下承式鋼管混凝土系桿拱橋施工監控技術研究

鄧志成

（香格里拉市交通運輸局，云南 香格里拉650199）

1 引言

下承式鋼管混凝土拱橋被廣泛應用于我國路橋工程中，因為其造型美觀和結構簡潔等特點被大眾接受，隨著我國經濟的不斷發展，下承式鋼管混凝土拱橋在基礎設施建設中的投入也越來越多，但是其穩定性不強的缺陷也逐漸暴露出來，為了增強下承式鋼管混凝土拱橋的穩定性，需要在施工過程中進行監控，本文即對施工監控技術進行研究和闡述。

2 鋼管混凝土拱橋概述

鋼管混凝土拱橋技術于20世紀90年代引入我國，由于改革開放的深入，我國也加快了基礎建設的進程，由于鋼筋混凝土拱橋適用于我國多數地區，在我國的項目數量逐漸增多。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用較多，其關鍵點在于拱架的搭設質量，雖然其施工較為簡單，穩定性也較高，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，施工過程主要由運輸機進行分段式施工，從兩邊向中間來逐漸吊裝，適應性和靈活性都較強，也是目前大多數拱橋的施工方式。

4 施工控制工作的內容

4.1 設計復核

一般來說，首先要對工程設計方案進行復核，即在工程施工過程中，每施工完成一個環節都要對其工況進行復核，確保每個步驟的施工質量。這一階段主要是強化施工人員對設計方案的理解，并對拱橋結構的受力特性進行審核，確定檢測點的位置。

4.2 施工組織審查及安全性分析

現代的拱橋工程因為在施工方法和工藝上都有很大的改進，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構的力學性能都有很大的影響，所以，在控制工作中，需要對施工組織進行審核，對各種吊裝設備的安全性能進行研究和分析。

4.3 施工初始狀態

在施工監控過程中，施工初始狀態的確定是一項重要工作，因為設計方案中呈現的是工程竣工后的樣式，為了更好地對橋梁結構的線形以及受力狀態進行分析，還需要確定結構受力的初始狀態。

4.4 對于橋梁結構以及應力的控制

上述準備工作做好后，需要對橋梁結構的變形情況、應力情況、穩定性3個方面進行控制。在施工過程中，還要對各種施工過程中的吊桿張拉力、結構應力、標高以及溫度等方面進行監測，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，使最后得到的參數更加精確。一般來說，要針對拱橋系梁線形、拱肋線形、應力、拱橋吊桿索力進行深入研究和控制。

5 下承式鋼管混凝土系桿拱橋施工監測內容

5.1 下承式鋼管混凝土系桿拱橋系梁線形監控

一般來說，為了滿足工程設計中的結構要求，需要對系梁截面的尺寸進行監測和控制，并測量模板的撓度，為后續施工過程中調整底模標高時提供數據。進行上述過程后，系梁的每一個澆筑梁端都要進行標高復核，保證定位過程的精確性。上述測量和標高控制過程必須保證數據的精確度，避免因誤差導致工程質量問題。

5.2 下承式鋼管混凝土系桿拱橋拱肋線形監控

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

5.3 下承式鋼管混凝土系桿拱橋應力監測

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

5.4 下承式鋼管混凝土系桿拱橋應力測試注意事項

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、設計參數、預應力損失、溫度、濕度、結構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期情況，所以，在應力計算過程中也無法精確地將結構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，需要在進行應力監測的時候，增加誤差處理環節，利用系統識別方式和誤差分析方式減小誤差量，使測試結果盡可能地接近實際情況，使工作人員獲得相對精確的數據。需要注意的是，應力測試點一般要布置在拱腳、L/8、L/4、L/2、3L/4、7L/8（L為橋拱跨度）的位置，這樣得到的數據較為準確，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，對吊桿進行監控有重要意義。一般來說，在吊桿索力的監控中雖然有多種方法，但是頻率法是目前最常用的一種監測方法。應用頻率法時，首先需要在吊桿的錨環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學模型，該步驟需要在測量好吊桿長度以及分部質量等參數進行，并在吊桿上安置拾振器，并獲取在環境振動激勵情況發出的振動信號，將信號放大之后或者利用數模轉換得到吊桿震動的頻率，并根據上述數學模型測得吊桿的拉力。需要注意的是，為了增強精確度，需要靈敏度較高的拾振器。

6 結語

下承式鋼筋混凝土的系梁線形、拱肋線形、應力、拱橋吊桿索力等一系列參數都極大地影響了拱橋的穩定性，所以，在監控過程中需要對上述內容做好控制與檢測工作，一旦發現問題應及時處理，只有做好這些參數方面的監控措施，下承式鋼管混凝土拱橋的使用壽命才能延長，達到安全穩定的狀態。