团泊新桥主塔施工监控控制

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摘要：团泊新桥主塔施工过程进行了监控控制，从主塔变位监测、斜拉索索力测量、应变（应力）测量、前期监控计算等方面做了监控控制工作，保证了钢塔安装后满足规范要求。

关键词：主塔 施工监控 控制

1.工程概况

团泊新桥主桥采用了两端纤细中间较粗的“彩针型”独塔斜拉桥形式，桥塔向河道中心方向倾斜18°，桥塔与墩柱铰接、主梁与墩柱固结。本桥主塔高120米，共分三段，下塔和中塔为受力结构，上塔为装饰结构。下塔采用铸钢结构，一次整体铸造。中塔柱由三根外径1200mm厚度50mm的主塔钢管组成，沿塔中心线方向高度为77m，钢管弯曲半径为660.8m。

2.施工控制的目的

桥梁结构理想的几何线型与合理的内力状态不仅与设计有关，而且还依赖于科学合理的施工方法。由于施工中诸多因素的影响事先难以精确估计，而且在实际施工过程中由于施工误差，会使实际结构与原设计不符。所以在施工中对桥梁结构进行实时监测，并根据监测结果对施工过程中的控制参数进行相应调整是十分重要的。

3. 施工监测系统

施工监测是施工控制的重要工作，是获取反映结构实际状态的唯一途径，是确保桥梁安全施工的重要因素。在施工控制中应加强施工监测，测试的主要内容有主体变位、索力、应力和温度等。根据施工控制计算结果，优化测点布设位置，保证施工过程中对结构变位、应力、索力得以准确的把握，为施工控制提供有力实测数据支撑。监测工程中对变位测试系统进行总结研究，改进测试方法，准确把握结构实际状态。

3.1主塔变位监测

主塔在整个施工过程中，其状态始终处于变化之中，为了准确掌握主塔在施工过程中的实际状态，必须实时进行塔柱变形测量，以便及时调整其施工状态。

主塔通过斜拉索承担的桥面自重荷载在不断变化之中，在不平衡荷载和大气温差及日照下均会使塔柱产生不同程度的变形，塔柱的变形将直接影响主梁的线形调整，如果塔柱变形过大还将影响其自身的结构状态及安全，因此必须掌握主塔在外界环境影响下的变化规律及在施工过程中受影响而偏离位置的程度。

3.1.1测点布置

塔柱变位测试断面布置在中塔柱如下图所示，在塔柱分段拼装过程中在分段拼装块上布置测点，保证塔柱拼装过程的线形监控，具体测试断面的为钢塔的现场拼接口位置。塔柱拼装施工完成后，全塔固定6个测试断面对塔柱变位进行监控。塔柱变位测点布置如下图所示。

塔柱变位测点布置平面图

3.1.2 测试方法

采用全站仪进行测量，仪器精度为1″+1ppm。为保证测量精度，选在温度较稳定的时间段进行测量。

3.1.3 测试周期

主塔施工完成后、斜拉索张拉前后以及支架拆除、调索、桥面铺装等工况对主塔变位进行测量。

3.2斜拉索索力测量

3.2.1测试方法

斜拉桥索力测量的准确与否是关系到斜拉桥施工控制能否顺利实施、斜拉桥能否成功修建的几个关键问题之一。本桥对索力测试采用以频率法为主的方法，并辅助千斤顶标定的方法。

3.2.2测试状态和测试周期

在斜拉索张拉后对索力进行测量，支架拆除后、调索后以及桥面铺装后对全桥索力进行测量。施工过程出现异常情况均对全桥索力做一次全面测量。

3.3应变（应力）测量

为了确保团泊新桥在施工过程中的结构安全，及时掌握结构的受力状态，在塔的多个断面处安装应变传感器，以测量结构内部的应变（应力）值。

3.3.1测试方法

振弦式应变计由于使用频率作为输出信号，特别适用于恶劣环境下的应变长期观测，其稳定性好，精度能满足要求，因此，施工过程中监控截面的关键点位采用的振弦式应变计，并选用相应的专用仪器测试。

所有的测试仪器都在室内进行标定，以保证测量结果可靠。所有元件在安装前进行仔细检查，以保证其使用正常。

3.3.2测点布置

测试断面选择在轴力或弯矩较大的断面位置，对施工过程中各工况施工荷载变化情况进行判断，确保结构施工安全。

塔应变测点断面图中塔柱应变测点布置平面图 下塔柱应变测点布置平面图

3.3.3 测试周期

浇混凝土后，预应力张拉前后，张拉斜拉索前后，其它关键阶段，如调索、拆除支架桥面铺装等。

3.3.4测试程序

应变测量程序：生产厂家标定、提供标定曲线应变计安装前检查和测初值安装后测试初读数测试后续工况的应变读数。

4 施工监控监测实现

4.1 前期监控计算结果

为了使成桥时主塔达到设计位置要求，对全桥施工过程进行模拟计算分析，计算施工过程全桥理论变位、理论应力及张拉索力。根据监控计算结果，在主梁焊接前提供主预抛后主梁定位标高，主塔安装时提供预偏角度及定位坐标，计算拉索制作长度。

4.1.1 主塔预偏

主塔安装时，需向河岸侧预留预偏量，以保证在调索与体系转换过程中，由于主塔两侧索力不对称引起的主塔变位，在成桥状态时正好处在塔中心线设计位置，主塔预偏角度向河岸侧偏移0.248°。

4.1.2 拉索长度

由于拉索的生产长度受施工步骤中塔柱的变位和索力的多种因数的影响，经过与设计单位的共同协商，确定全桥无应力生产索长。

4.2 塔柱施工施工监控监测实现

塔柱拼装线形的好坏直接影响成桥后塔柱结构的受力。本桥塔柱拼装过程塔柱线形主要受背索张拉索力、支架变形、结构自重以及温度等方面的影响，因此，对于本桥塔柱施工监控来说，掌握主塔控制断面的空间坐标及其变化规律是塔柱拼接过程一项主要研究内容。塔柱施工过程中变位监测以每节塔柱顶面三根圆管中心为控制测试点。

塔柱施过程工采取背索张拉平衡塔柱自重水平向分力，定位过程采取支架辅助支撑进行定位，焊接完毕后张拉塔段对应背索。塔柱悬拼过程坐标偏差控制标在±0.010m。

4.3监控、监测的主要阶段

施工监控监测分为23个阶段来完成的。

下塔柱安装后复测中塔柱第一节定位中塔第一节焊接中塔柱第二节定位中塔第二节焊接中塔柱第三节定位中塔第三节焊接中塔柱第四节定位完中塔第四节焊接中塔柱第五节定位中塔第五节焊接塔柱第六节定位中塔第六节焊接塔柱第七节定位中塔第七节焊接中塔柱第八节定位中塔第八节焊接中塔柱第九节定位中塔第九节焊接中塔柱第十节定位中塔第十节焊接中塔柱第十一节定位中塔第十一节焊接

5. 施工监控监测结论

根据施工过程的测试、计算及分析，可以得出下述结论：

①施工过程中，通过与实际结构进行对比、修正，计算模型及计算参数与实际结构接近；

②测试数据显示，整个施工过程结构的内力状态和监控目标值吻合。

③施工过程中，主塔的应力状态均满足设计要。

④拉索补拉完毕后斜拉索索力实测值与理论值吻合较好，相对误差小（≤5%），内外侧索力差值相对误差小（≤3%），符合设计及规范要求。

综上所述，团泊新桥斜拉桥工程在施工过程和成桥状态均得到良好控制，主桥结构达到了设计和规范的要求。

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