斜拉桥主梁悬臂施工阶段的施工监测

斜拉桥主梁悬臂施工阶段的施工监测

在主梁悬臂施工阶段必须进行大量的现场测试以及时掌握结构的动态。监测分为三类：一是结构的变形状态、二是结构的内力状态、三是结构的温度场，共有如下项目：

（1）主梁各节段标高监测

1）测量目的

跟踪主梁在悬臂施工及合拢过程中的变形，为主梁线形控制提供主要依据。

2）测点布置

主梁的挠度变形测试采用精密水准仪，在零号块顶端布置2～3个监测基准点，以便基准点间的互检以及某一点受到施工干扰时启用备用点，此处的桥面标高，基本上不受索塔变形、主梁施工及温度的影响，因此可确保挠度变形监测基准的稳定性。当零号块施工完毕以后，以测量零号块的空间位置，包括梁高程、中线偏位，主塔两平面内变位等，测控网先测出该两个基准点的海拨高程，随后以此基准点测量每施工块悬臂端五个点的相对高差，当施工块前移时，原各施工块测点保留并继续测量。挠度测点用直径16mm的短钢筋加工制作而成，顶部磨圆，与梁段钢筋竖直焊接，露出混凝土梁顶面5cm,并用红油漆标明。主梁挠度测点布置见图6.3.4.2-1所示。

图6.3.4.2-1 分离式箱型混凝土梁截面挠度测点布置示意图

3）测量仪器

标高测量仪器采用徕卡NA2精密水准仪，精度可达0.01mm，图6.3.4.1-2为水准仪图片。

图6.3.4.2-2 精密水准仪

4）测量时间

主梁悬臂施工过程中每施工一个节段需测量七次：挂篮立模、索第一次张拉、浇混凝土一半、索第二次张拉、浇完混凝土、索第三次张拉、预应力张拉。挂篮立模、浇完混凝土、斜拉索第三次张拉这三个工况的测量时间应控制在清晨日出前，以减少日照温差的影响。每次测量都必须测量已经施工完毕的五个节段上的测点的标高变化，即安装6号节段时必须测量2～6号梁段上所有测点的标高。

（2）主梁轴线观测

1）测量目的

跟踪主梁的轴线位置，确保主梁不偏离设计轴线。

2）测点布置

在每个主梁节段前后端的桥面中心各设一点（如图6.3.4.2-3所示），测点必须

采用明显的标志固定在主梁上。

图6.3.4.2-3 分离式箱型混凝土梁轴线观测点布置示意图

3）测量仪器

主梁节段轴线观测采用徕卡TCA2003全站仪，图6.3.4.2-4为全站仪图片。

图6.3.4.2-4 全站仪现场测试图

（3）塔顶位移及沉降观测

1）测量目的

跟踪桥塔在主梁悬臂施工及合拢过程中的变形，为主梁线形控制提供参考数据；

2）测点布置

在每肢塔柱塔顶横向中心处布置一个固定棱镜（图6.3.4.2-5），用以监测主梁悬臂施工过程中的主塔偏位以及塔柱竖向变形情况。全桥共4个固定棱镜。

棱镜位置 图6.3.4.2-5 棱镜固定位置示意图

3）测量仪器

塔柱变形监测采用徕卡TCA2003全站仪，精度达0.5”，可自动寻点，图6.3.4.2-6为全站仪图片。

图6.3.4.2-6 全站仪现场测试图

4）测量时间

在桥塔封顶后建立测点，记录初读数，主梁悬臂施工过程中每个梁段的斜拉索最后一次张拉测量一次，每次测量时间应控制在清晨日出前，以减少日照温差的影响。

（4）基础沉降观测

基础沉降观测的目的、方法、观测时间均同塔柱施工过程。

（5）斜拉索索力跟踪监测

1）测量目的与测量方法

跟踪斜拉索索力的变化，为主梁线形与内力控制调整提供主要依据。斜拉索测试采用

振动频率法与压力环测试法相结合的形式。

2）测点布置

每根斜拉索。

3）测量仪器

振动频率法，用专用的夹具将加速度传感器固定在斜拉索上，以测定拉索的横向振动，测量时不必对被测的索进行人为激励，加速度传感器将索的随机振动信号转变成电信号，电信号经放大后送至动态信号采集系统进行记录斜拉索的振动基频并储存，结合斜拉索实际制造参数，通过斜拉索索力与自振频率的关系计算出斜拉索的拉力。测量精度±2％F。图6.3.4.2-7为系统结构示意图。

加速度 传感器 动态信号 放大器 动态信号 采集系统 斜拉索实际制造参数 斜拉索自振基频 计算分析 索力 图6.3.4.2-7 索力测试系统结构示意图

为提高索力测量精度，拟在全桥选择四根控制索，在控制索的锚下安装压力环测力器，

四根控制索应选择为四种不同截面参数拉索中第一根张拉的索，即N1(N1’)索、N2(N2’)索、N5(N5’)索、N8(N8’)索，控制索应分散布置在不同跨的不同索面，通过压力环测力器，测量索力绝对值，标定振动法测索的修正系数。采用修正系数，对各斜拉索采用振动频率法测试。图6.3.4.2-8为测试索力采用的JMM-268动测仪，图6.3.4.2-9为测试绝对索力采用的JMZX-3XXX压力传感器。

图6.3.4.2-8 JMM-268动测仪 图6.3.4.2-9 JMZX-30XX压力传感器

4）测量时间

每个节段的挂篮立模、混凝土浇筑完、斜拉索第三次张拉后测量前五个已施工节段的斜拉索索力，例如6号索张拉后测量2～6号索的索力。

（6）主梁关键截面应力跟踪监测

1）测量目的

施工过程中跟踪主梁、主塔应力最不利截面应力的变化，掌握主梁实际的纵向应力在横桥向的分布规律，保证结构安全。

2）测点布置

布置原则：根据桥型特征，经整体模型分析，识别出本桥的最不利应力截面；根据截面特征，结合局部构造，确定截面测点布置；最不利截面的识别和测点布设需要考虑结构整体与局部的应力集中现象，确保测点在关键应力处。

根据以监控的经验，结合本桥特点，选取应力最不利的截面共13个，大致位置如图6.3.4.2-9所示，精确位置待计算后确定。每个箱型混凝土主梁截面布置11个应变测点，整个斜拉桥主桥主梁共布置13×11=143个测点。传感器方向布置在纵桥向，测点布置见图6.3.4.2-10。

12345678910111213 图6.3.4.2-9 主梁应变测试断面示意图（单位:cm）

图6.3.4.2-10 主梁应变测试断面应变测点布置示意图

3）测量仪器

传感器采用JMZX-215AT型混凝土埋入式智能应变传感器，灵敏度0.5με，测量精度±0.1%F.S。传感器引线采用水工电缆，在上下游边梁上表面设立测量点。

4）测量时间

每个梁段施工中测量六次：挂篮立模后测量一次；斜拉索第一次张拉后测量一次；斜拉索第二次张拉后测量一次；混凝土浇注完后测量一次；预应力张拉后测量一次；斜拉索第三次张拉后测量一次。

（7）塔柱关键截面应力跟踪观测

1）测量目的

跟踪塔柱应力最不利截面应力的变化，保证结构安全。

2）测点布置及测量方法

主梁安装阶段塔柱关键截面应力跟踪观测点布置及测量系统同塔柱施工阶段。

3）测量时间

每个梁段施工中测量六次：挂篮立模后测量一次；斜拉索第一次张拉后测量一次；斜拉索第二次张拉后测量一次；混凝土浇注完后测量一次；预应力张拉后测量一次；斜拉索第三次张拉后测量一次。

（8）梁、塔温度场观测

本桥塔柱高116.1m，主梁最大悬臂148.5m，在日照下塔柱、主梁将产生弯曲，将大大影响主梁悬臂施工时的线形，温度场对主梁的变形控制起主要参考作用。因此，必须测

量梁、塔的温度场，对测量值进行温度修正。

1）测点布置

主梁温度场测点布置截面与应力测点截面相同，JMZX-215AT型传感器可以附带测温度的功能，因此应力和温度测点可以共用。

主塔温度场测点布置同主塔施工阶段。

2）测量仪器

主梁及主塔均采用JMZX-215AT智能应力及温度传感器。

3）测量时间

在所有进行位移测量的工况测量温度场，以进行测量值的温度修正。