某運營斜拉橋定期監測研究

周云彪

（山東沂蒙交通發展集團有限公司，山東臨沂276002）

1 工程概況

某大橋跨徑為（43+147+386+147+43）m 的雙塔雙索面預應力混凝土斜拉橋+2×25 現澆箱梁引橋，橋梁全長821m。主橋在輔助墩、過渡墩、索塔下、橫梁上均設置了豎向支座，結構為半飄浮體系。在索塔處設置橫向抗風支座及縱向黏滯阻尼器。

2 監測目的及內容

2.1 監測目的

通過對運營期間主梁變形情況進行監測，掌握該橋在運營期間主梁變形的變化趨勢；通過對運營期間主梁結構關鍵截面應力的監測，掌握該橋在運營期間主梁應力的變化趨勢；通過對運營期間斜拉索索力進行監測，掌握該橋在運營期間索力的變化趨勢；通過對某大橋運營期主梁變形、應力、斜拉索索力及主塔偏位進行監測，根據監測數據評定其結構的安全性，以保證橋梁運營安全。同時，根據各項檢測數據建立橋梁有關的技術檔案，為今后的橋梁運營、養護及管理提供科學依據。

2.2 監測內容

橋面線形監測；主塔偏位監測；主梁及主塔關鍵截面應力監測；斜拉索索力監測。

3 橋面變形監測

3.1 橋面變形測點

該橋跨徑組成為58m+118m+188m+108m，沿主梁縱橋向共布置了46 個測量截面。每個截面布置3 個測點，共138 個測點。橫向布置在防撞護欄內側，便于對測點進行保護，線形高程測量采用徠卡DNA03 高精度電子水準儀，在橋面鋪裝上打入不銹鋼測釘做標記，作為永久測點，見圖1。

圖1 橋面測點及儀器

3.2 監測方法

3.2.1 橋面變形監測采用徠卡精密水準儀，以高程基準點起始，對永久觀測點構成水準閉合環路線進行觀測，經過對原始觀測數據的監測、平差，計算出永久觀測點的變形值[1]。

3.2.2 變形觀測頻率為每月1 次。

3.2.3 變形觀測精度等級及技術要求依據《工程測量規范》（GB 50026—2007）的相關規定，該工程變形測量采用二級精度，觀測精度及技術要求見表1。

表1 沉降觀測精度及技術要求

3.3 橋面變形監測結果

2016年1月22日對該橋面測點進行初次測量，作為變形監測的基礎數據，后續橋面監測結果為橋面變形值。共46 個測試截面，每個截面3 個測點，分別位于橋面左側護欄處、橋面中心分隔帶處、橋面右側護欄處。全橋共138 個測點。該橋面測點變化曲線，如圖2所示。該大橋運營期間，橋面左側、中間和右側測點變形較為一致，變形趨勢為隨著運營時間的增加，主跨下撓趨勢逐漸增大，邊跨上拱。其中，中間分隔帶處測點最大下撓發生在中跨跨中的位置，變形值為-38.3mm；另外，左、右側護欄處測點最大下撓分別為-36.7mm 和-35.8mm；邊跨最大上拱變形較小，可以忽略不計。該橋面變化趨勢基本一致，變形的主要原因是運營初期混凝土收縮徐變引起主梁下撓。另外，由于條件限制，現場運營監測不能斷行，因此，測試時橋面行駛的車輛對主梁下撓也有一定的影響。總體而言，該橋運營期變形不大，結構處于安全狀態[2]。

圖2 左側護欄處測點變形觀測結果

4 主塔偏位監測

4.1 測點布置

為了監測主塔偏位，主塔施工完成后，在塔頂預埋棱鏡。因頂面基本沒有施工，棱鏡自身也較大，如不惡意破壞，可以起到很好的耐久性和穩定性。監測點位置如圖3所示。

圖3 主塔偏位監測點布置圖

利用墩底貼的反光片建立獨立坐標系統。在P3墩底貼四個反光片，如圖3所示。其中，以3#測點為原點，以3#、2#測點連線為X 軸的正方向，即X 方向由右（曲線內側）向左（曲線外側）為正，其垂直方向為Y 方向，即Y 方向為由小里程至大里程方向為正。

4.2 監測結果

主塔偏位監測采用三維坐標法，利用精密全站儀測試各測點三維坐標，計算主塔偏位值，偏位監測結果如表2所示。表中順橋向為線路小里程至大里程方向，橫橋向為由右（曲線內側）向左（曲線外側），正高方向為豎直方向，由下向上為正[3]。表2 中差值為相對于初次測量的相對偏位。

由表2 可知，索塔順橋向最大偏位為35.2mm；橫橋最大偏位為22.3mm，豎向位移最大為7.9mm。順橋向主要表現為向188m 跨跨中方向的位移，其變形、變化規律與理論基本一致，其主要原因為主梁混凝土收縮徐變，使主塔產生一定的偏位。

表2 主塔偏位監測結果

5 斜拉索索力監測

5.1 測點布置

制作斜拉索時，參考圖紙，每根斜拉索選取3 根鋼絞線安裝3 只OVM.CCT20J 磁通量傳感器，全橋共需安裝312 支傳感器，并在制索時張拉標定，測試合格后方可使用，否則退貨，重新安裝再測試，直至測試合格。

安裝斜拉索傳感器后，應對傳感器傳輸光纜進行必要的防護，避免在運輸及掛索過程中損害系統部件。斜拉索運至現場后，根據斜拉索施工方案，施工單位應對斜拉索進行安裝及張拉。在此過程中，需對檢測系統進行測試后方可投入使用。

待第13 對斜拉索監測系統驗收合格后，按照圖紙要求，對所有檢測設備進行總體布置，安裝配電箱、光纜及采集設施，并統一測試，合格方可使用[4]。

5.2 監測結果

該橋索力測試結果見圖4、圖5所示。可以看出，利用磁通量法測量大橋在運營階段的索力，與初始索力相比，P2 塔索力值最大變化量為-542kN，位于大里程曲線內側10#斜拉索（2016.09.18 測量），初始索力為5439kN，二者相差9.97%；P3 塔索力值最大變化量為- 495kN，位于小里程曲線內側12#斜拉索（2017.01.09 測量），初始索力為5307kN，二者相差9.33%，滿足索力監測要求。

圖4 P2 墩大里程曲線內側（kN）

圖5 P2 墩小里程曲線內側（kN）

6 結論

其一，該橋運營期間，橋面左側、中間和右側測點變形較為一致，變形趨勢為隨著運營時間的增加，主跨下撓趨勢增大且位移變化較大、邊跨上拱。其中，主跨最大下撓發生在中跨跨中的位置，變形值為-38.3mm；邊跨最大上拱變形較小，可以忽略不計。

其二，用磁通量法測量該橋在運營階段的索力，與初始索力相比，P2 塔索力值最大變化量為-542kN，位于大里程曲線內側10#斜拉索（2016.09.01 測量），初始索力為5439kN，二者相差9.97%；P3 塔索力值最大變化量為-495kN，位于小里程曲線內側12#斜拉索（2017.01.10 測量），初始索力為5307kN，二者相差9.33%，滿足索力監測要求。

其三，主塔偏位，索塔順橋向最大偏位為35.2mm；橫橋向相對較小，為22.3mm；豎向位移最小。順橋向主要表現為向188m 跨跨中方向的位移，其變形、變化規律與理論基本一致，主要原因為主梁混凝土收縮徐變，使主塔產生一定的偏位。

由以上測試結果可知，該橋的主梁位移值、塔頂偏位值、索力變化值、應力變化值均滿足橋梁正常運營的安全要求，橋梁工作正常。