以对结构的有关参数进行识别，修正计算理论值。这些工作都是为了进行施工调整服务的，也就是实现施工控制的目的。

4 施工过程的仿真计算

施工过程仿真计算是在施工前，根据设计使用的施工工艺，工序等信息，并考虑多种因素影响，利用有限元计算软件进行建模，得出施工过程中的理论数据，预估需要重点把握的施工阶段，为施工的控制提供理论依据。

本项目的仿真计算有限元模型采用Midas Civil建立，共计601个节点，574个单元。模型如图2所示。

5 施工过程的现场测量与控制

5.1 应力测量控制

拱作为拱桥结构最主要的受力构件，拱的应力水平是施工中最需要关注的一个数据，根据仿真分析计算结果，确定了结构施工过程中应力变化较大的位置，据此安排了传感器的布置方式，具体如图3所示。其中拱的应力测试截面每侧7个，共计14个截面。每个截面又布置4个测点。

主梁的应力测量截面共设5个，分别为主跨跨中、两个边跨跨中和两个三角钢架的跨中。每个测量截面又设顶板3个底板3个共6个测点。

大桥施工过程中应力水平较小，但顶推过程中需要重点监测拱脚的应力变化情况，确保达到设计要求的顶推效果。

5.2 变形测量控制

5.2.1主梁标高

主梁施工采用的是满堂支架法，为了保证桥面线形满足设计要求，需定期对桥面标高进行监测。

标高测量采用的仪器是高精度水准仪。为了减少温度变化对钢桥标高产生的影响，标高的测量时间一般选在早晨太阳出来之前。钢主梁在阳光照射下升温较一般混凝土主梁快，所以测量需要尽快完成。

5.2.2拱肋空间位置

由于钢管拱桥的拱肋一般是分节段吊装，所以每个节段的空间位置不能偏离设计值过多，否则将会与相邻节段焊接空隙过大，拼接后影响拱肋的整体强度，也会对拱受力产生不利影响。而且，如果拱上吊点与梁上吊点偏差过大，吊杆张拉后将会使拱和主梁都产生一个额外的附加轴力。这在拼装过程和体系转换的过程中都将有着不小的安全隐患，因此在吊装和后续施工过程中必须对拱肋的空间位置进行严格监测和控制。

在拱肋吊装过程中，在拱肋中心轴线上和吊点中心布置监测点，并对空间坐标进行监测，确保拱肋的正确拼装。在后续施工中，继续对拱的空间位置进行监测，确保达到设计成桥目标。

5.3 吊杆索力测量控制

中承式拱桥由于需要多根吊杆连接主梁，所以是一种复杂的内部高次超静定结构，且拱桥采用了蝶形拱的形式，吊杆也是向外倾斜的，这就是说吊杆力同时影响了桥梁的横向受力，所以吊杆力对称均匀张拉且达到设计索力是大桥施工的关键工况，吊杆力也是今后桥梁的安全运营的关键因素[2]。因此吊杆力的正确测量是本桥监控工作最重要的内容。

吊杆力的测量采用的是频率法。大桥采用的是双插耳式吊杆(如图4所示)，吊杆与主梁和拱之间均采用插销连接插耳与夹板，同时索体上还有一段调节套筒。该形式的吊杆的边界条件不明确，索体质量不均匀，不同于其他双锚固式吊杆，这导致常用的索力计算公式或者模型无法使用计算，需要使用ANSYS建立新的吊杆有限元模型，对索力—频率关系进行计算，获得准确的理论支持后再进行索力测量。

大桥张拉吊杆时设计工序是先张拉吊杆索力，后拆除拱肋临时支架。但经计算后发现先张拉吊杆力对临时支架稳定性有较大影响，故在我方的建议下改为先拆除临时支架，后张拉吊杆力。在修正理论计算的基础上，我方制定了合理的张拉顺序，在吊杆张拉过程中与施工单位密切配合。在桥面铺装后对索力再次进行测量，对索力偏差偏大的吊杆进行调整，将最终索力与设计索力误差控制在±6%以内。

6 施工监控成果

在本次桥梁施工过程中，经各方人员的通力合作，最终顺利完成了桥梁的施工监控工作，并且取得了良好的效果，线型，应力等实际测量值与设计理论值对比偏差符合设计要求，同时还获得了大量有助于对大桥型研究工作的监控数据。但由于篇幅有限，本文仅列出本次监控工作中最重要的索力监控成果，如表1所示。所有吊杆索力与设计索力控制在±6%之内，监控效果较好。

表1 吊杆索力控制结果

7 结语

大桥采用的蝶形拱结构外观新颖独特，但给施工监控工作带来了一些困难。中承式钢管拱桥的主体结构体系较为明确，传力途径简单，且大桥施工过程中结构应力较小，所以结构应力在安全范围内能够得到保障。在本次监控工作中，监控人员对整个施工过程进行了详细的模拟计算，同时密切监测了大桥施工过程中的重要结构变化阶段，并在此基础上及时提出有效的调整措施，为大桥的高质量、高效率施工提供了强有力的技术保证[3]。这次的监控工作也为同类型的中承式钢管拱桥施工监控工作积累了一定的经验。

参考文献：

[1] 韩大建，苏 成，王卫峰.崖门大桥施工监控的技术流程与主要成果[J].桥梁建设，2003(1)：6.

[2] 颜显玉，李 浩.中山市长江大桥的施工监控[J].华南港工，2008(1)：60-63.

[3] 苏 成，王 涛，范学明.广东西江大桥主桥施工监控技术流程与主要成果[J].福州大学学报(自然科学版)，2005，33(10)：245-259.