钢管混凝土拱桥吊装过程线形监测方法

主桥钢管拱安装测量方案一、编制依据1、铁道第三勘察设计院黄河特大桥施工图纸2、新建铁路工程测量规范3、铁三院交桩资料4、缆索吊及扣挂系统设计图纸及保养维修手册二、工程概况本桥由引桥及钢管拱主桥组成，主桥中心里程为朔准DK134+866.97m，全长655.60米，桥跨布置形式为（2×24m＋3×32m）预应力混凝土T梁＋1×360m上承式钢管混凝土拱＋（2×32m+2×24m）预应力混凝土梁。

主桥钢管混凝土拱为提篮型，矢高60m，矢跨比为1/6，主拱轴线采用悬链线，拱轴系数m=2.5。

拱圈由两条拱肋及横向连接系组成，拱肋横向内倾角8°，拱肋中心距在拱脚部位为25.2米，在拱顶部位为8.335米；拱肋采用等宽变高截面，其宽度4米，高度在拱脚处12.5米，在拱顶处7.5米，每条拱肋由4根φ1500mm、壁厚30~35mm的弦管组成。

主跨拱肋中心两侧对称布置,分为16个单元节段，中部为合龙段，编号为S1~S17，全桥总计33个单元节段。

三、测量内容1、钢管拱定位测量2、钢管拱线形监测3、缆扣塔塔顶偏位监测4、锚碇系统位移和高程监测5、拱座水平位移监测6、钢管拱应力监测四、准备工作1、控制网复测及加密本桥控制网采用双大地四边形网形，主桥钢管拱吊装施工前需对控制网进行复核测量。

对于测量结果符合规范要求的点继续使用，偏差较大的点，分析原因，若为点位移动，则采用新坐标。

由于原控制点距主桥较远、且地形复杂，不方便使用，为保证拱肋安装控制测量精度和方便施测，对控制网采用闭合导线的方法进行加密，以控制网D1、D2、D3、D4为起始边，分别向两岸桥轴线两侧各引出一个点，分别为Z1、Z2、Z3、Z4，其中Z1点在东岸预拼场西南角，Z2位于东岸预拼场西北角，Z3位于西岸上游侧塔吊处，Z4位于500KV A变压器处小山包上。

并由两端桥轴线控制点向两岸拱座基坑后背及拱座前端临河位置各引出一个点，组成主桥施工控制网。

钢管混凝土拱桥的监控要点【摘要】结合钢管混凝土拱桥监测控制的实例，探讨钢管混凝土拱桥施工监控的主要内容与方法，对监控结果进行分析，并对施工中需注意的事项提出几点建议。

【关键词】钢管混凝土；监控；控制1. 工程概况安吉县一号大桥位于安吉县城北新区内，主桥为55M+70M+55M的中承式钢管混凝土拱桥，其中钢管拱肋的拱圈采用直径1.2 米Q345C钢管，内灌注C50微膨胀混凝土，总体布置见图1。

2. 施工监测监控的目的监测监控的目的主要是为保证桥梁运营的可靠性，检验桥梁结构的承载力及其工作状况是否符合设计标准，确保结构在施工中应力、变形与稳定状态在允许范围内。

3. 监测项目及主要测试内容3.1 拱脚水平位移的监测。

桥面施工荷载及张拉系杆均会引起两拱脚的水平位移。

为控制由此产生的拱肋内力的变化，指导系杆张拉或超张拉的吨位，消除施工荷载引起的拱脚水平位移，保证施工安全，须监测拱脚位移的全部数据，使拱脚的相对位移控制在设计范围内，并随时记录温度对结构的影响。

3.2 拱肋变形监测。

拱肋实际轴线若偏离设计值，将引起拱肋内力变化。

施工过程中拱肋局部偏离拱轴线过大将会引起施工安全隐患或安全事故。

特别是在钢管拼装、灌注混凝土和脱架状态必须严格控制拱轴线的偏移量，根据监测数据及时调整。

拱肋变形监测不仅测试拱肋的横向变位，还要测试拱肋在1/8、1/4和1/2各特征点的标高，保证成桥阶段的轴线与设计吻合，使拱桥在使用期间受力合理和灌注阶段防止“冒顶”现象的发生。

3.3 施工阶段钢管砼拱的应力测试。

（1）对钢管砼拱桥应力监测的全过程中，测试数据量大，影响因素多的结构特征，因此必须根据结构的受力特点和施工阶段的受力变化，选择控制参数，对结构进行有效的监测、监控，力争做到既保证施工安全，又不影响施工。

如果有些截面的应力测点超过设计值，但小于允许值，则可通过基于实测参数的计算分析并考虑环境的影响，综合分析原因，判断结构在后续的施工工序中是否安全。

0 引言下承式钢管混凝土系杆拱桥以其跨度大、结构轻、造型美、省建材等优点，被广泛应用。

该桥型的吊索是将外部荷载由系杆传递给拱肋的关键构件，决定桥梁最终成败的关键，通过对国内类似桥梁结构监控技术的了解发现：唐俊等[1]的连续刚构桥挂篮主体结构监控点布设并采集挂篮数据进行应力应变分析。

黄中营等[2]利用Midas 空间有限元程序对钢栈桥施工各工况进行仿真分析计算方法。

本文在此基础上结合空间有限元仿真和频谱法实测的数据相互对比，并借鉴了黎栋家等[3]对钢管砼拱桥结构分析方法，验证吊索在施工中精度以及后期加动载作用下的结构可靠性。

提出通过监控取得实测数据与仿真设计和理论研究的对比，分析桥梁在各种工况下吊索力学性能变化的观点。

1 工程概况新建桥梁——山阴路跨秦淮河桥位于南京市江宁区禄口街道山阴路。

桥梁全长289.56m。

桥梁荷载等级是公路I 级，跨径布置（3×20）m+（4×20）m+83.2m+（3×20）m，主桥采用1～83.2m 下承式钢管砼系杆拱一座，其立面图如图1所示。

2 技术应用的目的对于系杆拱来说，吊索是该类桥型的施工控制难点，究其原因，吊索的张拉将引起拱肋和系杆的受力及变形的耦合效应。

吊索的施工精度、张拉的次序直接决定着系杆拱桥成桥后的内力分布状态以及桥梁的安全运营和使用寿命。

吊索的施工技术目的是确保各构件的制作安装精度满足设计要求。

监控技术的应用旨在通过全程收集吊索参与整体受力后各主要构件的结构数据，印证吊索在不同工况下，引起的系杆、拱肋的应力和变形及自身的索力值的变化与理论研究的吻合程度，为最后判定桥梁在施工和荷载试验下的安全性提供依据。

3 吊索施工工艺及技术难点虽然吊索自身安装是在系杆及拱肋完成后实施的，具体工序流程如图2所示（鉴于篇幅，图中工序从拱肋吊装开始），但为保证其施工精度，从上部结构开工前，项目部就高度重视，成立的专项技术团队立项《提高系杆拱桥吊索安装一次验收合格率》的QC 质量攻关课题。

钢管混凝土拱桥施工监控与拱肋吊装计算摘 要钢管混凝土拱桥拱肋节段吊装施工过程是一个复杂的过程， 为了保证最终的 成桥线型和受力状态满足设计要求，对其采取施工阶段的监控是十分必要的。

本 文以在建的江西省吉安市白鹭钢管混凝土拱桥为施工背景，制定施工监控方案。

在稳定性满足要求的前提下，对变形、应力（变）进行双控，且以变形控制为主， 严格控制各个控制截面的挠度和拱轴线的偏移，同时兼顾考虑应力（变）的发展 情况。

目前， 钢管混凝土拱桥斜拉扣挂施工方法存在索力调整次数过多、施工工期 较长等一些不足。

拱肋吊装施工中扣索一次性张拉的施工方法能够克服这些不 足，具有显著的优点。

而该施工方法的关键所在是准确计算拱肋吊装阶段各拱段 控制点的预抬高值和扣索索力值。

本文首先建立了吊装节段拱肋控制点预抬高值 和扣索索力值计算的三维有限元优化算法，该法采用有限元方法进行仿真计算， 将优化理论引入钢管混凝土吊装施工中，采用一阶分析方法进行反复迭代计算， 最终得到各吊装节段拱肋控制点预抬高值和扣索索力值。

为便于工程应用，考虑施工拱肋为弹性体，本文建立了拱肋各吊装节段控制 点的预抬高值和扣索索力值计算的简化工程算法， 该法将拱段控制点的预抬高值 分为两部分进行力学分析： 拱段刚体位移引起的控制点预抬高值和拱段弹性变形 产生的控制点预抬高值，最终的拱段控制点预抬高值为这两部分之和。

简化工程算法与三维有限元优化算法结果比较表明，简化工程算法是可行的。

计 算结果还表明， 拱肋弹性变形引起的拱肋控制点的预抬高值达到刚体产生的预抬 高值的量级，且这种差别势必随着拱桥跨度的增大而增大，所以拱肋为刚体的假 定将会带来一定不可忽略的误差。

具体应用时，简化工程算法和三维有限元优化算法可互为补充：可先用简化 工程算法进行拱段控制点预抬高值和索力的初步计算，条件许可时，再用三维有 限元优化算法进行详细分析计算，互为验证，确保拱段控制点预抬高值和索力的 计算的正确性。

钢管混凝土拱桥拱肋施工线形控制技术研究钢管混凝土拱桥是一种结构优美、技术先进的桥梁形式，其拱肋施工线形控制技术对桥梁的安全性和稳定性具有重要意义。

本文针对钢管混凝土拱桥拱肋施工线形控制技术进行了研究，旨在提高施工线形的准确性和施工效率。

一、钢管混凝土拱桥概述钢管混凝土拱桥是指以钢管混凝土为构件材料，以拱形结构为主体形式的桥梁。

它具有抗震、耐久、经济等优点，在桥梁工程中得到了广泛应用。

钢管混凝土拱桥的拱肋施工线形控制技术对桥梁的整体稳定性和施工质量起着决定性的作用。

二、拱肋施工线形控制技术研究现状目前钢管混凝土拱桥的拱肋施工线形控制技术主要存在以下问题：1.施工线形控制精度不高，容易造成施工误差。

2.传统的手工施工方式效率低，成本高。

3.缺乏针对性的施工线形控制技术研究，无法满足不同桥梁结构的施工需求。

针对这些问题，有必要开展钢管混凝土拱桥拱肋施工线形控制技术方面的研究，提出相应的技术改进方案。

三、拱肋施工线形控制技术研究内容1.施工线形控制理论研究：通过对钢管混凝土拱桥结构特点和施工要求的分析，建立相应的施工线形控制理论模型，探讨施工线形控制的关键技术和方法。

2.施工线形控制技术改进：结合现代化施工技术，研究钢管混凝土拱桥拱肋施工线形控制的先进技术和装备，提出高效、精准的施工线形控制解决方案。

3.施工线形控制案例分析：选取具有代表性的钢管混凝土拱桥工程项目，对其施工线形控制过程进行实地观测和数据分析，总结经验，提出改进建议。

四、拱肋施工线形控制技术研究展望1.利用先进的测量技术和数字化辅助设备，提高施工线形控制的精度和效率。

2.加强对施工人员的技术培训，提高他们对施工线形控制技术的理解和应用能力。

3.加强与相关领域的学科交叉，借鉴其他领域的先进技术和方法，推动拱肋施工线形控制技术的不断创新和发展。

钢管混凝土拱桥吊装过程线形监测方法现代桥梁建设中，随着桥梁工艺的发展，钢管混凝土拱桥以其在材料、施工和经济上表现出的优势，已越来越被人们所采用。

目前，大跨度钢管混凝土拱桥主要采用缆索吊装—斜拉扣定施工新技术，拱桥的线形通过实测每节钢管拱的标高及拱轴线位置并借助扣索实施动态调整来保证。

为确保主拱按预期线形合拢，吊装过程中的监测监控工作尤为重要。

位于长江三峡境内牛肝马肺峡对岸的九畹溪大桥，属库区移民交通复建配套工程，该桥主跨160m，由15节钢管先经地面预拼、后空中吊装再法兰盘焊接成形。

这里山势陡峭，施工条件极其恶劣。

因此，选择合理的监测方法且不受施工因素干扰是控制好线形的关键。

1、桥梁监测控制测量大桥的线形监测工作分为拱轴线和标高控制两部分，与施工测量完全独立。

根据桥长、桥跨及跨越的结构形式，选定平面监测网为三等独立三角网，各控制点均砌水泥观测墩。

边长采用LeicaDII600测距仪（标称精度为3mm±2×10－6D）往返测量，水平角采用WildT3经纬仪，高程控制选用北京测绘仪器厂的DS1精密水准仪施测Ⅱ等水准。

为保证高程精度一致性，九畹溪两岸的水准点做到联测。

网的各项精度指标为：测角中误差±0.6″，三角形大闭合差1.2″，弱边精度1?440000。

2、钢管拱肋的线形监测为做好大桥监控工作，确保大桥施工质量，每节钢管拱吊装完，监测工作开始实施并及时上报监测数据。

针对实际工作环境，为测到每段拱肋的拱轴线和标高，采用双经纬仪作前方交会，可实现桥梁施工三维监测的同步化。

拱肋上的监测点，事先在法兰盘或拱背其它通视良好部位做标记。

2.1 拱轴线的监测已知点A、B的坐标为XA、YA和XB、YB，在A、B两点设站，测出水平角a和b，按下式计算未知点P的坐标：XP＝[XActgb＋XBctga＋（YB－YA）]/[ctga＋ctgb]YP＝[YActgb＋YBctga－（XB－XA）]/(ctga＋ctgb) （1）若每段拱肋的YP值为一固定常数，则表明拱轴线正确，未发生偏移。

钢管拱桥监测监控措施钢管拱桥监测监控措施一、监测监控目的为确保桥梁施工的安全和拱肋线型、合拢内力状态偏离设计目标不超过允许范围，不致影响结构在施工及运营阶段的安全度，以及为积累资料，推动我国桥梁技术不断向前发展，对施工全过程进行严密的监测和严格的控制是非常必要的。

二、监测监控项目及方法1、监测监控项目（1）球铰局部应力（2）上转盘应力；（3）交界墩应力及体外预应力索内力；（4）扣索内力；（5）拱肋线型、应力；（6）混凝土密实度；（7）工地焊接质量复检；（8）结构体系温度场测量；（9）脱拱后结构体系的动力特性测试。

2、监测监控方法对上述9个项目的监测监控，可归结为通过对结构内力和或应力、线型、温度场、动力特性测试以及无损检测，了解结构在施工各个阶段的受力特性、温度场情况、线型以及质量，从而对结构构件在施工过程中的性能及安全做到心中有数，并通过与计算结果或设计状态的比较，发现偏差，找出产生偏的原因并采取切实可行的措施纠偏，以达到对结构在施工各阶段的有效控制，确保桥梁施工的安全，确保施工的质量，并为同类桥梁的设计、施工积累经验。

以下对上述9个项目的监察院测监控方法进行分别叙述：（1）球铰局部应力转体法施工，拱肋拼装在岸边支架上进行，便于施工、检测、线型控制，施工安全易于保证。

转体法施工一个关键的环节就是球铰的施工。

球铰受力复杂，安全至关重要。

在球形钢钣下方布置8个测点，每点沿径向和切向各布置1个弦式应变计。

在上转盘施工完成、张拉扣索脱拱过程以及以后的转体过程、合拢过程、封闭拱脚前，对各测点进行测量，监视球铰砼应力情况及偏心情况，供有关方面研究是否进行处理及采取的措施。

（2）上转盘应力上转盘是汇集各结构受力之所在，受力较为复杂，而且是永久结构之一部分。

在上转盘上、下缘沿横桥向、纵桥向埋设应变计。

在施加预应力及脱拱过程中对砼的应力进行监测。

上盘应力监测只选一个转体进行。

（3）交界墩应力及后背索内力交界墩用作转体施工的塔架，经前扣索、后背索将大部分转体重量通过交界墩传递到上转盘，再经钢球铰传至基岩上。