對(duì)其施工過(guò)程中結(jié)構(gòu)的受力和變形進(jìn)行有效的檢測(cè)和控制，為該橋的成功、順利修建提供卓有成效的技術(shù)支持，為該橋的順利投入運(yùn)營(yíng)和長(zhǎng)期監(jiān)控提供可靠的依據(jù)。
斜拉橋是一種橋面體系受壓，支承體系受拉的橋梁結(jié)構(gòu)，其橋面體系用加勁梁構(gòu)成，其支承體系由鋼索組成。由于斜拉橋設(shè)計(jì)與施工高度耦合，所采用的施工方法和安裝順序與成橋后的主梁線(xiàn)型及結(jié)構(gòu)內(nèi)力狀態(tài)有密切的關(guān)系。在施工架設(shè)中，其主梁撓度和索力變化幅度大，影響因素多，而且結(jié)構(gòu)體系隨施工的進(jìn)展不斷變換，同時(shí)，大跨度斜拉橋一般采用懸臂澆筑或懸臂拼裝的方法進(jìn)行施工。由于上述因素的影響，使得實(shí)際橋梁在施工過(guò)程中的每一狀態(tài)不可能與設(shè)計(jì)狀態(tài)完全一致，造成實(shí)際狀態(tài)與設(shè)計(jì)狀態(tài)不一致的因素是：
大跨斜拉橋結(jié)構(gòu)狀態(tài)誤差因素分類(lèi)表
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誤差來(lái)源
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誤差類(lèi)別
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相關(guān)因素
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施工荷載變化
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結(jié)構(gòu)重力
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幾何尺寸和材料容重
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施工荷載
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荷載集度和作用位置變化
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預(yù)應(yīng)力和索力
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張拉機(jī)具、錨固設(shè)備、鋼索尺寸、定位及模量
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收縮徐變
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系數(shù)取值、齡期差異、受力狀態(tài)
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結(jié)構(gòu)性能差異
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截面特性
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幾何尺寸
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材料特性
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彈性模量
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周?chē)h(huán)境影響
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溫度變化
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環(huán)境溫度、結(jié)構(gòu)溫度、膨脹系數(shù)
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風(fēng)載作用
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體系系數(shù)、風(fēng)速特性
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計(jì)算模型失真
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單元離散化
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單元類(lèi)型、單元?jiǎng)澐?、單元連接
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變形性能
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線(xiàn)性、非線(xiàn)性、梁柱效應(yīng)
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邊界條件
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索塔與主梁臨時(shí)固結(jié)
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上述這些因素的影響在設(shè)計(jì)階段一般沒(méi)有也無(wú)法完全考慮和計(jì)及，只有在施工過(guò)程中根據(jù)結(jié)構(gòu)的實(shí)際反應(yīng)予以考慮。若不在施工過(guò)程中實(shí)施有效的控制，就有可能由于誤差的積累致使成橋后結(jié)構(gòu)的整體受力狀態(tài)及線(xiàn)形嚴(yán)重偏離設(shè)計(jì)目標(biāo)而影響結(jié)構(gòu)的可靠性。因此，該橋的施工控制是保證其順利修建的必要條件之一。
斜拉橋的施工檢測(cè)是確定結(jié)構(gòu)即時(shí)所處受力及變形狀態(tài)的唯一手段，是施工控制賴(lài)以進(jìn)行的基礎(chǔ)和前提，是斜拉橋分析→檢測(cè)→比較→調(diào)整這一施工控制過(guò)程中的重要一環(huán)。對(duì)施工過(guò)程中各階段結(jié)構(gòu)內(nèi)力和變形以及其它一些控制變量進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，形成施工控制不可缺少的實(shí)測(cè)資料，作為施工控制調(diào)整的依據(jù)，同時(shí)也為檢測(cè)施工，改進(jìn)設(shè)計(jì)以確保結(jié)構(gòu)在施工過(guò)程中的安全與適用提供重要的手段。
因此對(duì)巴東長(zhǎng)江公路大橋施工過(guò)程中結(jié)構(gòu)的受力和變形進(jìn)行檢測(cè)和控制以保證該橋的成功、順利修建和投入運(yùn)營(yíng)均具有重要的實(shí)用價(jià)值及相應(yīng)的理論意義。
受力要求
反映斜拉橋受力的因素應(yīng)包括主梁、塔（墩）和索的三大部分的截面內(nèi)力（或應(yīng)力）。通常起控制作用的是主梁的上下緣正應(yīng)力，在恒載已定的情況下，成橋索力是影響主梁正應(yīng)力的主要因素，成橋索力小的變化都會(huì)對(duì)其產(chǎn)生較大影響。而主梁的應(yīng)力與主梁截面軸力和彎矩有關(guān)，因?yàn)檩S力的影響較小且變化不大，所以彎矩是主梁中起控制作用的因素。塔的情況與梁類(lèi)似，只是索力對(duì)塔的影響沒(méi)有梁那么敏感，塔中應(yīng)力通常容易得到滿(mǎn)足。索力要滿(mǎn)足最大最小索力要求，最大索力要求即鋼絲強(qiáng)度要求，最小索力要求即拉索垂度要求。
線(xiàn)形要求
線(xiàn)形主要是主梁的標(biāo)高。成橋后（通常是長(zhǎng)期變形穩(wěn)定后）主梁的標(biāo)高要滿(mǎn)足設(shè)計(jì)標(biāo)高的要求。
調(diào)控手段
對(duì)于主梁和塔（墩）內(nèi)力（或應(yīng)力）的調(diào)整，最直接的手段是調(diào)整索力。由于索力較小的變化就會(huì)在主梁中引起較大的內(nèi)力（或應(yīng)力）的變化，而索力本身又有一定的變化寬容度（即最大最小索力確定的索力允許變化范圍），因此，索力可作為成橋目標(biāo)中受力的調(diào)控手段。
對(duì)于主梁線(xiàn)形的調(diào)整，調(diào)整立模標(biāo)高是最直接的手段。將參數(shù)誤差以及索力調(diào)整引起的主梁標(biāo)高的變化通過(guò)立模標(biāo)高的調(diào)整予以修正。
索力調(diào)整和立模標(biāo)高的調(diào)整分兩步完成，即先進(jìn)行索力調(diào)整，目標(biāo)主要是梁、塔截面的彎矩，還可加入已建梁段的主梁標(biāo)高。主梁彎矩控制截面可選為各施工梁段的典型截面（一般為受拉索錨固點(diǎn)局部應(yīng)力影響較小處），塔的控制截面可只選塔底以及截面變化處等少數(shù)控制位置。主梁標(biāo)高控制點(diǎn)可選為每施工梁段前端點(diǎn)。
控制方法
斜拉橋施工過(guò)程復(fù)雜，影響參數(shù)多。如：結(jié)構(gòu)剛度、梁段的重量、斜拉索張拉力、施工荷載、砼的收縮徐變、溫度和預(yù)應(yīng)力等。求施工控制參數(shù)的理論設(shè)計(jì)值時(shí)，都假定這些參數(shù)值為理想值。為了消除因設(shè)計(jì)參數(shù)取值的不確切所引起的施工中設(shè)計(jì)與實(shí)際的不一致性，我們?cè)谑┕み^(guò)程中對(duì)這些參數(shù)進(jìn)行識(shí)別和預(yù)測(cè)。對(duì)于重大的設(shè)計(jì)參數(shù)誤差，提請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)方進(jìn)行理論設(shè)計(jì)值的修改，對(duì)于常規(guī)的參數(shù)誤差，通過(guò)優(yōu)化進(jìn)行調(diào)整。
設(shè)計(jì)參數(shù)識(shí)別
通過(guò)在典型施工狀態(tài)下對(duì)狀態(tài)變量（索力、位移和應(yīng)力應(yīng)變）實(shí)測(cè)值與理論值的比較，以及設(shè)計(jì)參數(shù)影響分析，識(shí)別出設(shè)計(jì)參數(shù)誤差量。
設(shè)計(jì)參數(shù)預(yù)測(cè)
根據(jù)已施工梁段設(shè)計(jì)參數(shù)誤差量，采用合適的預(yù)測(cè)方法（如灰色模型等）預(yù)測(cè)未來(lái)梁段的設(shè)計(jì)參數(shù)可能誤差量。
優(yōu)化調(diào)整
施工控制主要以控制主梁標(biāo)高、控制截面彎矩和斜拉索索力為主，優(yōu)化調(diào)整也就以這兩個(gè)因素建立控制目標(biāo)函數(shù)（和約束條件）。通過(guò)設(shè)計(jì)參數(shù)誤差對(duì)橋梁變形和受力的影響分析。應(yīng)用優(yōu)化方法（如采用帶權(quán)最小二乘法、線(xiàn)性規(guī)劃法等），調(diào)整本梁段與未來(lái)梁段的安裝索力以及未來(lái)梁段的立模標(biāo)高（連續(xù)梁橋可對(duì)預(yù)應(yīng)力作適當(dāng)調(diào)整），使成橋狀態(tài)最大限度地接近理想設(shè)計(jì)成橋狀態(tài)，并且保證施工過(guò)程中受力安全。必要時(shí)還可對(duì)已施工梁段的索力進(jìn)行調(diào)整。
控制流程
施工控制流程為：前期結(jié)構(gòu)分析計(jì)算→預(yù)告標(biāo)高和索力→施工→現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集（包括主梁標(biāo)高、索力、應(yīng)力、應(yīng)變、溫度、塔頂偏位、截面尺寸等）→設(shè)計(jì)參數(shù)誤差識(shí)別→設(shè)計(jì)參數(shù)誤差預(yù)測(cè)→張拉索力的立模標(biāo)高調(diào)整分析→預(yù)告下一節(jié)段的立模標(biāo)高和索力。
控制精度
本項(xiàng)目將對(duì)巴東長(zhǎng)江公路大橋進(jìn)行比較系統(tǒng)的理論分析和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，在充分了解其受力性能和施工工藝以及系統(tǒng)觀測(cè)的基礎(chǔ)上，建立合理的計(jì)算模型，對(duì)施工過(guò)程中的結(jié)構(gòu)實(shí)施有效的控制，以確保該橋施工控制過(guò)程中的安全性并使成橋后的內(nèi)力和線(xiàn)形符合設(shè)計(jì)要求。施工監(jiān)控的具體目標(biāo)是：
?。?）成橋主梁標(biāo)高與設(shè)計(jì)值相差不超過(guò)±4cm；
?。?）成橋拉索索力與設(shè)計(jì)值相差不超過(guò)±5%；
（3）主梁合攏時(shí)合攏段兩端高差控制在±1cm以?xún)?nèi)。
?。?）索塔偏位與設(shè)計(jì)值相差不超過(guò)±3cm。
監(jiān)控工況的劃分
以?huà)焖{(lán)前移至預(yù)定位置開(kāi)始到梁段預(yù)應(yīng)力張拉完畢視為一個(gè)施工循環(huán)，該循環(huán)內(nèi)所包含的施工工況為：掛藍(lán)前移至預(yù)定位置→掛藍(lán)立模標(biāo)高調(diào)整、定位→拉索預(yù)張拉→綁扎布置梁段鋼筋→澆注梁段混凝土→養(yǎng)護(hù)梁段混凝土→張拉梁段預(yù)應(yīng)力→拉索張拉→降掛藍(lán)。
需要進(jìn)行結(jié)構(gòu)反應(yīng)測(cè)試的工況
在下列施工工況作用前后需要對(duì)結(jié)構(gòu)的反應(yīng)進(jìn)行測(cè)試：
?。?）掛藍(lán)前移并立模；
?。?）拉索張拉；
?。?）澆注梁段混凝土
（4）張拉梁段預(yù)應(yīng)力；
?。?）拉索張拉。
主梁夏季施工24h連續(xù)觀測(cè)
主梁懸澆進(jìn)入大懸臂狀態(tài)時(shí)，夏季施工中的索、梁、塔不均勻溫度場(chǎng)對(duì)主梁施工的標(biāo)高、索力、截面應(yīng)力應(yīng)變的影響較為突出，為獲取日照溫度與索、梁、塔溫度關(guān)系的實(shí)測(cè)資料，了解各溫度環(huán)境下主梁標(biāo)高、索力、塔頂偏位及相關(guān)截面應(yīng)力應(yīng)變的實(shí)際發(fā)生值，掌握夏季施工中溫度及其對(duì)梁結(jié)構(gòu)變形和受力的影響，為監(jiān)控、施工、監(jiān)理工作提供實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)作為參考，溫度測(cè)試選在夏季的晴天進(jìn)行，晝夜24小時(shí)連續(xù)觀測(cè)，間隔4小時(shí)，分別在2：00，6：00，10：00，14：00，18：00，22：00等時(shí)刻進(jìn)行觀測(cè)。測(cè)試內(nèi)容為控制截面的溫度場(chǎng)和應(yīng)力、應(yīng)變及主梁各控制點(diǎn)的標(biāo)高變化。
