山东鲁桥建设有限公司 250021
摘要：系杆拱大桥理想的几何线形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。如何通过对施工过程的控制，在建成时得到预先设计的内力状态和几何线形，是桥梁施工中非常关键和困难的问题。本文详细介绍了钢筋混凝土系杆拱大桥线形控制过程和效果。
关键词：钢筋混凝土；系杆拱桥；研究与应用
一、工程概况
落药河大桥主桥为钢筋混凝土系杆拱桥，计算跨径为70m，矢高14m，矢跨比1：5，拱肋轴线采用二次抛物线。拱肋为高160cm，宽140cm，肋厚120cm的工字形断面。拱肋采用支架分段现浇，对称施工，通过湿接缝连接；副拱钢箱根据现场施工条件分段工厂预制，现场拼装焊接。主梁采用180cm，宽度150cm的矩形箱形断面，为抵抗拱脚的水平推力，在主梁内设置16束ΦS15.24钢绞线。
二、施工控制的目的、任务
施工控制的目的就是通过在施工过程中对桥梁结构进行实时监测，根据监测结果，评估各主要施工阶段拱肋等主要构件的变形及材料应力变化状态是否符合设计要求，判断施工过程是否安全，结构是否正常工作；而当出现较大误差时，应对结构进行误差调整，并对设计的施工过程进行重新安排，从而保证桥梁建成时最大可能地接近理想设计状态，同时也确保施工期间的结构安全、施工质量和施工工期。
本桥施工控制主要有三个方面的主要任务：1、达到设计所希望的几何形状。2、合理的内力状态。3、施工过程中监测结构的安全。
三、施工控制监测的过程
1.拱肋监测
1)监测目的
目的是了解拱肋、梁控制截面的应力状况，并对梁体重量及其他荷载变化情况进行判断，确保结构施工安全。
2)测试仪器及方法
应力监测用钢弦应变计为一密封式自保证体系，与外界物质并不直接相关，测试时，通过测其频率即可得到混凝土的应变，从而得到应力。选用长期性、稳定性较好，精度较高的振弦式砼应变计和配套的振弦式读数仪进行应力测试。
3)测点布设
拱肋应力测点布设：布设2个应力测试控制截面，布设在下拱肋根部附近。
4)测试数据及时间
在应变计浇注完成后开始第一次读数；砼浇筑完成后48小时进行第二次读数；上述读数尽可能安排在早晨完成，并注明测试时间、天气和大气温度状况。
2.主梁线形监测
1)监测目的
拱桥主梁线形监控是保证大桥达到设计预期目标的关键，采取科学的措施对主梁挠度实施监控、预测分析、实时调整，以达到大桥实际线形尽可能地吻合设计线形。本次拱桥的主梁线形监控包括主梁标高监测和轴线线形监控。
2)测点布设
本次标准节段采用支架现浇施工，主梁布设2个位移测试断面，每个断面布置4个测点，全桥共计16个测点。
3.主梁应力监测
1)监测目的
目的是了解主孔横梁、拱肋控制截面的应力状况，并对结构重量及其他荷载变化情况进行判断，确保结构施工安全。
2)测试仪器及方法：同拱肋
3)测点布设
应力测点布设：布设4个应力测试控制截面，分别为拱肋附近负弯矩区每个断面布设4个传感器；主梁两端，每个断面布设4个传感器。全桥共计32个传感器。
4)测试数据及时间
在应变计浇注完成后读数；砼浇筑完成后48小时读数；预应力张拉前读数；预应力张拉完成后读数；吊杆张拉前读数；吊杆张拉完成后读数；上述读数尽可能安排在早晨完成，并注明测试时间、天气和大气温度状况。
4.吊杆监测
1)正常张拉阶段
施工过程中应分级记录千斤顶的油压读数，监控使用锚索计及频谱仪进行测试。以上三方数据汇总后，进行分析识别，确定实际吊杆力值。与理论值进行比较分析，可了解每一根吊杆，每一个计算节点实际与理论的偏差。当偏差较大时，可以通过“平差调杆”予以调节，以免误差积累至后面的施工阶段。
2)平差调杆阶段
在拱桥中间施工状态，当通过各种测试发现结构状态需要调整时，经过平差计算把需要调整的吊杆力变化值换算成各斜索无应力长度的调整值。调整过程用锚头伸缩量控制，对吊杆调整时的顺序和时间无要求，调杆过程中可同时进行其他工序的正常作业，这解决了大范围调杆与后续节段施工不能同步作业的难度，根据锚头伸缩量控制操作便捷，能有效缩短工期，无疑具有重大意义，这也是无应力状态控制方法较其他方法的优越之处。
3)测试方法
采用振动频率法，用专用的夹具将加速度传感器固定在吊杆上，以测定拉杆的横向振动，测量时不必对被测的索进行人为激励，加速度传感器将索的随机振动信号转变成电信号，电信号经放大后送至动态信号采集系统进行记录吊杆的振动基频并储存，通过结构分析计算机程序换算吊杆的拉力。
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图1 现场数据采集图片
4)测试时间要求：
每个节段主梁完成、吊杆张拉后测量当前节段的吊杆吊杆力，对于关键工况或有异常情况的工况必要时进行已完成全部吊杆力通测，同时兼顾温度的影响，选择日出前（温度相对恒定）完成。
5.环境监测
本工程拱桥温度场测试包括：主梁截面的温度场测量、拱肋截面的温度场测量、吊杆内部温度场测量以及温度对主梁标高、吊杆力、拱顶偏位、相关截面的应力应变的影响测量。
通过温度测试提供主梁、拱肋、吊杆的各测试断面的温度短期变化曲线和季节性温差变化曲线以及索内外温差和中心点温差的对应关系曲线。结合索拱偏位和主梁线形以及吊杆力的测量结果，总结出结果日照温差变形规律和季节性的温差变形规律。
四、施工控制成果
根据监控计算，优化施工过程中吊杆的张拉吊杆力，使得成桥状态结构内力状态达到最优。根据实际施工进度和要求将每日、每周、每月监控工作的进展、监控成果等汇总、分析，按时向提交监控工作报告(周、月报)，并提交下步的工作安排。
五、结论
从落药河桥主梁落架前和落架后的情况看，桥面标高最大变化值为49mm，变化在允许范围内，达到了施工控制的目的和要求。对于应力测试结果，由前面表格可以看出，控制截面的上下缘均处于受压状态，且压力应储备较大。表格中的理论计算值为按照初等桥梁理论计算出来的应力值，未考虑剪力滞效应的影响，故与实测值有一定的误差。从应力结果看，主桥结构是安全的。
参考文献
《公路桥涵施工技术规范》 (JTG/T F50-2011)。人民交通出版社，2011.08，381页。
《工程测量规范》（GB50026-2007）。中国计划出版社，2008.08，187页。
《公路工程质量检验评定标准》（JTG F80/1-2004）。人民交通出版社，2004.10，222页。
作者简介： 张淑华（1974.10），女（汉族）本科，菏泽市巨野，山东鲁桥建设有限公司，职称：高级工程师；研究方向：路桥施工技术