市政钢管混凝土系杆拱桥施工监控要点及对策

李超群 夏宇 罗临建

摘要：本文以某市政工程大桥施工监控为例，论述了施工监控目的、施工应力监测内容及方法、施工位移监测内容及方法，并总结了施工监测工况关键点，对各阶段施工监控对策展开了分析。经工程实践表明，应用于施工控制的施工监控措施、监测手段以及控制方法具备可行性，对钢管混凝土系杆拱桥的施工具有一定的指导意义。

关键词：钢管砼系杆拱桥;监测内容及方法;监测工况关键点;施工监控对策

中图分类号：TU398.9                    文献标识码：A

施工监控是钢管砼系杆拱桥施工工艺关键性的保障环节，当拱桥在施工期间，如施工内容和设计状态不相符时，将导致结构线形以及内力偏离设计，为掌握施工过程中该桥的受力状况，对施工过程实施施工监测和控制具有十分重要的意义。

1  工程概况

本工程为某市政系杆拱桥（1～96 m），此系杆拱桥的基础为钻孔桩，实体桥墩设计为T形，梁部设计为1～96 m系杆拱状，桥宽17.1 m。桥梁总体布置见图1。

2  施工监控目的

（1）本桥主要监控目的为：明确在拱肋安装、吊杆张拉、系梁浇筑与落架等作用下，上部结构的变形状况;（2）对潜在异常情况能够做到及时发现，并尽快进行调整与纠偏，使其达到设计预期值，同时，保障桥梁施工安全。

3  桥梁施工应力监测

3.1  监测截面与测点布置

基于本桥受力特征，对应力监测部位加以明确，其中系梁测试截面10个，拱肋测试截面10个，共计20个断面，测点布置见下图所示。

3.2  测试设备与测点埋设

（1）在应力监测环节，所应用的设备为振弦式传感器，还有此仪器配套的频率接收仪;（2）拱肋的应变传感器采用焊接的方法固定在钢管表面;（3）测试导线应引出砼表面，并用铅丝进行牢固绑扎;（4）需要采用刚性保护盒保护应变计导线，保护盒与导线的位置应该尽量避开施工容易干扰的位置;（5）在砼施工中，对传感器附近，应避免过分振捣。

3.3  监测方法

（1）观测时间为每日清晨，应力测试工作人员应做到准时观测;（2）按照施工图划分的施工阶段，都应当进行应力计算分析;（3）针对理论计算所得施工阶段的应力值，皆根据箱梁设计尺寸、砼等力学参数而加以进一步修正。支架体系按实际设计参数考虑;（4）应根据施工工况，对结构各控制截面应力开展测试，并实时与理论计算应力数值进行比较，发现异常及时预报，并分析查明可能原因，在查明原因之前不得进入下一道施工工序。

4  桥梁施工位移监测

4.1  监测目的

确保本桥拱轴线与桥面线形，以便为其相应调整与控制工作给予指导;确保桥梁线形满足设计和施工技术规范要求。

4.2  测试截面与测点布置

拱肋和系梁的位移测点分别布置在支座、跨中和L/4跨处，其测点布置见图5所示。

4.3  系梁水准点和系梁测点的埋设

（1）系梁端部水准点位置见图6。每一系梁端布置三个水准点，在高程测量精度方面，应满足三等水准条件。

（2）可通过直径达16 mm的螺纹钢筋来制作水准点以及系梁处所有测点标志（也可以采用专用测量钉布置），需要有效保护各基准点以及测点，防止碰撞各水准点和高程观测点。

4.4  位移监测方法

（1）位移监测包括系梁和拱肋位移监测两方面的工作，在系梁混凝土浇筑前需要及时提供考虑施工预拱度的立模标高，以及在拱肋安装前及时提供拱肋安装的定位标高;这些标高需要根据实际贝雷满堂支架、混凝土弹性模量、自重、施工堆积物等，采用MIDAS/Civil软件，通过全过程仿真分析计算，并根据现场的实测数据调整得到。（2）实测位移的测量误差和精度是位移监测需要考虑的重要的内容，现场测量的高程需要达到三等的测量精度，并注意消除测量中的系统误差和偶然误差的影响，以提高测量精度。（3）对每一工况的监测位移需要与理论数值进行分析比较，发现位移异常需要及时查明原因。

4.5 支架变形处理

（1）本桥采用先梁后拱施工方案，系梁采用钢管贝雷满堂支架施工方案，系梁混凝土浇筑前须开展支架静载试验;（2）在支架静载试验中，采取分级加载方式，最高加载为设计荷载的1.2倍;（3）立模标高的确定，需要考虑支架实际变形曲线，并参考理论计算数值，另外，由于桥梁宽度为17.1 m，还需要考虑支架横向不均匀变形的影响。

5  施工监测工况关键点

根据本桥的特点及设计的施工加载程序，施工监测工况要点如下：（1）系梁支架预压后，基于系梁施工预拱度，对系梁立模标高加以明确。（2）系梁混凝土浇筑前安装系梁应力监测的振弦应变计;测量各振弦应变计的初始应变值和温度值。（3）系梁混凝土达设计强度后，在系梁顶部布置位移监测点，并测量梁顶初始竖向位移，测量各振弦应变计的初始应变值和温度值。（4）待张拉系梁首批纵向预应力钢束完成，测量梁顶初始竖向位移，测量各振弦应变计数值和温度值。（5）张拉系梁第一批横向预应力钢束后，测量梁顶初始竖向位移，测量各振弦应变计数值和温度值。（6）根据现场施工监控数据及理论分析计算，给定拱肋安装的定位标高，现场根据给定的定位标高调整拱肋线形和标高。（7）线形与标高调整到位并焊接成永久拱肋后，监测系梁及拱肋各振弦应变计数值和温度值。（8）上弦管混凝土浇筑完并达到设计强度90%后，监测系梁及拱肋位移监测点的竖向和水平位移;监测系梁及拱肋各振弦应变计数值和温度值。（9）下弦管混凝土浇筑完并达到设计强度90%后，监测系梁及拱肋位移监测点的竖向和水平位移;监测系梁及拱肋各振弦应变计数值和温度值。（10）腹腔下段混凝土浇筑完并达到设计强度90%后，监测系梁及拱肋位移監测点的竖向和水平位移;监测系梁及拱肋各振弦应变计数值和温度值。（11）拱脚二期混凝土浇筑完并达到设计强度90%后，监测系梁及拱肋位移监测点的竖向和水平位移;监测系梁及拱肋各振弦应变计数值和温度值。（12）分别对称安装并张拉吊杆后，监测所有安装吊杆索力;监测系梁及拱肋位移监测点的竖向和水平位移;监测系梁及拱肋各振弦应变计数值和温度值。（13）张拉系梁剩余纵向预应力钢束，监测所有安装吊杆索力;监测系梁及拱肋位移监测点的竖向和水平位移;监测系梁及拱肋各振弦应变计数值和温度值。（14）张拉系梁剩余横向预应力钢束，监测所有安装吊杆索力;监测系梁及拱肋位移监测点的竖向和水平位移;监测系梁及拱肋各振弦应变计数值和温度值。（15）拆除桥下临时支架，监测所有安装吊杆索力;监测系梁及拱肋位移监测点的竖向和水平位移;监测系梁及拱肋各振弦应变计数值和温度值;如需要进行吊杆补张拉，重复所有相关检测内容。（16）附属工程及轨道设备铺设后，监测所有安装吊杆索力;监测系梁及拱肋位移监测点的竖向和水平位移;监测系梁及拱肋各振弦应变计数值和温度值。

6  各阶段施工监控对策分析

6.1  施工控制影响因素

（1）日照因素、空气相对湿度因素、环境温度因素;（2）各吊杆实际张拉力与理论值之间的差异等;（3）施工期间模板变形导致的结构改变;（4）徐变性、预应力的松弛;（5）混凝土徐变、收缩变形。

6.2  施工控制措施

（1）在结构稳定性达标的基础上，对结构变形以及应力实施双控措施，其重点做好变形控制工作。（2）主桥结构施工时的现场模拟分析详细操作如下：①先根据梁格法，将结构离散为梁单元，拱肋离散成直杆，吊杆模拟成链杆单元进行计算;②按照实际施工顺序，基于各施工阶段的受力情况，开展仿真计算;③跟踪计算影响结构变化的因素。（3）围绕全桥结构开展现场测试跟踪，对导致误差发生的因素展开分析，并对施工措施作出及时调整。（4）基于分析结果，找到结构的薄弱环节，并监测危险状态。

6.3  主要监控指标允许偏差

本桥主要监控指标允许偏差见表1所示。

7  结论

本文依托某市政项目公路施工监控的案例，论述了施工监控目的、施工应力监测内容及方法、施工位移监测内容及方法，并总结得出如下结论：（1）钢管砼拱桥施工监控重点：对施工监測工况要点的精准把控;通过结构计算模型可作出准确模拟;精准定位监测元件预埋部位，并对其施以有效保护。（2）钢管砼拱桥施工监控核心：对系杆与拱肋的立模高程进行合理确定;确保所建立的吊杆张拉方案具备合理性;所制定的监控措施具备合理性，同时规范遵循方案实施监控。（3）进行各类基准点的跟踪观测，并保证实施的有效性，将在桥梁施工监控工作方面发挥着重要的作用。

（责任编辑：武多多）

参考文献：

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