矮塔斜拉桥施工监控

Ｈｉｇｈｗａｙｓ＆Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ　公　路　与　汽　运　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ　第１期　１００　２００８年１月　矮塔斜拉桥施工监控　李传习，余支福，陈富强　（长沙理工大学桥梁与结构工程学院，湖南长沙４１００７６）　摘要：针对矮塔斜拉桥的特点，结合株洲湘江四桥三塔四跨矮塔斜拉桥，介绍了矮塔斜拉桥　施工监控的思路、方法和工程经验，并阐述了施工控制要点。　关键词：桥梁；施工监控；矮塔斜拉桥；标高；应力；索力　中图分类号：Ｕ４４８．２７　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７１—２６６８（２００８）Ｏ１—０ｉ００～０３　就受力特性而言，矮塔斜拉桥（又称部分斜拉　个节段，两桥塔主梁相接处为一合龙段，编号顺序为　桥）综合了连续梁、传统斜拉桥的优势，即利用主梁　桥塔近端向远端递增。　的受弯、受压和拉索的受拉来承受竖向荷载；就结构　西　生　刚度而言，矮塔斜拉桥介于连续梁和传统斜拉桥之　间。其主要构造特点：①桥跨布置主、边跨跨径比　接近连续梁；②索塔塔高较低，根据日本的设计经　７５　ｍ　７５　ｍ　验，塔高一般为主跨的１／１２～１／８；③主梁截面布置　类似连续梁，根部刚度较大；④斜拉索布置较集中，　图１株洲湘江四桥布置图　通常布置在边跨、中跨跨中１／３附近；⑤索塔两边　拉索为１根，通过索导管以索鞍形式通过；⑥悬臂　２　施工控制的目的和意义　施工过程中及合龙后，除张拉外基本不需进行拉索　施工控制是一个“预告一量测一识别一修正一　索力调整。与传统斜拉桥相比，矮塔斜拉桥具有如　预告”的循环过程，即所谓自适应控制系统。基本思　下优点：①索塔塔高较低，施工简单；②斜拉索应　路：首先用规范的参数计算结构的响应，然后和实际　力变化幅度较小，可充分发挥拉索高强钢筋的材料　测量结果进行比较，修正参数，直至与实际结构相吻　性能；③梁体刚度较大，施工过程中及合龙后，一般　合。经过几个节段的施工，就可以得到合适的参数。　不需进行索力调整，方便施工。　施工控制的目的：确保桥梁施工中的安全和顺利合　龙；确保结构内力合理，达到设计要求的状态，并保　１　工程概况　证有足够的稳定性；确保成桥线形符合设计要求。　株洲湘江四桥主桥为预应力砼矮塔斜拉桥，设　预应力砼矮塔斜拉桥的特点决定了其施工监控中主　计为双向六车道，荷载等级为城市Ａ级。为一联　要关注主梁的线形变化，而将主塔变形及主梁应力　（７５　ｍ＋１４０　ｍ＋１４０　ｍ＋７５　ｍ）预应力砼三塔单索　变化降为次要部分。所以矮塔斜拉桥施工控制的原　面部分斜拉桥（见图１）。采用塔梁固结、梁墩分离　则是以主梁的线形控制为主，同时兼顾拉索的索力　的结构形式，斜拉索为竖琴形单索面，横向分２排　及梁体的合理应力。在施工控制中，要进行多项测　（间距９０　ｃｍ）；斜拉索采用环氧喷涂钢绞线，单根钢　试，有物理力学参数的测量，如砼的容重、弹性模量、　绞线直径为１５．２　ｍｍ，每索由３７根钢绞线组成。　砼的抗压强度和徐变系数等，也有施工中荷载参数　每个塔上各８对斜拉索，斜拉索锚固于主梁中室隔　的测量，如施工荷载、自重和临时荷载等，主要是为　板中央锚索区，两端张拉。拉索的编号顺序由每个　了使计算参数与实际参数一致。　桥塔的近端向远端递加，最近端为１号，最外端为８　号，分东西两侧，用Ｅ、ｗ表示。３个桥塔２Ｏ　、２１　、　３施工监控的计算　２２　用Ａ、Ｂ、Ｃ表示。主梁采用挂篮施工，２Ｏ　桥塔　施工监控的计算是对设计方确定的成桥状态和　西侧２４个节段、东侧２２个节段，中间２１　桥塔两端　施工状态进行复核，以保证施工过程的安全和可靠，　均为２２个节段，２２　桥塔东侧２４个节段、西侧２２　确保建成后桥梁线形和内力满足规范和设计要求，　维普资讯 http://www.cqvip.com 总第１２４期　是施工监控系统的重要组成部分。预应力砼矮塔斜　拉桥一般采用挂篮悬浇法施工，在架设中结构体系　不断变化。因此，在其施工阶段应根据当时结构体　系和荷载状况选择正确的计算图式进行计算、分析。　株洲湘江四桥施工监控中，按照施工和设计所　确定的施工工序及设计所提供的基本参数，对施工　过程进行正装计算，得到各施工状态及成桥状态下　的结构受力和变形等控制数据。同时根据现场测定　的砼容重、弹性模量和收缩徐变系数等参数，实时修　正计算模型。　４现场监测内容和控制要点　４．１立模标高　同普通斜拉桥一样，由于跨径大、悬臂长，白天　在太阳的照射和温度变化的作用下，箱梁的顶底面　和箱内外形成温差，顶面温度高，砼膨胀，相对而言，　底面温度低，砼收缩，ｐ　从而使悬臂箱梁有下挠变形的　趋势；到晚上，箱梁顶底面散热较快，温度下降迅速，　而箱梁内由于空气不流通，散热慢，温度相对较高，　从而形成箱内和箱外的温差，箱内温度高，砼膨胀，　而箱外温度相对较低，砼收缩，使悬臂箱梁又有上挠　变形的趋势。因此，在确定立模标高时，要尽量避免　温度的影响，选在温度场较为平稳的凌晨进行。因　工期需要需在白天立模时，可先实测前一节段箱梁　的梁底标高，然后用测得的标高加上这两块梁底监　控计算的高差得到立模标高。这样测量得到的前一　节段的标高已经包含温度的影响。此时需注意控制　测量前一节段标高的时间和定位标高的时间差（不　超过１　ｈ）。　４．２斜拉索索套管的定位　斜拉索索套管位置、方向控制应引起重视。拉　紧后的拉索若与下索管不平行，甚至抵紧一侧索管，　会影响安装减振器并使拉索在此处承受剪力，从而　大大降低拉索的承载能力。矮塔斜拉桥一般索较　短，垂度较小，而索套管的水平倾角较小，其顶口和　底口处在不同的主梁断面位置且跨度较大（该桥水　平跨度约３　ｍ），在索套管定位时要重点考虑由于主　梁不同断面挠度变化不同引起的套管角度变化，在　安装时进行预偏。　４．３索力测试　索力测试中应注意对索的理论振动长度的选　取，对于前几对短索，还要考虑抗弯刚度的影响，进　行测量前的标定工作。另外，索较短时，也要考虑索　１０１　的底端用于保护拉索的钢套管（长度固定）对斜拉索　频率的影响。　４．４应力测试　在砼中埋设应变计（见图２），测量得到的应变　包含了砼收缩等非受力应变。为了得到实测的受力　应变，还需测量砼收缩等非受力应变。为此，可做１　个砼试块，测量砼收缩的影响规律。　图２　株洲湘江四桥传感器布置标准梁断面图　单索面斜拉桥采用大悬臂箱梁截面，拉索在箱　梁的中部及预应力束的布置位置等，使单索面斜拉　桥的剪力滞效应较严重。因此，在应力测试时，要注　意应变计的布置位置，以便全面掌握结构的受力。　若应变计布置太少，不能全面正确反映箱梁剪力滞。　４．５温度影响　在株洲湘江四桥的施工监控中，季节温度对主　梁的标高影响较小，可以不考虑。但日照温差影响　较大，监控中应予以重视。　４．６预应力张拉　矮塔斜拉桥和普通斜拉桥相比，具有主梁截面　高度变化明显、梁底线形曲率较大的特点，因此，在　后期预应力全面张拉中，应对主梁各关键截面的轴　向及竖向应力状态进行监测，发现异常应及时中断　张拉，以免因张拉后期预应力筋的径向力而造成箱　梁底板开裂。　５株洲湘江四桥施工控制的成桥效果　５．１主梁线形　成桥恒载状态下，湘江四桥主桥主梁梁底标高　实测值与理论值吻合良好，两者误差较小（≤４－２０　ａｒｍ），主梁线形平顺流畅。图３为主梁恒载状态下　桥面标高实测值与理论值关系曲线。　．【喧　墩顶　墩顶　墩顶　梁段　图３成桥状态桥面标高实测值与理论值的比较　公　与∽　汽　运　维普资讯 http://www.cqvip.com

１０２　公　与　汽　运　Ｈｉ　ｇｈｗａｙｓ＆Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ　第１期２Ｏ　§罩　Ｙ月　５．２主梁关键截面应变　力符合设计要求，受力状况良好，主梁结构安全可靠。　５．３索　力　成桥恒载状态下，主梁关键截面位置上下缘应　变实测结果（见图４）表明，关键截面上下缘实测应　索力实测结果（见表１）表明，成桥恒载状态下，　变值基本处于计入和不计入徐变的理论值之间，由　应变值换算的应力值均满足规范要求。主梁结构受　湘江四桥主桥各斜拉索索力实测值与理论值吻合良　好，相对误差均较小（≤±５　），斜拉索受力合理。　３５０　３ｏ０　虑徐变１　徐变１　２５０　２００　ｉ　１５０　ｌｏ０　５０　０　应变计编号　（ａ）上缘　应变计编号　（ｂ）下缘　ｌ、２、３分别为２Ｏ　墩西２Ｏ号块、东５号块、东ｌ５号块末端；４为２０　墩与２１　墩合龙段；５、６分别为２１　墩西８号块、　东２号块末端；７、８、９分别为２２　墩西２Ｏ号块、东１ｌ号块、东２ｌ号块末端　圈４成桥状态下关键截面主梁应变实测值与理论值比较　湖　姗　瑚　猢　啪　啪　踟　０　如　∞　∞　∞　∞　∞　∞　０　一　～　一　表１一　一　＿　．　二期恒载后实测索力与理论值比较　６　结　论　１）主梁线形是矮塔斜拉桥施工监控的主要对　象，同时也需兼顾拉索索力和梁体合理应力。　参考文献：　Ｉ－１］林玉森，张运生，强士中．矮塔斜拉桥的施工监控技术　研究［Ｊ］．公路，２００５（５）．　２）矮塔斜拉桥和普通斜拉桥相比，斜拉索套管　水平倾角较小，水平跨度大，不同断面主梁挠度的变　化对套管角度的影响不可忽略。　３）矮塔斜拉桥拉索的长度一般较短，索力测量　［２３　欧阳永金，吴荔青．独塔单索面单排索预应力混凝土部　分斜拉桥施工控制［Ｊ］．桥梁建设，２００２（６）．　［３３刘建，李传习，刘扬，等．多塔斜拉桥施工过程现场　控制［Ｊ］．公路交通技术，２００６（１）．　［４］徐君兰．大跨度桥梁施工控制［Ｍ］．北京：人民交通出　版社，２０００．　时，除需考虑索长的修正外，还要考虑短索单位索重　的修正。　收稿日期：２００７一ｌＯ一３１　百科网 www.bk188.cn 网罗天下 http://www.web17.cn/