【双塔钢箱桁梁斜拉桥施工监控研究12000字（论文）】

双塔钢箱桁梁斜拉桥施工监控研究目录TOC\o"1-3"\h\u12347目录 1168501.引言 3277242.工程背景概述 441782.1施工方法 4139072.1.1裕溪河特大桥介绍 4227252.1.2裕溪河特大桥施工方法 451142.2双塔钢箱梁斜拉桥施工监控相关理论 568912.3斜拉桥施工控制的内容 6153172.3.1结构变形控制 6229302.3.2应力控制 7230042.3.3稳定性控制 7316572.3.4安全控制 7247562.4索力控制 7314692.4.1索力均匀性控制 856722.4.2索力大小控制 8299403.主梁及斜拉索施工监控 10154923.1斜拉桥桥梁结构 1065693.2该桥的监控要点 1019683.3施工监控方法 1126663.3.1设计参数的识别和修正 11174683.3.2控制精度 1260023.3.3斜拉索施工监控 1219843.3.4结构计算参数 13300023.3.5钢箱梁局部应力监控 15156743.4主梁线形控制 1745423.4.1主梁高程监测 17136423.4.2钢箱梁轴线偏位监测 18129403.5斜拉索施工控制 19249673.5.1斜拉索索力监测 1912813.5.2合理成桥索力 20233603.5.3施工阶段索力 22247484.结论 246493参考文献 251.引言斜拉桥又称斜张桥，是利用斜拉索代替弹性支撑将主梁、主塔和主墩组合起来的一种结构体系。其可看作是斜拉索将梁多点吊起，恒载及活载通过斜拉索传至塔柱，再通过塔柱基础传递至地基。斜拉桥可以使梁体内弯矩减小，降低主梁高度，节省了材料，减轻了结构重量。通过桥塔上斜拉索的力量将主梁吊起，斜拉桥结构拥有着优秀的跨越能力，比一般的梁式桥的跨度更大。现如今，斜拉桥广受欢迎，是大跨度桥梁的主要桥型。斜拉桥在内的任何桥梁施工，都是一个系统的工程，在实现设计目标的过程中，该系统都会受到许多因素的影响，如何从大量的数据中找到相对关键的数值，对施工进行实时监测、纠偏和预测，使该系统处于控制之中，对实现设计目标，保障施工安全是十分必要的。斜拉桥结构比较复杂，超静定次数比较高，能够釆取的施工方法也是多种多样，例如主梁可采用转体施工法、顶推法、非对称施工等，主塔可采用爬模施工、吊装施工等方法，而且斜拉桥所采用的施工方法和施工顺序与成桥后的主梁线形和结构恒载内力有着密切的联系。另一方面，斜拉桥的结构内力和线形会随着结构体系和荷载的改变而不断变化，因此施工过程中的斜拉桥是一个复杂的多输入、多输出、高阶时变系统，这就说明对斜拉桥的每一个施工阶段进行必要的分析和规定，并在施工过程中进行有效地管理和控制是十分有必要的。

2.工程背景概述2.1施工方法2.1.1裕溪河特大桥介绍某特大桥斜拉桥是跨越河流的一座高速铁路桥梁，主桥为双塔钢箱桁梁斜拉桥，跨径组合为（60+120+324+120+60）m，全长686m。全桥桥式立面和祝桥断面如图2.1、2.2所示。图2.1全桥桥式立面图a非横隔板截面b横隔板截面处图2.2主梁断面图（单位：mm）主梁为钢箱桁梁，主塔为钢筋混凝土结构，采用H型索塔，斜拉索为空间双索面，立面上每塔两侧共13条对索，全桥104根斜拉索。主梁在所有墩上均设竖向和横向约束，主塔和梁间使用带限位功能的无泄漏阻尼器。斜拉桥主梁采用钢箱梁桁梁结构，主梁为不带竖杆的华伦式桁架，横向采用两片主桁平行布置。主桁上弦杆为箱型截面，腹杆由箱型和H型两种截面形式，下弦钢箱梁采用带风嘴的单箱七室截面，全桥共计59个钢箱梁节段。2.1.2裕溪河特大桥施工方法主梁共计57节箱梁，其中两边跨的46节采用顶推施工，中跨11节箱梁采用悬拼安装。该桥主塔离岸较远，在河床上建立了临时施工平台，导梁和前三节箱梁利用浮吊吊装到施工平台上拼接，之后安装桥面架梁吊机，对其余箱梁进行吊装悬拼。安装完成一段箱梁，向边跨顶推相应的距离。图2.3为箱梁施工示意图。图2.3箱梁顶推施工示意图在安装4个箱梁节段后，桥面上已有足够的空间安装桁梁。图2.4为已拼装完成4个箱梁节段，正在安装第一个节间桁梁的示意图。粗实线为已经完成的主桁斜腹杆，虚线为拟安装的上弦杆，箱梁节点板在箱梁端部附近。安装主桁杆件时，导梁已经顶推上最近的临时墩。从箱梁①、②处开始安装桁梁，先用汽车吊将相邻的腹杆拼成两个三角形，再择机安装上弦杆。在④号梁处利用架梁吊机起吊并安装下一段箱梁，安装完毕后利用步履式顶推器向前顶推一段梁长的距离，完成一个循环作业。之后，重复以上安装步骤。上述整个施工过程就是裕溪河特大桥主梁采用的“箱桁同步施工”。图2.4箱桁同步施工示意图2.2双塔钢箱梁斜拉桥施工监控相关理论现在斜拉桥的施工主要采用悬臂施工方法，在施工过程中，斜拉桥的结构体系时刻发生着变化，结构内力和线形也随之变化，是一个动态变化的过程[9]，为了确保桥梁施工过程中的安全性，斜拉桥的施工控制是必需的。一方面斜拉桥现场施工时，与桥梁设计时所要求的环境有一定的不同，如环境温度、湿度、风力条件、日照状况必然导致桥梁计算理论值与现场实测值之间的差异；另一方面设计时的桥梁参数，如材料的弹性模量、泊松比、构件自重、施工临时荷载等与施工现场表现出的参数不同也将会造成理论值是实测值的不同。所以在斜拉桥的施工过程中，必须对斜拉桥的每一个施工节段，都要进行详尽的计算分析，求得该节段的桥梁线形、应力和索力理论值，然后与现场实测值进行对比分析，找出理论值与实测值的差异，仔细分析出原因，在下一个施工节段时避免同样的问题出现，实现对桥梁线形、应力、索力的节段控制，防止误差累计造成不可挽回的工程问题，从而保证在桥梁施工完成后，桥梁线形达到预期的线形，桥梁应力处于最优受力状态[10-12]。斜拉桥是典型的柔性结构，在施工过程中，主梁扰度和索力变化较大，要保证桥梁施工完成后主梁的线形和索力大小都符合理论要求非常困难。所以斜拉桥的施工控制是一项十分艰巨的任务。施工过程中，虽然理论计算的参数选择等已经尽可能的与实际参数等保持一致，理论结果和实测结果还是会出现误差，在前一个施工节段对结构参数进行识别与修正[13-14]，在后一个节段的施工实践结果仍会出现误差，误差确实存在，但与上一节段没修改结构参数对比，这个误差会小很多，这也就凸显了施工控制的重要性，避免了误差的累计，有着非常重要的实用价值。我国已将施工控制纳入到斜拉桥建设管理不可缺少的内容中，《铁路斜拉桥设计规范》明确规定对斜拉桥应进行施工控制。2.3斜拉桥施工控制的内容斜拉桥的施工控制是一项复杂、精细的工作，具体包括施工监测和施工控制两部分内容。施工监测即在桥梁建设施工过程中对桥梁的关键性能在关键部位进行控制点布设，然后利用仪器对控制点进行测量，获得现场施工实测数据。关键性能包括主梁索塔应力、主梁线形与中心线偏位、主塔水平位移、索力大小等，关键部位的控制点布置有塔顶的位移点、塔根的应力点、主梁四分之一点及二分之一点还有跨中的应力截面、每段主梁前端的主梁线形控制点等，测量仪器有水准仪、全站仪、应力测试仪、索力动测仪等。施工监控就是采用计算机进行数据分析。先用有限元软件进行模型计算分析获取理论数据，然后与实测值进行数据对比，当理论值与实测值有误差时分析原因，当误差值超过一定限值时，通过参数识别、参数修正等方式进行桥梁关键性能的控制，防止其进一步恶化，确保桥梁施工的安全，使得桥梁施工完成后主梁线形、结构内力等关键性能达到设计预期值。施工监测和施工控制的完美配合，达到我们施工控制的目的。所以斜拉桥施工控制是一个“施工—测试—计算分析—修正—预告”的循环过程[15]，斜拉桥施工控制的主要内容包括：结构变形控制、应力控制、稳定性控制和安全控制[11]。2.3.1结构变形控制所谓的结构变形控制就是通过测量，获得施工完成阶段的几何状态数据，然后与理论计算值进行比对，对超过误差限值的几何状态量进行控制，主要包括主塔水平位移控制、主梁高程和中线偏位控制，保证桥梁线形在安全的范围内。主塔水平位移变化最大点为主塔顶部，所以要在主塔顶部安装棱镜，在每一个施工节段每一个工况都要用全站仪进行水平位移测试。主梁高程和中线偏位是保证主梁在施工完成后能否达到桥梁预期线形的关键，也是施工控制的重中之重，所以在每一节段施工完成后都要在节段最前端沿截面布置主梁高程和中线偏位控制点，在每一个施工工况下都要对其进行测试。当主塔水平位移和主梁高程及中线偏位实测值与理论值偏差超过限值时要进行几何状态控制，确保其在安全范围内。2.3.2应力控制斜拉桥应力控制包括斜拉索应力控制和主梁、索塔应力控制。斜拉索应力控制即索力控制将在本文下面章节介绍，这里主要介绍主梁、索塔应力控制。斜拉桥索塔承受自重还有斜拉索竖向分力并把受力传递给基础，所以在施工过程中索塔应力控制重要，对于整个索塔结构，其根部受力最大，所以索塔根部的应力控制是我们关注的重点，需要在索塔根部安装应力传感器，在斜拉桥施工的每一个阶段每一个工况都要进行应力测试。主梁应力随着施工节段的不同会有很大的变化，对整跨梁段而言，跨段起点截面、四分之一点截面、跨中节点截面是应力控制的关键截面，要布置适量的应力传感器，在每个施工工况条件下进行应力测试。当主塔应力、主梁应力测试值与理论值偏差超过一定的限度，要进行调整控制，保证其在安全范围内。2.3.3稳定性控制桥梁结构的稳定性控制关系到桥梁的安全，也是桥梁控制的重点，有很多桥梁结构就是因为稳定性不足而导致桥梁垮塌，如加拿大的魁北克桥还有我国四川州河大桥等。因此在桥梁施工过程中，要严格控制桥梁结构的稳定性。鉴于由于稳定性不足导致桥梁垮塌现象的不断增多，桥梁稳定性控制逐渐引起人们的重视，但主要是在桥梁施工完成以后的稳定性计算，对施工过程中的稳定控制没有完全的系统的理论。目前主要依靠安全性系数方法来进行控制，但现行的桥梁规范中并没有不同材料的不同结构的最小安全性系数，也是以后需要进一步完善的地方。2.3.4安全控制桥梁安全控制，也是桥梁结构控制的重要内容，只有保证了施工节段的桥梁安全，才能谈及桥梁以后运营节段的安全。对于安全控制，其实是以上结构变形控制、应力控制、稳定性控制的集中表现，当以上各种稳定得到有效的控制，结构的安全性也就得到了控制。2.4索力控制斜拉索作为斜拉桥的重要构件，其受力大小直接影响到斜拉桥的线形和桥梁内力状况。施工过程中索力张拉大小情况需要严格控制，这就涉及到索力大小控制问题。对于钢绞线斜拉索，是由一根根单独的钢绞线在桥面上逐根安装、逐根张拉完成形成整束索的，所以每根钢绞线索的索力大小情况、索力是否均匀，至关重要，就涉及到钢绞线索的索力均匀性控制问题。2.4.1索力均匀性控制对于通过单根张拉钢绞线制索形成的平行钢绞线斜拉索，各根钢绞线的初张力如果不均匀，会导致在荷载作用下各根钢绞线的拉力不均，使一部分钢绞线的拉力很小而另一部分钢绞线的拉力有可能已经超过了极限强度，造成个别钢绞线突然拉断。在动荷载或者冲击荷载作用下，这种情况更加突出。所以在斜拉桥施工控制中必须确保斜拉索索束中钢绞线索力的均匀性[21]。为保证各根钢绞线张拉力的均匀性，施工过程中要求采用等值张拉法进行施工。其具体做法为：在安装第一根钢绞线时，在张拉端锚具端头安装一个测力传感器，当第一根钢绞线张拉锁定时，传感器读数即反映了此钢绞线的张拉力。当第二根钢绞线安装张拉时，第一根钢绞线拉力因结构变形而降低。当第二根钢绞线拉力（从张拉千斤顶油压换算得到）与传感器示数相等时，将第二根钢绞线进行锁定，如此类推直至该索的钢绞线全部安装完毕。安装完毕时，安装在第一根钢绞线的传感器读数恰好为，式中的T为该索整体初张索力期望值，n为该索包含的钢绞线根数。2.4.2索力大小控制实现索力大小控制，关键在于索力大小的测量，总结索力测量方法，主要有一下几种：油压表读数法、压力传感器读数法、振动频率法、磁通量法、波动法、三点弯曲法、其他间接测试方法。因油压表读数法、压力传感器读数法、振动频率法、磁通量法四种方法将在文章第四章作详细的介绍，这里主要介绍下波动法、三点弯曲法、其他间接测试方法。（1）波动法两端固定的张紧索，如同张紧的弦，敲击后即产生振动，其振动波将沿着弦线传播，碰到另一端的障碍便反射回来。只要测出振动波眼承载索的传播速度，利用振动波在张紧弦上的传递速度和弦张力之间的对应关系，便可求得索的张拉力[22]。在国外该法已经被广泛适用于工程实践[23]，国内外也已经有成功使用的例子。但是在用该方法进行索力测试时，由于拉索处于自然或工况激励之下，振动的噪音很大，甚至大于被测试的应力波信号。因此必须从随机振动干扰信号中精确分离出应力波脉冲信号，对滤波方法的选择有很高的要求。该法虽然新颖，但不成熟，尚未在工程中广泛应用。（2）三点弯曲法基于拉索受力和变形特点，考虑拉索抗弯刚度对测力信号的影响，利用“纵横弯曲”原理建立索张力计算模式。张紧的柔性索，其横向刚度与索的张拉力之间存在函数关系。通过测试元件测出索的横向刚度，便可求出索的张拉力。该法比较新颖，但其测试仪器尚处于研发阶段[24]。（3）其他间接测试方法索力测试的方法还有电阻应变片测试法、拉索伸长量测试法、索拉力垂度测试法。这三种方法仅在理论上可行，实际操作中存在困难，一般不予采用。本章小结：本文以裕溪河特大桥为工程背景就箱桁同步施工斜拉桥的监控要点进行了分析。3.主梁及斜拉索施工监控3.1斜拉桥桥梁结构该桥为双塔钢箱桁梁斜拉桥，跨径组合为（60+120+324+120+60）m，全长686m。主梁为钢箱桁梁，主塔为钢筋混凝土结构，斜拉索为空间双索面，立面上每塔两侧共13条对索，全桥104根斜拉索。斜拉桥主梁采用钢箱梁桁梁结构，主桁结构和钢箱结构采用Q370qD材质的钢板。主梁为不带竖杆的华伦式桁架，横向采用两片主桁平行布置，总宽19.781m，主桁上弦中心距14.0m，下弦箱中心间距14.0m，桁高12.0m。全桥共计57个节间。主桁上弦杆为箱型截面，腹杆由箱型和H型两种截面形式，下弦钢箱梁采用带风嘴的单箱七室截面，梁高2.5m，箱梁标准节段长12m（主跨）、11m（边跨），塔上节段长10m，塔边节段长9m，标准节段每隔3m设置一道实腹横隔板。全桥共计59个钢箱梁节段，最大节段重约186.2t。斜拉索采用空间双索面，扇形布置，立面上每塔两侧共13对索，全桥共计104根拉索，斜拉索上间距12m，塔上索距2.14m-15.58m。主塔采用H型索塔，塔顶高程+129.838m，塔底底端标高+6.8369m，塔处桥面高程+24.897m，塔底以上索塔高123.00m，桥面以上塔高105.801m，桥面以下塔高17.200m，桥面以上塔的高跨比为1/3.06。索塔顺桥向尺寸6.0～10.0m，顺桥向尺寸由塔顶6m线性加宽至下横梁8.0m，再加宽至底座10.0m。裕溪河特大桥桥位概况图见图5.1。图5.1主桥立面图3.2该桥的监控要点墩塔线形、应力控制墩塔线形控制是：墩塔施工过程墩塔的垂直度及坐标控制，由于斜拉桥主塔相对较高，主塔线形控制难度较常规斜拉桥较大。施工过程中，每施工一个阶段现场监控组须监控主塔的线形。根据斜拉桥的受力特点，为防止主塔恒载状况下承受额外弯矩，边中跨斜拉索索力的水平分力须保持平衡，现场在进行拉索索力张拉时，监控单位将把索力控制作为重点，防止出现张拉力不平衡情况。主梁线形控制悬臂拼装的主梁线形控制尤为重要，由于分节段施工，如果标高控制不好，会造成主梁波浪形起伏，影响主梁受力、使用和美观。钢箱桁斜拉桥由于较常规斜拉桥大刚度大，施工过程结构变形小，因此，主梁线形控制尤为关键。由于悬臂节段重量、温度变化、临时荷载堆载，对主梁变形较大，因此，现场监测过程中加强相应参数及其影响的测试。根据以往的现场观测，悬臂100m的主梁，悬臂端主梁标高由于温度的影响会达到5cm左右，而受单侧悬臂偏载的影响甚至达到10cm以上。对中跨梁段悬臂施工监控的原则是采取主梁标高和体外斜拉索索力双控，同时综合考虑主梁应力在安全范围内，确保成桥后主梁的线形、索力及结构受力符合设计要求，结构本身又处在最优的受力状态。索力控制在施工中采取如下的施工控制策略：施工过程中主梁标高和线形的控制通过箱梁安装前放样标高的调整来实现；索力控制是在体外斜拉索张拉后，对局部桥面线形、塔柱倾斜度、索力和轴线进行调整；桥梁的内力状态和安全性通过应力测试、变位或挠度测量及桥墩、塔柱水平位移监测来实现，以确保成桥理想状态满足结构设计预期值，保证全桥控制截面应力在安全范围内。3.3施工监控方法3.3.1设计参数的识别和修正设计参数误差是引起桥梁施工误差的主要原因之一。由于存在设计参数误差，对桥梁结构进行初步分析得到的桥梁的设计参数值和施工后结构实际状态的参数值总会存在一定的偏差。在桥梁施工控制中，对于设计参数误差的调整就是通过量测施工过程中实际结构的几何参数，分析结构的实际状态与理想设计状态的偏差，用误差分析理论来确定或识别引起这种偏差的大小，然后对设计参数误差进行修正，使桥梁结构的理想预测状态与实际状态相一致，从而达到施工监控的目的。为达到这个目的，首先要确定引起桥梁结构偏差的主要设计参数，其次就是运用各种理论和方法来监控这些参数误差，最后得到设计参数的准确预测值。虽然影响结构状态的设计参数很多，但是它们对结构状态的影响程度不同，这些参数主要有：（1）结构几何尺寸参数；（2）截面特征参数；（3）与时间相关的参数，如收缩、徐变、温度场等；（4）荷载参数；（5）材料特性参数。在施工监控中主要控制对结构状态影响较大的设计参数，确定了主要设计参数后，我们就要对主要设计参数进行正确的估计，根据参数估计和结构分析，对原假设参数进行修改。主要流程如图5.2。图5.2施工误差控制流程3.3.2控制精度根据《铁路混凝土工程施工质量验收标准》（TB10424-2010），并参考《公路桥涵施工技术规范》（JTG/TF50-2011）和《公路工程质量检验评定标准》（JTGF80/1-2004）规范，各项参数还需满足设计文件其中：（1）主梁主梁轴线偏差：L≤200m，±10mm；L>200m，L/20000；（2）索力误差控制斜拉索索力允许偏差≤±5%或设计允许偏差值。3.3.3斜拉索施工监控裕溪河特大桥拉索采用无应力状态控制法，以成桥状态下斜拉索的无应力长度作为目标，根据斜拉索的无应力长度计算斜拉桥主梁安装过程中的初始张拉索力及后续的索力调整值。斜拉索索力控制概念明确，在整个斜拉桥主梁的安装过程中无论结构的状态如何变化，无论桥面的荷载工况如何变化，只需根据斜拉索无应力长度目标值即可推算出施工过程中的索力。结构的无应力状态量是一个稳定的控制量。斜拉索主梁，塔结构单元的无应力长度和无应力曲率只有在结构单元制造时调整和设定，斜拉索的无应力长度只有通过张拉才能改变，结构单元的无应力状态不会随结构体系和结构外荷载的变化而变化。结构无应力状态量的这种特性为斜拉桥的安装控制提供了极大的方便，同时为斜拉桥施工过程中多工序同步作业创造了条件。斜拉桥结构的施工过程中并不需要实际量测结构各构件单元在零应力状态时的长度和曲率，无应力状态控制法只是在众多变量中抽象出一个稳定的，相对不变化的控制量建立起斜拉桥安装的中间状态和最终状态之间的联系。无应力长度只是一个数字目标，最终通过调整索力或斜拉索拔出量控制。实现无应力状态控制，需要满足条件：（1）要满足各索的无应力长度与成桥状态无应力长度相等的条件。主梁施工过程中，根据的应力状态，每一根索可能要多次张拉，只有最后一次需要将索的无应力长度通过张拉调整到预定值。（2）要满足弹性曲线的连续条件。这里主要是指主梁合龙时，弹性曲线不能有折角，弹性曲线的连续性，可在合龙前通过调索实现3.4钢箱梁受力计算在顶推施工过程中，各墩支点上的滑箱与钢箱梁中腹板接触，为了防止顶推施工过程中，箱梁钢板发生过大变形而屈曲，提前准备好好应对方法，现在对钢箱梁进行局部应力分析。3.3.4结构计算参数该桥钢箱梁采用Q390钢材，弹性模量2.06×108kN/m2，泊松比0.3，线膨胀系数1.2×10-5，容重76.98kN/m3，阻尼比0.02。钢箱梁节段尺寸长为12.0m，梁高2.5m，总宽19.871m，采用板单元建模型，其中节点15639个，单元为1725个。钢箱梁在顶推过程中，中腹板对应处受到顶推设备向上的支反力。根据设计提供的各墩点支反力，汇总如表5.1：编号基础无沉降基础沉降10mm临时支撑状态起顶前行临时支撑状态起顶前行垫块A垫块B起顶器垫块A垫块B起顶器L1#墩159160309241106319L2#墩213175373248115382L3#墩274198507258281556280#主墩290166478271242524L4#墩288161471270237517L5#墩289163475270238519L6#墩294158476276233520L7#墩213186400180266437（1）根据表5.1的支反力（最大按556T考虑），对标准梁段：B、C、F类梁段进行仿真模拟计算分析，施加的载荷考虑1.25倍的安全系数为556*1.25=695T，计算模型图见图5.3所示。图5.3钢箱梁载荷和约束计算结果：钢箱梁应力分布及钢箱梁变形见图5.3，从B、C类钢箱梁应力分布图看出最大应力290MPa<370MPa（Q370材料的屈服强度），最大应力在加劲板上，满足强度要求。从变形图可看出最大变形为4.9mm，B、C类钢箱梁在顶推过程中结构安全。a.钢箱梁应力分布图b.钢箱梁变形图图5.4钢箱梁应力分布及钢箱梁变形（2）滑箱与F类钢箱梁中腹板接触时箱梁局部应力。计算结果见图5.5和图5.6，从F类钢箱梁应力分布图看出最大应力305MPa<370MPa（Q370材料的屈服强度），最大应力在加劲板上，从变形图看出最大变形为5.8mm，所以该顶推施工对于梁体钢板的影响在安全范围内。图5.5F类钢箱梁应力分布图图5.6F类钢箱梁变形图3.3.5钢箱梁局部应力监控为了掌握钢箱梁顶推过程中局部应力变化，确保钢箱梁在顶推过程中局部稳定性，需要在顶推过程中对钢箱梁进行应力监控。1.测点布置方法根据计算结果选取测点，监测截面距顶推后端8.0m，底板与两侧中腹板交接处各布置1个纵向应变监测点，顶板与西侧中腹板交接处布置1个纵向应变监测点，底板与东侧中腹板交接处布置2个纵向应变监测点，东侧中腹板布置距底板20cm处布置纵向、竖向和斜向共3个应力监测点，横隔板与两侧中腹板交接处各布置1个竖向应变监测点，一个钢箱梁节段要共布置10个应力监测点。可以连续监测两个钢箱梁节段，共计10个应力监测点，测点具体布置见图5.7和图5.8。图5.7应力测点沿纵断面布置图(mm)图5.8应力测点沿平面布置图(mm)2.测试方法针对该工程的实际情况及规范要求制定采样时间：本次采取不间断连续进行应力监测，钢箱梁顶推过程中连续对局部应力测点进行应力全程监测。应力与频率的计算公式：A=K式中：A为应变值，单位为με；f为振动频率。温度修正：当结构体的线膨胀系数与应变计中钢弦不一致时，温度变化也可以引起应变变化，测试中需消除其影响。修正后应变为：ε修其中：F0=12.2，即钢弦的线膨胀系数με/℃。结构体线膨胀系数为F，测量应变为ε，单位为με；测量温度为T，初读数时温度为T0模拟施工过程中对钢箱梁顶推，计算分析钢箱梁局部最不利截面，在顶推过程中对其进行应力监测。根据理论计算分析，该钢箱梁顶推过程中，应力满足要求，对顶推过程中局部应力监测，达到允许应力80%进行报警，达到允许应力100%时停止顶推分析查找原因。结构应变测试的目的是测量结构的内力变化，钢箱桁的应变采用应变计安装黏贴在结构表面，由于考虑到结构施工过程中的长期稳定性拟采用弦式应变测试法。根据本桥梁的受力特点，主梁的应变测试断面主要布置在主梁支座根部、主梁跨中等截面，具体布置如图5.9和图5.10。图5.9主桥应变测点布置立面图图5.10主梁截面应变测点布置以及表面应变计图3.4主梁线形控制3.4.1主梁高程监测1测点布置主梁高程观测点位置拟定为：横桥向为每个梁段距离两边腹板内侧50mm，纵桥向为各个节段端部距边缘1m处，具体测点布置如图5.11所示。图5.11主梁高程测点布置2.主梁安装方法钢箱梁标高的测量采用水准仪进行，当钢箱梁吊装到位后，现场测量人员要测量钢箱梁各个梁段的测点标高，标高误差要控制在±5mm之内。如若发现超限，要通过桥面吊机进行调整，直至将标高误差控制在规范范围之内。每一个节钢箱梁顶推完成后、新安装梁段定位前均要进行钢箱梁标高的测量，同时为了尽量减小温度的影响，标高测量时间一般安排在大气温度比较均匀的时段进行。相邻钢箱梁段安装时为了方便测量，通过控制梁段上控制点的标高差间接控制箱梁的夹角a。图5.13为箱梁安装示意图，易知梁段箱梁的安装夹角和控制点标高的关系为：sin(a)=(ℎ其中h4、h3分别为：4#、3#控制点的测量标高，L为3#、4#控制点的实际距离。施工过程中1#、2#控制点梁段是固定的，h1、h2标高也是固定的，则4#点的测量标高可以表示为：ℎ42#和3#控制点距离很近，相邻梁段之间的夹角很小，所以2#和3#标高差可以忽略不计，即令h3=h2，则4#测量标高可以表示为：ℎ4图5.12相邻钢箱梁段安装示意图图5.13为钢箱梁段吊起后进行相邻梁段标高的测量。图5.13梁段标高控制3.4.2钢箱梁轴线偏位监测为了保证钢箱梁顶推和吊装过程中走向的正确性，使钢箱梁在整个施工过程中横向偏位≤10mm，必须对钢箱梁的轴线偏位进行控制。1.测点布置根据现场的实际情况，把钢箱梁的设计轴线沿横桥向向上游偏移出4.5m，并做好标识便于观察控制，并做好保护。2.观测方法对钢箱梁的轴线测量，根据主梁施工的主要阶段分别采用不同的方法进行：（1）导梁顶推至L3#临时墩前的钢箱梁轴线控制非常重要，关系到后续施工中钢箱横向偏位是否能控制到满足设计要求。为此，提前在279#和280#主塔横梁处理论桥轴线上游预设控制点，以这两点所确定的直线为安装定位的理论轴线。为方便测量，分别架立高度不低于4m的观测平台，在顶推过程中在278#和281#桥墩的工作平台上架立后视镜，在横梁的观测平台上架立全站仪，如图5.14所示。图5.14主梁轴线顶推控制（2）到导梁顶推到达主塔横梁时，要拆除主塔横梁上的观测平台；移动后视镜到277#和282#墩，同时将全站仪架立在278#和281#墩上，观测方法和步骤同上。（3）合龙段钢箱梁轴线偏位的测量方法是：将全站仪架立于在279#和280#主塔钢箱梁上，后视镜立于277#和280#墩的混凝土箱梁上，同样按上述测量方法进行钢箱梁轴线偏位的监测，图5.15为中跨主梁轴线控制示意图以及现场实际施工控制。图5.15中跨主梁轴线控制示意图以及现场实际施工控制3.5斜拉索施工控制3.5.1斜拉索索力监测本次监控，索力测试采用环境随机振动法测索力。斜拉索索力测试采用环境随机振动法，即在拉索上绑扎加速度传感器，记录拉索的振动信号，通过无线信号传输到到信号分析仪，进行频谱分析，得出拉索的若干振动频率，然后通过对拉索的动力计算，得出拉索的索力。利用现场索频率测试结果和索的弦振动理论公式（不考虑索的抗弯刚度，见式5.4），来计算实际索力[50]：T=4WL其中：T为索力，W为每延米索长的重度，L为索长，fn为n阶频率。如图5.16无线索力测试仪的安装，测量施工阶段索力。图5.16无线索力测试仪的安装3.5.2合理成桥索力斜拉桥是一种塔、梁、索组合体系，在施工过程中，总是伴随着各种荷载、边界约束等变换，所以经常要进行特定截面进行调整的情况[45-46]。要想确定施工过程中的索力，首先应该确定成桥状态的索力，再通过倒拆法确定施工阶段拉索的索力。成桥索力的常用调索方法分为：弹性支撑连续梁法，零位移法，最小弯曲应变能法，影响矩阵法。其中弹性支撑连续梁法和零位移法用于单塔斜拉桥，最小弯曲应变能法对于双塔斜拉桥，效果比较好。最小弯曲应变能法用结构的弯曲应变能作为目标函数，使结构弯曲应变能最小[47]。为了计算斜拉桥的合理成桥索力，该方法通过建立目标函数。对于斜拉桥，将结构看做离散杆系结构，结构的应变能表达式可以表示为：I=i=1式中：n为的单元数目，Li为单元长度，Ei、Ii分别为单元的弹性模量和截面惯性矩，Mi和MR分别为单元左右的弯矩。只要控制结构总应变能I处于一个比较小的数值，当截面的抗弯刚度减小到一定数值，则单元的两端的弯矩也会取到一个很小的数值。在实际应用中，通常改变主梁和主塔的抗弯刚度到原来的10-4-10-5倍，或者将拉索的轴向刚度增大到原来的104-105倍，进行一次落架计算，求得的索力即为最小弯曲应变能法对应的索力。用此方法求得的合理成桥索力与设计成桥索力对比见表5.2，由表知，通过最小弯曲应变能法得到的索力和设计成桥索力差值在5%以内，得到的索力比较均匀，索力从近塔端到边跨端逐渐增大（S1-S13为近塔端到边跨端索编号，M1-M13为近塔端到中跨索编号）。表5.2最小弯曲应变能法成桥索力和设计成桥索力对比索编号最小弯曲应变能法（kN）设计索力（kN）百分比（%）S121072178.12-3.26S223212407.68-3.60S326522531.334.76S428032709.683.44S529062876.291.03S631913077.823.67S732303277.84-1.45S835913487.542.96S937943696.622.63S1040233918.712.66S1141794147.350.76S1243534373.95-0.47S1344854596.06-2.41M122742192.363.72M224312397.341.40M326092509.653.95M427582703.132.02M528822883.09-0.04M630073101.92-3.06M734763314.264.8M835993521.692.19M937333723.860.24M1039613919.641.05M1142294115.832.74M1243854303.351.89M1344394496.34-1.27利用midascivil进行有限元计算，将最小弯曲应变能法求得的索力输入斜拉桥模型中，可得该斜拉桥的弯矩图，见图5.17。如图所示，主梁和主塔的弯矩比较均匀，边跨弯矩比较大。图5.17斜拉桥最小弯曲应变能法弯矩图3.5.3施工阶段索力该桥主梁为钢箱梁加钢桁梁组合结构，不存在的收缩、徐变现象，所以采用倒拆法能够得到较好的施工阶段索，所以施工阶段索力利用倒拆-正装法取得。并且在箱梁合拢前，需要对合拢段附近的拉索进行调整或者增加配重和顶推力。通过倒拆运算可求得施工阶段索力，见表5.3。表5.3施工阶段一张理论索力索编号索力（kN）索编号索力（kN）S11350M11350S21035M21035S31070M31070S41075M41075S51130M51130S61110M61110S71160M71160S81260M81269S91520M91530S101600M101600S111730M111730S121900M121900S131770M131770倒拆法获得的一张索力如果做正装分析，得到的成桥状态会跟合理成桥状态有差别，必须对合拢口进行调整，以平曲线接顺的方式