橋梁主梁施工是斜拉橋施工的關鍵,施工時必須進行施工控制,而施工監(jiān)控又是斜拉橋施工控制的必要手段。由于斜拉橋的施工方法和施工程序對施工中及成橋后主梁線形和結構恒載內力都具有決定性的影響,為了用結構和施工的手段控制工程結構的形體和內力,使其符合預先設計的期望值,必須對梁體每一施工階段的結果進行詳細的檢測分析和驗算,以確定下一施工階段拉索張拉量值和主梁線形、高程及索塔位移控制量值,周而復始直至合龍成橋。這一過程控制就是斜拉橋的施工監(jiān)控。
主梁施工監(jiān)控測試時須特別注意,應根據斜拉橋的特點,選擇控制要點。主梁在合龍前施工時,以其設計的線形和標高的控制為主;合龍后及二期恒載施工時,以控制拉索和結構的設計為主。主梁施工監(jiān)控測試主要有變形監(jiān)測、應力監(jiān)測和溫度監(jiān)測。
1)變形測試
變形測試主要觀測主梁撓度、主梁線形、主梁軸線偏差、高程、索塔的水平位移的變化情況。一般情況下,可使用水準儀(精密)、經緯儀、傾角儀等測量儀器。
(1)主梁變形
主梁變形測試是在斜拉橋的每一施工階段中,測定每一工況下的主梁的變形,可根據每一工況前后的標高變化情況來確定。通過測量能夠提供主梁在各個施工階段的高程實測值和中線實測值,提供主梁線形隨溫度變化的曲線,以便隨時掌握主梁溫度變形的影響。主梁線形測量包括高程測量和中線測量。
高程測量時間應與中線測量觀測同步進行。高程測量和中線測量的測點一般均應布置在梁頂面上,觀測點斷面之間的距離應根據主梁的長度確定。一般情況下,在梁體應力、溫度測試斷面必須設置測點,其他部位可根據實際情況布置測點。
(2)主塔變位觀測
主塔變位測試主要是測定某些關鍵工況前后索塔沿橋軸線方向的位移值。對于采用空間索的斜拉橋,有時還要對橫向水平位移值進行測定。通過測量提供塔柱在日照下隨溫度變化發(fā)生縱橫橋向偏移的曲線及在主梁施工過程中塔柱的變位值。主塔變位測量主要采用天頂法、小偏角法(投影法)、測距法等三種方法(具體的測試方法參見第十五章懸索橋有關的內容),所使用的儀器設備主要有經緯儀和全站儀等。測站點的布置一般選在梁頂面上的適當位置,觀測點的布置可隨不同的測試階段作相應的調整,一般可設置在塔柱側壁或頂端部位。
(3)主梁應力測試
斜拉橋主梁應力測試包括梁的安裝應力監(jiān)測和塔的施工應力監(jiān)測兩類。通過測試可以了解梁塔控制截面的應力狀況,并可對梁體重量及其他荷載變化情況作出判斷,確保結構施工的安全。對于混凝土梁,應在埋設應力測點的相同部位埋設應力計,用來補償混凝土自身的體積應變、收縮應變以及溫度應變,并且在測試工藝上采取有效的措施,使產生的應變減少到最低限度,或根據測量時的齡期、環(huán)境溫度狀態(tài)進行修正,以達到施工監(jiān)控的目的。
施工應力測試截面可由設計單位根據施工計算的控制截面確定,一般包括安裝階段的最大正、負彎矩截面,主塔及其橫梁的應力控制截面,以及設計上考慮的其他控制截面。一般情況下梁體應力監(jiān)測斷面可選擇6 - 10個,主塔應力測試截面可選擇4-6個。
混凝土施應力測點一般是用于測試截面的法向應力,對于,箱梁截面應在頂板和底板上布設測點,對于邊主梁結構應在主梁上下邊緣處布設測點,方向與截面法向一致。對于箱梁還應在剪力控制截面、剪力最大部位設置主拉應力測點,在主橫梁中部設橫向應力測點。對鋼箱梁和鋼桁架結構,可選擇控制部位和控制桿件、連接部位等設置手持式應變計測點或表面式應變計測點,并讀取初始讀數和鋼構件溫度及環(huán)境溫度,結合溫度補償測點的數值,以便正式測量時參照修正。