变截面钢桁架桥梁转体施工的监控 王卫星１ 李军代 １．江苏阳湖建设项目管理有限公司 常州 ２１３１５９；２．上海浦东路桥建设股份有限公司 上海 ２０１２１０ 摘要：钢桁架桥梁平面转体过程的施工监控，是通过对支架、主墩、桁架、转体梁、上下弦杆、腹杆等进行温度、位 移、压力的施工监测来取得大量数据，同时利用高效计算程序模拟设计理想状态参数，对比进行误差分析从而及时预 警。通过施工监测与控制的有机结合，来及时调整、控制桥梁的施工状态，使得桥梁结构内力和线形接近或达到设计 预期值，确保了桥梁全过程施工的质量和安全。 关键词：变截面钢桁架桥梁 平面转体 温度监测 应力监测 位移监测 施工预警 中图分类号：ＴＵ９９７ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００４—１００１（２０１４）１０—１１７９—０３ Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｏｆ Ｓｗｉｖｅｌ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｉｎ Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｃｒｏｓｓ—Ｓｅｃｔｉｏｎ Ｓｔｅｅｌ Ｔｒｕｓｓ Ｂｒｉｄｇｅ Ｗａｎｇ Ｗｅｉｘｉｎｇ Ｌｉ Ｊｕｎｄａｉ Ｓｈａｎｇｈａｉ ２０１ ２１ ０ １．Ｊｉａｎｓｕ Ｙａｎｇｈｕ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ＰｒｏｊｅｃｔＡｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎ Ｃｏ．．Ｌｔｄ． Ｃｈａｎｇｚｈｏｕ ２１３１５９ ２．Ｓｈａｎｇｈａｉ Ｐｕｄｏｎｇ Ｒｏａｄ＆Ｂｒｉｄｇｅ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｃｏ—Ｌｔｄ． １ 工程概况 １．１桥梁概况 一封盘一拼装外托人行道、施工桥面系一完成。 转体平面布置见图１。 某跨京杭运河大桥主桥跨径布置为６ｓ．７ ｍ＋ｌ ２０ ｍ＋ ６５．７ ｍ＝２５１．４ ｍ，为一变高度连续桁架梁桥，主桁由２片钢 桁架组成，主桁中心距２６ ｍ，节间间距为８～１３．５ ｍ，桥面 为双向６车道，在２片主桁架的外侧各挑出６．５ ｍ的悬臂支 撑作非机动车道及人行道，桥面总宽３９ ｍ。 主桁高度采用二次抛物线变化形式，两边跨矢高 ３５ ｍ，中跨 １２ ｍ。中支点处高１８．５ ｍ。主桁杆件采用箱 型截面，下弦杆高２．１ ｍ，内宽１．２ ｍ；上弦杆高１．６ ｍ，内 宽１．２ ｍ；主桁斜、竖杆采用工字形截面，高１．２ ｍ，外宽 ０．５～０．８ｍ。 Ｌ ．Ｊ．～ 一一｝ｌ— — — 塑—＿一 图１转体平面布置示意（单位：ｃｍ） 主墩采用柱式墩，单个墩柱截面尺寸２．５ ｍ ｘ ３．５ ｍ， 下接承台平面尺寸６．４ ｍ Ｘ １０－３ ｍ，承台高度２．５ ｍ，下接 ６；￣Ｅｅ１．５ ｍ的钻孔灌注桩。 ２桥梁施工特点分析 由于该桥施工采用平转法施工，在施工过程中有多次 体系转换，且平转角度较大，施工过程控制要求较高，从 １．２施工过程概况 该桥主桥边孔跨越３１２国道，主跨跨越京杭运河，为 了尽量减小对３１ ２国道及京杭运河航道的影响，桥体采用平 转法施工。 主桥上部箱梁采用岸上悬臂拼装施工工艺。具体施工 顺序为：主墩及上下转盘施工一搭设支架拼装钢桁架拱一 施工监控角度分析，其有如下特点： （ａ）转体两端悬臂长度较大，且两端悬臂长度不一 致，结构易产生不平衡力矩，结构存在抗倾覆稳定问题； （ｂ）转体前拼装采用岸上悬臂拼装，结构拼装线形 控制要求高： （ｃ）转体节段拼装完成后，需进行体系转换准备转 体，体系转换过程中需严密监测结构变形、转点支反力及 不平衡力矩： 转体准备一转体一边跨合龙段拼装施工一中跨合龙段施工 ａ｜＿一 作者简介：王卫星（１９７０一），男，硕士，高级工程师。 通讯地址：江苏省常州市武进区府西路鸿业大厦４楼 （２１３１５９）。 （ｄ）为确保转体施工过程中的安全，需进行转动体 不平衡重称重试验分析； ２０１４．１ｏ Ｂｌｍ血Ｉｇ ｃ。ｎｓｔｎｌｃ廿。ｎ 收稿日期：２０１４－０３—２４ １ ｌ ｌ７９ （ｅ）为保证实际安装无应力状态与成桥无应力状态 一致，在转体到位后，需进行边支点的顶升并结合温度完 成中跨合龙 （ｆ）支点位置腹杆长期处于受压状态，且计算长度 较大，构件稳定性问题值得关注。 ３ 施工监测的内容和方法ｎ 施工监测是利用事先在各构件主要部位布设的传感 器，并配合相关的测试仪器，按施工方案中的工况和工 序，不问断地测得大量数据，包括几何参量和力学参量， 以供施工决策。 ３．１线形监测 ３．１．１测点布置 线形监测内容包括：钢桁梁平面线形监测、竖向变形 监测、转体梁刚性转动监测及基础沉降监测。 （ａ）钢桁梁平面线形监测。平面监测通过施工测量 控制网引入基点作为测点，将精密全站仪架设在基点上， 反射棱镜置于下弦杆中心线上，利用全站仪测量待测点的 平面坐标，并与理论值进行比较，从而得出各阶段施工误 差，鉴于本桥的施工特点，在桁架拼装及上墩后均需进行 平面线形测量。测点布置示意图如图２（ａ）、（ｂ）中２、 ４点所示。 （ｎ）测点就面布髓 ２㈣ 矿 ｒ 、 ｌ Ｉｔ ｚ ， 上 ～ ．｝ ｒＴ下 ｒ —ｒ ‘ ｛ Ｅ ≯一 （ｂ）测点横截面布溉 图２钢桁梁平面线形（竖向位移）测点布置（单位：ｃｍ） （ｂ）钢桁梁竖向位移监测。为实时监测主梁在整个 施工过程中的线形，更好对施工过程主梁标高进行监控， 钢桁梁竖向位移监测通过在下弦节点布设测点，主要利用 水准仪对节点坐标进行测量，测点布置示意如图２（ａ）、 （ｂ）中１、２、３、４、５点所示。 （ｃ）转体梁刚性转动监测。转体过程通过对转体梁 角点标高状态变化监测实现对梁体刚性转动的监测，分别 在悬臂端部和墩顶端面上做高程观测点，并对转体全过程 进行监控，其中以梁体四角为主要控制点，分别放置４把 塔尺，使用水准仪观测。有异常时及时预警，以便采取措 施进行水平状态调整。该大桥单个转体梁监测共计４个测 点，如图３所示。 １１８０ ｌ建筑施工第３６卷第ｌ０期 图３转体梁水平状态变化监测 转体过程中，使用４只位移计或沉降仪，对上转盘 ４个角点的竖向位移进行观测。 （ｄ）基础沉降监测。为监测施工过程中的基础承台 的不均匀沉降和累计沉降，在４个主墩布置承台沉降观测 点，用水／、隹仪对其进行沉降观测。 （ｅ）球铰定位监测。球铰精确定位及调整完成后， 对下转盘球铰的中心、标高、平整度进行复查；中心位置 利用全站仪检查，标高采用精密水准仪复测，经检查合格 后对其进行固定：竖向利用调整螺栓与横梁之间拧紧固 定，横向采用在承台上预埋型钢，利用型钢固定。 滑道在混凝土终凝前应反复打磨，磨光平整度及高程 误差控制在１ ｍｍ以内。利用已预埋的定位螺栓精确定位不 锈钢板，并利用调节螺栓调整钢板顶面标高、平整度。标 高采用精密水；隹仪复测。 ３．１．２监测时间 挠度（高程）观测时间安排在在凌晨，观测时需要记 录开始和结束时的环境温度，当观测时间超过１ ｈ后，则需 要每小时记录一次环境温度。 ３．２应力监测 ３．２．１ 主桁架应力监测 为了在施工过程中，随时可以掌握各控制截面的应力 状况，以保证施工时桥梁的安全，须对该桥控制断面应力 进行施工监测。 该桁架桥施工过程中，主梁的线形和受力受到杆件加 工长度、杆件尺寸、温度、施工荷载等各种因素的影响， 必须对全桥的关键截面位置进行细致的监测，才能更为准 确的掌握当前施工状态的桥梁基本信息。 通过对钢桁梁施工过程的初步计算分析，确定钢桁梁 的较不利受力杆件，进而确定传感器的布置位置。从弦杆 施工过程中的杆件应力包络图可以看出：结构最大压应力 分布在跨中上弦杆、主墩下弦杆附近；结构最大拉应力分 布在跨中下弦杆、跨中四分点斜腹杆位置。 为此，在弦杆及腹杆的控制截面亦同步顶底表面布设 振弦式表面应变传感器，对其轴向应力进行测试。 ３．２－２横梁应力监测 由于本桥主桁架间距较大，且横梁采用先安装横梁 再安装桥面板的方法施工，为保证结构安装过程中的安 全性，选取主墩位置和主跨Ｌ／４位置横梁进行应力监测。 ３．２－３ 临时支架应力监测 在每个Ｉ１＇￣Ｂ，－Ｊ支架钢管桩上布设表面式振弦式传感器， 如图４所示。其中拼装临时墩主要监测：拼装过程中其应力 水平防止超标。 到控制桥梁结构的实际状态与理想状态间偏差的目的 。 本桥主要采用最小二乘法对参数进行识别： （ａ）结构计算模型假定与实际误差对结构的影响； （ｂ）结构尺寸误差对结构的影响： （Ｃ）施工荷载变动对结构的影响； （ｄ）温度的影响。 俏 施工过程监测中若发现应力、位移变化与计算值相差 过大等情况，将及时预警，并由施工监控领导小组组织设 第・阶段 计、监理和施工等参建各方，必要时聘请专家召开专题会 议，共同商议解决。 ５ 结语 该桥在南北两岸钢桁梁拼装到位后，分别于２０１ ３年６ 图４现拼装临时支墩测点布设方案 月２０日南侧、６月２７日北侧均实现成功转体９０。后，在７月份 主桥顺利合龙，目前已经顺利进入桥面系施工阶段。把施 不平衡称重实验过程中临时墩应力用以检验不平衡称 重实验过程中的项升力。 边跨临时墩主要监测：边跨顶升过程中临时墩的应力 工监控的管理纳入该桥梁项目的全过程管理，通过对设计 参数进行分析、对误差进行识别和预警，从而及时进行施 工程序和状态的调整，实践证明该项措施是正确的。各项 最终的施工监管数据表明，结构应力和线形均在可控范围 之内。 水平，防止超标。 ３．３温度监测 温度是桥梁施工监控中的重要参数之一，本桥温度监 测利用振弦式应变传感器自带的温度测试功能进行。 ・・９ ０ ０ ０ 【１】傅科奇．绥芬河转体施工斜拉桥施工控制的研究【Ｄ］．哈尔滨：东 北林业大学。２００６． ４施工控制的内容和方法 该桥所需的控制数据主要有：各施工状态下以及成桥 状态下的结构坐标、结构位移，及各构件控制截面应力情 况。 ［２】赵承新．矮塔斜拉桥施工控制研究［Ｄ】．南京：东南大学，２００５． ［３］陶小兰．金州滨海大桥施工监控［Ｄ】＿大连：大连理工大学，２００９． ［４］何雨薇．大跨度斜拉桥施工监测监控体系研究【Ｄ】．武汉：武汉理 工大学，２００２． 通过量测施工过程中实际结构的行为，分析结构的实 际状态与理想状态的偏差，用误差分析理论来确定或识别 引起这种偏差的主要设计参数，经过修正设计参数，来达 ［５］张晓敏．大跨度连续梁桥悬臂施工监控管理［Ｊ］．科园月刊， ２０１０（７）：５０—５１． （上接第１１６９页） ６ 结语 地下室连通口的损坏通常无法彻底修复，花费大量人 力、物力仍长期渗漏水，不仅耗费资金且影响企业声誉。 希望本文所述方案可为类似工程提供帮助。地下连通口的 损坏原因及程度各不相同，本文所述方法仅供参考，具体 （ａ）将连通口两侧边的土方挖开，挖至底板底标高， 下口距连通口外墙２ ｍ，上口采用１：２放坡； （ｂ）连通口两侧土方挖开后，每侧至少设置１台污水 泵进行２４ ｈａ；间断抽水，确保水位降至底板以下５００ ｍｍ， 直至加固结构完成为止： （Ｃ）外侧清理干净后，做厚２０ ｍｍ １：２水泥砂浆找 加固需在此方案基础上，依实际情况调整后再行施工。 平，外侧刷１道冷底子油，２道厚３ ｍｍ ＳＢＳ防水卷材，２道 防水卷材中间放１根 ２Ｏ ｍｍ橡皮条； （ｅ）卷材防水保护层：项板部位采用厚４０ ｍｍ Ｃ２０￣ｍ 石混凝土保护层，外墙部位采用厚１ ２０ ｍｍ砖砌保护层： ・・０ ０ ０ ０ 【１］吴涛，陈志龙，赵贵华．防空地下室连通口建筑设计探讨［Ｊ］．地下 空间与工程学报，２００５（１）：１４５—１４８． 【２】，唐升责，敖国碧．某工程施工期地下室底板上浮破坏的原因 分析［Ｊ］．土工基础，２０１４（１）：８—１０． 【３］吴建青．地下室上浮成因及加固处理例析【Ｊ］．建筑，２０１１（５）：５９—６１． Ｉ（ｅ）地下室内可拆卸的橡胶止水带已损坏，缝内用 沥青麻丝填实后，再更换新的宽３００ ｍｍ橡胶止水带。 ２０１４・１０ Ｂｕｉｌｄｉｎｇ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｌ １１８１
