某运营斜拉桥定期监测研究

周云彪

（山东沂蒙交通发展集团有限公司，山东临沂276002）

1 工程概况

某大桥跨径为（43+147+386+147+43）m 的双塔双索面预应力混凝土斜拉桥+2×25 现浇箱梁引桥，桥梁全长821m。主桥在辅助墩、过渡墩、索塔下、横梁上均设置了竖向支座，结构为半飘浮体系。在索塔处设置横向抗风支座及纵向黏滞阻尼器。

2 监测目的及内容

2.1 监测目的

通过对运营期间主梁变形情况进行监测，掌握该桥在运营期间主梁变形的变化趋势；通过对运营期间主梁结构关键截面应力的监测，掌握该桥在运营期间主梁应力的变化趋势；通过对运营期间斜拉索索力进行监测，掌握该桥在运营期间索力的变化趋势；通过对某大桥运营期主梁变形、应力、斜拉索索力及主塔偏位进行监测，根据监测数据评定其结构的安全性，以保证桥梁运营安全。同时，根据各项检测数据建立桥梁有关的技术档案，为今后的桥梁运营、养护及管理提供科学依据。

2.2 监测内容

桥面线形监测；主塔偏位监测；主梁及主塔关键截面应力监测；斜拉索索力监测。

3 桥面变形监测

3.1 桥面变形测点

该桥跨径组成为58m+118m+188m+108m，沿主梁纵桥向共布置了46 个测量截面。每个截面布置3 个测点，共138 个测点。横向布置在防撞护栏内侧，便于对测点进行保护，线形高程测量采用徕卡DNA03 高精度电子水准仪，在桥面铺装上打入不锈钢测钉做标记，作为永久测点，见图1。

图1 桥面测点及仪器

3.2 监测方法

3.2.1 桥面变形监测采用徕卡精密水准仪，以高程基准点起始，对永久观测点构成水准闭合环路线进行观测，经过对原始观测数据的监测、平差，计算出永久观测点的变形值[1]。

3.2.2 变形观测频率为每月1 次。

3.2.3 变形观测精度等级及技术要求依据《工程测量规范》（GB 50026—2007）的相关规定，该工程变形测量采用二级精度，观测精度及技术要求见表1。

表1 沉降观测精度及技术要求

3.3 桥面变形监测结果

2016年1月22日对该桥面测点进行初次测量，作为变形监测的基础数据，后续桥面监测结果为桥面变形值。共46 个测试截面，每个截面3 个测点，分别位于桥面左侧护栏处、桥面中心分隔带处、桥面右侧护栏处。全桥共138 个测点。该桥面测点变化曲线，如图2所示。该大桥运营期间，桥面左侧、中间和右侧测点变形较为一致，变形趋势为随着运营时间的增加，主跨下挠趋势逐渐增大，边跨上拱。其中，中间分隔带处测点最大下挠发生在中跨跨中的位置，变形值为-38.3mm；另外，左、右侧护栏处测点最大下挠分别为-36.7mm 和-35.8mm；边跨最大上拱变形较小，可以忽略不计。该桥面变化趋势基本一致，变形的主要原因是运营初期混凝土收缩徐变引起主梁下挠。另外，由于条件限制，现场运营监测不能断行，因此，测试时桥面行驶的车辆对主梁下挠也有一定的影响。总体而言，该桥运营期变形不大，结构处于安全状态[2]。

图2 左侧护栏处测点变形观测结果

4 主塔偏位监测

4.1 测点布置

为了监测主塔偏位，主塔施工完成后，在塔顶预埋棱镜。因顶面基本没有施工，棱镜自身也较大，如不恶意破坏，可以起到很好的耐久性和稳定性。监测点位置如图3所示。

图3 主塔偏位监测点布置图

利用墩底贴的反光片建立独立坐标系统。在P3墩底贴四个反光片，如图3所示。其中，以3#测点为原点，以3#、2#测点连线为X 轴的正方向，即X 方向由右（曲线内侧）向左（曲线外侧）为正，其垂直方向为Y 方向，即Y 方向为由小里程至大里程方向为正。

4.2 监测结果

主塔偏位监测采用三维坐标法，利用精密全站仪测试各测点三维坐标，计算主塔偏位值，偏位监测结果如表2所示。表中顺桥向为线路小里程至大里程方向，横桥向为由右（曲线内侧）向左（曲线外侧），正高方向为竖直方向，由下向上为正[3]。表2 中差值为相对于初次测量的相对偏位。

由表2 可知，索塔顺桥向最大偏位为35.2mm；横桥最大偏位为22.3mm，竖向位移最大为7.9mm。顺桥向主要表现为向188m 跨跨中方向的位移，其变形、变化规律与理论基本一致，其主要原因为主梁混凝土收缩徐变，使主塔产生一定的偏位。

表2 主塔偏位监测结果

5 斜拉索索力监测

5.1 测点布置

制作斜拉索时，参考图纸，每根斜拉索选取3 根钢绞线安装3 只OVM.CCT20J 磁通量传感器，全桥共需安装312 支传感器，并在制索时张拉标定，测试合格后方可使用，否则退货，重新安装再测试，直至测试合格。

安装斜拉索传感器后，应对传感器传输光缆进行必要的防护，避免在运输及挂索过程中损害系统部件。斜拉索运至现场后，根据斜拉索施工方案，施工单位应对斜拉索进行安装及张拉。在此过程中，需对检测系统进行测试后方可投入使用。

待第13 对斜拉索监测系统验收合格后，按照图纸要求，对所有检测设备进行总体布置，安装配电箱、光缆及采集设施，并统一测试，合格方可使用[4]。

5.2 监测结果

该桥索力测试结果见图4、图5所示。可以看出，利用磁通量法测量大桥在运营阶段的索力，与初始索力相比，P2 塔索力值最大变化量为-542kN，位于大里程曲线内侧10#斜拉索（2016.09.18 测量），初始索力为5439kN，二者相差9.97%；P3 塔索力值最大变化量为- 495kN，位于小里程曲线内侧12#斜拉索（2017.01.09 测量），初始索力为5307kN，二者相差9.33%，满足索力监测要求。

图4 P2 墩大里程曲线内侧（kN）

图5 P2 墩小里程曲线内侧（kN）

6 结论

其一，该桥运营期间，桥面左侧、中间和右侧测点变形较为一致，变形趋势为随着运营时间的增加，主跨下挠趋势增大且位移变化较大、边跨上拱。其中，主跨最大下挠发生在中跨跨中的位置，变形值为-38.3mm；边跨最大上拱变形较小，可以忽略不计。

其二，用磁通量法测量该桥在运营阶段的索力，与初始索力相比，P2 塔索力值最大变化量为-542kN，位于大里程曲线内侧10#斜拉索（2016.09.01 测量），初始索力为5439kN，二者相差9.97%；P3 塔索力值最大变化量为-495kN，位于小里程曲线内侧12#斜拉索（2017.01.10 测量），初始索力为5307kN，二者相差9.33%，满足索力监测要求。

其三，主塔偏位，索塔顺桥向最大偏位为35.2mm；横桥向相对较小，为22.3mm；竖向位移最小。顺桥向主要表现为向188m 跨跨中方向的位移，其变形、变化规律与理论基本一致，主要原因为主梁混凝土收缩徐变，使主塔产生一定的偏位。

由以上测试结果可知，该桥的主梁位移值、塔顶偏位值、索力变化值、应力变化值均满足桥梁正常运营的安全要求，桥梁工作正常。