1 工程概况
昆太路桥位于江苏省苏州市昆山市周市镇，桥梁跨越杨林塘航道（金鸡河）及太仓塘，桥梁与杨林塘航道金鸡河夹角129.4°，斜桥正做，金鸡河现有航道登级为等外级航道，航道改建标准为三级（通航净空要求为88m×7m，内测加宽28m）；桥梁与太仓塘夹角55.8°（路线前进方向与航道中心线的右偏角），通航净空为45m×5m，路线走向同老桥位，两侧接线均与原有老路顺接。本桥主桥采用塔梁固结、塔墩分离的结构体系，墩顶设支座。主梁为三跨预应力混凝土变高度、变截面单箱三室连续箱梁，位于昆太桥7#～10#墩，桥跨布置为（100+165+100）m，单箱底宽17.5m，两侧悬臂长4.75m，桥梁顶宽27m。
昆太路桥悬浇梁共设87个梁段，0#及22#边跨现浇段采用满堂支架法施工，其余梁段采用悬臂法浇筑，0#段2个、长度为13m，此节段为现浇段；1#段~5#段各4个，共20个悬臂段，每个节段长度为3m；6#段～20#段各4个，共60个悬臂段，每个节段长度为4m；中跨合拢段21#段一个，节段长2m；边跨合拢段21#段2个，节段长2m；边跨直线段2个，节段长16.5m。文章以该工程为例，对支架施工的预应力混凝土斜拉桥施工监控措施进行分析和探讨。
2 工程作业中监控的主要作用和目标
斜拉桥作业过程中监控的主要作用有两个方面：对施工进行安全监控；对桥体构造线形和内力情况的监控。主要控制表现为以下几点：
（1）在作业期间和完工后结构内力状况与斜拉索的力度符合工程标准。一般实现控制能力的是大桥主梁的上缘和下缘正应力，在恒荷载确定的情形下，对主梁正应力产生影响的主要是成桥索力，成桥索力轻微变动便会对主梁产生很大影响，当然，主梁的应力还与主梁弯矩和截面轴力有关。其中，轴力对梁体的影响微弱而且变化基本不大，所以对主梁有主要控制力的还是弯矩。与梁状况相似的还有塔，但索力对塔的作用没有对梁的作用明显，主要是因为斜拉索成对排布、相互对称，索塔中应力一般会轻易地达到要求。索力要满足最小最大索力的要求，这里所说的最小索力是指拉索垂直度需求，最大索力是指钢丝的强度需求。
（2）成桥结构线形符合工程标准。线形这里主要指主梁的标高。经过3年以上的一段时间后，当其变形稳固后，主梁的标高要符合工程预期标准。
（3）桥梁防止出现设计要求中规定的第一类失稳问题。对于第一类稳定问题，是工程中首要考虑的问题，这是在工程规范中规定的，是基于第一类失稳问题的特性决定的：①突发性；②灾难性。如果不需要考虑材料非线性，而是利用其他方法，比如求特征值的方式计算，则安全系数要达到4～5以上。
3 斜拉桥工程监控任务
3.1 收集基础数据资料
施工监控在工程的作用中非常大，所以在动工前一定要统筹好施工资料的收集工作。一般需要收集以下几个方面的资料：（1）工程的规划资料；（2）施工组织设计（包括工程设计方案、工程结构图、工程恒载在桥体的分布与数值、工程进度规划)；（3）作业期间的天气情况；（4）预应力混凝土的容重与弹性模量；（5）关于桥体相关参数，如预应力孔道相关参数（磨阻系数）和斜拉索质量数据等。
3.2 工程监测
3.2.1 工程工况的规划
（1）0号块（悬臂浇筑）作业期。施工监控主要监控任务除了监控落架前后主梁的标高，除此之外控制截面应力应变变化。该阶段由于采用悬臂浇筑方法，工作情况相比较简单。
（2）主塔作业期。这一时期工作情况主要是依据主塔分段施工浇筑而控制，主要监测主塔的变化及应力状况，这样做的目的是为了后期主梁作业控制做准备。
（3）主梁悬臂作业期。该阶段是工程作业很关键的一部分，其主要分为两段施工：①有索段；②无索段，工程作业监测非常繁杂。一般将其分为几个工况，然后按不同工况依次跟进控制：①包括挂篮前移和定位、立模标高等需要进行控制；②主梁悬臂混凝土浇注时期；③预应力张拉和降挂篮阶段控制。
（4）合龙段作业期。这部分是整桥的关键时期，需要对工况严格控制，主要控制的工况有安装该段平衡重、浇注混凝土与张拉结束合该段预应力束；最后就是监控除平衡重阶段。
3.2.2 不同作业期对应工作情况监控
为了确保监测的结果具有准确性和代表性，工程监控的布置点需要设置合理，要达到这一目的，监测点的分布需要由监控小组研究同意，监测使用的仪器其测试准确度与实用性能务必达到施工要求，监测操控员一定要有丰富的工作经验和能力。
（1）主梁线形测量。其测量内容主要有主梁标高，此外还有中轴线的测量。测量时使用测量度高的设备对桥梁进行跟踪监测。对横断面线形监测来说相对容易，施工时测量与控制简单，而且后期的作业状况对该段影响小，一般不将其作为监测内容。对于主梁线形的控制来说，主要监测与控制的是箱梁高程线形，以便能顺利地吻合目标线形。梁横截面高程测点布置见图1。现场通过在主梁关键截面处的顶板垂直埋入钢筋，测点的选择是依据该段梁体关键截面处的顶板埋入钢筋的地方。插入的测定钢筋一定要坚韧、垂直，一般需要露出混凝土表面16cm左右，然后做好标记。收集数据时，一定要防止尽温差太大而导致数据不准确，监测时一定要选择适宜的时间段测量。如图1所示为高程测点布置图。
图1 高程测点布置图
（2）主塔塔顶变位监测。在主塔塔顶长期设置监控，采用精度较高的全站仪对主塔跟踪监测。
（3）索力监测。预应力混凝土斜拉桥作业控制中关键的一项工作就是索力控制和测试，其对主梁作业期间的安全起很大作用，不仅如此，还对成桥后主梁和塔柱的内力分布起到影响作用。通常使用压力传感器测量索力，这是依据张拉力通过连接杆然后传到拉索锚具，在连接杆上布置压力传感器，最终通过传感器得到索力。
（4）应变监测。应变测试的实现是通过斜拉桥上钢弦式应变计在整个施工阶段全程测试实现的，在桥体上安装并建立一个系统的应变监测体系，以此解决信息的采集与存储、分析与预报，这样可以使施工者在作业期间精确感应各控制截面的应力与变化，最关键的地方就是主梁在高应力情况下的变化，这一设计保证了施工的安全，精确把握结构内力分布，符合规划和标准要求。
（5）温度监测。对混凝土箱梁内部部分温度测点的测量，主要使用钢弦式应变计测量；对于斜拉索温度场又可分为两部分监测：（1）桥梁表面温度测点；（2）索内部温度测点。测量时温度场的测点布置主要采用两种方法，除了使用实索布点，还有试验索布点的办法，其原理就是在实索表面布置测点。为了确定索内外温度差，一般制定2根试验索，在相同的天气状况下，监测试验索悬内外温度差，以此来确定实索的内外温差。
3.2.3 主梁支架预压测控
在进行桥梁现浇满堂支架施工的过程中，必须要使用软件模拟来预测出主梁的变化，当然还要通过对支架预压的测量数据获得精确的立模标高。一般在梁段潘筑之前，需要用与梁段一样重的混凝土来预压本梁段内的支架，不仅可以保证工程作业安全，而且还能防止支架变形和地基变化使箱梁线形受到影响。采用对桥梁支架的变形的监测与基础沉降监控，这样就能得其具体数据来确定立模标高。预压监控包括以下几点：（1）原始监测点标高；（2）每级加载100%以后每隔1d监测点标高；（3）加载100%后每隔1d监测点标高；（4）卸载后6h监测点标高；（5）预压测控应该测算沉降量与弹性和非弹性变形量。
结合满堂架结构特性和依据结构最不利原则，一般需要布置32个测点，见图2。
图2 测点纵断面布置示意图
加载前，需要安装测点记录空载数据。加载利用加放混凝土块的方法来加载，测量之前要对混凝土进行精确称重，M2段混凝土块总重量是3500t。加载时进行观测，通过以下步骤：加载量到总量的60%时测控一次，加载至总量80%是测控一次，加载100%后则每天监测一次，监测3次，卸载6h监测一次。
3.2.4 数据误差预测
（1）不断修正测算数据、达到理想水平；（2）回馈控制评估和预测控制标高。如果有部分较大改变时，则需要调整计算，同时要注意的是准确依照原定的工程作业测控工作程序调整监控工作要求。
4 结语
综上所述，本工程通过采取上述监控措施对施工情况进行监控，顺利完成了混凝土斜拉桥施工，取得了良好的施工效果，实现了施工的安全目标和质量目标，值得类似工程借鉴和参考。
参考文献
[1]陈兆栓．预应力混凝土斜拉桥施工监控概率方法研究[D]．广州：华南理工大学，2012.
[2]张志新．大跨径预应力连续梁桥施工控制技术与应用[D]．西安：长安大学，2003.
（作者系中铁一局集团有限公司工程师）
