□周學(xué)友 □楊永來(lái)（南水北調(diào)中線(xiàn)工程建設(shè)管理局）

□王亞兵（河南省水利第二工程局）

1 工程概況

南水北調(diào)中線(xiàn)干線(xiàn)淅川段工程位于河南省淅川縣和鄧州市境內(nèi)，根據(jù)工程要求，干渠沿線(xiàn)布置有6座93 m跨徑簡(jiǎn)支下承式鋼管混凝土無(wú)推力系桿拱橋，橋梁整體結(jié)構(gòu)體系為內(nèi)部高次超靜定、外部靜定結(jié)構(gòu)。主拱拱肋采用等截面啞鈴形鋼管混凝土結(jié)構(gòu)，拱軸線(xiàn)為二次拋物線(xiàn)，計(jì)算跨徑90 m，計(jì)算矢跨比為1/5，橋面有效寬度為7.7 m。

由于系桿拱橋內(nèi)部高次超靜定，技術(shù)含量高，施工難度大，施工過(guò)程中溫度、施工荷載變化等因素，使橋梁在施工過(guò)程中各節(jié)段的應(yīng)力、位移變化頻繁，加上結(jié)構(gòu)材料的實(shí)際物理力學(xué)參數(shù)的影響，結(jié)構(gòu)的應(yīng)力、應(yīng)變，吊桿索力不可能與設(shè)計(jì)計(jì)算值保持一致，而拱肋線(xiàn)形一旦形成，很難調(diào)整。因此必須在施工過(guò)程中建立計(jì)算機(jī)隨時(shí)跟蹤系統(tǒng)，對(duì)橋梁施工過(guò)程的位移、應(yīng)力、溫度和吊桿索力等進(jìn)行監(jiān)測(cè)并采取行之有效的調(diào)控措施，確保橋梁施工和運(yùn)行安全。

2 施工監(jiān)控的主要內(nèi)容

2.1 理論分析

理論分析是為了準(zhǔn)確模擬系桿拱橋施工過(guò)程的力學(xué)行為，采用專(zhuān)用軟件進(jìn)行大橋結(jié)構(gòu)的數(shù)值仿真分析，為現(xiàn)場(chǎng)施工監(jiān)控提供理論數(shù)據(jù)。

2.2 基礎(chǔ)資料收集

收集與監(jiān)控有關(guān)的基礎(chǔ)試驗(yàn)資料，包括混凝土各齡期彈性模量和強(qiáng)度、氣候資料、工期進(jìn)度安排、施工荷載在橋上布置位置與數(shù)值等。

2.3 施工監(jiān)控

淅川段6座系桿拱橋的施工監(jiān)控采用自動(dòng)適應(yīng)的控制方法，全面考慮影響橋梁結(jié)構(gòu)狀態(tài)的各種因素和設(shè)計(jì)目標(biāo)，在施工過(guò)程中，用參數(shù)識(shí)別系統(tǒng)不斷地對(duì)結(jié)構(gòu)計(jì)算模型中所用的計(jì)算參數(shù)（如混凝土彈模、容重等）進(jìn)行識(shí)別修正，使結(jié)構(gòu)計(jì)算模型和實(shí)際結(jié)構(gòu)磨合一段時(shí)間后自動(dòng)適應(yīng)結(jié)構(gòu)的物理力學(xué)規(guī)律，減小理論值與實(shí)測(cè)值的偏差。監(jiān)控環(huán)節(jié)主要包括系桿（系桿、縱梁和橫梁）的澆筑階段、拱肋吊裝階段、拱肋支架的拆除階段、吊桿及系桿預(yù)應(yīng)力的交替張拉階段和成橋階段。

2.3.1 系桿澆筑階段

一是建立好施工監(jiān)測(cè)的平面和高程控制網(wǎng)，對(duì)支架進(jìn)行預(yù)壓，開(kāi)始支架預(yù)壓過(guò)程的變形監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)內(nèi)容為支架的彈性變形和非彈性變形。支架預(yù)壓過(guò)程中可以消除支架的非彈性變形，在主梁立模時(shí)應(yīng)考慮支架的彈性變形。二是橋面系的混凝土澆注過(guò)程中監(jiān)測(cè)支架的變形，同時(shí)在系桿內(nèi)預(yù)埋系桿應(yīng)力測(cè)試元件、溫度測(cè)試元件和設(shè)置變形觀(guān)測(cè)點(diǎn)。

2.3.2 拱肋安裝階段

一是拱架進(jìn)行預(yù)壓，預(yù)壓過(guò)程中監(jiān)測(cè)拱架的變形。監(jiān)測(cè)內(nèi)容為拱架的彈性變形和非彈性變形。拱架預(yù)壓過(guò)程中可以消除拱架的非彈性變形，在拱肋立模時(shí)考慮拱架的彈性變形；二是拱肋合攏前進(jìn)行為期3 d的全天候監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)合攏段梁端拱肋隨時(shí)間和溫度的變化規(guī)律，確定最佳的合攏時(shí)間；三是拱肋混凝土澆注過(guò)程中監(jiān)測(cè)拱架的變形，同時(shí)在拱肋內(nèi)預(yù)埋拱肋應(yīng)力溫度測(cè)試元件和設(shè)置變形觀(guān)測(cè)點(diǎn)。

2.3.3 拱肋的卸架階段

一是根據(jù)數(shù)據(jù)進(jìn)行拱架卸架的穩(wěn)定性分析，并提供拱架的卸架程序。二是在拱架的卸架過(guò)程中，及時(shí)監(jiān)測(cè)已預(yù)埋各點(diǎn)的應(yīng)力和拱頂及l(fā)/4截面的空間變位。該階段是關(guān)鍵施工階段，施工時(shí)應(yīng)嚴(yán)格按照拱架卸落程序進(jìn)行卸架，監(jiān)控單位也要加強(qiáng)本階段的監(jiān)測(cè)并及時(shí)分析。

2.3.4 吊桿及系桿預(yù)應(yīng)力的交替張拉階段

一是根據(jù)已有監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和設(shè)計(jì)的成橋內(nèi)力及線(xiàn)形，進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析。若按原設(shè)計(jì)的張拉方案可以滿(mǎn)足成橋內(nèi)力和線(xiàn)形的要求，則按原設(shè)計(jì)方案進(jìn)行張拉；如果以前施工的累計(jì)偏差影響成橋內(nèi)力和線(xiàn)形，則調(diào)整吊桿和系桿預(yù)應(yīng)力的張拉批次和張拉力，重新制定張拉方案，報(bào)請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)方驗(yàn)算并批復(fù)。二是在每批吊桿或系桿預(yù)應(yīng)力張拉前和張拉后，進(jìn)行已預(yù)埋各應(yīng)力和變形測(cè)點(diǎn)的測(cè)試，以及已張拉吊桿的索力測(cè)試。三是根據(jù)每次張拉后的理論值和實(shí)測(cè)值的誤差，經(jīng)參數(shù)識(shí)別和結(jié)構(gòu)分析，對(duì)后續(xù)施工進(jìn)行小范圍調(diào)整，以保證成橋內(nèi)力和線(xiàn)形；如果需較大的調(diào)整，需報(bào)請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)單位驗(yàn)算并批復(fù)后實(shí)施。四是全部吊桿張拉完成后，根據(jù)結(jié)構(gòu)的應(yīng)力、變形和吊桿索力的測(cè)試數(shù)據(jù)，進(jìn)行吊桿張拉力的調(diào)整，保證成橋內(nèi)力和線(xiàn)形，吊桿張拉力的合理和優(yōu)化。最后一次張拉應(yīng)在夜間溫度穩(wěn)定時(shí)段進(jìn)行。

2.3.5 成橋階段

成橋后，根據(jù)天氣情況進(jìn)行≥3 d的全天候觀(guān)測(cè)，分析橋梁成橋后的力學(xué)參數(shù)。

3 施工監(jiān)控實(shí)施措施及注意事項(xiàng)

一是系桿拱橋的施工監(jiān)控是一項(xiàng)系統(tǒng)而復(fù)雜的工作，工序交錯(cuò)且涉及多家參建單位。因此，橋梁開(kāi)工前應(yīng)由建管單位牽頭組建有監(jiān)控單位、設(shè)計(jì)單位、監(jiān)理單位和施工單位共同參與的監(jiān)控工作小組，制定相關(guān)工作制度，在整個(gè)施工過(guò)程中對(duì)監(jiān)控工作進(jìn)行協(xié)調(diào)、組織和監(jiān)督，確保監(jiān)控工作及時(shí)有效地開(kāi)展；二是現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定工作由施工單位和監(jiān)控單位平行進(jìn)行，以便于現(xiàn)場(chǎng)及時(shí)校對(duì)，同時(shí)由監(jiān)理單位進(jìn)行監(jiān)督。橋梁每一施工階段完成后，有關(guān)數(shù)據(jù)應(yīng)統(tǒng)一匯總至監(jiān)控單位，由監(jiān)控單位進(jìn)行數(shù)據(jù)分析后，下達(dá)下一施工階段的控制指令并經(jīng)參建各方簽認(rèn)執(zhí)行后，方可進(jìn)行下一階段的施工；三是嚴(yán)格控制監(jiān)控觀(guān)測(cè)時(shí)間，模板定位和吊桿張拉前后的測(cè)試工作必須回避日照溫差的影響，確保監(jiān)控觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)的代表性；四是在各施工階段，若結(jié)構(gòu)內(nèi)力和結(jié)構(gòu)變形與設(shè)計(jì)目標(biāo)出現(xiàn)較大偏差，應(yīng)及時(shí)調(diào)整，避免累計(jì)造成不可調(diào)偏差。在成橋后，較小的內(nèi)力偏差可通過(guò)吊桿張拉力和張拉順序調(diào)整。

4 施工監(jiān)控成果

通過(guò)對(duì)南水北調(diào)中線(xiàn)工程淅川段6座系桿拱橋施工過(guò)程中關(guān)鍵階段、關(guān)鍵截面的變形、應(yīng)變和吊桿張力的監(jiān)測(cè)情況來(lái)看，成橋后兩個(gè)拱肋標(biāo)高差在10 mm之內(nèi)，拱肋軸線(xiàn)偏差在15 mm之內(nèi)。吊桿張拉完成后，吊桿實(shí)測(cè)索力與理論計(jì)算值誤差在±5%之內(nèi)。在各個(gè)施工階段，系梁拱肋應(yīng)力實(shí)測(cè)值均為壓應(yīng)力，實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)與理論數(shù)據(jù)基本符合，成橋線(xiàn)形和內(nèi)力均滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，同時(shí)施工監(jiān)控為大橋的順利安全施工提供了必要保障。

[1]范海軍，曹建安，曹霖.下承式鋼管混凝土系桿拱橋施工監(jiān)控概述[J].公路工程,2012（02）.

[2]余海濤，管同心，從賀.混凝土系桿拱橋的施工監(jiān)控[J].現(xiàn)代交通技術(shù),2009（6）.