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大跨径钢桁梁拱桥变形监测方案设计与精度分析

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2012年4月第2期城市勘测UrbanGeotechnicalInvestigation＆SurveyingApr．2012No．2

文章编号：1672－8262（2012）02－149－03中图分类号：TU196+.1文献标识码：B大跨径钢桁梁拱桥变形监测方案设计与精度分析

潘成军*

*收稿日期：2011—07—14作者简介：潘成军（1979—），男，工程师，主要从事工程测量和变形监测方面的工作。

（重庆市勘测院，重庆400020）摘要：桥梁在运营过程中由于受到外部因素破坏及内部性能退化等影响，桥梁的安全性、适用性和耐久性都会降低，为了保证桥梁的安全运营，必须对其进行健康监测及安全评估。本文结合工程实例详细介绍了大跨径桥梁变形监测的基准网建立、变形点布设原则和数据监测，并对位移和沉降观测进行精度分析等，为同类型桥梁健康安全监测和运营管理起参考借鉴作用。关键词：变形监测；位移；挠度；沉降；精度分析

1引言

随着城市经济的发展和交通运输的需求，大型桥梁工程的建设规模和速度都在快速增长，具有“桥都”美誉的重庆，在主城区嘉陵江和长江上规划和建设有十多座大型桥梁，其中的菜园坝长江大桥是重庆主城区首座大跨径钢桁梁拱桥，其主跨跨度居世界系杆拱桥之首。在桥梁的运营过程中，由于受到车载、风载、温度、地震等外部因素以及材料性能退化、疲劳效应等内部因素的影响，桥梁结构的安全性、适用性和耐久性都会降低，甚至造成桥梁结构的破坏引起工程事故。因此，为了桥梁在设计年限内的安全运营，要对桥梁定期进行形变监测，并根据长期的监测结果做出合理的分析和安全预报，为桥梁安全使用和养护管理决策提供可靠的科学依据。2项目概况重庆菜园坝长江大桥是1996年国务院批准的重庆市总体规划中的主城区长江上的一座大型桥梁。于2007年10月建成通车，是重庆主城区首座大跨度拱桥。主桥采用钢构与提篮式钢箱系杆拱、钢桁梁的组合结构，系杆拱桥主跨420m，大桥全长1866m。该桥的实景如图1所示。图1菜园坝长江大桥实景为了掌握菜园坝大桥及立交的运营状况，必须对大桥及立交进行健康监测及安全评估。监测从大桥竣工后第一年开始，每年冬季最冷时进行。3监测方案的设计与实施3.1基准网的建立平面基准网基准点的选埋按照规范要求并结合现场实际情况，在大桥两岸共埋设9个C级GPS控制点作为变形监测平面基准点。观测采用Trimble5800GPS接收机进行观测。平面基准网采用天宝TGO软

件进行基线解算，基线精度符合规范要求后，采用POWERADJ4.0软件对GPS独立基线向量网进行验

算，其异步环闭合差WS、复测基线较差dS均满足规范要求。在桥轴系中：二维坐标增量改正数较差δV△x为1.7mm，限差为±20.1mm；δV△y为－3.2mm，限差

为±20.6mm。表明GPS网平差成果正确可靠。高程基准网采用LeicaDNA03自动补偿电子水准仪配条形码因瓦尺按二等水准精度要求进行往返高差观测。各测段观测高差除进行真长改正外，还应进行正常水准面不平行改正，其公式如下：v=－0.0000015371×sin（2φ）×△φ×H式中：φ为测段两端点纬度平均值，以度为单位；H为测段两端点近似高程平均值，以米为单位；△φ为测段两端点纬度差，以分为单位。经计算每千米水准测量的偶然中误差M△的值为0.05mm，完全满足规范M△=±1.0mm的要求。3.2变形点的监测

（1）水平位移监测

大桥桥面受日照、风力、温度及外力作用会产生不城市勘测2012年4月同的水平位移，因此必须对其进行水平位移观测。考虑到仪器特点及观测方法的简便易行，决定采用LeicaTCA2003智能型全站仪（测角精度0.5″，测距精度

1mm+1ppm）按极坐标法进行观测，其观测点坐标中

误差能够达到±3.0mm的精度要求。平面位移观测点布设在立交桥面及桥墩上部、主桥拱顶两侧1/4间距处、主跨桥面上下游1/2间距处。测量时将仪器置于基准站上，后视并检校基准点，观测位移点上的棱镜得到距离和方向角。为提高观测精度，每次均采用两测回观测读数和双极坐标法观测。各项观测精度满足要求后进行边长投影改正，采用NASEW测量平差软件对位移点在桥轴系下进行坐标

计算。统计位移点本期与起零值、前期观测值的绝对和相对位移量，绘制位移矢量图，分析位移点在监测期间的位移变化规律。图2所示为大桥主桥部分位移点在桥轴线纵向的位移矢量。

图2主桥位移矢量图（2）挠度、沉降监测

挠度、沉降变化是评价桥梁使用功能和安全性的重要指标之一。本项目沉降及挠度观测采用LeicaDNA03电子水准仪（标称精度为0.3mm/km）配因瓦

标尺按二等水准要求进行，其垂直变形平差精度能够达到±0.5mm。监测点采用不锈钢标准件作为标记。起零值往返观测，以后单向观测。观测后进行数据平差计算，统计其绝对和相对变形量，绘制变化曲线图。主桥部分桥面点挠度观测结果如表1所示，沉降变化曲线图如图3、图4所示。主桥部分桥面点挠度观测结果（累计沉降/mm）表1上游桥面点点名第2期第3期第4期ZQN1911．2－0．5－4．2ZQN2115．00．1－3．7ZQN2320．61．0－3．0ZQN2544．23．90．7ZQN2772．97．85．3ZQN2993．610．88．8ZQN31101．612．310．6

ZQN3394．010．89．5ZQN3573．26．86．2ZQN3744．83．01．9ZQN3920．7－0．1－2．0ZQN4115．4－0．4－2．1ZQN4313．40．0－1．8下游桥面点点名第2期第3期第4期ZQN2011．4－2．4－5．5ZQN2215．1－1．9－5．3ZQN2420．5－1．2－5．0ZQN2644．22．0－1．6ZQN2870．95．42．2ZQN3090．98．15．0ZQN3298．39．16．5ZQN3491．18．25．9ZQN3671．46．04．0ZQN3844．02．60．1ZQN4021．50．6－3．3ZQN4215．60．2－3．9ZQN4413．40．1－3．8

图3主桥上游挠度变化图图4主桥下游挠度变化图由主桥部分挠度点累计变化统计表和变化曲线图看出，主桥上、下游桥面挠度呈线形变化，趋势基本一致。

4变形监测精度分析

4.1平面位移观测精度分析

采用LeicaTCA2003全站仪测量位移点坐标，误差主要包括基准点本身的点位中误差、对中误差、测距误差和测角误差等，由于每次观测时都采用同一基准点，它本身的误差不影响观测精度，且观测时使用强制归心观测墩和强制对中标件，对中误差较小可忽略，故水平位移测量的精度可由下式计算：

051第2期潘成军.大跨径钢桁梁拱桥变形监测方案设计与精度分析M2x，y=M2s+S2×Mβ2/ρ2式中：Ms为测距中误差；Ms=a+b×S（a为固定误差，b为比例误差，S为测距）；Mβ为测角中误差，Mβ=槡2u（u为仪器标称精度）；ρ=206265。取基准点到观测点的最大观测距离为700m，仪器测距标称精度为1mm+1ppm，测角精度为0.5″，代入精度计算公式，得Mx，y=±1.7mm，若采用两测回，则Mx，y=±1.2mm，采用三测回，则Mx，y=±1.0mm，可见增加测回数可以提高观测精度，测回数n与各测站平差后一测回方向中误差的平均值mα和测角中误差mβ以及导入系统误差影响系数λ存在如下函数表达式：n=1/mβmα()2－λ2[]从上式推算可知，菜园坝长江大桥变形监测项目采用的平面位移观测方法完全可以满足《建筑变形测量规范》中变形测量二级对位移观测点坐标中误差±3.0mm的要求。4.2沉降观测精度分析假设MaHi，MaHi－1和MbHi，MbHi－1分别为a点和b点在第i和i－1周期观测所得的高程中误差，则a点和b点的沉降量中误差分别为：（Ma△H）2=（MaHi）2+（MaHi－1）2（Mb△H）2=（MbHi）2+（MbHi－1）2则a点和b点不均匀沉降量的中误差为：（M△Hab）2=（MaHi）2+（MaHi－1）2+（MbHi）2+（MbHi－1）2由于在每周期对每个监测点的观测中，均采用同一观测方案，由同一台仪器和同一组人员在外界环境大致相同的条件下进行观测，故假设：MaHi=MaHi－1=MbHi=MbHi－1=MH则有：（M△Hab）2=（MaHi）2+（MaHi－1）2+（MbHi）2+（MbHi－1）2=4（MH）2M△Hab=2MH以菜园坝大桥为例，大桥墩台的沉降监测点离最远高程基准点的距离不超过1000m，二级精度水准

观测视线长度≤50m，也就是每测站的水准路线长不超过100m，则由基准点到监测点的测站数为：n=1000/100=10站

故有：MH=槡n×M站（式中，M站为每一测站精密水准仪所测高差的中误差。）采用标称精度为±0.3mm/km的LeicaDNA03电子水准仪配条纹码因瓦尺进行观测，则：M站=±0.30mm×0.06=±0.018mm于是每一监测点沉降量的中误差为：M△H=2MH=2×槡10×（±0.018）mm=±0.11mm所以，采用每千米观测高差中误差为±0.3mm的精密水准仪进行观测，符合《国家一、二等水准测量规范》上对仪器的要求，足以把大于±1.0mm的不均匀沉降量反映出来。

5结语

桥梁变形监测可以对桥梁在使用过程中的变形情况进行监控，获得梁体挠度、结构沉降等几何形变信息，对桥梁的运营管理、科学养护和安全预警提供数据支撑。本文系统地介绍了变形监测方法的选择及监测方案的设计等内容，并以重庆菜园坝长江大桥为实例介绍了大跨径钢桁梁拱桥监测的实施方法和精度分析。

参考文献［1］国家质量监督检验检疫总局．全球定位系统（GPS）测量

规范［S］．［2］国家质量技术监督总局颁．国家一、二等水准测量规范［S］．［3］建设部．建筑变形测量规范［S］．［4］伊晓东，李保平．变形监测技术及应用［M］．黄河水利出

版社［5］贺志勇，盛飞．大跨度桥梁的变形监测及精度分析［J］．华南理工大学学报［6］贺栓海．桥梁结构理论与计算方法［M］．人民交通出版社

SchemeDesignandAccuracyAnalysisoftheLong－spanTruss－steelBeamArchBridgeDeformationMonitoringPanChengjun（ChongqingSurveyInstitute，Chongqing400020，China）Abstract：Duringthebridgeoperationalperiod，becauseoftheexternalandinnerfactors，thesafety，applicabilityanddurabilityofbridgestructurewillbedestroyed．Inordertoensurethesafeoperationofbridges，itisnecessarytotakehealthmonitoringandsafetyassessment．Combinedwithengineeringpractices，datumnetworkbuilding，layoutprincipleofdeformationpoints，anddatamonitoringoflong－spanbridgesaredescribedindetailinthispaper．Furthermore，theaccuracyanalysisofdisplacementandsettlementobservationisdiscussed．Thispaperprovidesreferencefunctionforthehealthmonitoringandoperationmanagementofthebridgeswiththesametype．Keywords：DeformationMonitoring；Displacement；Deflection；Settlement；AccuracyAnalysis

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大跨度连续钢桁梁预拱度设计方法与施工线形控制

大跨度连续钢桁梁预拱度设计方法与施工线形控制

大跨度连续钢桁梁预拱度设计方法与施工线形控制1 工程概况廊坊市光明道东西向连接采用上跨桥梁方案，主桥同时上跨京沪高铁四股道、京沪铁路六股道、规划京津四道以及西牵出线，共计12股道，斜交角度33°。

为解决上跨桥梁净空受限，减小施工对京沪高铁的影响，主桥采用（118+268+118）m上加劲弦体系连续钢桁梁，在传统钢桁梁上增设刚性上加劲弦，见图1。

加劲弦呈圆弧线形，在跨中和边支点附近与上弦联结在一起，外观类似自锚式悬索桥。

图1 桥型布置（单位：m）我国已经建成通车的该类桥梁结构有东莞东江大桥和济南黄河桥，东江大桥为主跨208 m双层公路桥［1］，济南黄河桥为主跨180 m双层公铁两用桥［2］。

上加劲弦体系既克服了传统悬索桥刚度低的缺点，又继承了钢桁梁建筑高度小、造型优美的优点，在上跨运营铁路限界要求高，小角度斜交等复杂条件下具有更好的适应性。

2 结构线形设计为了确保设计线形与成桥线形一致，钢梁制作时须考虑预拱度。

桥梁结构预拱度一般取恒载和一半活载作用下的挠度，对于刚度较大的桥梁也可以取恒载作用下的挠度。

大跨度连续钢桁梁结构复杂，主梁刚度大，特别是采用整体节点技术后，一旦拼装线形出现偏差，调整非常困难。

因此，须准确设置预拱度。

设置预拱度不仅会直接影响节点设计、杆件长度和结构系统的形状，在超静定构件中还会产生销孔效应和附加应力。

设置钢桁梁结构预拱度的方法通常是伸长或缩短上弦杆件拼接缝尺寸，增加或减小上弦节间长度，主要有几何法和升降温法［3-6］。

几何法未考虑各杆件的伸长和缩短，计算的拼接缝值有一定的误差，需要反复试算和修正才能得到与理论预拱度吻合较好的线形。

升降温法应用较多，但是在超静定构件中容易产生支点反力和附加杆件应力。

本桥采用上加劲弦体系的结构形式，钢桁梁超静定次数多，调整上弦杆件长度对加劲弦的杆件长度有影响，采用几何法设置预拱度难度较大。

因此，本文提出采用迭代法进行钢桁梁的设计线形控制，钢桁梁按一次成桥进行计算分析，以线路桥面坐标为目标线形，将预拱度叠加到计算分析模型中，通过多次迭代求解设计线形和杆件的无应力长度坐标，按杆件的无应力状态绘制图纸，直接给出杆件的拼装坐标（图2），从而减小钢桁梁的拼装难度。

某大跨度钢管混凝土拱桥吊装施工监控技术分析

某大跨度钢管混凝土拱桥吊装施工监控技术分析

某大跨度钢管混凝土拱桥吊装施工监控技术分析摘要：本文以已建成某钢管混凝土拱桥为例，对施工过程中拱肋监控的主要工作内容和方法进行了阐述，并将拱肋吊装施工过程的监控数据与实际成果相比较，为类似工程建设项目提供一定的借鉴与参考。

关键词：大跨径；钢管混凝土拱桥；施工监控前言作为20世纪末期才新兴发展起来的一种桥型，钢筋混凝土拱桥具有跨度适应能力强、承载能力大、地基适应能力强及施工快捷、技术成熟等优点，近年来得到飞速发展。

在钢管混凝土拱桥常见的斜拉扣挂悬臂拼装法施工中，由于拱肋架设的动态过程，结构形态不断变化，大大增加了拱肋合拢精度的控制。

因此，拱肋吊装安装过程中的线形控制显得尤为重要。

1.概述拟建桥梁跨越一深V形沟谷，结合当地地形、地质条件，主桥采用上承式钢管混凝土拱桥，缆索吊装施工。

桥梁计算跨径338m。

拱上采用20m空心板简支结构，桥面连续，全桥长499.148m，桥型布置见下图。

主拱圈采用变截面悬链线，拱轴线矢跨比1/5，拱轴系数m=1.542，每片拱肋由6根Q345qC钢管组成，内灌C60砼作为弦杆，上弦和下弦横向用平联钢管连接，上、下弦之间腹杆连接，竖腹杆处布置肋内剪力撑。

2.主拱肋吊装施工方法2.1 施工方法本桥主拱肋采用斜拉扣挂法无支架缆索吊装技术施工，扣吊塔合二为一，拱肋共分为26个吊装节段，呈对称分布，左右岸对称吊装施工。

2.2 施工步骤1、拱肋节段安装本桥主拱肋分26个节段，两岸对称吊装悬拼，每半跨为13个节段，每节段吊装的最大重量约142.2吨。

节段吊装施工时，先将该节段上下游拱肋安装就位并对高度及横向偏位进行调整后，立即安装节段间连接横撑，安装完毕立即监测该双肋节段的高度及偏位，如均在误差范围内，则进行下一节段吊装施工。

同时施工过程中，采用临时扣索，以确保拱肋横向稳定。

扣段完成后，节段间焊缝可以安排施焊，扣段间的焊缝，待拱肋合拢并调整拱圈标高达到设计要求后进行。

拱肋接头设计为先栓接后焊接，横撑接头设计为定位后直接焊接方式进行。

大跨度钢梁分段安装精度控制技术分析

大跨度钢梁分段安装精度控制技术分析

大跨度钢梁分段安装精度控制技术分析发布时间：2021-06-24T15:47:45.410Z 来源：《建筑实践》2021年3月第7期作者：王光振胡文涛朱辉[导读] 建筑设计中，为能获得大较大的建筑空间，满足建筑空间功能需求，王光振胡文涛朱辉中国建筑第八工程局有限公司钢结构工程公司上海 315010摘要：建筑设计中，为能获得大较大的建筑空间，满足建筑空间功能需求，往往采用大跨度钢梁结构来实现。

大跨度钢梁一般截面大，自重较重，施工精度要求高，尤其对受机械起重性能，场地等因素制约，很难实现整体吊装，通常分段制作，采取支撑胎架分段吊装的方法施工，有效的施工工艺措施可较大的提高结构整体安装精度及效率。

本文以东方美谷论坛酒店项目大跨度钢梁施工实例，阐明了大跨度钢梁的分段施工的流程和采取的工艺措施，希望对同类结构的施工有一定的借鉴作用。

关键词：大跨度；精度控制；分段施工；钢梁0 前言[]现代建筑通常采用大跨度钢梁结构来实现大空间功能，大跨度钢梁结构分段安装施工难度大，施工技术及精度要求高。

但如果采取合理的施工技术方案，很大程度上能减小钢梁施工偏差，控制焊接变形，提高钢梁整体安装精度，达到预控效果。

1 工程概况东方美谷论坛酒店项目，在主入口位置为实现大空间功能，门厅位置设计了2根大跨度钢梁，分布在1/09和1/11轴线，梁顶标高6.375m，钢梁长度20.5m，单件重量30吨，钢梁截面尺寸H1500*600*40*60，钢梁与钢柱牛腿翼缘焊接连接，腹板高强螺栓连接。

考虑到现有塔吊无法满足吊重要求，且汽车吊站位距离较远，无法整体吊装，经过综合考虑，此钢梁分段制作，现场采取格构柱支撑分段吊装，根据现场工况及吊装机械性能把钢梁分为3段，分段重量分别为12吨，10吨，8吨，钢梁分布位置如图1所示。

图1 大跨度钢梁分布图示2 安装技术工艺 2.1 钢梁制作精度控制钢梁的加工精度是安装准确性的关键基础，为确保钢梁的整体加工精度，并防止安装时自重下挠，采取了如下技术措施：（1）为考虑大梁在自重作用及发生下挠，经过计算分析并结合实际经验，钢梁加工进行30mm的预起拱，为确保起拱精度，腹板采取数控切割起拱。

大跨径刚性悬索加劲连续钢桁梁桥合龙口敏感性分析

大跨径刚性悬索加劲连续钢桁梁桥合龙口敏感性分析

大跨径刚性悬索加劲连续钢桁梁桥合龙口敏感性分析随着城市交通的发展，大跨径刚性悬索加劲连续钢桁梁桥成为越来越多城市的重要交通枢纽。

而桥梁的合龙口作为桥梁整体施工的关键部位，对桥梁的性能和安全性影响非常大。

进行合龙口的敏感性分析，对于确保桥梁质量和安全具有重要意义。

合龙口敏感性分析是指对合龙口关键参数进行分析，尤其是考虑参数的变化对桥梁结构整体性能的影响。

在大跨径刚性悬索加劲连续钢桁梁桥的设计中，合龙口的位置、尺寸和形状都会对桥梁的性能产生重要影响。

合龙口的位置对于桥梁整体结构的影响非常显著。

在合龙口位置选取时，需要考虑到桥梁结构的受力特点和桥梁使用环境的要求。

桥梁结构的受力特点包括主梁的变形特性、受力分布和节点受力等，这些都会对合龙口的位置提出一定的要求。

桥梁的使用环境也需要考虑，包括河流水流情况、地质条件和附近建筑物等因素，这些都会影响合龙口的位置。

在进行合龙口敏感性分析时，需要综合考虑这些因素，选择合适的合龙口位置。

合龙口的尺寸对桥梁的性能也有重要影响。

合龙口的尺寸包括宽度、高度和深度等。

桥梁在合龙时，合龙口必须保证能够容纳合龙件的安装，并且要满足施工的要求。

合龙口的宽度和高度要考虑合龙件的尺寸和悬挂设备的限制。

合龙口的深度也会影响桥梁的刚度和稳定性，需要进行细致的分析和计算。

在进行合龙口敏感性分析时，需要考虑合龙口的尺寸对桥梁性能的影响。

合龙口的形状也会对桥梁性能产生重要影响。

合龙口的形状包括翼墙形状、短墙形状和倒角形状等。

合龙口的形状应该满足美观性和施工要求，并且考虑桥梁整体结构的受力特点。

翼墙的形状要防止过渡曲线对桥面的干扰，短墙的形状要满足桥墩的强度要求，倒角的形状要减小应力集中。

在进行合龙口敏感性分析时，需要考虑合龙口形状对桥梁性能的影响。