下承式鋼管混凝土系桿拱橋施工監(jiān)控技術(shù)研究

鄧志成

（香格里拉市交通運(yùn)輸局，云南 香格里拉650199）

1 引言

下承式鋼管混凝土拱橋被廣泛應(yīng)用于我國路橋工程中，因為其造型美觀和結(jié)構(gòu)簡潔等特點(diǎn)被大眾接受，隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，下承式鋼管混凝土拱橋在基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中的投入也越來越多，但是其穩(wěn)定性不強(qiáng)的缺陷也逐漸暴露出來，為了增強(qiáng)下承式鋼管混凝土拱橋的穩(wěn)定性，需要在施工過程中進(jìn)行監(jiān)控，本文即對施工監(jiān)控技術(shù)進(jìn)行研究和闡述。

2 鋼管混凝土拱橋概述

鋼管混凝土拱橋技術(shù)于20世紀(jì)90年代引入我國，由于改革開放的深入，我國也加快了基礎(chǔ)建設(shè)的進(jìn)程，由于鋼筋混凝土拱橋適用于我國多數(shù)地區(qū)，在我國的項目數(shù)量逐漸增多。一般來說，鋼管混凝土拱橋按照受力形式可以分為上承式、下承式和中承式3種。上承式比較特殊，較難看到；下承式鋼管混凝土拱橋較為常見。一般來說，下承式拱橋的組成部分包含系桿，因此，又被稱為下承式鋼管混凝土系桿拱橋，適用于一些地質(zhì)條件較差和橋梁高度有限制的情況下，需要注意的是，下承式拱橋的截面只能是肋型[1]。

3 下承式鋼管混凝土系桿拱橋施工方法

首先是支架施工法，這種方法適用于中小型拱橋，在下承式鋼管混凝土系桿拱橋中應(yīng)用較多，其關(guān)鍵點(diǎn)在于拱架的搭設(shè)質(zhì)量，雖然其施工較為簡單，穩(wěn)定性也較高，但是成本較高，且需要投入大量的人力，所以，逐漸不再采用。其次是纜索吊裝法，這是一種無支架的施工方法，施工過程主要由運(yùn)輸機(jī)進(jìn)行分段式施工，從兩邊向中間來逐漸吊裝，適應(yīng)性和靈活性都較強(qiáng)，也是目前大多數(shù)拱橋的施工方式。

4 施工控制工作的內(nèi)容

4.1 設(shè)計復(fù)核

一般來說，首先要對工程設(shè)計方案進(jìn)行復(fù)核，即在工程施工過程中，每施工完成一個環(huán)節(jié)都要對其工況進(jìn)行復(fù)核，確保每個步驟的施工質(zhì)量。這一階段主要是強(qiáng)化施工人員對設(shè)計方案的理解，并對拱橋結(jié)構(gòu)的受力特性進(jìn)行審核，確定檢測點(diǎn)的位置。

4.2 施工組織審查及安全性分析

現(xiàn)代的拱橋工程因為在施工方法和工藝上都有很大的改進(jìn)，目前使用的施工工藝是分段法，該方法的難度較大，且對工程的安全與結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能都有很大的影響，所以，在控制工作中，需要對施工組織進(jìn)行審核，對各種吊裝設(shè)備的安全性能進(jìn)行研究和分析。

4.3 施工初始狀態(tài)

在施工監(jiān)控過程中，施工初始狀態(tài)的確定是一項重要工作，因為設(shè)計方案中呈現(xiàn)的是工程竣工后的樣式，為了更好地對橋梁結(jié)構(gòu)的線形以及受力狀態(tài)進(jìn)行分析，還需要確定結(jié)構(gòu)受力的初始狀態(tài)。

4.4 對于橋梁結(jié)構(gòu)以及應(yīng)力的控制

上述準(zhǔn)備工作做好后，需要對橋梁結(jié)構(gòu)的變形情況、應(yīng)力情況、穩(wěn)定性3個方面進(jìn)行控制。在施工過程中，還要對各種施工過程中的吊桿張拉力、結(jié)構(gòu)應(yīng)力、標(biāo)高以及溫度等方面進(jìn)行監(jiān)測，做好檢測值與理論值的對比，并分析誤差原因，采取處理措施，使最后得到的參數(shù)更加精確。一般來說，要針對拱橋系梁線形、拱肋線形、應(yīng)力、拱橋吊桿索力進(jìn)行深入研究和控制。

5 下承式鋼管混凝土系桿拱橋施工監(jiān)測內(nèi)容

5.1 下承式鋼管混凝土系桿拱橋系梁線形監(jiān)控

一般來說，為了滿足工程設(shè)計中的結(jié)構(gòu)要求，需要對系梁截面的尺寸進(jìn)行監(jiān)測和控制，并測量模板的撓度，為后續(xù)施工過程中調(diào)整底模標(biāo)高時提供數(shù)據(jù)。進(jìn)行上述過程后，系梁的每一個澆筑梁端都要進(jìn)行標(biāo)高復(fù)核，保證定位過程的精確性。上述測量和標(biāo)高控制過程必須保證數(shù)據(jù)的精確度，避免因誤差導(dǎo)致工程質(zhì)量問題。

5.2 下承式鋼管混凝土系桿拱橋拱肋線形監(jiān)控

一般來說，會選擇對拱肋的拱腳、中點(diǎn)處以及1/4點(diǎn)處進(jìn)行分析，需要監(jiān)控人員對下管下緣、上管上緣進(jìn)行監(jiān)控，并且要充分考慮預(yù)拱度以及標(biāo)志點(diǎn)的三維坐標(biāo)。完成上述測量工作后，需要借助全站儀進(jìn)行施工放樣，最后直接進(jìn)行測量。需要注意的是，為了滿足監(jiān)控要求，減小測量過程中的誤差，需要反復(fù)進(jìn)行上述步驟，直至誤差在允許范圍內(nèi)。

5.3 下承式鋼管混凝土系桿拱橋應(yīng)力監(jiān)測

在對拱橋的應(yīng)力進(jìn)行監(jiān)測的過程中，需要選取最不利受力截面，對該截面的受力進(jìn)行分析計算。計算過程要分多個階段進(jìn)行，并與工程施工階段相對應(yīng)，為了保證監(jiān)測結(jié)果的精確性，需要監(jiān)控人員多安放幾個應(yīng)力變化測試儀，然后再將每一個應(yīng)力測試儀的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計處理，分析不同施工階段結(jié)構(gòu)應(yīng)力的變化情況。一般來說，上述應(yīng)力測試方式不僅可以運(yùn)用在對拱橋施工的質(zhì)量監(jiān)測中，還可以在工程竣工以及施工期間進(jìn)行質(zhì)量檢測，實時監(jiān)控其應(yīng)力參數(shù)的變化。

5.4 下承式鋼管混凝土系桿拱橋應(yīng)力測試注意事項

因為施工中用到的材料大都為混凝土材料，會受到施工狀況參數(shù)、設(shè)計參數(shù)、預(yù)應(yīng)力損失、溫度、濕度、結(jié)構(gòu)模板等一系列因素的影響，并且因為實際情況往往不同于預(yù)期情況，所以，在應(yīng)力計算過程中也無法精確地將結(jié)構(gòu)的實際情況反映出來，存在有較大的誤差。為了減小上述誤差，需要在進(jìn)行應(yīng)力監(jiān)測的時候，增加誤差處理環(huán)節(jié)，利用系統(tǒng)識別方式和誤差分析方式減小誤差量，使測試結(jié)果盡可能地接近實際情況，使工作人員獲得相對精確的數(shù)據(jù)。需要注意的是，應(yīng)力測試點(diǎn)一般要布置在拱腳、L/8、L/4、L/2、3L/4、7L/8（L為橋拱跨度）的位置，這樣得到的數(shù)據(jù)較為準(zhǔn)確，受到的影響也較小[2]。

5.5 下承式鋼管混凝土系桿拱橋索力監(jiān)控

下承式鋼管混凝土系桿拱橋中最重要的組成部分之一就是吊桿，所以，對吊桿進(jìn)行監(jiān)控有重要意義。一般來說，在吊桿索力的監(jiān)控中雖然有多種方法，但是頻率法是目前最常用的一種監(jiān)測方法。應(yīng)用頻率法時，首先需要在吊桿的錨環(huán)下安置好壓力傳感器，作為驗算措施使用。其次，要建立吊桿拉力以及吊桿振動頻率之間的數(shù)學(xué)模型，該步驟需要在測量好吊桿長度以及分部質(zhì)量等參數(shù)進(jìn)行，并在吊桿上安置拾振器，并獲取在環(huán)境振動激勵情況發(fā)出的振動信號，將信號放大之后或者利用數(shù)模轉(zhuǎn)換得到吊桿震動的頻率，并根據(jù)上述數(shù)學(xué)模型測得吊桿的拉力。需要注意的是，為了增強(qiáng)精確度，需要靈敏度較高的拾振器。

6 結(jié)語

下承式鋼筋混凝土的系梁線形、拱肋線形、應(yīng)力、拱橋吊桿索力等一系列參數(shù)都極大地影響了拱橋的穩(wěn)定性，所以，在監(jiān)控過程中需要對上述內(nèi)容做好控制與檢測工作，一旦發(fā)現(xiàn)問題應(yīng)及時處理，只有做好這些參數(shù)方面的監(jiān)控措施，下承式鋼管混凝土拱橋的使用壽命才能延長，達(dá)到安全穩(wěn)定的狀態(tài)。