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摘要：河源市迎客大桥属于独塔四索面空间异形斜拉桥结构，为确保桥梁在成桥后其结构的稳定，必须对桥梁各项施工阶段进行控制，并采取有效的控制与监测技术。本文以河源市迎客大桥为例，分析了河源市迎客大桥的工程现状，对其施工进行了模拟计算分析，制定了施工控制方案，并就几个主要施工阶段的监测内容进行了阐述，根据实际监测出的数据和结果判断桥梁施工过程中的各项控制内容与设计要求是否相符。最后得出成桥状态下桥梁的线形测定结果以及内力值与理论值偏差不大，说明对异性斜拉桥进行施工控制的理论和方法确实可行，在工程中能确保桥梁结构稳定。
关键词：异形斜拉桥；施工控制；桥梁施工
独塔四索面异性斜拉桥结构复杂，为确保桥梁结构在施工中的安全性以及成桥施工完成后的稳定性，桥梁在成桥状态下必须保证其线形和内力值符合规定要求，因此，对异性斜拉桥施工过程的控制非常重要。
一、工工程概述
河源市迎客大桥的建造是采用全钢结构进行索塔和主梁构架的一种独塔四索面异形斜拉桥，桥梁总长为841米，其中主桥长162米，最大跨径145米，引桥长572米，主桥面宽48.5米，引桥宽度和路基宽度分别为46米，连接线起点为迎客大桥东桥头，路线与东环路平交后继续往东，终点与河源市东环高速公路高望出口顺接，路线全长5.2公里，路线采用一级公路结合城市主干路功能的标准，设计为双向六车道。迎客大桥西接迎客大道一期工程（k3+800）跨东江，为四索面独塔斜拉桥，桥跨组合为（2×32m）+（35m+50m+145m）+（4×30m）+（5×30m）+（5×30m）+（4×30m），桥梁总长为834m，双向八车道+非机动车道+人行道，主桥面宽48.5m，引桥宽46m。连接线起点为迎客大桥东桥头k4+700，路线与东环路、x168线平交，与河源市东环高速公路高望出口相接。图1为全桥的总体布置。
二、迎客大桥施工模拟计算
河源市迎客大桥整体构架并不堆成，是一种异形斜拉桥，设计师在进行桥梁设计时并未遵循常规结构和构造方式，其结构和建造工序都较为复杂和特殊，设计和建造时均需对其空间构架以及各个部位集合力学进行严密精细的整体计算，对河源市迎客大桥主塔和主梁的整体构架采用空间梁单元模拟的方法进行了单元模拟，具体见图2。
图2 空间梁单元模拟图
斜拉桥的施工模拟计算包括对施工过程实施控制的相关数据计算、大桥施工监控的技术资料分析，除此之外，还需要对施工监控的文件进行校对和核算，并对全桥的施工控制监控进行协助。大桥在进行施工时，须将结构受力状态与变形始终控制在安全范围内，使桥梁成桥后的索力、主梁线形、主塔线形等参数控制与期望相符，因大桥结构的内力状态在设计时就为良好，因此，成桥线形与成桥的结构内力经计算分析，符合设计要求，也就是成桥状态良好。对相关数据计算分析后，同时也得出了在各个施工阶段中桥梁结构在成桥状态下各项数据的实际值，包括斜拉索索力、主梁主塔制造线形、主梁主塔应力等。
三、施工过程监测
对在施工过程中的监控对象主要包括主塔、主梁和斜拉索，所以需要监测的施工阶段为主塔施工阶段、中跨梁施工阶段、合龙段施工阶段以及成桥施工阶段，监测的方式主要为斜拉索索力监测、主塔应力和线形监测、主梁应力和线形监测几种。
（一）主塔施工阶段
独塔四索面空间异形斜拉桥在进行主塔施工检测极为重要，关系着桥梁施工的整体进程以及其后期投入使用的寿命长短，该检测过程需要主要是依附于主塔的施工步骤，其监测内容主要有：对前塔柱断面线形和应力进行测试，该项监测内容须在前塔柱施工竖转之前进行；为确保前塔柱竖转施工的安全性，前塔柱的竖转应分阶段进行，并使竖转角度从0.12°逐渐向16°变化，对前塔柱的应力变化在竖转过程中进行测试；前塔柱竖转角度为17.5°时表示其竖转完成，此时测试其应力值；前塔柱竖转完成后则可进行后斜杆提升施工，完毕后测试主塔的应力值并测定主塔测点的坐标。
在主塔施工阶段对其应力和线形的测量结果中，前塔柱各断面进行竖转时未出现拉应力，且断面的压应力随着前塔柱的竖转而慢慢增大，远远低于材料应力的允许值，在测试过程中，前塔柱竖转阶段测试的应力实际值与理论计算值趋于一致。在完成后斜杆提升施工后，经测量得出断面的最大压应力值为15.57MPa，该数据远远低于材料允许应力值。在前塔柱竖转以及后斜杆提升的施工过程中，主塔的内力结构一直处于安全状态。
（二）中跨主梁梁段施工阶段
根据施工架设的需要，主跨主梁纵向划分为0#~18#共19各施工节段、边跨和次边跨划分为0#~10’#共11各施工节段，其中0#节段为塔梁固节段，与主塔横梁同步施工；1#（1’#）节段为主塔附近肋板变宽梁段；2#~16#（2’#~8’#）节段为标准梁段；17#节段为主跨合龙段，9’#节段为边跨合龙梁段；18#梁段为主跨端部支架现浇梁段；10’#梁段为边跨整体支架现浇节段。
（三）合龙段施工阶段
合龙段施工阶段的监测主要包括合龙前与合龙后：在中跨合龙前对主梁、主塔的应力测点的应力值测试，对17#梁段的线形和9’#梁段斜拉索的索力值进行测试。在中跨合龙完成后，对主梁和主塔所有应力测点的应力值以及主梁Z0~Z14梁段的标高测点标高值进行测试。
（四）成桥施工阶段
成桥施工阶段的测试包括主梁与主塔各测点的应力、主梁标高和各斜拉索索力，该测试须在对外滩大桥部分斜拉索索力进行10d调索前进行，调索完成后则对全桥索力、标高和应力值进行通测。
通过对成桥施工阶段应力值的实测得出钢箱梁各应力测点中最大拉应力为47.29MPa、最大压应力为-53.93MPa；主塔各应力测点中最大拉应力为94.21MPa、最大压应力为-128.38MPa的测量结果。从该测量结果可看出实际测量的应力值与理论值之间存在一定的偏差，但并未超出规定的允许值，为保证桥梁施工以及桥梁结构的安全性，可对施工进行安全警示。应力测量的目的则是为桥梁施工提供实际数据支持。
在成桥施工阶段对主梁的标高值进行测量得到的结果是，主梁的各线形控制测点高度也有严格要求，其高低浮动值需要精确控制在3cm以内，只有极小一部分超过了3cm，根据实测结果得出线形控制施工取得了良好的效果，是有效的施工控制方法。实测结果得出在成桥施工阶段桥面的标高有略微的变化，比理论线形的计算结果稍微高一点，最大高差不超过8.3cm。另外，在对斜拉索进行调整时须综合考虑到主梁线形和斜拉索索力。
通过对全桥各个施工阶段施工控制，得出的数据表明线形控制是施工控制的主要方式，索力控制则为辅助方式。相比于理论计算值，斜拉索索力的实测值误差不超过5%，极个别索力值差距超过5%。
四、成桥阶段的监测
（一）主塔偏位
现场的实际测量结果显示，主塔偏位数据为-12.2cm，理论计算值为-14.0cm，实测值与理论值之间的偏差为1.8cm，误差不大，符合要求。
（二）主塔应力
在对成桥阶段主塔的所有应力测点进行了全桥通测后得到了主塔各应力测点的应力实测值，表1为主塔T1~T1断面应力测试表。从表1可看出主塔的应力测点实测值均小于材料的允许应力值，施工满足规范要求。
（五）斜拉索索力
在成桥状态下对全桥结构的斜拉索索力进行了测试，得到斜拉索索力的实测结果，具体见图4。由图4可看出，大桥斜拉索索力的实测结果与理论计算值之间的偏差不大，基本控制在5%以内，极少数测点结果的与理论值偏差超过5%，但都低于10%，表情斜拉索索力控制情况良好。
从成桥阶段的全桥通测结果来看，虽然应力的实测值与理论计算值之间有一定的偏差，但均在允许范围内，桥面线形总体较为平顺，线形测试接近理论值，应力测量在保证桥梁成桥结构安全方面发挥了其安全预警作用。
结束语
河源市迎客大桥是典型的独塔四索面空间异形斜拉桥，在迎客大桥主桥的施工控制中，主要对主塔应力与线形、主梁应力与线形、斜拉索索力等内容进行控制，在模拟计算和分析下，制定了施工控制的主要内容，确保了施工中各项监测工作的顺利实施。最后在成桥阶段对主塔偏位、主塔应力、主梁线形、主梁应力以及斜拉索索力等项目进行了全桥通测，保证各个施工阶段的监测和控制工作均符合规定，并将实测结果与理论计算值进行对比，发现二者偏差不大。结果表明，施工控制的理论与方法具有较高的可行性，在其他独塔四索面空间异形斜拉桥中可采取该方法，对于保证桥梁结构的稳定性与安全性有重要意义。
参考文献：
[1]胡正荣，汪跃武.独塔四索面空间异形斜拉桥施工控制技术分析[J].中外公路，2015，18（01）：155-160.
[2]李谷.大跨独塔单索面混合梁斜拉桥力学性能与施工控制研究[D].湖南大学，2014.
[3]项纯夫.支架现浇异形独塔斜拉桥施工控制技术研究[D].大连交通大学，2014.
[4]谢韶.独塔四索面空间异型斜拉桥施工控制技术[J].交通科技，2014，26（03）：54-56.
[5]刘伟伟.异形独塔斜拉桥结构特性与施工控制研究[D].长安大学，2013.
[6]王琪.异形独塔斜拉桥施工控制研究[D].武汉理工大学，2012.
[7]钟华宝.独塔斜拉桥拱形斜塔力学性能分析[D].合肥工业大学，2014
论文作者:戴宇涛
论文发表刊物:《基层建设》2015年26期
论文发表时间:2016/3/17
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