池啟貴

(福建華源陽(yáng)光工程管理有限公司 福建福州 350008)

0 引言

空間索面異型獨(dú)塔斜拉人行天橋是高次超靜定結(jié)構(gòu)形式，在施工過(guò)程中其塔、梁、索力與變形之間相互作用和影響，而且又受到溫度和其他多種施工隨機(jī)因素的影響，包括施工過(guò)程斜拉人行天橋的自重、溫度等以及計(jì)算數(shù)學(xué)模型和實(shí)際結(jié)構(gòu)的差異，整個(gè)施工過(guò)程是個(gè)力學(xué)體系復(fù)雜的演變過(guò)程，還有線形、索力測(cè)量誤差等眾多因素作用，使得施工工序中實(shí)際線形和索力與原設(shè)計(jì)要求出現(xiàn)差距，并可能超出允許范圍[1-4]。因此，斜拉橋施工過(guò)程須進(jìn)行施工監(jiān)控，通過(guò)溫度、應(yīng)力、線形、索力、節(jié)段尺寸和質(zhì)量監(jiān)控，分析施工與設(shè)計(jì)的偏差，對(duì)結(jié)構(gòu)計(jì)算參數(shù)進(jìn)行識(shí)別、分析和修正，消除或降低施工中線形和索力與設(shè)計(jì)目標(biāo)值的偏差，達(dá)到成橋線形、索力和應(yīng)力滿足設(shè)計(jì)要求。因此，施工監(jiān)控是斜拉橋工程必不可少的要求[5-10]。國(guó)內(nèi)外學(xué)者在施工監(jiān)控方面作了不少探討，申志平和王加勇等通過(guò)有限元分析軟件，將成橋狀態(tài)斜拉橋模型施工過(guò)程進(jìn)行加載分析，從而進(jìn)行成橋施工監(jiān)控模擬分析[11-12]。龔美等基于軟件對(duì)特大橋H型索塔施工過(guò)程力學(xué)特性進(jìn)行分析研究，并與現(xiàn)場(chǎng)施工監(jiān)控量測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比分析，為工程質(zhì)量提供了保證[13]。陳泉分析了獨(dú)塔PC斜拉橋施工監(jiān)控中的參數(shù)敏感性，并提出應(yīng)對(duì)方法[14]。孫艷鵬、邵景松等基于自動(dòng)無(wú)線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)斜拉橋及其索力系統(tǒng)進(jìn)行施工監(jiān)控，確保施工安全可靠[15-16]。國(guó)內(nèi)眾多橋梁工程依托信息化技術(shù)開展施工監(jiān)控量測(cè)，對(duì)工程質(zhì)量及安全施工起到良好指導(dǎo)作用。

本文基于復(fù)雜空間索面異型獨(dú)塔斜拉人行天橋項(xiàng)目開展施工監(jiān)控，包括計(jì)劃、預(yù)制和安裝施工階段施工監(jiān)控，結(jié)合自動(dòng)化監(jiān)測(cè)及人工監(jiān)測(cè)從多方面多維度生成監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)庫(kù)，總體把控施工進(jìn)程的安全和進(jìn)度并進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行起到預(yù)評(píng)估作用，保證施工及運(yùn)營(yíng)安全。

1 工程概況

1.1 項(xiàng)目概況

天馬山生態(tài)公園內(nèi)環(huán)建設(shè)(人行天橋及周邊綠化景觀)項(xiàng)目——斜拉人行天橋總長(zhǎng)514.17 m，跨越公路和鐵路，主橋結(jié)構(gòu)形式為空間索面異型獨(dú)塔斜拉橋，全長(zhǎng)106 m，設(shè)計(jì)使用年限100年，安全等級(jí)為一級(jí)，平面處于R=41 m和R=49.979 m的圓弧線上，橋跨布置為53+53=106 m，如圖1所示。橋面最高處距地面約10 m，橋面最低處距離地面約6.7 m，橋面以上鋼塔高約48 m。鋼塔位于橋梁平曲線內(nèi)側(cè)，鋼塔軸線位于鋼梁長(zhǎng)度中間，且與道路中心線徑向布置。塔底距離鋼梁中心線2.6 m，鋼塔中心線為折線，下半段中心線與豎直線夾角為23.198°，上下部中心線夾角為163.027°；鋼塔豎直向總高度為53 m；塔底與混凝土基礎(chǔ)固結(jié),如圖2所示。

圖1 橋跨布置圖

圖2 人行天橋總體圖

鋼塔底部設(shè)置橫梁和系梁，同時(shí)設(shè)置四道背索，與鋼塔、系梁形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。鋼梁中部采用塔梁固結(jié)；鋼梁端部采用抗拔支座。主塔及主梁均為鋼結(jié)構(gòu)，斜拉索采用擠壓錨固鋼絞線拉索。鋼塔和鋼梁采用工廠制作拼裝節(jié)段，橋位安裝形成整體，再?gòu)埨崩鳌?/p>

1.2 施工流程和監(jiān)控

橋梁主要施工步驟如下：主墩及邊墩樁基承臺(tái)施工→搭設(shè)主橋鋼梁支架并預(yù)壓試驗(yàn)→吊裝塔梁結(jié)合段→搭設(shè)主橋鋼塔塔架→分節(jié)段吊裝鋼塔→分節(jié)段架設(shè)鋼主梁→依次掛設(shè)并張拉斜拉索→拆除鋼塔塔架→拆除鋼梁支架→安裝附屬設(shè)施及鋪裝橋面→索力調(diào)整。

施工控制的基本原則是：滿足斜拉橋成橋線形符合設(shè)計(jì)要求，主梁應(yīng)力控制在安全范圍。主塔拼裝過(guò)程中以受彎、受壓為主，因此穩(wěn)定性控制非常重要。在滿足穩(wěn)定性要求前提下，施工過(guò)程對(duì)變形、應(yīng)力進(jìn)行雙控，其中以控制變形為主，監(jiān)控主塔節(jié)段拼裝過(guò)程中的變形以及吊裝期間的應(yīng)力變化和趨勢(shì)。天橋主梁、主塔均采用大節(jié)段整體吊裝，施工過(guò)程風(fēng)險(xiǎn)較高，在確保橋梁結(jié)構(gòu)的線形、內(nèi)力符合設(shè)計(jì)要求外，需對(duì)大量設(shè)施進(jìn)行安全驗(yàn)算，保證施工過(guò)程的安全與質(zhì)量。

1.3 總體監(jiān)控與監(jiān)測(cè)思路

施工監(jiān)控的總體控制思路首先以施工圖設(shè)計(jì)內(nèi)容為基礎(chǔ)，進(jìn)行復(fù)核和對(duì)施工過(guò)程的細(xì)化；其次是對(duì)施工過(guò)程中控制數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)，對(duì)參數(shù)進(jìn)行識(shí)別、分析與修正，適時(shí)掌握施工過(guò)程中斜拉橋整體結(jié)構(gòu)的實(shí)際力學(xué)狀態(tài)，消除或減少偏差量的積累，確保施工過(guò)程結(jié)構(gòu)的安全；確保施工最終成橋后，主體結(jié)構(gòu)線形達(dá)到設(shè)計(jì)要求的理想線形，且斜拉橋整體結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分布與設(shè)計(jì)要求達(dá)到的內(nèi)力狀態(tài)一致，如圖3～圖4所示。

圖3 總體監(jiān)測(cè)思路

圖4 總體控制思路

2 施工監(jiān)控模擬分析

施工過(guò)程的監(jiān)控模擬分析總體思路如下：嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)構(gòu)造和材料參數(shù)要求，精確計(jì)算各項(xiàng)恒載情況，建立人行斜拉天橋的合理成橋恒載狀態(tài)，并與設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果相互校核，作為目標(biāo)狀態(tài)。采用無(wú)應(yīng)力狀態(tài)法確定主梁制造線形和斜拉索無(wú)應(yīng)力制造長(zhǎng)度，運(yùn)用倒拆計(jì)算法和正裝計(jì)算法相結(jié)合，進(jìn)行施工全過(guò)程模擬分析，確定斜拉橋施工各個(gè)階段的理想狀態(tài)，防止施工誤差積累，使斜拉橋最終成橋線形和內(nèi)力特性與設(shè)計(jì)預(yù)期的理想狀態(tài)一致。

運(yùn)用MIDAS CIVIL進(jìn)行分析，具體模擬過(guò)程首先建立全橋三維空間有限元計(jì)算模型(圖5)，考慮斜拉索垂度和大位移幾何非線性效應(yīng)的影響。按實(shí)際情況模擬臨時(shí)支架作用，包含塔、梁臨時(shí)固結(jié)等構(gòu)件，盡可能按實(shí)際情況模擬主塔和主梁的安裝過(guò)程。

圖5 主橋施工階段計(jì)算模型圖

斜拉橋天橋具有主梁剛度較小、梁和塔軸力大、施工過(guò)程復(fù)雜等特點(diǎn)，因此，在計(jì)算分析過(guò)程中，應(yīng)首先考慮非線性因素影響。斜拉橋的非線性研究主要涉及材料非線性和幾何非線性兩方面內(nèi)容。在施工過(guò)程和正常使用階段，主要受幾何非線性影響。在計(jì)算分析中，主要考慮的幾何非線性因素包括斜拉索垂度、結(jié)構(gòu)大位移效應(yīng)。

2.1 模型材料參數(shù)

鋼梁、主塔采用Q345鋼材，臨時(shí)支架采用Q235鋼材，斜拉索、背索1860 MPa級(jí)鋼絞線，其相關(guān)材料參數(shù)取值如表1所示。

表1 材料參數(shù)表

主塔、主梁和斜拉索、背索等構(gòu)件截面形式參照設(shè)計(jì)圖紙輸入幾何參數(shù)，由軟件自動(dòng)計(jì)算截面特性參數(shù)。拉索采用 15×3 七絲鋼絞線，其有效斷面積取420 mm2，背索采用 15×19 七絲鋼絞線，其有效斷面積取2660 mm2。

MIDAS CIVIL建模模型各種單元類型及數(shù)量如表2所示。

表2 建模參數(shù)表

2.2 邊界處理

全橋布置有4個(gè)板式橡膠支座，各支座剛度取值如表3所示。

表3 支座剛度取值表

2.3 施工過(guò)程模擬

(1)主塔吊裝施工

安裝 3#主塔節(jié)段時(shí)，由于受懸臂影響，在重力作用下，塔頂橫橋向發(fā)生了14.7 mm位移，如圖6所示。

圖6 安裝主塔 3#段時(shí)塔頂橫橋向位移(單位：mm)

施工過(guò)程中斜拉橋主塔的最大拉應(yīng)力為43.8 MPa，最大壓應(yīng)力為92.3 MPa，如圖7所示，主塔受力滿足要求。

(a)最大拉應(yīng)力包絡(luò)圖 (b)最大壓應(yīng)力包絡(luò)圖圖7 主塔施工過(guò)程最大拉(壓)應(yīng)力包絡(luò)圖(單位:MPa)

(2)鋼箱梁架設(shè)

鋼箱梁架設(shè)完成時(shí)，豎向最大撓度為 4.0 mm，鋼箱梁架設(shè)于臨時(shí)支墩，在自重作用下結(jié)構(gòu)最大的應(yīng)力為 12.2 MPa。整個(gè)施工過(guò)程(包括后續(xù)掛索張拉、施加二恒等)中鋼箱梁應(yīng)力均滿足設(shè)計(jì)要求，如圖8～圖9所示。

圖8 鋼箱梁撓度計(jì)算結(jié)果(單位：mm)

圖9 鋼箱梁架設(shè)完畢應(yīng)力(單位：MPa)

(3)斜拉索張拉模擬

異型獨(dú)塔非對(duì)稱斜拉橋是高次超靜定結(jié)構(gòu)，主梁處于平曲線內(nèi)，斜拉索空間分布。主梁和主塔的內(nèi)力、應(yīng)力和變形與斜拉索的索力之間是密切相關(guān)的，每張拉一根或者多根斜拉索，都會(huì)引起主梁和主塔的內(nèi)力、應(yīng)力和撓度變化并發(fā)生重分配。在施工過(guò)程中，這種重分配使結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)更加復(fù)雜，如果變化幅度過(guò)大，可能使處于施工階段的斜拉橋的受力狀態(tài)陷于危險(xiǎn)狀態(tài)。同時(shí)，背索的張拉對(duì)已張拉成形的斜拉索內(nèi)力、主塔偏位及其內(nèi)力影響較大。因此，科學(xué)合理的異形斜拉橋的斜拉索張拉順序，便顯得極為關(guān)鍵。

鋼主塔吊裝完成后，主塔支架承受較大壓力，需先張拉內(nèi)側(cè)背索，使支架脫空，防止支架在斜拉索張拉過(guò)程中受力過(guò)大。經(jīng)過(guò)MIDAS CIVIL施工監(jiān)控模擬，分析主梁主塔應(yīng)力包絡(luò)值、主塔內(nèi)力包絡(luò)值、塔頂最大偏位、最大索力、張拉索力等因素，確定最優(yōu)施工方案。施工過(guò)程中主梁橫向變形最大值為-9.9 mm，發(fā)生在5#墩附近。在施工過(guò)程中，需關(guān)注3#墩與5#墩位置的主梁橫向變形情況，防止出現(xiàn)主梁橫向變形過(guò)大，如圖10所示。

(a)X-MAX

(b)X-MIN圖10 施工過(guò)程中主梁橫向變形

在斜拉索張拉過(guò)程中，隨著拉索受力增加，3#墩及5#墩支座反力逐漸減小。在張拉到第7#索時(shí)，永久支座將出現(xiàn)負(fù)反力。為了避免支座出現(xiàn)負(fù)反力，并且不超過(guò)支座承載力，在5#索張拉完畢后進(jìn)行第一批壓重施工，為總壓重量的1/2。在15#索張拉完畢后進(jìn)行剩余壓重施工。

2.4 振動(dòng)模態(tài)分析

前五階振型圖(圖11)可見(jiàn)，第1階振型為1.333 Hz，主梁呈現(xiàn)反對(duì)稱豎彎，第2階振型為1.543 Hz，主塔橫彎，第3階振型為1.723 Hz，主梁反對(duì)稱豎彎，第4階振型為2.260 Hz，主梁左跨橫向彎曲，第5階振型為2.514 Hz，主梁對(duì)稱豎彎，主塔順橋向彎曲主塔順橋向彎曲主梁豎向自振基頻為1.256 Hz，不滿足設(shè)計(jì)要求大于3Hz規(guī)定，運(yùn)營(yíng)階段需要布置阻尼器進(jìn)行減振。

(a)一階振型：1.333Hz (b)二階振型：1.543Hz

(c)三階振型：1.723Hz (d)四階振型：2.260Hz

(e)五階振型：2.514Hz圖11 前五階振型模態(tài)圖

3 施工監(jiān)控與監(jiān)測(cè)

3.1 各階段施工監(jiān)控

前期計(jì)劃階段主要是指上部結(jié)構(gòu)施工前(主塔、主梁制造安裝前)的監(jiān)控準(zhǔn)備階段，以監(jiān)控計(jì)算工作為主。這一階段的工作必須盡可能接近實(shí)際施工狀態(tài)，使理論分析和實(shí)際施工狀態(tài)間的誤差減少到最小，這是通過(guò)施工控制實(shí)現(xiàn)控制目標(biāo)的關(guān)鍵。

預(yù)制階段主要進(jìn)行荷載調(diào)查、方案優(yōu)化以及制造誤差影響分析。工廠制造過(guò)程的控制主要是針對(duì)鋼箱梁、鋼主塔和拉索等預(yù)制結(jié)構(gòu)。鋼結(jié)構(gòu)制造過(guò)程中的控制要針對(duì)制造商確定采用、并已獲批準(zhǔn)的施工工藝進(jìn)行，如鋼主梁采用多節(jié)段連續(xù)匹配組裝、預(yù)拼裝同時(shí)完成的施工工藝等。在制造過(guò)程中施工控制根據(jù)需要對(duì)監(jiān)測(cè)出的誤差適時(shí)作出調(diào)整，根據(jù)對(duì)已造橋梁構(gòu)件的誤差分析，可在現(xiàn)場(chǎng)定位過(guò)程中采取進(jìn)一步改進(jìn)措施，以減少誤差，如圖12所示。

圖12 預(yù)制階段監(jiān)控工作流程

鋼主梁、鋼主塔、斜拉索安裝階段施工控制工作是主橋施工控制工作最重要的組成部分。根據(jù)本橋特點(diǎn)，以主梁線形控制為主，內(nèi)力調(diào)控為輔的方式進(jìn)行。這種方法能夠最大限度地提高施工進(jìn)度及安裝精度。根本目標(biāo)是保證橋梁在控制容許的安裝誤差內(nèi)完成所有安裝步驟，以及施加了所有的恒載后能達(dá)到目標(biāo)幾何線形，如圖13所示。

圖13 安裝階段監(jiān)控工作流程

施工過(guò)程中，如發(fā)現(xiàn)線形、索力或應(yīng)力等控制指標(biāo)與監(jiān)控預(yù)期偏差較大或呈現(xiàn)持續(xù)累積放大的趨勢(shì)時(shí)，應(yīng)進(jìn)行原因查找，評(píng)定分析，確定合理有效的調(diào)整措施，以修正安裝誤差。

根據(jù)實(shí)際施工中的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試或核定參數(shù)進(jìn)行施工監(jiān)控計(jì)算，仿真計(jì)算根據(jù)實(shí)際施工中的實(shí)時(shí)測(cè)量數(shù)據(jù)對(duì)參數(shù)進(jìn)行分析擬合，使得施工監(jiān)控計(jì)算結(jié)果能與實(shí)際施工工況相符?，F(xiàn)場(chǎng)測(cè)定的參數(shù)主要包括實(shí)際材料的物理力學(xué)性能參數(shù)、實(shí)際施工中的荷載參數(shù)和現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。施工監(jiān)測(cè)系統(tǒng)分為索力監(jiān)測(cè)、應(yīng)力監(jiān)測(cè)、幾何監(jiān)測(cè)、溫度監(jiān)測(cè)以及風(fēng)速監(jiān)測(cè)，將實(shí)測(cè)結(jié)果與理論計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分析對(duì)比，適時(shí)評(píng)估和調(diào)整安全度，保證結(jié)構(gòu)狀態(tài)的安全。

3.2 施工監(jiān)測(cè)

(1)幾何監(jiān)測(cè)

幾何監(jiān)測(cè)主要包括對(duì)主塔節(jié)段位置、節(jié)段軸線、塔頂高程及偏位的測(cè)量等內(nèi)容。主梁預(yù)拼裝階段的無(wú)應(yīng)力線形測(cè)量(主要為拼裝折角和中線)，主梁架設(shè)階段主要包含對(duì)主梁高程、主梁軸線偏位、相鄰節(jié)段間偏位等內(nèi)容。

主塔線形監(jiān)測(cè)設(shè)置3個(gè)主塔幾何測(cè)點(diǎn)(圖14)，布置于橋面上方、塔柱變彎點(diǎn)及塔頂，安裝全站儀棱鏡。主橋索塔竣工時(shí)(斜拉索施工前)，施工監(jiān)控單位根據(jù)實(shí)測(cè)的錨點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行斜拉索張拉索力和無(wú)應(yīng)力長(zhǎng)度驗(yàn)算。斜拉索張拉施工過(guò)程中，索塔的幾何變形參數(shù)是控制主梁線形誤差的重要實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)之一。索塔的幾何變形參數(shù)和指定測(cè)點(diǎn)的水平變位用于推算塔柱的傾斜。

圖14 主塔線形測(cè)點(diǎn)布置示意圖

主梁吊裝采用臨時(shí)支架施工，主梁線形通過(guò)臨時(shí)支架頂面標(biāo)高進(jìn)行控制，隨著支架變形、斜拉索張拉、橋面鋪裝等荷載作用主梁線形會(huì)發(fā)生變化。主梁線形3個(gè)測(cè)點(diǎn)橫向布置，分別在頂板與縱端板、斜腹板、直腹板交點(diǎn)位置，每截面 3個(gè)測(cè)點(diǎn)，縱向22個(gè)截面，共66個(gè)測(cè)點(diǎn)，如圖15所示。

圖15 主梁線形測(cè)點(diǎn)布置示意圖

(2)索力監(jiān)測(cè)

斜拉索的索力直接影響主梁和主塔的內(nèi)力和線形。施工過(guò)程跟蹤監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)反應(yīng)，同時(shí)根據(jù)測(cè)試結(jié)果不斷調(diào)整索力值，保證斜拉天橋在施工過(guò)程中，主體結(jié)構(gòu)受力和變形狀態(tài)始終處于設(shè)計(jì)要求的范圍內(nèi)，保證工程順利安全進(jìn)行，也保證成橋后的主梁內(nèi)力和線形達(dá)到設(shè)計(jì)預(yù)期要求。

(3)應(yīng)力監(jiān)測(cè)

應(yīng)力監(jiān)測(cè)可實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確了解施工過(guò)程主梁和主塔關(guān)鍵截面應(yīng)力狀況，可對(duì)主梁和主塔應(yīng)力安全和變形狀態(tài)變化起預(yù)警作用，并校核計(jì)算參數(shù)，為施工監(jiān)控提供數(shù)據(jù)。施工階段對(duì)主梁截面進(jìn)行施工應(yīng)力監(jiān)控測(cè)量，為施工安全監(jiān)控提供參考數(shù)據(jù)，確保斜拉橋工程安全順利完成。

應(yīng)力監(jiān)控采用無(wú)線采集傳輸與人工巡檢相結(jié)合的方法(圖16)進(jìn)行斜拉橋的應(yīng)變測(cè)試。核心元件采用振弦式傳感器，抗干擾能力強(qiáng)，有利于傳輸和遠(yuǎn)程測(cè)量。通過(guò)應(yīng)力傳感器，將現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試得到的應(yīng)力信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，通過(guò)高增益放大器放大送入模數(shù)轉(zhuǎn)換器，將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，經(jīng)單片機(jī)編碼處理后，通過(guò)無(wú)線發(fā)射器發(fā)射信號(hào)，再經(jīng)電平轉(zhuǎn)換器處理后導(dǎo)入電腦，電腦分析軟件計(jì)算處理后圖形和數(shù)據(jù)等顯示輸出?，F(xiàn)場(chǎng)應(yīng)力測(cè)量設(shè)備測(cè)試數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、施工高效安全、數(shù)據(jù)采集便捷等特點(diǎn)，測(cè)試效果比較理想。

圖16 應(yīng)力無(wú)線自動(dòng)化采集系統(tǒng)示意圖

主梁應(yīng)變測(cè)試截面及測(cè)點(diǎn)選擇依據(jù)是主梁最大計(jì)算應(yīng)力截面、主梁中最不利受力狀態(tài)斷面應(yīng)力分布規(guī)律及特征截面。斜拉橋主塔應(yīng)變測(cè)試截面及測(cè)點(diǎn)選擇依據(jù)，應(yīng)是能監(jiān)控施工階段最大計(jì)算應(yīng)力截面的應(yīng)力水平，能充分反映結(jié)構(gòu)縱向應(yīng)力的分布規(guī)律、兼顧橋梁動(dòng)靜載試驗(yàn)對(duì)截面及測(cè)點(diǎn)布置的要求，能構(gòu)成主塔應(yīng)力監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)。因此，在主塔塔底、下塔柱、變彎點(diǎn)、上塔柱錨固區(qū)設(shè)置5個(gè)應(yīng)力監(jiān)測(cè)斷面，每個(gè)斷面布置4個(gè)傳感器，共計(jì)20個(gè)，如圖17所示。

圖17 主塔應(yīng)變監(jiān)測(cè)測(cè)點(diǎn)布置圖

4 現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)成果分析

線形監(jiān)測(cè)采用美國(guó)天寶DiNi型電子水準(zhǔn)儀，線形測(cè)點(diǎn)分別布置在主梁、主塔以及頂板與縱端板、斜腹板、直腹板交點(diǎn)位置；索力監(jiān)測(cè)采用源清慧虹HCF100型智能索力計(jì)，監(jiān)測(cè)點(diǎn)布設(shè)在張拉斜拉索上；應(yīng)力監(jiān)測(cè)采用應(yīng)變式傳感器，根據(jù)結(jié)構(gòu)受力分析，安裝在最不利受力位置。

4.1 幾何監(jiān)測(cè)成果

通過(guò)在施工過(guò)程中對(duì)主塔偏位、主梁標(biāo)高進(jìn)行監(jiān)測(cè)，主塔頂偏位實(shí)測(cè)與理論最大偏差8 mm，主梁標(biāo)高最大偏差出現(xiàn)在SFH-10斷面外側(cè)測(cè)點(diǎn)，理論標(biāo)高14.643 m實(shí)測(cè)標(biāo)高14.649 m，實(shí)測(cè)與理論最大偏差6 mm，其余測(cè)點(diǎn)偏差均小于該點(diǎn)。橋梁主塔偏位及線形滿足規(guī)范及設(shè)計(jì)要求，整體線形平順。

4.2 索力監(jiān)測(cè)成果

斜拉索在施工過(guò)程中，按照計(jì)算初張力進(jìn)行張拉，施工完成后索力最大偏差出現(xiàn)在ZLS06，理論索力163kN，實(shí)測(cè)索力176kN，最大偏差7.9%，其余斜拉索偏差均小于ZLS06的偏差值，且斜拉索安全系數(shù)大于5，滿足規(guī)范及設(shè)計(jì)要求，結(jié)構(gòu)安全。

4.3 應(yīng)力監(jiān)測(cè)成果

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工進(jìn)程的測(cè)試分析可知，應(yīng)力最大正偏差出現(xiàn)在主塔變彎處內(nèi)側(cè)，理論應(yīng)力為73.50 MPa，實(shí)測(cè)應(yīng)力為71.02，偏差2.48 MPa；最大負(fù)偏差出現(xiàn)在塔梁結(jié)合斷面頂板處外側(cè)，理論應(yīng)力為30.12 MPa，實(shí)測(cè)應(yīng)力34.05 MPa，最大偏差3.93 MPa，結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)可控，在施工過(guò)程中和成橋狀態(tài)下受力滿足規(guī)范及設(shè)計(jì)要求，結(jié)構(gòu)安全。

5 結(jié)論

本文基于空間索面異型獨(dú)塔斜拉人行天橋工程項(xiàng)目，開展全過(guò)程施工監(jiān)控和監(jiān)測(cè)研究，根據(jù)實(shí)際施工參數(shù)進(jìn)行施工過(guò)程監(jiān)控模擬分析計(jì)算，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)主梁、主塔吊裝及斜拉索掛設(shè)等過(guò)程的結(jié)構(gòu)內(nèi)力和線形監(jiān)測(cè)，結(jié)果表明整體結(jié)構(gòu)安全可控，斜拉橋受力總體上處于安全范圍，施工方案總體可行。

(1)空間索面異型獨(dú)塔斜拉人行天橋力學(xué)特性和施工條件復(fù)雜，天橋施工過(guò)程中的超限位移、應(yīng)力以及運(yùn)營(yíng)條件下的振動(dòng)頻率的模擬分析，可以指導(dǎo)施工和結(jié)構(gòu)優(yōu)化，開展信息化施工監(jiān)控可起到預(yù)評(píng)估作用，規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)，保證施工及運(yùn)營(yíng)安全。

(2)斜拉橋鋼箱梁為圓曲線布置，不對(duì)稱結(jié)構(gòu)，易發(fā)生傾覆問(wèn)題，通過(guò)鋼箱梁吊裝、架設(shè)期間進(jìn)行抗傾覆驗(yàn)算，施工過(guò)程加強(qiáng)防傾覆施工措施，確保整體結(jié)構(gòu)安全可靠。

(3)主塔安裝時(shí)應(yīng)注意配合背索張拉，保證主塔施工期間穩(wěn)定性和臨時(shí)支架不出現(xiàn)脫空，線形和索力監(jiān)測(cè)成果確保主塔結(jié)構(gòu)安全和斜拉索張拉力的準(zhǔn)確、合理調(diào)整。

(4)模擬分析得到主梁豎向自振基頻為1.333Hz，不滿足設(shè)計(jì)要求大于3Hz的規(guī)定，施工過(guò)程在安裝阻尼器前后對(duì)主梁進(jìn)行模態(tài)監(jiān)測(cè)測(cè)試，檢驗(yàn)阻尼器的工作性能，滿足人行天橋的設(shè)計(jì)施工要求和天橋通過(guò)的舒適性。

(5)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)與理論數(shù)據(jù)對(duì)比，偏差均在可控范圍內(nèi)，滿足規(guī)范及設(shè)計(jì)要求，結(jié)構(gòu)狀態(tài)安全，受力合理，線形平順，達(dá)到了施工監(jiān)控目標(biāo)。