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摘要：重庆市巫山县溪沟大桥是一座主跨为55m的上承式钢筋混凝土拱桥，采用缆索吊装施工方法修建而成。本文以溪溝大桥为依托，介绍了缆索吊装施工方法的要点及监控措施，在类似跨径的钢筋混凝土拱桥缆索吊装施工中可以借鉴。
中图分类号： TU74 文献标识码： A
缆索吊装技术由于具有跨越能力强，施工方便灵活，适应广等优点，如今在桥梁施工过程中已经被大量应用，尤其是在修建山间、河谷的拱桥中更能显示这种施工工艺的优越性[1-2]。本文以重庆市巫山县溪沟大桥为依托，介绍了缆索吊装施工测量与监控的主要内容、方式以及措施。
大桥概况
重庆市巫山县溪沟大桥是一座主跨为55m的上承式钢筋混凝土拱桥。桥梁全长80m，桥面宽8m，跨越溪沟。河岸陡峭，为典型的U型河谷。
主桥上部结构采用钢筋混凝土等截面悬链线箱形板拱，主跨计算跨径55m，矢跨比1/4，拱轴系数m=2.24。主拱圈拱箱高1.8m，顶板宽度7.6m，底板宽度7.46m。拱上采用垫梁、双柱式排架和悬臂盖梁来支承桥面结构，主拱上桥面板为8m跨径钢筋混凝土简支空心板。大桥总体布置见图1。
图1溪沟大桥总体布置图
缆索吊装施工要点
施工监控主要内容
（1）线形监控
溪沟大桥为钢筋混凝土拱桥，采用预制吊装施工，标高控制结果应满足主拱圈以及拱上立柱的高程误差在合理范围以内，轴线偏移控制结果应满足主拱圈的横向偏移误差在合理范围以内。
立柱标高根据拱上立柱、桥道板、桥面铺装、混凝土长期徐变、收缩变形以及车辆荷载引起的主拱圈变形来控制，并考虑立柱自身变形影响。施工期间应根据裸拱状态下的实际标高向施工方提供拱上立柱立模标高，并使立柱施工完毕后进行测量和校对。
（2）应力监控
反应大桥施工过程中受力的因素主要是主拱截面内力（或应力），本次监控对象为混凝土主拱圈的上、下缘应力。
施工方法及顺序
溪沟大桥拱箱采用无支架缆索吊装法施工，桥道系采用预制安装。其中，每个拱箱分3段对称吊装，全拱共15个吊装节段。施工顺序如下：
施工桥墩、拱座；架设缆索吊装系统。
（2）在预制场分节段预制钢筋混凝土拱箱，然后分别起吊中箱拱脚段拱肋，调整拱肋标高后扣定1#扣索；待拱脚段调整好拱肋轴线及控制点高程后，起吊合龙段，实施合龙。
（3）重复上述施工流程，直至5个拱箱拱顶合龙段吊装完成。
（4）对扣索进行逐级松扣，将扣索拉力转化为拱的推力。松扣完成后，应对拱肋进行全面测试，特别是拱轴挠度轴线和横向偏移测量。
（5）主拱圈合龙、扣索系统拆除后，浇筑主拱圈横向接缝和纵向接缝。
（6）拱上立柱施工，拱上立柱按设计加载程序两岸对称进行。
（7）架设主桥上构空心板，架设顺序为：纵向由拱脚至拱顶；横向由两边向中间，每次两个半幅桥对称安装；
（8）安装引桥上构空心板。
监控目标
溪沟大桥施工监控中的主要具体目标有：
（1）合龙时合龙段两端高差控制在10mm以内。
（2）成桥后主拱圈控制点的标高与设计值最大相差控制在L/3000mm以内。
（3）成桥后结构各控制截面的内力与设计值最大相差控制在10%以内。
（4）拱轴线偏位不超过±L/4000mm。
施工监控前期分析
施工前期分析是施工监控的重要内容，其分析结果是监控的重要依据，可采用有限元软件进行结构进行电算。围绕溪沟大桥的监控分析，主要包括裸拱阶段、拱上立柱等。
有限元模型
施工控制分析采用MIDAS/Civil空间程序建立有限元分析模型。全桥模型中采用梁单元，共划分246个单元。两拱脚支承条件模拟为固结，桥面板支承处模拟为铰接，立柱与主拱圈，立柱与盖梁之间连接模拟为刚臂，盖梁与桥面板之间连接模拟为主从约束，计入汽车荷载效应，考虑20年收缩徐变效应和15℃升降温效应。模型如图2
图2 全桥电算模型示意图
分析结果
施工前期分析应根据监控主要内容提取相关理论数据，为今后的施工测量提供验证依据。表1、表2分别列出裸拱阶段和拱上立柱阶段的内力和位移电算结果。（轴力方向以受压为正，受拉为负，弯矩以使截面下缘受拉为正，受压为负，竖向位移向上为正，向下为负）
表1 裸拱状态各控制截面内力和位移
表2 浇筑立柱阶段主拱控制截面内力和位移
利用各表中提取的轴力、弯矩和竖向位移，结合主拱圈截面特性等条件就可分别计算出各施工阶段控制点的理论应力和高程。
施工控制阶段
施工控制阶段包括线形控制和应力控制，其中应当以线形控制为主，应力控制为辅。
线形控制
标高测点布置
（1）主拱变位测点布置
主拱上拱脚段设置一个变位测点，本桥的测点布置在拱脚段悬臂端角钢处。主拱截面位移测点布置如图3所示。
图3 主拱变位测点布置
（2） 立柱的变形测点布置
架设拱上立柱排架及主桥上构空心板时，应对靠近拱脚两排高立柱的偏位进行监测。测点布置在立柱每一节段的顶部。
线形控制测量结果
线性控制时应主要针对各阶段主拱圈控制点的高程和轴线偏位以及拱上立柱的高程进行实时测量，并予以记录和分析。因篇幅有限，表3、表4仅列出合龙后主拱圈控制点的标高和拱轴线偏位以及拱上立柱的标高测量。（其中高程+号表示大于实际高程，-好表示小于实际高程：轴线+号为偏往上河方向，-号偏往下河方向）。
表3 拱圈合龙后控制点高程记录
应力控制
应力测点布置
主拱应力测试断面分别设置在拱脚断面、L/4断面及拱顶断面，共5个断面。断面布置图如图4所示。
图4 拱肋应力观测断面布置图
应力控制测量结果
进行应力控制不仅要对分段吊装过程主拱圈内的控制点应力值进行测量，还应当与吊装前和成桥后的应力进行分析对比，保证测量值在理论值误差范围之内，一旦发现问题，应立即分析成因及解决方案。因篇幅有限，仅列出3#箱在成桥后控制点的理论应力与测量应力。
从表可以看出，成桥后主拱圈控制点的应力值与理论值基本一致，误差保持在10%范围以内，由于预制场地大小以及设备数量有限，不能同时浇筑所有拱肋，且当地气温变化较大，导致预制拱肋的浇筑与养护条件也有所差异，这可能是导致误差产生的主要原因。
结语
缆索吊装施工适用于跨山间、峡谷间拱桥的修建，这种施工技术目前已经十分成熟，但是施工监控仍然不可缺少的一个环节。修建期间应通过正确的监控手段和分析方法，有效的控制各项指标达到规范要求，才能确保大桥能顺利合龙、通车，避免安全隐患。
参考文献
[1] 顾安邦,向中富 .桥梁工程(下册)[M].第二版.北京：人民交通出版社.2011
中图分类号： TU74 文献标识码： A
缆索吊装技术由于具有跨越能力强，施工方便灵活，适应广等优点，如今在桥梁施工过程中已经被大量应用，尤其是在修建山间、河谷的拱桥中更能显示这种施工工艺的优越性[1-2]。本文以重庆市巫山县溪沟大桥为依托，介绍了缆索吊装施工测量与监控的主要内容、方式以及措施。
大桥概况
重庆市巫山县溪沟大桥是一座主跨为55m的上承式钢筋混凝土拱桥。桥梁全长80m，桥面宽8m，跨越溪沟。河岸陡峭，为典型的U型河谷。
主桥上部结构采用钢筋混凝土等截面悬链线箱形板拱，主跨计算跨径55m，矢跨比1/4，拱轴系数m=2.24。主拱圈拱箱高1.8m，顶板宽度7.6m，底板宽度7.46m。拱上采用垫梁、双柱式排架和悬臂盖梁来支承桥面结构，主拱上桥面板为8m跨径钢筋混凝土简支空心板。大桥总体布置见图1。
图1溪沟大桥总体布置图
缆索吊装施工要点
施工监控主要内容
（1）线形监控
溪沟大桥为钢筋混凝土拱桥，采用预制吊装施工，标高控制结果应满足主拱圈以及拱上立柱的高程误差在合理范围以内，轴线偏移控制结果应满足主拱圈的横向偏移误差在合理范围以内。
立柱标高根据拱上立柱、桥道板、桥面铺装、混凝土长期徐变、收缩变形以及车辆荷载引起的主拱圈变形来控制，并考虑立柱自身变形影响。施工期间应根据裸拱状态下的实际标高向施工方提供拱上立柱立模标高，并使立柱施工完毕后进行测量和校对。
（2）应力监控
反应大桥施工过程中受力的因素主要是主拱截面内力（或应力），本次监控对象为混凝土主拱圈的上、下缘应力。
施工方法及顺序
溪沟大桥拱箱采用无支架缆索吊装法施工，桥道系采用预制安装。其中，每个拱箱分3段对称吊装，全拱共15个吊装节段。施工顺序如下：
施工桥墩、拱座；架设缆索吊装系统。
（2）在预制场分节段预制钢筋混凝土拱箱，然后分别起吊中箱拱脚段拱肋，调整拱肋标高后扣定1#扣索；待拱脚段调整好拱肋轴线及控制点高程后，起吊合龙段，实施合龙。
（3）重复上述施工流程，直至5个拱箱拱顶合龙段吊装完成。
（4）对扣索进行逐级松扣，将扣索拉力转化为拱的推力。松扣完成后，应对拱肋进行全面测试，特别是拱轴挠度轴线和横向偏移测量。
（5）主拱圈合龙、扣索系统拆除后，浇筑主拱圈横向接缝和纵向接缝。
（6）拱上立柱施工，拱上立柱按设计加载程序两岸对称进行。
（7）架设主桥上构空心板，架设顺序为：纵向由拱脚至拱顶；横向由两边向中间，每次两个半幅桥对称安装；
（8）安装引桥上构空心板。
监控目标
溪沟大桥施工监控中的主要具体目标有：
（1）合龙时合龙段两端高差控制在10mm以内。
（2）成桥后主拱圈控制点的标高与设计值最大相差控制在L/3000mm以内。
（3）成桥后结构各控制截面的内力与设计值最大相差控制在10%以内。
（4）拱轴线偏位不超过±L/4000mm。
施工监控前期分析
施工前期分析是施工监控的重要内容，其分析结果是监控的重要依据，可采用有限元软件进行结构进行电算。围绕溪沟大桥的监控分析，主要包括裸拱阶段、拱上立柱等。
有限元模型
施工控制分析采用MIDAS/Civil空间程序建立有限元分析模型。全桥模型中采用梁单元，共划分246个单元。两拱脚支承条件模拟为固结，桥面板支承处模拟为铰接，立柱与主拱圈，立柱与盖梁之间连接模拟为刚臂，盖梁与桥面板之间连接模拟为主从约束，计入汽车荷载效应，考虑20年收缩徐变效应和15℃升降温效应。模型如图2
图2 全桥电算模型示意图
分析结果
施工前期分析应根据监控主要内容提取相关理论数据，为今后的施工测量提供验证依据。表1、表2分别列出裸拱阶段和拱上立柱阶段的内力和位移电算结果。（轴力方向以受压为正，受拉为负，弯矩以使截面下缘受拉为正，受压为负，竖向位移向上为正，向下为负）
表1 裸拱状态各控制截面内力和位移
表2 浇筑立柱阶段主拱控制截面内力和位移
利用各表中提取的轴力、弯矩和竖向位移，结合主拱圈截面特性等条件就可分别计算出各施工阶段控制点的理论应力和高程。
施工控制阶段
施工控制阶段包括线形控制和应力控制，其中应当以线形控制为主，应力控制为辅。
线形控制
标高测点布置
（1）主拱变位测点布置
主拱上拱脚段设置一个变位测点，本桥的测点布置在拱脚段悬臂端角钢处。主拱截面位移测点布置如图3所示。
图3 主拱变位测点布置
（2） 立柱的变形测点布置
架设拱上立柱排架及主桥上构空心板时，应对靠近拱脚两排高立柱的偏位进行监测。测点布置在立柱每一节段的顶部。
线形控制测量结果
线性控制时应主要针对各阶段主拱圈控制点的高程和轴线偏位以及拱上立柱的高程进行实时测量，并予以记录和分析。因篇幅有限，表3、表4仅列出合龙后主拱圈控制点的标高和拱轴线偏位以及拱上立柱的标高测量。（其中高程+号表示大于实际高程，-好表示小于实际高程：轴线+号为偏往上河方向，-号偏往下河方向）。
表3 拱圈合龙后控制点高程记录
应力控制
应力测点布置
主拱应力测试断面分别设置在拱脚断面、L/4断面及拱顶断面，共5个断面。断面布置图如图4所示。
图4 拱肋应力观测断面布置图
应力控制测量结果
进行应力控制不仅要对分段吊装过程主拱圈内的控制点应力值进行测量，还应当与吊装前和成桥后的应力进行分析对比，保证测量值在理论值误差范围之内，一旦发现问题，应立即分析成因及解决方案。因篇幅有限，仅列出3#箱在成桥后控制点的理论应力与测量应力。
从表可以看出，成桥后主拱圈控制点的应力值与理论值基本一致，误差保持在10%范围以内，由于预制场地大小以及设备数量有限，不能同时浇筑所有拱肋，且当地气温变化较大，导致预制拱肋的浇筑与养护条件也有所差异，这可能是导致误差产生的主要原因。
结语
缆索吊装施工适用于跨山间、峡谷间拱桥的修建，这种施工技术目前已经十分成熟，但是施工监控仍然不可缺少的一个环节。修建期间应通过正确的监控手段和分析方法，有效的控制各项指标达到规范要求，才能确保大桥能顺利合龙、通车，避免安全隐患。
参考文献
[1] 顾安邦,向中富 .桥梁工程(下册)[M].第二版.北京：人民交通出版社.2011