悬索桥施工监控参数的选取
2018-02-22
1施工监控所需参数及分类
悬索桥施工监控所需参数可以分为几何参数、材料特性参数和环境参数。几何参数是指结构或构件的几何尺寸。材料特性参数主要指与材料力学特性有关的参数，如弹性模量、容重、线膨胀系数等。环境参数是指与施工过程有关的温度、临时荷载、临时支撑与约束等。在这些参数中，有些对于施工监控是敏感的，有些是影响很小的。大跨度悬索桥上部结构施工监控需要的参数，根据其对结构施工敏感性的影响，将其分为3级。敏感性为1级的参数是指该参数有影响，但不突出，其参数变化对所涉及的影响范围（或对象）不敏感，即使该参数采用理论值，对控制目标的实现也是可接受的；敏感性为3级的参数是指该参数对所涉及的影响对象很敏感，施工监控中必须获得实际的参数，监控工作必须以实际参数为准，否则监控目标就很难实现；敏感性2级介于1和3之间，其参数至少应采用理论加经验修正值。
2监控参数获取的方法及要求
悬索桥施工监控参数根据施工现场的实际情况拟通过以下方法获取：
（1）实际现场测量
对于涉及到结构的实际坐标、沉降和变形、几何尺寸等方面的参数，应采用现场实际测量的方法获取。对于采用大地测量方式获取的数据，应采用国家一级控制网作为基准，按工程具体情况，设置二等水准控制网。对于结构塔、锚联测，应采用二等水准测量控制网进行测量，达到二等水准测量控制精度。
（2）试验室与工厂测量
对于材料的弹性模量等参数，应采用试验室测量的方式获取；钢丝直径、索股弹性模量、吊索弹性模量等参数，应在加工时进行测量、试验，并进行统计，提出统计确定的参数；对于吊索长度、加劲梁段重量等，则应在加工厂按规范或设计、监理要求，进行测量或称重。
（3）通过现场测试识别
有些参数既无法通过现场测量直接获得，也无法在试验室或工厂直接获取，需要采用间接的方法，通过测试、试验和计算分析，利用参数识别的方法获取。如桥塔塔顶实际的纵向抗推刚度、主缆温度场等。
3监控参数的预测与调整
在施工监控的实际操作中，先将实测修正后的各参数反馈给监控仿真系统，以成桥线形设计参数（锚固点位置和标高、散索鞍位置和标高、塔顶位置和标高、主缆跨中矢高、成桥桥面线形等）为目标状态，监控仿真系统将自动调整施工安装参数，重新计算出构件的理论施工安装状态，同时可以预测出成桥线形状态和内力状态，此时与理论成桥线形和内力相比，除部分参数外（如锚固点位置和标高、散索鞍位置和标高、塔顶位置和标高、主缆跨中矢高、成桥桥面线形等）已有所改变，将此时的预测成桥状态称为修正成桥状态。
只要满足理论施工安装状态，则结构最终自动达到修正成桥状态。以理论施工安装状态为直接施工目标，以修正成桥状态为间接施工目标，进行桥塔施工、钢箱梁架设施工，得到实际施工安装状态。桥塔施工时要考虑桥塔恒载弹性压缩与混凝土收缩徐变。
在桥塔、钢箱梁施工安装完成后，测量主缆丝股锚面中心点、散索鞍滑面和桥塔塔顶的位置和标高以及散索鞍滑面的倾角等实际施工安装状态，与理论施工安装状态相比，两者必然存在着误差。将误差反馈给监控仿真系统，以主缆跨中设计矢高和成桥桥面设计线形为目标状态，监控仿真系统将自动调整索夹安装位置、主缆丝股架设参数和吊索长度，得到理论施工安装状态，同时预测出新的成桥线形状态和内力状态，称为修正成桥状态。与修正成桥状态相比，修正成桥状态的内力和主缆线形、吊索长度将有所变化。
同样只要满足理论施工安装状态，则结构最终自动达到修正成桥状态。以理论施工安装状态进行主缆丝股架设，紧缆后测量主缆线形、主缆丝股锚面中心点、散索鞍滑面和桥塔塔顶的位置和标高以及散索鞍滑面的倾角等实际施工安装状态，与理论施工安装状态相比，两者也存在着误差。将误差反馈给监控仿真系统，以成桥桥面设计线形为目标状态，监控仿真系统将自动调整吊索下料长度及吊索张力，得到理论施工安装状态，同时预测出新的成桥线形状态和内力状态，称为修正成桥状态。与修正成桥状态相比，修正成桥状态的内力和线形、吊索长度同样也有所变化。
只要满足理论施工安装状态，则结构最终自动达到修正成桥状态。在计算机监控仿真系统中以理论安装状态为目标索力状态，提出吊索力的张拉调整方案和索鞍顶推方案，进行各方案的模拟计算，最终得到可行的施工控制索力张拉调整方案。以该方案进行吊索安装和张拉，完成后测量各吊索实际的索力状态和线形得到实际施工安装状态。将实际施工安装状态与理论施工状态间的误差反馈给监控仿真系统，监控仿真系统将计算出新的成桥线形状态和内力状态，称为修正成桥状态，也是理论施工状态。
在实际施工状态上进行桥面铺装、主缆防护等二期恒载，完成后测量结构线形和吊索索力得到实际施工状态。如果实际施工状态中主梁线形不平顺或者主梁内力不理想，表明实际二期恒载与计算采用二期恒载相差较大，将实际施工状态与理论施工状态间的误差反馈给监控仿真系统，在监控仿真系统中调整二期恒载，监控仿真系统将计算出最终的吊索力，将此吊索力与实际施工状态中的吊索力相比较，相差较大的要重新吊索张拉，最后得到实际的成桥状态。
上述成桥线形预测→误差反馈→参数调整过程在实施过程中可能不完全一样，例如二期恒载的重量在吊索张拉前才得以确定，那么此参数误差将在最后才能反馈给施工监控仿真系统。
参考文献：
[1]《工程测量规范》GB50026-2007；
[2]《国家一、二等水准测量规范》GB/12897-2006；
[3]《建筑基坑工程监测技术规范》GB 50497-2009；
[4]《公路隧道施工技术规范》JTG F60-2009；
[5]《城市桥梁设计规范》CJJ11-2011；
[6]《公路桥涵地基与基础设计规范》JTG D63-2007；
[7]《公路悬索桥吊索》JT/T449-2001；
[8]《公路勘测规范》JTG C10-2007；
[9]《公路悬索桥设计规范》（征求意见稿）2012年5月；
