普立悬索桥施工监测方案总结

1、普立悬索桥施工监测方案总结目录 TOC z o 1-3 u h HYPERLINK l _Toc391624157 1 项目概况3 HYPERLINK l _Toc391624158 1.1 地理位置3 HYPERLINK l _Toc391624159 1.2 桥梁设计概况3 HYPERLINK l _Toc391624160 2 施工监控基本原则3 HYPERLINK l _Toc391624161 2.1 监控的目标3 HYPERLINK l _Toc391624162 2.2 监控与设计、监理、制作、施工的关系3 HYPERLINK l _Toc391624163 2.3 施工监控的范

2、围、手段3 HYPERLINK l _Toc391624164 3 监控参数收集与获取3 HYPERLINK l _Toc391624165 3.1 监控所需参数及分类3 HYPERLINK l _Toc391624166 3.2 监控参数的获取方法及要求3 HYPERLINK l _Toc391624167 3.3 监控参数精度的检验3 HYPERLINK l _Toc391624168 3.4 监控要求的主缆施工条件3 HYPERLINK l _Toc391624169 3.5 加劲梁重量的确定3 HYPERLINK l _Toc391624170 4 监控总体计算3 HYPERLINK

3、l _Toc391624171 4.1 总体计算的目的3 HYPERLINK l _Toc391624172 4.2 总体计算的内容3 HYPERLINK l _Toc391624173 4.3 悬索桥主缆理论线形及计算方法3 HYPERLINK l _Toc391624174 5 结构监控测试与监控测量3 HYPERLINK l _Toc391624175 5.1 桥塔的应力与温度场监测3 HYPERLINK l _Toc391624176 5.2 吊索力监测3 HYPERLINK l _Toc391624177 5.3 主缆锚跨索股张力监测3 HYPERLINK l _Toc3916241

4、78 5.4 主梁应力的监测3 HYPERLINK l _Toc391624179 5.5 温度的监测3 HYPERLINK l _Toc391624180 5.6 监控测量3 HYPERLINK l _Toc391624181 6 施工异常情况的对策及质保体系3 HYPERLINK l _Toc391624182 6.1 施工异常情况对策3 HYPERLINK l _Toc391624183 6.2 监控实施组织3 HYPERLINK l _Toc391624184 6.3 监控质量及安全保证措施31项目概述1.1地理位置埔里特大桥位于云南省埔里(云贵边界)至宣威公路。埔里(云贵边境)至宣威

5、公路是国家公路网(“7918”网)中的杭昆瑞丽(口岸)公路的一段。是连接中国东部和西南地区，通往南亚东南亚的公路通道，也是云南省“9210”干线公路。路线自东北向西南分布于曲靖市宣威市境内，起于杭瑞高速公路毕节(川黔界)至六盘水段(即与云南北盘江大桥相接)，止于宣威市板桥，与拟建的宣威至天生桥高速公路相接。本项目的建设将完善国家公路网规划，充分发挥国道的作用；建设国际通道，发展对外经贸合作；加快实施云南省公路网规划，促进区域经济发展；完善区域路网等级结构，提高综合运输服务水平；它对促进旅游业的发展和保证可持续发展战略的实施具有重要作用。1.2桥梁设计概述普利桥位于云南省宣威市普利乡，云贵高原西

6、北部，毗邻贵州省六盘水市。属于冻雨频繁的地区。全年和日温差较大，尤其是冻雨发生时，气温变化剧烈。埔里特大桥横跨埔里大沟深峡谷，全长1040m，全宽28.5m，桥面至谷底深度388m。它是普宣高速公路的控制性工程之一。主桥为628米单跨简支钢箱加劲梁悬索桥(桥梁布置见图1)，主缆边跨166米。两侧分别采用隧道锚和重力锚锚固。拉索为门式框架结构，采用直塔柱和群桩。引桥上部结构为预制预应力混凝土连续T梁，标准跨度为40m。普利岸引桥长度为168米，宣威岸引桥长度为244米。图1-1 628米双塔单跨悬索桥平面布置图图1-2加劲梁的标准横截面图2施工监控的基本原则2.1监控目标对于普利大桥，施工监控的

7、具体目标是:1)桥梁建成后，加劲梁桥面平整，满足公路路面平整度的设计要求；2)成桥后，主索股锚跨张力均匀，单股索股索力最大偏差小于平均值的10%，误差均方根小于平均值的5%；3)吊索力接近设计状态，单吊点吊索力最大误差不超过设计值的10%；4)基准索股的架设精度应控制在以下范围内:中跨40mm，边跨30mm空缆外形标高误差应控制在40mm以内；5)桥梁成桥后，主缆跨的投标高度接近设计状态，上升误差应小于L/10000 (L为中跨主缆跨)；6)成桥时，塔位接近设计状态。当塔高H在200m以下时，沿桥向设计位置至塔顶的偏差误差不大于h/3000且不大于30mm(h为桩顶至塔顶的高度，单位为m)；7

8、)在架设阶段，确保主缆和加劲梁的线形、桥塔的偏移等。接近理论计算，保证施工过程中所有结构构件的安全；施工中和施工后，结构内力满足设计要求，结构整体变形和位移不超过设计文件规定的数值；线形结构满足设计要求。8)精度控制和误差调整措施不会对工期产生实质性不利影响。影响悬索桥成桥线形的主要因素是随机的。根据这些参数的随机分布规律，可以计算出实现基准索股形状、空索形状和成品形状各种控制精度的可靠性，但实现过高精度的可靠性很低。本指南设定可靠性不小于2，以确定控制精度要求。2.2监测与设计、监理、生产和施工的关系在建设单位的领导下，在设计、生产、施工单位的密切配合下，向监理提交监测联系单或监测指令，并通

9、过监理下发到生产、施工单位。同时，重要的监测指令或根据监测要求需要的施工方案的重大变更，应得到设计单位的批准。在大跨度悬索桥的施工监控计算中，必须考虑施工中已经发生的误差的影响，准确计入临时荷载的各种影响，分析后续施工中可能出现的误差对成桥结构内力和线形的影响，确定控制参数(标高、安装内力等。)施工期间根据施工温度等条件。设计是根据理想状态、设定的参考温度等条件对结构的理论状态进行计算。目的是保证结构在施工和使用过程中的强度、刚度和稳定性满足规范要求。计算出的控制目标是设计条件下的理论值。监测是为了保证结构的质量，应由监理单位和施工单位共同监督和管理。施工监测服务于结构施工，应在合理的施工方案

10、下进行；同时，在制定施工方案的过程中，施工监控应从保证质量、增强施工安全性等方面提出意见和建议。监控量测实际上是保证结构质量和提供定量控制参数所需要做的工作。它是获取监测计算参数的直接手段，是监理获取定量质量控制参数的重要途径，是以施工测试和测量为基础的检查和复核工作。2.3施工监控的范围和手段上部结构施工的监测范围包括桥塔、猫道、主缆、加劲梁和桥面铺装的施工应力和变形监测。大跨度悬索桥上部结构施工监控以监控计算为主，监控试验和测量为辅。3监测参数的收集和获取3.1监控所需的参数和分类大跨度悬索桥施工监控所需的参数至少包括表3.1中所列的参数；各参数对结构施工控制的敏感性可参照表3.1确定。大

11、跨度悬索桥施工监控所需的参数可分为几何参数、材料性能参数和环境参数。几何参数是指结构或构件的几何尺寸；材料特性参数主要是指与材料力学性能相关的参数，如弹性模量、体积密度、线膨胀系数等。环境参数是指与施工过程相关的温度、临时荷载、临时支撑和约束。在这些参数中，有些对施工监控敏感，而有些影响不大。表3.1列出了悬索桥上部结构施工监控所需的参数，并根据其对结构施工敏感性的影响将其分为三个等级。敏感度等级为1的参数表示该参数有影响，但不突出，其参数变化对受影响范围(或对象)不敏感。即使参数采用理论值，达到控制目标也是可以接受的。敏感性等级为3级的参数是指该参数对所涉及的受影响对象非常敏感，因此在施工监

12、测中必须获得实际参数，监测工作必须以实际参数为基础，否则监测目标难以实现；灵敏度等级2在1到3之间，其参数至少要经过理论和经验的修正。表3.1大跨度悬索桥施工监控参数和灵敏度分类表构件参数名称影响范围(或影响对象)敏感水平评论锚定块锚平面坐标锚点位置一个主缆锚长调整量松弛索鞍的中心坐标主缆架设跨度三施工线形控制锚地沉降桥梁线形、桥塔内力三塔架顶部和底部的弯矩锚具纵向滑动桥梁线形、桥塔内力三塔架顶部和底部的弯矩锚固基础旋转桥梁线形、桥塔内力三塔架顶部和底部的弯矩桥塔结构尺寸变形量和应力一个桥塔顶部的推压刚度和压力弹性模量变形量2桥塔顶部的推压刚度和压力温度标高、垂直和水平位移、应力三塔顶坐标收缩

13、、徐变和基础沉降变形量三塔顶预高毛岛结构重量塔顶水平力平衡三塔顶纵向偏移升高猫线形，塔顶平衡状态三承重索的弹性模量承重索的制造长度和变形三长度调节装置的设计车座结构尺寸施工变形及施工方案一个施工阶段塔缘与缆索的相对关系建筑标高线性和桥接目标2施工线形和桥梁线形预偏置设置电缆对准和顶升控制三结构重量鞍座自承和锚跨张力控制一个松弛的电缆鞍座主干电缆钢丝直径电缆重量和面积三桥梁缆索和横梁的标高钢丝的弹性模量无应力长度一个桥梁缆索和横梁的标高抗腐蚀部分自重和线性内力2线胀系数安装对准控制一个施工线形控制缆索股的弹性模量桥梁形状三主缆跨度安装对准调整2主缆垂度无应力长度2线束和电缆温度无应力长度和线性判

14、断2夹具和吊索夹具加工尺寸安装位置一个夹钳重量桥梁形状控制一个吊索区域弹性变形2吊索的弹性模量弹性变形2吊索的制造长度加强梁对准和吊索力三加劲梁截面尺寸重量和长度一个光束重量和线性桥塔顶部的纵向位置。三建设方案有人值守模式2温度龙和线形一个护栏和桥面铺装路面厚度结构对齐和内力三重量结构对齐和内力三建设方案和变形、局部应力一个3.2监测参数的获取方法和要求大跨度悬索桥施工监控参数应通过以下方法获取:实际现场测量对于与结构的实际坐标、沉降和变形、几何尺寸等相关的参数。，应采用现场实测的方法来获得。对于大地测量获得的数据，应以国家一等控制网为基准，根据工程具体情况布设二等水准控制网。对于结构塔和锚的

15、测量，应采用二等水准控制网，以达到二等水准控制精度。3.2.2实验室和工厂的测量材料的弹性模量等参数应通过实验室测量获得；钢丝直径、钢绞线弹性模量、吊索弹性模量等参数。应在加工过程中进行测量和试验，并进行统计，提出统计确定的参数；吊索长度、加劲梁截面重量等。，应按规范或设计及监理要求在加工厂进行计量或称重。3.2.3通过现场试验进行识别有些参数不能通过现场测量直接获得，也不能在实验室或工厂获得，只能通过间接方法获得，如测试、实验、计算分析、参数识别等。如桥塔顶部实际纵向推力刚度、主缆温度场等。3.3监测参数精度的检验对于现场测量得到的参数，应通过复测和误差检验，确认数据准确可靠，误差在允许范围

16、内；对于通过实验室试验和工厂测量得到的参数，应通过数据检验排除异常数据，选择可靠性高的数据作为采用数据；对于通过现场试验进行参数识别的方法获得的参数，应进行原因分析和反试算，以检查识别数据的可靠性。3.4监测所需的主缆施工条件3.4.1无温差修正的条件悬索桥主缆施工中不进行温差修正的基本条件是:待调整索股长度方向温差小于2，待调整索股与基准索股平均温差小于0.5，待调整索股与其下层索股平均温差小于0.5；3.4.2未满足温度条件的修正当不能满足3.4.1的条件时，应测量纵向温度场和各层钢绞线的温度，监测计算应考虑纵向温度场的影响，并给出不同纵向测点的控制值。调索应在同一档距内，考虑温度修正后至

17、少应比较三点。3.4.3主缆施工对风环境的要求索调股所在的桥顶和桥中间风速应小于12m/s。3.4.4主缆截面温度场的确定对于主缆的横向温度场，在条件允许的情况下，应在野外环境下制作主缆节段，并与主缆施工同步架设钢绞线。应封闭该段两端，并测量中间段的温度场，作为主缆段实际温度场的参考。同时，应在实际主缆段布置适当的测点，以便与测温电缆进行对比。也可以在实际主缆上布置表面测点进行连续测量，然后利用参考热物性参数，以表面测量作为边界输入，利用有限元法分析主缆内部温度场。3.5加劲梁重量的确定由于加劲梁重量的变化对实现线形控制精度的可靠性有很大影响，所以要对加劲梁重量(包括桥面铺装重量)进行称重。4

18、监控整体计算4.1总体计算的目的监控的目的是检查设计参数，提供各施工阶段的理想状态线形和内力数据，对比分析各施工阶段的实测值和理论值，识别和调整结构参数，预测和反馈成桥状态，提供必要的控制数据。悬索桥的各个构件一旦架设完成，出现误差调整的可能性相对较小。为了使最终的完成状态接近设计目标状态，只能调整构件后面构造的构件的参数。为了保证结构的设计线形和内力能够实现，在开展具体的监测工作之前，需要在理论参数和可能的施工方案的基础上，对被监测的结构进行全面、准确的计算，从而综合确定结构各部分的理论数据，作为后期监测的控制目标。在施工过程中，根据理论数据、收集的已安装构件的施工误差和后续待施工构件的设计

19、参数进行监测和计算是悬索桥监测最重要的手段。4.2总体计算的内容总体监测计算包括以下几个方面:4.2.1设计评审和监控目标状态的确定监控至少包括以下内容:1)理论成桥状态的审查(1)计算每个部件的理论重量和几何特征；(2)吊索理论张力计算；(3)主缆成桥线形计算；(4)计算成桥状态下桥塔上各鞍座的相对位置；2)理论空缆状态检查(1)理论空缆线形计算；(2)理论预偏差的计算；(3)理论锚跨张力的计算；3)理论无应力尺寸审查(1)吊索理论无应力长度的计算；(2)主缆理论无应力长度的计算；(3)钢梁无应力制造长度的计算；(4)桥塔预高计算；4)验算主缆的锚固调整。考虑主缆的恒载误差、弹性模量误差、面

20、积误差和制造长度误差等因素，对主缆的影响参数和误差进行分析，校核主缆锚碇的可调长度是否足够。设计单位的计算侧重于桥梁成桥状态的分析，从结构施工到最终成桥状态的跟踪计算和误差调整主要由监控单位完成。监理单位接管设计图纸后，应对设计图纸进行必要的审查，目的是了解设计图纸，理解设计意图，收集设计参数，检查设计的结构是否能满足拟定施工方案的要求；如果计算出的参数与设计一致，则进行计算分析，并与设计结果进行比较，看是否一致，因为监测目标是设计的成桥状态。如果监测的目标成桥状态与设计不一致，监测就会偏离方向。4.2.2上部结构理想施工全过程模拟分析以设计审查中建立的原始数据为基础，根据设计提出的施工工艺或

21、施工单位确定的施工方案，建立上部结构施工过程计算机仿真分析系统，计算加劲梁段的吊装过程。根据结构在理论施工状态(无施工误差)下各阶段的施工参数，计算各施工阶段的内力、变形和监控目标参数的理论值，提出相应的施工建议，确定明确的安全措施，预测各阶段结构的形态。模拟计算应至少提供以下结果:1)各施工阶段主缆线形(各主跨八点标高；每个季度的标高)；2)各梁段安装阶段加劲梁的线形、内力和应力；3)各施工阶段桥塔的偏差、内力和应力；4)鞍座顶升阶段的布置，每个顶升阶段的顶升量和最大顶升力；5)各阶段主缆锚跨张力；6)恒载作用下加劲梁的内力和应力；7)恒载下的吊索力；8)恒载下桥塔的收缩、徐变和弹性压缩；4

22、.2.3确定加劲梁的理论制造对准。在理论计算的基础上，根据加劲梁的恒载设计内力状态，确定加劲梁的现场组装线形。根据现场拼装线形，考虑焊接要求和焊接变形的影响，确定加劲梁的工厂制造线形。4.2.4桥塔监控计算1)确定桥塔的控制指标。建立详细的桥塔实体分析模型，计算桥塔抗推刚度、塔顶预留沉降量、容许纵向位移和容许扭转变形，确定桥塔后期施工的安全指标。计算中，控制桥塔顶部在不平衡力作用下向桥身方向的变形，以桥塔截面应力不超过下列值为宜:一般情况下，桥塔柱截面不应有拉应力；考虑施工阶段风和塔顶不平衡力的共同作用，桥梁塔柱截面拉应力应不大于0.5MPa；在不超过一节梁吊装和风荷载组合的极短条件下，桥塔柱

23、截面的拉应力不应超过所用混凝土抗拉强度设计值的0.7倍。2)桥塔在截面不均匀温度场作用下的挠度分析。在阳光和风的作用下，塔的横截面上各点可能出现温差。在截面非均匀温度场的作用下，桥塔会发生偏移和扭曲。在监测中，需要建立详细的桥塔实体分析模型，在实测温度场的作用下，计算桥塔三维几何状态的变化，从而为桥塔的实际施工位置和受荷载影响的实际挠度提供识别参数。3)制定推鞍方案。主鞍座顶升方案的原则是:主鞍座顶升前后，鞍座两侧索力的水平分力差不应使桥塔柱截面拉应力超过控制值；主鞍座推前推后，鞍座两侧1.65倍的索力差不应大于主缆在鞍座内的静摩擦力，以保证主缆不在鞍座内滑动。根据桥塔的应力和变形指标，在保证

24、桥塔和主缆在鞍座内不滑移的前提下，确定鞍座的顶升阶段、各顶升阶段的顶升量、最大顶升力等。决心已定。4.2.5主缆监控计算1)主缆制造长度的计算对于PPWS法施工的悬索桥，需要根据钢丝材料的实际面积和弹性模量计算索股的制作加工长度。应给出参考温度下两个锚头前端面之间以及图4.1所示标记点之间的钢绞线无应力长度。无应力长度是PPWS法制作钢绞线的基准参数，必须准确可靠。为了保证主缆无应力长度计算的准确性，应采用不同的方法校核中心索股的长度。如果没有其他可靠的方法，至少应进行以下检查方法:利用绘图软件，根据设计的成桥状态的主缆线形，画出包括鞍形曲线在内的主缆线形，然后测量主缆锚固点之间的长度，从而得

25、到主缆的近似线形长度S。根据主缆的安全系数要求，主缆的弹性应变一般应该在3左右，所以可以用这个数据来测试弹性伸长量。因此，主缆无应力长度S0应为0.997S左右，若与检验长度相差较大，则应重新计算。2)主缆索鞍预挠度和中心线形计算鞍座预挠度的计算原则是:保证索股安装时，每跨主缆相对于鞍座固定点的无应力长度等于成桥设计值；鞍座两侧的索力差在给定的投影方向上等于零或给定值。索鞍的预变形对应于电缆的安装对准。施工监控一般是根据获得的桥塔和锚固点的位置和标高的施工误差数据(这些数据应在猫道架设前详细放样并标记)、主索股面积和弹性模量的误差数据、桥塔的预高度(恒载弹性压缩和收缩徐变变量)计算每个索鞍的预

26、挠度。然后，在实际预挠度的基础上，计算各种温度和跨度变化下主缆中心的架设线形(跨度中点的纵向位置和标高)。3)确定主缆股架设的合理层间距大跨度悬索桥主缆股的架设应通过量化层间间距来完成。钢绞线的层间距可按以下方法计算:假设钢绞线的实际形状为近视圆形截面，按空隙率22% 25%计算钢绞线直径。在施工和架设过程中，钢绞线的层间距离应按钢绞线直径加1 2mm控制，使层间距离固定在参考温度。调整股线时，根据层间温差计算影响，修正层间距离。4)基准索股安装线形的监测和计算根据主缆架设时主缆中心股的线形和层间距，并考虑主缆各点倾角的影响，计算基准股的监控标高，确定主缆基准股的架设线形。温度和跨距的变化会对

27、基准索股的排列产生影响。监测计算应给出各种温度和跨度变化下的线形控制表或试验公式或计算程序，供施工单位使用。5)相对基准索股架设的监控计算从第二层开始，直立层的最外面的线股作为相对参考线股。根据主缆架设时的股间距和拟架设层的相对股与相邻层的已架设基准(或相对基准)股之间的温差，计算拟架设层的相对基准股相对于相邻层的已架设基准(或相对基准)股的高度差，并基于相邻层的已架设基准(或相对基准)股的线形调整拟架设层相对于基准股的线形。6)一般索股架设计算每层钢绞线应以该层相对基准钢绞线为尺子，考虑待架设钢绞线与相对基准钢绞线温差引起的高差调整量，计算相对于相对基准钢绞线的高差进行施工调整。7)主缆锚固

28、张力计算计算缆索吊装阶段各种温度变化下主缆每股索的锚固点张力，提供索股现场吊装软件或Excel计算表。8)主缆股架设过程中的抗滑计算在缆索股架设过程中，在温度变化、桥塔偏移等作用下。，鞍座两侧的主索股会有索力差，应检查这种索力差是否会导致主索股在鞍座槽内滑移。在极端情况下，抗滑安全系数应不小于1.25。9)计算最不利条件下索鞍的最大水平支撑反力。在缆索股架设过程中，需要在精确预偏后临时固定松弛的索鞍和主索鞍，以限制它们的纵向滑动。在施工控制和仿真分析系统中，可以计算出最大温度变化和最大风荷载下的松鞍座和主鞍座的临时支撑反力，以便施工单位设计临时支撑构件。10)确定拆除松散鞍座支架的合理阶段。通

29、过计算、分析和校核，确定了拆除松套支座的合理阶段。计算和测量表明，如果在索股架设过程中对松鞍座进行固结，随着索股架设的增加，在温度变化的作用下，松鞍座的固结反力会变得很大，可能导致松鞍座临时支座的强度失效。还可能导致主缆股逆着与鞍槽的摩擦力滑动，导致锚跨张力不均匀。因此，松索鞍的临时支撑应在后期满足松索鞍自立和跨锚索股张力的条件下拆除。4.2.6主缆收紧后的参数识别及架设精度分析主缆索股架设张拉后，监测单元利用每股索股表面温度和主缆截面温度场的测试数据，识别参数，确定主缆实际平均温度；利用实际平均温度、实测跨度和反馈计算的线性数据，确定主缆架设的实际无应力长度；分析主缆的架设精度。考虑主缆安装

30、误差、加劲梁重量误差和第二阶段恒载误差，针对最终加劲梁线形调整加劲梁安装预拱度。4.2.7电缆夹安装位置的计算计算不同温度下索夹的安装位置和塔架的偏移量。4.2.8吊索下料长度的计算确定实际空缆形状后，需要重新计算吊索长度。悬索桥加劲梁的形状主要由空缆形状、吊索长度和加劲梁上的恒载决定。一旦缆索股竖立起来，空缆索的形状就确定了；吊索架设后，加劲梁的对准已经确定；可见，悬索桥线形控制的关键在于控制主缆的架设线形和确定已完成空缆线形上的吊索长度。吊索长度确定后，不可能调整到桥形，就是可以调整，也可以稍微调整。以理论加劲梁线形为目标状态，利用主缆实际架设线形、加劲梁精确的一级恒载和二级恒载，并考虑主

31、缆架设误差，在施工监控和仿真分析系统中计算吊索下料长度。由监测单位计算调整后的吊索长度，经设计计算确认后，将移交给制造商，并在施工安装前通过严格的监督达到吊索的制造精度。4.2.9猫道变化计算对猫道改造进行模拟监控计算，得到猫道改造过程中桥塔的偏移和主缆的线形，并对猫道改造需要放松的长度调整进行分析，与实测结果进行对比。4.2.10加劲梁架设阶段的监控计算(1)索鞍顶升方案的修改通过以上理论分析，初步确定了索鞍顶升方案。在吊装加劲梁之前，应考虑各种误差和施工设备、临时机具的重量，然后重新计算，以确定是否需要调整顶升阶段和顶升量。(2)加劲梁吊装过程计算以已完成的桥面线形为目标状态，在考虑各种施

32、工误差的基础上，根据加劲梁吊装过程，考虑各种临时荷载，重新计算主缆线形、加劲梁线形、索塔偏移、主缆股张力变化等。在每个阶段，对4.2.3中加劲梁的制造线形进行适当调整，以确定加劲梁的实际吊装线形。同时，在施工阶段验算风荷载和温度变化下的结构安全性。(3)加劲梁合拢过程的计算根据合拢方案，对加劲梁的合拢过程进行模拟分析，计算合拢前后线形的变化，计算合拢施工所需的合理空间，并提出施工控制建议。合拢期间检查临时结构和永久结构的安全性。(4)无缆区加劲梁体系转换计算。根据施工方法(临时支撑或临时吊索)，拟定无缆区加劲梁体系转换方案，对体系转换过程进行模拟分析，并对体系转换过程中临时结构和永久结构的安全

33、性进行校核；提出施工步骤和线形控制指令。(5)二期恒载及成桥线形计算根据桥面铺装机械设备情况和拟定的施工工艺，根据实际铺装容重和铺装工艺，计算铺装阶段桥塔和加劲梁的结构内力和变形，提出施工控制建议。4.3悬索桥主缆理论线形及计算方法当不考虑钢丝、钢丝组成的索股和主缆的抗弯刚度时，悬索桥主缆可以简化为理论索进行分析。根据对主缆自重分布方式的不同假设，理论索可分为抛物线理论和悬链线理论，悬链线理论比抛物线理论具有更高的计算精度。超大跨度悬索桥的监控计算宜采用分段悬链线理论；对于跨度大于1500m或主缆直径大于90cm的悬索桥，应考虑主缆抗弯刚度对结构内力和线形的影响。成桥状态下主缆线形的计算是设计

34、和监控计算的基础。在相同基准条件下，监测计算结果应与设计基本一致。成桥状态线形计算前，应首先设计主跨吊索力的分布状态，满足加劲梁的受力要求，并在施工过程中通过模拟试验确认合理可行。将设计恒载张力、吊索自重、索夹和锚具自重作为作用在吊索中心的集中力，将主缆自重如绕丝自重作为沿主缆弧长的分布荷载，将主跨主缆作为分段悬链线。建立悬索桥主缆分段悬链线计算模型，以主跨指定点高程为设计值，迭代计算成桥线形。在计算线形和主缆长度时，要有可靠的方法考虑主缆鞍形曲线对主缆线形计算的影响。计算边跨或非主跨线形时，应以主跨计算确定的主缆水平力(或拉力)作为控制值，非主跨线形按相应的力控制条件按分段悬链线法计算。1)

35、分段悬链线的计算理论和方法缆绳的理论自重实际上是沿缆绳长度均匀分布的。此时，对于缆索结构，线形和载荷之间的平衡方程建立如下:(4.1)当两端的高度差为C时，方程的解可以表示为悬链线:(4.2)中中公式(5.1)表示的曲线是一族悬链线，与抛物线的情况相同。如果在给定的曲线上任意一点的坐标值，整条曲线都可以完全确定。当两个支座高度相等时，c=0(4.3)对于悬索桥主缆，其自重、缠结和保护重量可视为沿索长均匀分布，索夹重量、通过索夹传递的吊索重量和加劲梁恒载可视为作用在索夹点的集中力， 从而可以将主缆的精确计算模型简化为分段悬链线模型:在两个索夹之间，主缆的线形为悬链线，索夹点为每段悬链线的分界点，

36、分界点处的曲线。对于分段悬链线计算模型，在已知荷载、跨度、两端高差以及索上任意一点相对于端点的位置后，可采用迭代法进行计算。一般根据设计图纸中的线路要求确定主缆成桥状态的理论顶点、锚固点和矢跨比(或中点位置和标高)，根据施工过程的分析可以确定吊索传递的加劲梁恒载。有了这些数据，参考图5.2建立线性迭代计算过程:图4.2主跨主缆线形计算步骤计算主跨线形，确定主跨恒载水平分力后，对于边跨，一般要求主缆水平分力与主跨相等，这样索力水平分力已知，边跨线形可根据通过支撑点的条件确定，通过迭代计算确定。在得到各跨主缆线形后，根据悬链线理论计算主缆各索段的无应力长度、伸长量、内力和切线角，从而得到主缆的无应

37、力设计长度，作为后续施工计算的基准。2)分段电缆考虑弯曲刚度的影响由于大跨度悬索桥主缆直径较大，因此需要分阶段进行内力和线形分析。在基准索股的架设阶段，可以采用不考虑抗弯刚度影响的悬链线，按照解析法计算基准索形，最终形成主缆。在加劲梁吊装阶段，宜将主缆简化为一根考虑抗弯刚度影响的索，按照考虑抗弯刚度的节段索方法建立有限元计算模型，同时考虑主鞍座、松鞍座和锚具跨索曲线的影响，采用精细化方法进行分析。5结构监控试验和监控量测5.1桥塔应力和温度场监测设备选择桥塔应力监测主要用于了解桥塔在施工过程中，尤其是上部结构施工过程中各控制部位的受力状态，而温度监测则用于掌握桥塔结构的整体温度和截面的温度场。

38、对于钢筋混凝土桥塔，应尽可能采用能同时测量应变和温度的传感器作为测试元件，并尽可能考虑后期监测或成桥荷载测试的需要。建议使用嵌入式钢(或混凝土)应变仪，表面应变仪仅作为最后手段使用。对于钢桥塔，建议采用应变传感器，温度测试可采用独立的温度传感器。布局原则由于索塔应力的实测值与理论值之差不能满足误差分析或参数识别的要求，所以测试截面不宜过多，原则是能反映塔的控制应力和温度在截面和高度上的变化。一般来说，传感器可以布置在两侧每个桥塔的一个塔柱上。试验段位置应由控制段选在塔底，控制段选在下横梁上方，控制段选在桥塔顶部附近。测量点的布置对于钢筋混凝土桥塔，应沿每个试验段外围布置4 8个传感器。5.2吊

39、索力的监控设备选择吊索力测试宜采用振弦式索力计的方法，有条件时可采用力传感器。索力是悬索桥施工的主要监控指标之一。目前平行钢丝悬索索力的测量方法主要有两种:强力传感器和振动弦索力计，通过测量振动频率可以反算出索力。力传感器具有精度高、测试速度快、受环境干扰小等优点，但价格相对较高，安装拆卸复杂，适用于悬索桥吊索的力传感器较少。振动式索力计测试速度慢，精度低，受环境干扰大，但价格便宜，安装拆卸方便，在许多悬索桥和斜拉桥的施工监控中应用广泛。对于地锚式悬索桥的吊索力，振弦式索力计可用于施工监控中的测试。对于结构安装需要张拉的吊索，应在张拉设备上安装直接力传感器，以控制锚固时的张力，并采用振动试验方

40、法进行检测。5.2.2监测试验目的和测点选择索力监测的主要目的是: =1 * GB3防止意外情况导致安装索力过大； =2 * GB3为施工控制的误差分析和参数识别提供实测参数； =3 * GB3用于估算加劲梁和相邻吊索的内力状态。测试安装在安装梁段附近的五对吊索；对于远离已安装梁段的吊索，应对已安装电缆的40%进行取样。5.3跨索股主缆锚的张力监测设备选择主索股张拉时，应采用张拉设备控制张力，锚固后的测量应采用振弦式索张力计结合力传感器的方法进行。主锚跨索股张力是悬索桥施工中最重要的监控指标之一。主锚跨缆受力试验分为张拉阶段试验和后期试验。张拉阶段试验是指监测被张拉的索股；已经锚固的索股会因为

41、温度的变化而发生变化，对它们的监测就变成了事后检测。张拉时，应在张拉设备下安装测压元件，直接测量张拉力，同时用振弦式拉索张力计进行对比测量，确定拉索的计算参数。在条件允许的情况下，应在索股锚下安装少量力传感器，作为长期监测和校准频率测试参数的元件。5.3.2测试线的选择和测试频率长期以来，每3天应在每个主播室内抽取5%且不少于5股进行检测。在主要或特殊的工作条件下，建议对所有钢绞线进行一般测试。对于用于长期监测的电缆，能够反映温度变化影响的代表性电缆、松动的电缆外壳(或松动的电缆套管)位移等。应进行选择，并应均匀分布在锚室内的电缆中。对于有松座的悬索桥，一般很难精确控制张拉力，因为在松座可以自

42、由移动之前，张拉的索股很少，跨锚的索股张力受温度影响很大。在松鞍座能自由移动后，宜根据鞍座位置计算张拉索股的理论索力，测试实际索力，计算两者无应力长度的相对差值，调整索股长度，使实际索力尽可能与理论值一致。对于有松索套的悬索桥，在松索套安装完毕并能自由移动后，应根据理论值和实际测试值调整主锚跨的索力。跨钢绞线主锚的张力监控有以下主要目的: =1 * GB3确保锚固张力的准确性； =2 * GB3为施工控制的误差分析和参数识别提供实测参数； =3 * GB3它用于计算锚跨钢绞线安装无应力长度和主缆锚跨张力的合力。基于索力监测的目的及其具体情况，拉力测试只能测试已张拉的索股和相邻索股。5.3.3提

43、高振动法索力测试精度的措施为了提高测试精度，应采用带传感器的张拉设备对吊索和锚跨钢绞线进行张拉，采用振动法测试钢绞线在相应拉力下的振动频率，并建立不同边界条件的有限元模型。通过比较几组试验结果和计算结果，首先要确定合适的边界约束条件。然后调整索段的抗弯刚度，通过试算确定索段的抗弯刚度，由多组试验数据确定平均值。在确定边界条件和截面抗弯刚度后，改变计算模型的索力，计算索力与振动频率的关系曲线。在以后的测试中，可以通过测试振动频率直接查表计算出索力，克服了公式计算中各参数误差太大的缺点。影响振动法测试跨股吊索和主缆锚拉力准确性的主要因素有三个:(1)索截面抗弯刚度的影响；(2)索股边界条件的影响；

44、(3)用于张力计算的钢绞线长度。采用多种方法，准确识别上述三种影响，可以提高振动法索力测量的精度。5.4主梁应力监测对于采用梁段吊装后铰支，整体吊装完成(或施加第二阶段恒载)，然后刚性化的施工方法施工的悬索桥，一般不需要监测加劲梁的应力。5.5温度监控设备选择温度测量应采用电子温度传感器，其测量精度一般为0.5。如果有特殊要求，要选择精度更高的温度传感器。5.5.2布局原则对于基准索股，应布置能反映纵向温度变化的温度测点，测点应布置在桥塔两侧。对于一般钢绞线，测点应布置在相对基准钢绞线和调整钢绞线的每个跨距上；对于横截面，测量点应以统一的方式布置。由于温度对结构变形和内力影响明显，温度对结构的

45、影响可分为均匀温度影响和非均匀温度影响。温度影响均匀是指整个结构处于同一温度场，温度不均匀是指由于太阳光或导热速度的影响，结构各部分的温度不一致。均匀温度场的温度变化对结构的影响很小，因此悬索桥的施工控制总是在结构各部分温度尽可能接近的情况下进行。5.5.3测量点的总体布局基准股纵向测温点的纵向布置见图5.1。每个测点配备三个智能温度传感器，每个塔柱阴阳两侧各配备一个温度传感器。主缆表面内外温度存在差异，主缆越粗，内外温度差异越大。为了准确确定主缆截面的平均温度，需要知道主缆截面的温度场分布。在主缆上选择一段布置温度传感器，确定主缆表面的内外温差和温度场。图6.1是横截面温度测量点布置的示意图

46、。图5.1主缆段温度场测点布置图5.6监控测量5.6.1监视和测量标准监测应符合国家和交通部颁布的相关计量标准。包括:1)中华人民共和国交通部公路桥涵施工技术规范(JTJ041-2004)2)中华人民共和国国家标准:国家一、二等水准测量规范，GB/T 12897-2006；3)中华人民共和国行业标准:建筑变形测量规范(JGJ/T 8-97)4)中华人民共和国国家标准:工程测量规范(GB50026-93)5)中华人民共和国国家标准:GPS测量规范，GB/T 18314-20016)中华人民共和国行业标准:公路全球定位系统(GPS)测量规范，JTJ/T 06698，5.6.2监视和测量内容5.6.

47、2.1上部结构施工前的监控量测工作内容1)建立上部结构施工测量和监控测量的局部控制网。上部结构施工前，应建立上部结构施工测量和监控测量的局部控制网。超大型悬索桥上部结构施工是悬索桥施工过程中工序最多、施工技术最复杂的关键阶段，需要大量的施工测量和监控测量。这些施工测量和监控测量的基准应是地面布设的稳定、便捷、高精度的测量控制网。因此，上部结构施工前，应在桥梁施工测量控制网的基础上，加密上部结构施工局部测量控制网。局部测量控制网应为三维网，便于上部结构施工测量和监控测量。建立的控制网应按工程测量二等平面和高程控制网的精度等级进行测量。当地平面控制网可采用GPS静态测量建立，当地高程控制网可采用常

48、规水准测量和跨河水准测量相结合的方法建立。桥梁上部结构施工局部控制网的主要功能是:(1)悬索桥基准索股和主缆绝对垂度测量控制和线形监控的基准；(2)监测悬索桥桥塔位移和跨度变化的基准；(3)悬索桥主梁线形监控的基准；(4)悬索桥缆索夹位置放样基准；(5)悬索桥桥塔和锚碇基础沉降变形监测基准；(6)悬索桥锚碇基础水平位移监测基准。2)索塔顶标高和平面位置受温度影响36 48小时的静态变形监测。至少应选择一个塔柱，并对其顶部标高和平面位置进行至少36小时的静态变形观测。大跨度悬索桥的桥塔普遍较高，温度影响下的塔顶标高和平面位置的静态变形及其变形规律对大跨度悬索桥上部结构施工中的桥塔偏差、跨度变化、

49、主鞍座挠度控制、参考索股和主缆垂度控制、索夹放线等有着至关重要的影响。因此，这种监测应在上部结构施工前进行。由于各塔的荷载、结构形式、施工方法、力学性能等基本相同，所以从一个塔的观测试验中得到的预测模型对其他塔有很大的参考价值。这种处理不仅能满足超大型悬索桥施工监控的需要，而且大大减少了测量监控的外业工作量。(1)索塔顶部标高位置受温度影响36 48小时的静态变形监测。高程静态变形监测基准点布置在索塔承台基础顶面，监测点布置在索塔顶面。在下梁和中梁顶面分别设置一个转点，用吊钢尺水准测量进行观测。测量时，要准备两把50米和100米的钢卷尺和四把水准仪。所有钢卷尺和水平仪必须经过相关测量部门的测试

50、和校准。承台与下梁、中梁与上梁之间要挂50米钢卷尺，下梁与中梁之间要挂100米钢卷尺。必须对悬挂的钢卷尺施加标准拉力。四个水准仪分别安装在承台、下梁、中梁和上梁上，同步观测悬挂钢卷尺。同时测量空气温度、钢卷尺和索塔内外表面温度，从而对钢卷尺进行温度修正。这种监测应连续进行36 48小时，每小时一次。(2)索塔顶部平面位置受温度影响36 48小时的静态变形监测。索塔顶部的静态变形主要是由日照方向的变化引起的。比如早上阳光直射索塔东边，东边混凝土温度比西边高，产生温差。由于热胀冷缩的作用，索塔向西扭曲变形；到了下午，情况正好相反。但日照方向的变化和温差与当地时间有关。因此，扭转变形观测的内容包括观

51、测时间、气温、索塔混凝土表面温度和索塔在横桥方向的位移。而且必须连续观测36-48小时，才能得到索塔在此高度扭转变形随时间和温度变化的数学模型。最后，根据这个数学模型，可以计算出任意时刻的扭转变形。3)上部结构施工期间的锚、索塔基础沉降监测在上部结构施工过程中，需要连续测量锚碇和桥塔基础的沉降。在上部结构施工过程中，主缆和主梁的巨大重量将逐渐作用在锚塔基础上，可能引起锚塔基础的均匀和不均匀沉降，从而影响悬索桥上部结构施工的质量和安全。此外，为了验证锚、塔基础设计的合理性和施工质量，应检查锚、塔基础上布置的沉降监测点。在上部结构施工过程中，应定期进行不间断的沉降监测，了解地脚螺栓和索塔基础的稳定

52、性，以确保上部结构施工的准确性和成桥质量。(1)监控要求根据规范，沉降监测应能监测2mm以上的锚杆和索塔基础的均匀沉降和不均匀沉降。为了达到如此高的监测精度，按照目前的技术和手段，只有采用精密几何水准测量的方法，即使用精密水表(WILD N3或ZAISS Ni004)及其配套的精密铟钢水准尺、标准尺垫和尺支撑架，按照某一精度等级的水准测量要求，采用往返水准路线或闭合水准路线的形式，定期从基准点开始观测布设在构筑物基础上的监测点，监测点在不同时期的高程变化是锚杆、索塔基础受荷载作用引起的监测点沉降。(2)基准点和监测点的设计和埋设。对锚、索塔基础沉降监测基准点的位置和数量要求:稳定，作为变形监测

53、的基准点，必须远离建筑物荷载影响的区域，有一定的埋深，不易损坏；联合测量方便；(3)至少有三个，以便通过基准点的联测来监测和检验基准点的稳定性。锚、索塔基础沉降监测点的位置和数量要求:监测点应布置在最能反映被观测建筑物变形特征的位置，故应布置在建筑物基础设计的后浇带或沉降缝两侧、建筑物不同楼层边界两侧、建筑物荷载集中处、建筑物轴线及其周围；(2)点位应布置在便于观测、点位稳定、施工干扰小的地方；点数应能反映整个建筑基础的变形，并满足变形分析的需要。(3)观测路线的设计基准点之间的水准测量应以闭合水准路线的形式进行；监测点之间的水准观测也应采取闭合水准路线的形式，至少应形成两个以上的闭合环；基准

54、点与监测点之间的水准测量应以往返水准路线的形式进行。闭合或附合水准路线具有冗余观测，有利于检测外业观测中的误差和粗差，提高外业观测数据采集的质量和可靠性，同时有利于严格平差数据，提高精度。(4)沉降监测的观测精度设计。沉降观测采用国家二等水准测量的精度要求和观测方法，对锚杆和索塔基础的微小(2mm)沉降进行监测。(5)沉降监测的观测周期设计。应根据荷载的增加(层数)、施工进度和沉降量来确定。根据规定，上部结构施工前应进行首次观测，首次观测应连续独立进行两次，作为沉降计算的相对基准；之后应每月或猫道施工前后、主缆施工前后、主梁施工前后观测一次。基准还应每四个月重新测量一次，以监控基准的稳定性。(

55、6)沉降监测的数据采集和数据处理。对于从外界采集的数据，首先要对数据进行预处理，即在观测过程中，实时计算各站的精度指标。对于超限站，应及时进行复测和补测。路线观测结束后，应计算路线的往返测量误差或闭合差，以评价野外观测的精度。之后，进行数据的后处理。首先将已传入计算机的合格外业数据按最小二乘原理进行严格平差计算，计算出本周期的观测高程和室内精度评定。然后，根据本期和前期的观测高程，计算各监测点的相对沉降和累积沉降，计算沉降速度，绘制时间或荷载沉降曲线；最后，根据每个循环的相对沉降量和累积沉降量，进行变形分析和变形预测。利用方差分析来分析各监测点的沉降是否为显著变形，并进行变形预测。利用回归分析

56、建立变形模型，根据建立的变形模型预测未来沉降量。4)主鞍座和松鞍座的三维位置，以及每个主鞍座和松鞍座的里程、中线和高差的测量。上部结构施工前，应对塔和锚进行测量，以获得关键控制点的准确实际数据。上部结构施工前，首先要收集地脚螺栓、索塔及松鞍、主鞍的控制测量和竣工测量资料，分析了解这些与悬索桥上部结构施工密切相关的建筑物和机械构件的施工安装精度。此外，根据当地测量控制网点，主鞍座和松鞍座的三维位置以及各主鞍座和松鞍座的里程、中线和高差的测量，应采用测边交会或转角交会或极坐标法和吊钢尺水准测量或直接水准测量的方法， 而南北索塔的档距和高差的测量以及同一索塔上下游两塔柱间的距离和高差的测量，可直接用

57、测距仪或全站仪在顶梁和上梁处进行测量。 塔顶采用精密水准仪跨河水准测量，直接测量南北索塔高差和同一索塔上下游两塔高差。以上数据是悬索桥上部结构监控计算和变形监测的重要依据和原始数据，必须在上部结构施工前准确收集。5.6.2.2主缆施工阶段施工测量和监控测量的内容1)猫道施工过程中桥塔轴向位移和扭转状态的测量猫道施工时，应测量桥塔轴向的位移和扭转，并采取措施控制猫道施工后轮轴顶部桥梁的轴向变形和扭转变形。为了使猫道施工的线形最大限度地接近设计线形，以便于后基准索股和主缆的施工，除了更好地测量和控制猫道索的垂度外，还应监测和控制该工况下桥塔的水平位移和扭转状态，因为猫道的垂度与南北索塔之间的跨度密

58、切相关， 通过监测桥塔的水平位移可以得到南北索塔之间的跨度变化。 另外，如果同一索塔的两塔之间水平位移不同，桥塔就会发生扭转变形。桥塔扭转变形的出现表明猫道索对同一索塔两塔的作用力不同，会影响猫道索施工质量。因此，猫道施工过程中应监测和控制桥塔的水平位移和扭转状态。猫道施工过程中桥塔水平位移和扭转状态的监测可采用“测边交会或测角交会”的方法进行。此时，监测点布置在四座塔的顶面，具体位置在南北索塔的横桥几何轴上。监测点的位置可采用测量放样的方法预先放样，并在此位置设置强制对中装置。监测站可采用局部平面控制网点。该监测点的初始值应在索塔裸露状态下观测，猫道施工不同工况下测得的监测点坐标与其初始值之

59、差即为该工况下索塔的水平位移，而东、西索塔在该工况下的水平位移之差即为猫道施工时桥塔的扭转变形。2)安装过程中监测主索鞍和松弛索鞍的预变形当塔身应裸露时，应采用极坐标法放样索塔和鞍座墩的几何轴线。主索鞍和松索鞍安装后，根据索塔和松索鞍几何轴线与主索鞍和松索鞍几何轴线之间的距离，控制主索鞍和松索鞍在安装过程中的预挠度。3)监测基准索股的绝对垂度对于基准索股的架设，应采用几何测量的方法测量标高和水平，并通过试验确定影响桥址测量精度的参数。基准索股的架设、监控和测量是保证悬索桥主缆线形的重要施工步骤，应采用合理可靠的测量方法。(1)监测基准索股绝对垂度的重要性基准股绝对垂度的监测本质上是基准股形的监

60、测，即测量基准股重要部位(跨中、边跨、跨中)的绝对垂度，即标高，与相应工况下监测计算出的垂度值进行比较，以控制和调整基准股形。弧垂测量应采用两种不同的测量方法进行，以便相互验证和检查，从而保证基准股的线形。基准索股标高的测量和调整在悬索桥上部结构施工中起着非常重要的作用。基准索股的线型本质上是未来主缆的线型，因为主缆中其他索股的线型是根据基准索股的线型相对控制的，所以基准索股的测量要绝对可靠，满足设计精度的要求，同时要考虑温度变化的影响。由于西堠门大桥的索股较长，温度的微小变化会极大地影响索股的长度，进而影响基准索股在跨中和边跨的绝对垂度。因此，绝对弧垂的测量应在夜间气温变化不大的时间段进行观