磨刀沟大桥施工监控
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【摘要】以磨刀沟大跨度拱桥施工监控过程为例，对施工监控的目的、原则以及方法进行介绍，对施工监控的结果进行分析，并给出实际工程监控控制的结果，说明监控的有效性，为同类桥梁的施工监控控制提供参考。
【关键词】大跨度；拱桥；施工监控；塔架；索力；应变
中图分类号：TU997文献标识码： A
在近年的桥梁建设中，人们越来越认识到施工监控在施工技术中的重要地位和作用。为了保证桥梁施工的安全以及成桥的内力和线性符合设计要求，施工监控已成为施工技术的重要组成部分，并贯穿于桥梁施工甚至运营阶段。
箱型拱桥是一种新型钢筋混凝土拱桥，因为其具有跨越能力大，造价较低，外观优美等特点，而不断在山区高等级公路中运用。本拱桥采用的是预制拱箱吊装施工，其在场地和工期控制方面相比其他桥型有一定的优势，因此在吊装过程中对塔架的稳定以及拱箱合龙线型的控制尤为重要，也是难点所在。
1工程概况
厦门至成都公路贵州境毕节至生机(黔川界)段高速公路工程第8合同段磨刀沟大桥位于毕节市生机镇田坝村，为跨越磨刀沟深切峡谷而设。左幅桥梁全长292.48m，设计为2×25m预应力砼T梁+120m钢筋砼箱型拱+4×25m预应力砼T梁；右幅桥梁全长211.48m，设计为1×25m预应力砼T梁+120m钢筋砼箱型拱+2×25m预应力砼T梁。
根据磨刀沟大桥实际地形特点，确定吊装索跨为80m(毕节岸后拉索)+337m(主索跨)+85m(生机岸后拉索)。毕节岸塔架设于0号桥台台后39.96m位置，索塔中心桩号为K77+826m；生机岸塔架设于19号桥台台后4.56m处。在毕节岸0号桥台后设置预制场，预制好的拱箱节段通过轨道平车纵横移至毕节岸主索下方待吊。在毕节岸塔后80m处的左右半幅桥轴线上(与桥轴线横向距离6.25m)各设置4根单根容许抗拉力约为145t的钢筋砼锚桩来进行毕节岸主索、二扣扣索、工作索及塔架后风缆等的锚固；在生机岸塔后85m处的左右半幅桥轴线上仍各设置4根单根容许抗拉力约为145t的钢筋砼锚桩来进行生机岸主索、二扣扣索、工作索及塔架后风缆等的锚固。
2 监控的目的
开展施工监控工作的目的，就是为了确保主桥在施工过程中结构内力和变形始终处于安全的范围内，且成桥后主拱圈的拱轴线和桥面的线形符合设计要求，结构恒载力状态接近设计期望。及时发现问题，以便采取相应的技术措施以达到监控的要求。
3 监控的原则
施工控制总的原则是：在保证结构安全的情况下，使结构线型符合设计要求。根据大跨径拱桥上部构造施工的流程、特点及其施工阶段结构受力特征和仿真计算结果，选择一定的截面作为控制截面，在控制截面埋设内力传感器，对结构内力和线形进行实时跟踪控制，以保证结构在每一施工阶段，其内力与线形都处于预测控制之中。因此，对于本混凝土拱桥而言，施工控制在形式上为以主拱肋线型控制为主，应力控制为辅，同时兼顾主拱安装索力的控制。
4 监控的方法
混凝土拱桥的施工控制方法从控制思路上分为三种:开环控制、反馈控制和自适应控制。三种方法中以自适应控制为最佳，因此，该桥采用自适应控制方法，自适应控制根据施工过程中识别出来的设计参数实际值不断地修正正装计算模型中的相应参数，使计算模型与实际模型磨合一段时间后，自动适应结构的物理力学规律。
5 施工监控的主要内容
5.1、吊装过程索力观测以及结果分析
扣索索力测试的准确性直接关系到拱肋内力和拱肋线形，乃至关系到施工安全，因此，在施工控制中，必须确保扣索索力测试结果的准确性。通过扣索的自振频率与拉力之间的关系进行索力的测试方法，采用专用索力频谱仪测定。最大索力出现在第四肋生机岸拱脚段吊装1978.180KN，远小于理论计算值主索最大张力Tmax＝3216.406KN，安全稳定性符合要求。
5.2、拱肋合龙标高观测
在每一拱肋节段的端截面梁顶设立一个标高观测点如下图2所示。每肋拱箱合龙后利用全站仪对预设点的标高进行测量，并与设计标高对比，为后续拱箱吊装提供参考。拱肋合龙实际标高与设计标高最大差值出现在第六肋拱箱1号控制点，差值12mm远小于规范控制值L/3000=40mm，其中L表示跨进，满足控制要求。
5.3、塔架底部构件应力观测
塔架底部构件应力观测是监测塔架在拱肋吊装过程中承载力的重要手段。塔架底部外接式应变计布置如图3所示，通过实测塔架底部构件的应力，并与根据规范计算值相比较分析。最大塔架应力出现在第四肋生机岸拱脚段吊装过程中，149.7Mpa小于规范控制值235/1.4=167.8Mpa，其中1.4为安全系数，足够安全。
5.4、塔架顶端位移观测
塔架顶端位移观测是监测塔架在拱肋吊装过程中抗倾覆性和稳定性的重要手段之一。通过实测塔架顶端的位移，并与理论计算值相比较分析。毕节岸塔架最大塔顶位移为86mm，发生在第二肋毕节岸拱脚段吊装过程中，生机岸塔架最大塔顶位移为83mm，发生在第六肋生机岸拱脚段吊装过程中。均远远小于理论计算值，毕节岸计算塔顶最大纵向位移348.272mm，生机岸计算塔顶最大纵向位移378.938mm。
5.5、塔架后锚位移和塔架基础沉降观测
利用百分表测后锚位移、水准仪测基础沉降。后锚位移最大值发生在第二肋毕节岸拱脚段吊装的1号锚桩以及第四肋生机岸第二段吊装的3号锚桩值均为0.032mm，远小于规范允许值0.6mm。塔架基础最大沉降值发生在第三肋毕节岸拱脚段吊装过程中为2mm远小于规范允许值2cm。因此整个吊装过程中塔基基础和塔架后锚均是安全的。
6结语
由于施工监控的特殊性，为此必须注意做好以下几点：
（1）充分重视施工过程监控管理。施工中应认真收集好监控所需的试验数据，如塔架索力、塔基应变、后锚位移等，这些数据对分析监控过程的安全稳定性相当重要，对后续工作的控制也是极为重要的。
（2）施工控制技术有待进一步研究和完善。施工控制分析的软件程序有待完善，有助于减少工作量及避免人为出错。在影响拱箱吊装过程安全稳定性以及拱肋的正确合龙中，由于山地地形的原因，对风速应该特别重视，以保证塔架的安全。
（3）施工监控工作应向桥梁运营阶段延伸。桥梁运营期间的应力和挠度能进一步检验施工监控的效果，能完善和提高设计和施工控制技术水平，同时能预测和预报桥梁运营期间可能出现的病害。
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