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【摘 要】施工监测作为斜拉桥施工控制中的十分重要的环节，对转体斜拉桥提出了更高的要求。
【关键词】斜拉桥；转体；施工监测
0.概述
斜拉桥的一个重要特点是设计与施工高度藕合，所采用的施工方法、材料性能、浇筑程序、立模标高以及斜拉桥的安装索力等都直接影响成桥的线形与受力，而施工现状与设计的假定总会存在差异，因此，为确保成桥后结构受力和线形满足设计要求，必须对斜拉桥的施工过程进行控制，而有效的施工监测是斜拉桥控制得以顺利实施的前提和成功的必要保障。转体斜拉桥涉及到转体过程中桥梁的稳定性问题，因而对桥梁的线形和结构受力有着更高的要求，施工监测工作就显得更加重要[1]。
1.施工监测的内容
1.1桥体施工过程中的监测
1.1.1基本参数测试
①混凝土的容重、弹性模量、混凝土强度。对混凝土的容重、弹性模量和强度进行现场测试，发现与规范取值有较大差异时应分析原因，及时修正计算参数。取几组试件做混凝土7d和28 d的弹性模量测试，用其统计平均值作为斜拉桥施工控制系统计算的实测值。混凝土的容重、强度参数直接使用工地试验室进行的此类常规测试的资料，此部分数据由施工单位提供。
②斜拉索的容重、弹性模量和抗拉强度。斜拉索的参数实测值直接取用出厂时的指标。斜拉索计算容重现场实测值应考虑因高强度钢丝包裹材料引起的容重修正。
③混凝土的徐变系数。一方面根据主梁实测应变,选取一定的徐变理论，计算出主梁中性轴应力；另一方面利用主梁中性轴应力只与斜拉索水平分力有关这一特点,由实测索力求出中性轴应力,据此校准中性轴的实测应力，从而识别徐变系数。
1.1.2线形测量
①主梁线形测量。主梁线形测量包括高程测量和中线测量。
高程线形测量采用几何水准测量法，测出己施工各节段的节段控制水准点的绝对标高，再根据各节段竣工时测得的与其梁底的高差，推算出相应节段的梁底标高。为消除日照温差引起梁体的不规则变化，线形测量应选择在温度变化小、气候稳定的时间段进行，测量工作持续的时间越短越好。
中线测量是观测已施工节段的中线点相对于桥轴线的偏距。由于梁体受混凝土徐变和现浇段超重以及施工偏差、塔柱扭转等因素的影响，容易造成梁体产生局部变形或引起整个梁体偏离桥梁中心线。为了保证边、中跨按设计中线正确合龙，必须控制主梁中线偏差值。
②主塔線形测量。主塔的线形测量实质上最关心的是塔顶的水平位移，在实际施工测量中应在塔身埋设适当的测点，对主塔的整体线形进行测量，塔顶位移的测量应与主梁线形的测量同步进行。
主梁线形测量与主塔线形测量由施工单位按施工周期实施测量，报送控制组，分析汇总后做出评价。
1.1.3力学测量
①索力测量。斜拉索索力的准确与否直接关系到主梁的线形，乃至施工安全。因此，在施工中必须确保索力测试结果正确可靠。索力测量一般采用脉动法(或称频谱分析法)，利用附着在拉索上的高灵敏度传感器拾取拉索在环境振动激励下的振动信号，经过滤波、放大和频谱分析，再根据频谱图来确定拉索的自振频率，然后根据自振频率与索力的关系确定索力。考虑到拉索弯曲刚度的影响，应进行测量前的标定工作，并在测量中加以修正。
②应力测量。主要目的是了解梁塔控制截面的应力状况，并对梁体重量及其它荷载变化情况进行判断，确保结构施工安全。施工中应力测量影响因素相当复杂，除荷载作用引起的应力之外，还有与收缩、徐变、温度等因素有关的应力。对混凝土梁，在埋设应力测点的同时制作无应力小梁，可分离出混凝土收缩影响的应变。
1.1.4温度测量
温度的影响总体可分为两种，一是昼夜温差；二是季节温差，季节性温差则使塔、梁、索产生均匀伸缩，日照温差的变化，对于斜拉桥结构内力和变形的影响是复杂的，在施工阶段，日照温差对主梁挠度和塔柱水平位移的影响尤其显著，如果想从挠度实测值中分离出因受温度影响引起的变形，则相当困难。因此，应该在一天中日照温差对结构变形影响最小的时候进行测量，即清晨。为了便于施工控制资料的分析，还应测量出较有代表性的某一天或几天24h内结构温度变化情况。结合塔柱偏移和主梁线形测量结果，总结出结构日照温差变形规律和季节性的温差变形规律。
1.2转体施工的监测
转体法施工，根据桥梁结构的转动方向，可分为竖向转体施工法、水平转体施工法以及平转与竖转相结合的方法，其中以平转法应用最多，转体斜拉桥目前均采用平转的施工方法。
转体施工过程是转体斜拉桥施工的技术难点，其监测内容包括转体前的准备工作及其转体过程中的跟踪测试。
1.2.1转体前的准备工作
对于平转法施工的桥梁来说，保证转动体系的重心基本落在转动支承系统的中心是转体过程得以顺利实施以致实现的关键，然而，实际上转动体系的重心与转动支承系统的中心的偏离是不可避免的，原因主要有两点：桥梁结构物自身的不对称性；施工过程中的不确定性因素导致的转动支承系统中心两侧的混凝土浇注量以及用钢量不一致。因此，在转体施工前必须确定转动体系的重心位置。重心位置的确定可采用资料统计与现场实测相互校核的办法，资料统计是根据实际的混凝土浇注记录表以及用钢量记录表进行计算转动体系的重心，现场实测是利用千斤顶在梁下进行等力、不等力反顶称重，通过千斤顶的记录数据联合求解转动体系的重心位置。确定重心后，判断是否需要进行配置平衡重，一切准备就绪后就可以开始实施转体了。
1.2.2转体过程中的跟踪测试
转体实施过程中可能遇到一些困难，比如：因转盘加工或安装精度不高而造成的牵转困难；牵引设备本身的运转不正常而造成的转体速度的改变；天气突变而造成的桥梁转体过程中的颤动等，这些困难在某种程度上可能造成桥梁结构的破坏或转体的失败，因此在转体过程中必须对斜拉桥的相关数据进行跟踪测试。
与桥体施工过程不同，转体过程中的监测内容有自己的侧重点，包括桥的整体平衡性、主塔垂直度、转体线速度和桥的轴线定位监测。
①桥的整体平衡性。桥的整体平衡性主要是通过主梁悬臂端控制点的高程变化来判断，在转体过程中进行不间断的观测，如发现测出的高程和转体前相差较大时，及时通知指挥组，采取措施，使桥的整体平衡在转体过程中得到有效控制。
②主塔垂直度。测量高程的同时随时观测转体前安置于主塔上的直尺读数，以便观测主塔垂直度在转体过程中是否保持一致（或采取其它方法）。如有顷斜超过3‰时，及时通知指挥组，采取措施，使主塔垂直度在整个转体过程中得到有效的控制。
③转体线速度。利用转体前设置于主梁轴线处的测点，转体过程中不断地测量该点的坐标并计算该点的线速度，及时通知指挥组以指导转体，使转体线速度达到预计值。
④桥的轴线定位。当旋转快接近设计轴线时，通过坐标反算，求出桥的方位角及其与桥的设计方位角的差值，通知指挥组还需旋转的角度。当方位角差值在规范允许的误差范围之内时，即轴线误差在10mm之内时，通知指挥组停止旋转。
转体过程中除了上述内容需要跟踪监测之外，还要对关键部位的应力、部分斜拉索的索力以及转体现场的天气状况（如风速）等进行适时监测，以保证转体结构的安全和转体的顺利进行。
2.结语
为保证建成后的斜拉桥能够达到一个合理的成桥状态，即线形顺畅、内力合理，施工监测工作必须做到行之有效。到目前为止，虽然采用转体施工的斜拉桥数量不是很多，但是我们坚信，基于已经成熟的非转体斜拉桥的施工监测技术，转体斜拉桥的监测技术必定会迅速完善。
【参考文献】
［１］张联燕,谭邦明等.桥梁转体施工［M］.北京:人民交通出版社.2003,3.
作者简介：马义春（1955—），男，大学本科
【关键词】斜拉桥；转体；施工监测
0.概述
斜拉桥的一个重要特点是设计与施工高度藕合，所采用的施工方法、材料性能、浇筑程序、立模标高以及斜拉桥的安装索力等都直接影响成桥的线形与受力，而施工现状与设计的假定总会存在差异，因此，为确保成桥后结构受力和线形满足设计要求，必须对斜拉桥的施工过程进行控制，而有效的施工监测是斜拉桥控制得以顺利实施的前提和成功的必要保障。转体斜拉桥涉及到转体过程中桥梁的稳定性问题，因而对桥梁的线形和结构受力有着更高的要求，施工监测工作就显得更加重要[1]。
1.施工监测的内容
1.1桥体施工过程中的监测
1.1.1基本参数测试
①混凝土的容重、弹性模量、混凝土强度。对混凝土的容重、弹性模量和强度进行现场测试，发现与规范取值有较大差异时应分析原因，及时修正计算参数。取几组试件做混凝土7d和28 d的弹性模量测试，用其统计平均值作为斜拉桥施工控制系统计算的实测值。混凝土的容重、强度参数直接使用工地试验室进行的此类常规测试的资料，此部分数据由施工单位提供。
②斜拉索的容重、弹性模量和抗拉强度。斜拉索的参数实测值直接取用出厂时的指标。斜拉索计算容重现场实测值应考虑因高强度钢丝包裹材料引起的容重修正。
③混凝土的徐变系数。一方面根据主梁实测应变,选取一定的徐变理论，计算出主梁中性轴应力；另一方面利用主梁中性轴应力只与斜拉索水平分力有关这一特点,由实测索力求出中性轴应力,据此校准中性轴的实测应力，从而识别徐变系数。
1.1.2线形测量
①主梁线形测量。主梁线形测量包括高程测量和中线测量。
高程线形测量采用几何水准测量法，测出己施工各节段的节段控制水准点的绝对标高，再根据各节段竣工时测得的与其梁底的高差，推算出相应节段的梁底标高。为消除日照温差引起梁体的不规则变化，线形测量应选择在温度变化小、气候稳定的时间段进行，测量工作持续的时间越短越好。
中线测量是观测已施工节段的中线点相对于桥轴线的偏距。由于梁体受混凝土徐变和现浇段超重以及施工偏差、塔柱扭转等因素的影响，容易造成梁体产生局部变形或引起整个梁体偏离桥梁中心线。为了保证边、中跨按设计中线正确合龙，必须控制主梁中线偏差值。
②主塔線形测量。主塔的线形测量实质上最关心的是塔顶的水平位移，在实际施工测量中应在塔身埋设适当的测点，对主塔的整体线形进行测量，塔顶位移的测量应与主梁线形的测量同步进行。
主梁线形测量与主塔线形测量由施工单位按施工周期实施测量，报送控制组，分析汇总后做出评价。
1.1.3力学测量
①索力测量。斜拉索索力的准确与否直接关系到主梁的线形，乃至施工安全。因此，在施工中必须确保索力测试结果正确可靠。索力测量一般采用脉动法(或称频谱分析法)，利用附着在拉索上的高灵敏度传感器拾取拉索在环境振动激励下的振动信号，经过滤波、放大和频谱分析，再根据频谱图来确定拉索的自振频率，然后根据自振频率与索力的关系确定索力。考虑到拉索弯曲刚度的影响，应进行测量前的标定工作，并在测量中加以修正。
②应力测量。主要目的是了解梁塔控制截面的应力状况，并对梁体重量及其它荷载变化情况进行判断，确保结构施工安全。施工中应力测量影响因素相当复杂，除荷载作用引起的应力之外，还有与收缩、徐变、温度等因素有关的应力。对混凝土梁，在埋设应力测点的同时制作无应力小梁，可分离出混凝土收缩影响的应变。
1.1.4温度测量
温度的影响总体可分为两种，一是昼夜温差；二是季节温差，季节性温差则使塔、梁、索产生均匀伸缩，日照温差的变化，对于斜拉桥结构内力和变形的影响是复杂的，在施工阶段，日照温差对主梁挠度和塔柱水平位移的影响尤其显著，如果想从挠度实测值中分离出因受温度影响引起的变形，则相当困难。因此，应该在一天中日照温差对结构变形影响最小的时候进行测量，即清晨。为了便于施工控制资料的分析，还应测量出较有代表性的某一天或几天24h内结构温度变化情况。结合塔柱偏移和主梁线形测量结果，总结出结构日照温差变形规律和季节性的温差变形规律。
1.2转体施工的监测
转体法施工，根据桥梁结构的转动方向，可分为竖向转体施工法、水平转体施工法以及平转与竖转相结合的方法，其中以平转法应用最多，转体斜拉桥目前均采用平转的施工方法。
转体施工过程是转体斜拉桥施工的技术难点，其监测内容包括转体前的准备工作及其转体过程中的跟踪测试。
1.2.1转体前的准备工作
对于平转法施工的桥梁来说，保证转动体系的重心基本落在转动支承系统的中心是转体过程得以顺利实施以致实现的关键，然而，实际上转动体系的重心与转动支承系统的中心的偏离是不可避免的，原因主要有两点：桥梁结构物自身的不对称性；施工过程中的不确定性因素导致的转动支承系统中心两侧的混凝土浇注量以及用钢量不一致。因此，在转体施工前必须确定转动体系的重心位置。重心位置的确定可采用资料统计与现场实测相互校核的办法，资料统计是根据实际的混凝土浇注记录表以及用钢量记录表进行计算转动体系的重心，现场实测是利用千斤顶在梁下进行等力、不等力反顶称重，通过千斤顶的记录数据联合求解转动体系的重心位置。确定重心后，判断是否需要进行配置平衡重，一切准备就绪后就可以开始实施转体了。
1.2.2转体过程中的跟踪测试
转体实施过程中可能遇到一些困难，比如：因转盘加工或安装精度不高而造成的牵转困难；牵引设备本身的运转不正常而造成的转体速度的改变；天气突变而造成的桥梁转体过程中的颤动等，这些困难在某种程度上可能造成桥梁结构的破坏或转体的失败，因此在转体过程中必须对斜拉桥的相关数据进行跟踪测试。
与桥体施工过程不同，转体过程中的监测内容有自己的侧重点，包括桥的整体平衡性、主塔垂直度、转体线速度和桥的轴线定位监测。
①桥的整体平衡性。桥的整体平衡性主要是通过主梁悬臂端控制点的高程变化来判断，在转体过程中进行不间断的观测，如发现测出的高程和转体前相差较大时，及时通知指挥组，采取措施，使桥的整体平衡在转体过程中得到有效控制。
②主塔垂直度。测量高程的同时随时观测转体前安置于主塔上的直尺读数，以便观测主塔垂直度在转体过程中是否保持一致（或采取其它方法）。如有顷斜超过3‰时，及时通知指挥组，采取措施，使主塔垂直度在整个转体过程中得到有效的控制。
③转体线速度。利用转体前设置于主梁轴线处的测点，转体过程中不断地测量该点的坐标并计算该点的线速度，及时通知指挥组以指导转体，使转体线速度达到预计值。
④桥的轴线定位。当旋转快接近设计轴线时，通过坐标反算，求出桥的方位角及其与桥的设计方位角的差值，通知指挥组还需旋转的角度。当方位角差值在规范允许的误差范围之内时，即轴线误差在10mm之内时，通知指挥组停止旋转。
转体过程中除了上述内容需要跟踪监测之外，还要对关键部位的应力、部分斜拉索的索力以及转体现场的天气状况（如风速）等进行适时监测，以保证转体结构的安全和转体的顺利进行。
2.结语
为保证建成后的斜拉桥能够达到一个合理的成桥状态，即线形顺畅、内力合理，施工监测工作必须做到行之有效。到目前为止，虽然采用转体施工的斜拉桥数量不是很多，但是我们坚信，基于已经成熟的非转体斜拉桥的施工监测技术，转体斜拉桥的监测技术必定会迅速完善。
【参考文献】
［１］张联燕,谭邦明等.桥梁转体施工［M］.北京:人民交通出版社.2003,3.
作者简介：马义春（1955—），男，大学本科