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【摘 要】 为了使斜拉桥安全、优质和高速地建成，保证成桥后主梁线形符合设计要求，结构恒载受力状态接近设计期望值，在施工过程中必须对主桥进行严格的施工监测和控制。本文结合芜湖市某斜拉桥的施工，探讨了该桥的施工控制方案，可供广大工程技术人员参考。
【关键词】 斜拉桥；施工控制；应力；变形.
1.施工控制（监控）目的与意义
芜湖市某大桥是芜湖市一座在长江运输、旅游黄金交通线上独具特色的标志性建筑，其主桥结构为独塔单索面连续钢箱梁斜拉桥，标准跨径31+97.5+45m，主跨97.5m，桥宽36.5m，横向布置为：3.75m（人行道）+11.5m（机动车道）+6.0m（中央分隔带）+11.5m（机动车道）+3.75m（人行道）。主塔采用型钢混凝土；主梁采用钢箱梁，梁高2.5m。主跨设置8根斜拉索，为单索面斜拉索结构，采用锚拉板锚固于主梁中心腹板处，后锚索采用单根双索面结构，锚固于45m边跨梁端两侧。
主桥主要施工阶段如下：
1）施工基础、墩台和索塔；
2）搭设临时设施、吊装钢箱梁和钢梁连接；
3）挂斜拉索和初张拉；
4）拆除临时支架；
5）第一次调整斜拉索索力，实现一期恒载结构线形；
6）桥面系等二期恒载施工；
7）第二次调整斜拉索索力，实现成桥线形
为了使主桥安全、优质和高速地建成，保证成桥后主梁线形符合设计要求，结构恒载受力状态接近设计期望值，在施工过程中必须对主桥进行严格的施工监测和控制。
大跨度斜拉桥的设计与施工相关性很强，很多因素如所采用的施工方法、材料性能、浇筑程序、环境温度场、立模标高以及斜拉索的安装索力等都直接影响成桥的理论设计线形与受力，而施工的实际参数与设计参数的理想取值间存在客观上的差异，为此必须在施工现场采集必要的数据，通过参数辩识后，对理论值进行修正计算，最后斜拉索的安装索力予以适当的调整与控制，以满足设计的要求。
通过施工过程的监测、数据采集和优化控制，在施工中依据上一施工阶段的指标，预测下一施工阶段的指标，避免施工差错，定期标定索力等，尽可能减少施工方的索力调整工作量，缩短工期，节省投资。
一座大桥的建造质量从本质上讲，它包括三个方面，即线形、结构的荷载效应（这里主要指“内力”或“应力”）和结构的抗力效应（这里主要包括：材料的强度、焊缝质量、锚夹具及连接器的工作状况、截面的尺寸、体内预应力、耐久性——抗力的衰减状况等）。而线形又包括纵面线形和平面线形。
结构抗力效应和桥梁平面线形的质量保证主要依靠监理和施工单位的共同努力，不是施工控制（监控）的范围。施工控制主要从荷载效应的角度保证施工过程中桥梁结构安全，保证成桥后应力满足设计要求；从荷载效应的角度保证成桥后的结构线形与设计线形相符。
因此，《工程建设标准强制性条文》规定：大桥、特大桥或重要结构在施工阶段，对结构物的应力、变形值应有针对性的施工監测控制，以保证结构物的强度和稳定。
芜湖市某大桥施工控制（监控）目标主要包括两个方面：①使主梁纵面线形平顺，使成桥后的主梁纵面线形符合设计和规范要求；②分析各种偏差的原因及其后果，使施工过程中的每一阶段及其成桥后结构的荷载效应（即梁、塔、斜拉索的内力和应力）符合规范和设计要求。
2.施工控制（监控）的原则与方法
2.1控制原则
1）施工控制的总原则
以线形控制为主，兼顾索力和应变（应力）控制。
2）受力要求
主梁、塔（墩）和索三大部分的截面内力（或应力）反应了斜拉桥的主要受力内容，其中起控制作用的是主梁的上、下缘应力。在恒载已定的情况下，成桥索力是影响主梁应力的主要因素，成桥索力较小的变化都会对其产生较大影响。而主梁的应力与主梁截面轴力和弯矩有关，斜拉桥在成桥后以受弯（活载）为主，所以成桥后弯矩是主梁中起控制作用的因素。塔的情况与梁类似，只是索力对塔的影响没有梁那么敏感，塔中应力通常容易得到满足。
3）线形要求
线形包括纵面线形和平面线形。主要是主梁的纵面标高和局部平顺性要求，成桥后（通常是长期变形稳定后）主梁的标高要满足设计要求。
4）塔顶水平偏位要求
主要是指裸塔首先满足设计和公路工程质量评定要求，其次，施工中和成桥后的不对称荷载、索力、局部温度等引起的塔的偏位应区别对待并满足设计和相关规范的要求。
5）调控策略
对于主梁和塔（墩）内力（或应力）的调整，最直接的手段是调整索力。由于索力较小的变化就会在主梁中引起较大的内力（或应力）及线形的变化，因此，索力可作为成桥目标中受力的调控手段。
2.2误差调整理论和方法
斜拉桥施工过程问题多、困难大，影响参数复杂，如：结构刚度、梁段的重量、斜拉索张拉力、施工荷载等。在施工控制初期进行理论计算时，都取这些参数值为理想设计值。为了消除因设计参数取值的不定性所引起的施工中设计与实际的偏差，我们在施工过程中通过检测对这些参数进行识别和正确估计。重要的设计参数有较大的偏差时，提请设计方进行理论设计值的修改，对于常规的参数误差，通过优化进行调整。
1）设计参数识别
通过在典型施工状态下对状态变量（索力、位移和应变）实测值与理论值的比较，以及设计参数权重影响分析（或称参数敏感性分析），识别出设计参数误差量。根据已施工阶段设计参数误差量，采用合适的预测方法预测未来阶段的设计参数的可能误差量。
2）优化调整
施工控制主要以控制主梁标高和斜拉索索力为主。调整本施工阶段与未来施工阶段的安装索力，使成桥状态最大限度地接近理想设计成桥状态，并且保证施工过程中受力安全。 3.施工控制（监控）主要工作内容
3.1理论计算
1）理论控制数据计算
按照设计和施工所确定的施工程序、以施工图为基础，对全桥进行施工过程的正装迭代计算，确定合理的施工状态，得到各施工状态下及成桥状态下的结构受力和变形等理论数据，与设计和监理相互校对，确认无误后作为本桥施工控制的初步理论数据。
2）反馈分析、优化调整及全过程仿真
采集典型施工工况下的结构效应数据，进行设计参数影响分析，识别误差大小，在此基础上进行全桥的全过程仿真分析，应用优化方法通过对本施工节段和未来施工节段的状态调整，使成桥状态最大限度地接近以设计状态为目标的合理成桥状态，并保证施工过程的安全。
3）施工方案及重要施工程序的论证
从主梁受力的安全性角度论证施工方案和重要施工程序的可行性。
4）拟提交的理论数据
①斜拉索无应力索长的复核；
②各施工阶段的理论索力值；
③各施工阶段的状态变量值：索力实测值；梁段主梁测点标高值；塔的偏位值；截面的应力值。
3.2施工过程结构变位、应力（应变）、索力和温度观测
1）每个阶段观测项目
索力监测、位移监测及应力应变监测应尽量避开日照温差进行。通常情况下，晴天应在凌晨1：00～7：00进行测试（视季节略有变化），阴雨天可以全天进行测试。
（1）索力监测
①测试方法
索力测量主要通过频率法进行，在控制千斤顶对斜拉索的最终张拉力时，则采用“频率法”、“锚索计法”、“油表法”共同确定，以保证索力控制的精度，同时避免人为错误。频率法，即通过测定索的自振频率来换算索力。在制索厂或现场标定换算系数，即采用在某些索张拉千斤顶下加锚索计，用锚索计的精确读数以及频率法测出的值来综合确认索力的方法进行。同时频率法、锚索计法与油表法测得的索力误差不能超过一定限值，否则，应找出原因，采取对策。
②测试状态和数量
初次张拉后对全桥索力做一次全面测量。
临时支架拆除前后对全桥索力做一次全面测量。
在施加二期恒载前后对全桥索力作一次全面测量。
（2）位移监测
①测量方法
用精密水准仪测量主梁标高。
②测点布置
所有的测点布置和测量的工作需与施工和监理等方面的相关工作协调一致，并实现各方实测数据的共享和相互校对。
③一般位移测量程序。
位移测量流程
④测试状态和数量与索力测试的状态和数量对应。
（3）主梁和塔中控制截面应力应变监测
①测试方法
目前，砼的应变测试有多种方法，如电阻应变片、绝对应力计、振弦式应变计等。在施工条件下，电阻应变片容易受潮，长期观测效果差，测试数据不稳定，绝对应力计的质量仍未过关；而振弦式应变计由于使用频率作为输出信号，适用于恶劣环境下的应变长期观测，其稳定性好，精度能满足要求，并有许多成功实例，生产此种产品的公司也不少，以加拿大ROCTEST公司和美国GEOKON公司的产品性能为佳（两厂家各有不同档次的同类产品），国产的同类产品长期性能稍差一些（各厂家生产的产品性能和价格也有较大差别），但作为施工过程中使用可以满足工程要求。
施工过程中控制截面的关键点位采用进口的振弦式应变计，一般点位采用国产的振弦式应变计（选用档次较高的元件），并选用相应的专用仪器测试。
所有的测试元件都应有可靠的标定数据。
②测点布置
（ⅰ）主梁断面测点
主梁截面上的测点布置重点测试上下缘值，同时考察截面剪力滞效应、平截面假定的合理性等，如设计方有其他具体要求按设计要求布置。主梁一般测试断面测点14个，共计14×5=70个，并在其中选择部分关键性的测点采用美国ROCTEST公司的或GEOKON公司的振弦式传感器进行测试，其余测点也在国内选择性能最稳定、可信度最好的振弦式传感器进行测试。
（ⅱ）主塔断面测点
主塔截面上的测点布置重点测试纵桥向截面前后缘值，塔的上下游同时布置，借以分析塔横桥向是否存在偏载现象。2个测试断面各布8个测点，共计16个测点。具体布置图如下。
主塔断面测点布置示意图
（4）温度场测试
主梁选择一个标准断面，布测点约42个。
测点的布置密度以能较充分地反映断面从上至下、从左至右的温度场变化为原则，温度变化梯度较大的测点较密，梯度小的测点布置稍稀。
测试时间：
对于日照温差的测试，在主梁施工期间选择有代表性的天气进行，例如：每个季节选择一个晴天、多云天和阴雨天。测试频率为1次/2小时。
4.施工监控总要求
1）严格按规定的施工程序进行施工。如有改变，必须预先通过详细的分析计算后确定控制调整方案。
2）主梁恒载的误差对结构内力和变形的影响较为显著，需在技术上、管理上采取有效措施减小到最低程度，即要保证主梁混凝土方量的准确。
3）测量工作由施工、监理和监控方平行进行，以便于在现场及时校对，所有观测记录须注明工况（施工状态）、日期、时间、天气、气温、桥面特殊施工荷载和其他突变因素。
4）每一施工工況完成后，由有关方进行测试并确认测量结果无误后，方可进行下一工况的施工。
5）斜拉索张拉前后的测试工作必须回避日照温差的影响。相应标高测量工作由施工、监控、监理三方同时独立测量，现场校核。
6）斜拉桥每一梁段的斜拉索张拉完成后，有关方及时把数据汇总至监控方，由监控方进行数据分析后，下达下一梁段的控制指令表。
7）按控制指令表上要求，经有关方签认后方可进行下一梁段的施工。
8）严格控制施工临时荷载。材料堆放要求定点、定量。
参考文献：
[1]邵旭东·桥梁工程·武汉：武汉理工大学出版社，2002.
[2]严国敏·现代斜拉桥·成都：西南交通大学出版社，1996.
[3]廖建宏，李迪清，胡建华，周宏林·岳阳洞庭湖大桥三塔斜拉桥设计，中国公路学会桥梁和结构工程学会1997年学术讨论会论文集·北京：人民交通出版社，1997.
[4]颜东煌·用应力平衡法确定斜拉桥主梁的合理成桥状态·中国公路学报，2000，3期13卷
[5]李传习，夏桂云.大跨度桥梁结构计算理论[M].人民交通出版社.2002（6）
【关键词】 斜拉桥；施工控制；应力；变形.
1.施工控制（监控）目的与意义
芜湖市某大桥是芜湖市一座在长江运输、旅游黄金交通线上独具特色的标志性建筑，其主桥结构为独塔单索面连续钢箱梁斜拉桥，标准跨径31+97.5+45m，主跨97.5m，桥宽36.5m，横向布置为：3.75m（人行道）+11.5m（机动车道）+6.0m（中央分隔带）+11.5m（机动车道）+3.75m（人行道）。主塔采用型钢混凝土；主梁采用钢箱梁，梁高2.5m。主跨设置8根斜拉索，为单索面斜拉索结构，采用锚拉板锚固于主梁中心腹板处，后锚索采用单根双索面结构，锚固于45m边跨梁端两侧。
主桥主要施工阶段如下：
1）施工基础、墩台和索塔；
2）搭设临时设施、吊装钢箱梁和钢梁连接；
3）挂斜拉索和初张拉；
4）拆除临时支架；
5）第一次调整斜拉索索力，实现一期恒载结构线形；
6）桥面系等二期恒载施工；
7）第二次调整斜拉索索力，实现成桥线形
为了使主桥安全、优质和高速地建成，保证成桥后主梁线形符合设计要求，结构恒载受力状态接近设计期望值，在施工过程中必须对主桥进行严格的施工监测和控制。
大跨度斜拉桥的设计与施工相关性很强，很多因素如所采用的施工方法、材料性能、浇筑程序、环境温度场、立模标高以及斜拉索的安装索力等都直接影响成桥的理论设计线形与受力，而施工的实际参数与设计参数的理想取值间存在客观上的差异，为此必须在施工现场采集必要的数据，通过参数辩识后，对理论值进行修正计算，最后斜拉索的安装索力予以适当的调整与控制，以满足设计的要求。
通过施工过程的监测、数据采集和优化控制，在施工中依据上一施工阶段的指标，预测下一施工阶段的指标，避免施工差错，定期标定索力等，尽可能减少施工方的索力调整工作量，缩短工期，节省投资。
一座大桥的建造质量从本质上讲，它包括三个方面，即线形、结构的荷载效应（这里主要指“内力”或“应力”）和结构的抗力效应（这里主要包括：材料的强度、焊缝质量、锚夹具及连接器的工作状况、截面的尺寸、体内预应力、耐久性——抗力的衰减状况等）。而线形又包括纵面线形和平面线形。
结构抗力效应和桥梁平面线形的质量保证主要依靠监理和施工单位的共同努力，不是施工控制（监控）的范围。施工控制主要从荷载效应的角度保证施工过程中桥梁结构安全，保证成桥后应力满足设计要求；从荷载效应的角度保证成桥后的结构线形与设计线形相符。
因此，《工程建设标准强制性条文》规定：大桥、特大桥或重要结构在施工阶段，对结构物的应力、变形值应有针对性的施工監测控制，以保证结构物的强度和稳定。
芜湖市某大桥施工控制（监控）目标主要包括两个方面：①使主梁纵面线形平顺，使成桥后的主梁纵面线形符合设计和规范要求；②分析各种偏差的原因及其后果，使施工过程中的每一阶段及其成桥后结构的荷载效应（即梁、塔、斜拉索的内力和应力）符合规范和设计要求。
2.施工控制（监控）的原则与方法
2.1控制原则
1）施工控制的总原则
以线形控制为主，兼顾索力和应变（应力）控制。
2）受力要求
主梁、塔（墩）和索三大部分的截面内力（或应力）反应了斜拉桥的主要受力内容，其中起控制作用的是主梁的上、下缘应力。在恒载已定的情况下，成桥索力是影响主梁应力的主要因素，成桥索力较小的变化都会对其产生较大影响。而主梁的应力与主梁截面轴力和弯矩有关，斜拉桥在成桥后以受弯（活载）为主，所以成桥后弯矩是主梁中起控制作用的因素。塔的情况与梁类似，只是索力对塔的影响没有梁那么敏感，塔中应力通常容易得到满足。
3）线形要求
线形包括纵面线形和平面线形。主要是主梁的纵面标高和局部平顺性要求，成桥后（通常是长期变形稳定后）主梁的标高要满足设计要求。
4）塔顶水平偏位要求
主要是指裸塔首先满足设计和公路工程质量评定要求，其次，施工中和成桥后的不对称荷载、索力、局部温度等引起的塔的偏位应区别对待并满足设计和相关规范的要求。
5）调控策略
对于主梁和塔（墩）内力（或应力）的调整，最直接的手段是调整索力。由于索力较小的变化就会在主梁中引起较大的内力（或应力）及线形的变化，因此，索力可作为成桥目标中受力的调控手段。
2.2误差调整理论和方法
斜拉桥施工过程问题多、困难大，影响参数复杂，如：结构刚度、梁段的重量、斜拉索张拉力、施工荷载等。在施工控制初期进行理论计算时，都取这些参数值为理想设计值。为了消除因设计参数取值的不定性所引起的施工中设计与实际的偏差，我们在施工过程中通过检测对这些参数进行识别和正确估计。重要的设计参数有较大的偏差时，提请设计方进行理论设计值的修改，对于常规的参数误差，通过优化进行调整。
1）设计参数识别
通过在典型施工状态下对状态变量（索力、位移和应变）实测值与理论值的比较，以及设计参数权重影响分析（或称参数敏感性分析），识别出设计参数误差量。根据已施工阶段设计参数误差量，采用合适的预测方法预测未来阶段的设计参数的可能误差量。
2）优化调整
施工控制主要以控制主梁标高和斜拉索索力为主。调整本施工阶段与未来施工阶段的安装索力，使成桥状态最大限度地接近理想设计成桥状态，并且保证施工过程中受力安全。 3.施工控制（监控）主要工作内容
3.1理论计算
1）理论控制数据计算
按照设计和施工所确定的施工程序、以施工图为基础，对全桥进行施工过程的正装迭代计算，确定合理的施工状态，得到各施工状态下及成桥状态下的结构受力和变形等理论数据，与设计和监理相互校对，确认无误后作为本桥施工控制的初步理论数据。
2）反馈分析、优化调整及全过程仿真
采集典型施工工况下的结构效应数据，进行设计参数影响分析，识别误差大小，在此基础上进行全桥的全过程仿真分析，应用优化方法通过对本施工节段和未来施工节段的状态调整，使成桥状态最大限度地接近以设计状态为目标的合理成桥状态，并保证施工过程的安全。
3）施工方案及重要施工程序的论证
从主梁受力的安全性角度论证施工方案和重要施工程序的可行性。
4）拟提交的理论数据
①斜拉索无应力索长的复核；
②各施工阶段的理论索力值；
③各施工阶段的状态变量值：索力实测值；梁段主梁测点标高值；塔的偏位值；截面的应力值。
3.2施工过程结构变位、应力（应变）、索力和温度观测
1）每个阶段观测项目
索力监测、位移监测及应力应变监测应尽量避开日照温差进行。通常情况下，晴天应在凌晨1：00～7：00进行测试（视季节略有变化），阴雨天可以全天进行测试。
（1）索力监测
①测试方法
索力测量主要通过频率法进行，在控制千斤顶对斜拉索的最终张拉力时，则采用“频率法”、“锚索计法”、“油表法”共同确定，以保证索力控制的精度，同时避免人为错误。频率法，即通过测定索的自振频率来换算索力。在制索厂或现场标定换算系数，即采用在某些索张拉千斤顶下加锚索计，用锚索计的精确读数以及频率法测出的值来综合确认索力的方法进行。同时频率法、锚索计法与油表法测得的索力误差不能超过一定限值，否则，应找出原因，采取对策。
②测试状态和数量
初次张拉后对全桥索力做一次全面测量。
临时支架拆除前后对全桥索力做一次全面测量。
在施加二期恒载前后对全桥索力作一次全面测量。
（2）位移监测
①测量方法
用精密水准仪测量主梁标高。
②测点布置
所有的测点布置和测量的工作需与施工和监理等方面的相关工作协调一致，并实现各方实测数据的共享和相互校对。
③一般位移测量程序。
位移测量流程
④测试状态和数量与索力测试的状态和数量对应。
（3）主梁和塔中控制截面应力应变监测
①测试方法
目前，砼的应变测试有多种方法，如电阻应变片、绝对应力计、振弦式应变计等。在施工条件下，电阻应变片容易受潮，长期观测效果差，测试数据不稳定，绝对应力计的质量仍未过关；而振弦式应变计由于使用频率作为输出信号，适用于恶劣环境下的应变长期观测，其稳定性好，精度能满足要求，并有许多成功实例，生产此种产品的公司也不少，以加拿大ROCTEST公司和美国GEOKON公司的产品性能为佳（两厂家各有不同档次的同类产品），国产的同类产品长期性能稍差一些（各厂家生产的产品性能和价格也有较大差别），但作为施工过程中使用可以满足工程要求。
施工过程中控制截面的关键点位采用进口的振弦式应变计，一般点位采用国产的振弦式应变计（选用档次较高的元件），并选用相应的专用仪器测试。
所有的测试元件都应有可靠的标定数据。
②测点布置
（ⅰ）主梁断面测点
主梁截面上的测点布置重点测试上下缘值，同时考察截面剪力滞效应、平截面假定的合理性等，如设计方有其他具体要求按设计要求布置。主梁一般测试断面测点14个，共计14×5=70个，并在其中选择部分关键性的测点采用美国ROCTEST公司的或GEOKON公司的振弦式传感器进行测试，其余测点也在国内选择性能最稳定、可信度最好的振弦式传感器进行测试。
（ⅱ）主塔断面测点
主塔截面上的测点布置重点测试纵桥向截面前后缘值，塔的上下游同时布置，借以分析塔横桥向是否存在偏载现象。2个测试断面各布8个测点，共计16个测点。具体布置图如下。
主塔断面测点布置示意图
（4）温度场测试
主梁选择一个标准断面，布测点约42个。
测点的布置密度以能较充分地反映断面从上至下、从左至右的温度场变化为原则，温度变化梯度较大的测点较密，梯度小的测点布置稍稀。
测试时间：
对于日照温差的测试，在主梁施工期间选择有代表性的天气进行，例如：每个季节选择一个晴天、多云天和阴雨天。测试频率为1次/2小时。
4.施工监控总要求
1）严格按规定的施工程序进行施工。如有改变，必须预先通过详细的分析计算后确定控制调整方案。
2）主梁恒载的误差对结构内力和变形的影响较为显著，需在技术上、管理上采取有效措施减小到最低程度，即要保证主梁混凝土方量的准确。
3）测量工作由施工、监理和监控方平行进行，以便于在现场及时校对，所有观测记录须注明工况（施工状态）、日期、时间、天气、气温、桥面特殊施工荷载和其他突变因素。
4）每一施工工況完成后，由有关方进行测试并确认测量结果无误后，方可进行下一工况的施工。
5）斜拉索张拉前后的测试工作必须回避日照温差的影响。相应标高测量工作由施工、监控、监理三方同时独立测量，现场校核。
6）斜拉桥每一梁段的斜拉索张拉完成后，有关方及时把数据汇总至监控方，由监控方进行数据分析后，下达下一梁段的控制指令表。
7）按控制指令表上要求，经有关方签认后方可进行下一梁段的施工。
8）严格控制施工临时荷载。材料堆放要求定点、定量。
参考文献：
[1]邵旭东·桥梁工程·武汉：武汉理工大学出版社，2002.
[2]严国敏·现代斜拉桥·成都：西南交通大学出版社，1996.
[3]廖建宏，李迪清，胡建华，周宏林·岳阳洞庭湖大桥三塔斜拉桥设计，中国公路学会桥梁和结构工程学会1997年学术讨论会论文集·北京：人民交通出版社，1997.
[4]颜东煌·用应力平衡法确定斜拉桥主梁的合理成桥状态·中国公路学报，2000，3期13卷
[5]李传习，夏桂云.大跨度桥梁结构计算理论[M].人民交通出版社.2002（6）