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摘要:本文通过对斜拉桥双壁钢围堰施工技术方案进行了具体分析，通过作者的实际经验，分析了如何有效的对斜拉桥施工过程进行干预，采取什么样质量保证的措施及可能取得的效果。将对我国的斜拉桥施工领域提供一定的参考作用。
关键词:斜拉桥，施工，控制
中图分类号：K928文献标识码： A
引言
随着新型桥梁技术的发展，大跨度的桥梁施工已成为业内的重点课题。斜拉桥设计能够解决诸多技术问题，因而备受关注。斜拉桥施工要关注桥梁线性和承受内力，要确定有效的施工方法和正确的安装顺序，要事先计算出不同施工阶段的预抛高值、拉索张拉力及位移等技术参数，避免因实际状态与设计状态之间存在误差而影响桥梁施工控制的质量和效果。
一、拉索病害及原因分析
斜拉桥的桥跨结构的重量和桥上承担的活荷载的绝大部分都是通过斜拉索传递到索塔上的。无论是什么类型的斜拉桥均要求其斜拉索具备良好的抗疲劳性能、耐久性、抗腐蚀性和安全性。
1.拉索护套损伤
各种防护体系类型的斜拉索病害中几乎都出现了护套开裂问题。常用的PE防护层损伤表现为横向开裂、纵向开裂、刮痕、断开、起皱，脱层、凹坑、翘皮等。
2.拉索钢丝腐蚀
腐蚀是物质与介质作用而引起的变质或破坏。拉索的腐蚀在斜拉桥全寿命期內始终存在。斜拉索的腐蚀主要分为以下几种：
点腐蚀、应力腐蚀、腐蚀疲劳、微动磨蚀。
3.拉索锚固系统疲劳损伤
锚具因其构造特征，水分易进难出，容易被侵蚀，且锚具的布置不易于检测，出现了问题一般难以被及时发现。锚杯的构造使得水汽易进难出，容易引起斜拉索的锈蚀。锚具的锈蚀会导致锚端部位斜拉索的腐蚀。斜拉索在锚具连接筒的末端因荷载作用下的变形以及斜拉索自身的振动等常承受反复的弯折作用，疲劳作用明显。
4.拉索振动
斜拉索在风、雨作用下，或是在桥面、桥塔的振动作用下，或是在上述因素的共同作用下，会发生各种不同机制的振动。有的振动虽然振幅不大，但经常发生；有的振动虽然发生频率不高，但振幅较大。斜拉索振动导致索端接头部位疲劳，在索锚结合处易产生疲劳裂纹，破坏索的防腐系统，严重的造成拉索失效。
5.拉索松弛
由于松弛，拉索无法维持原有的应力水平，使防护体系的各个部分趋向于独立变化。防护体系的各部分（聚乙烯套管、水泥砂浆、钢管等）由于无法变形一致，从而在套管内和混凝土外表面之间产生一系列的缝隙，在在管内混凝土收缩影响下，会发展成常规裂缝，盐分和其它化学物质就能乘虚而入，侵蚀钢丝。
二、斜拉桥双壁钢围堰施工技术方案
1.主桥双壁钢围堰结构说明
20#主墩承台围堰采用圆形双壁钢围堰的结构形式，围堰设计顶标高+17.048m，设计底标高1.548m，围堰总高度15.5m，入土深度7.0m（河床标高10.548m，考虑2m的冲刷）。主桥承台尺寸为直径26.0×6m，围堰壁板内轮廓较承台外边缘各边外扩50cm，内径为27.0m，围堰壁厚1.5m，外径为30.0m，在高度方向分为2节，分节高度为7.7m+7.8m=15.5m，围堰每节段分8个块体，块间用5mm厚钢板设置隔仓板，单块钢围堰吊装重量最大22.5t。块与块之间、节与节之间相连均采用焊接。
钢围堰分为内外面板,水平桁架,内外面板背楞等几部分组成。围堰壁板内一定范围内灌注混凝土加强其整体刚度。壁板底端高2.0m的刃脚范围内局部加强，在钢围堰壁板上设置4个直径为60cm的连通管。
封底混凝土厚2.0m，采用C20水下混凝土。
围堰内外壁钢板厚8mm，面板竖向主龙骨纵肋采用∠75×50×6角钢，间距35cm；横向主龙骨壁板桁架采用∠75×8角钢，横向主龙骨间的水平环板采用8mm钢板加强；桁架焊接在水平环板上，桁架层距0.5m∽1.2m，壁间斜撑采用∠63×6角钢。
2.施工过程中的关键控制点
首先是胎模制作。为满足工厂化施工要求，提高钢围堰加工精度，形成规模化流水线生产在钢结构加工场地内布置四个胎膜。胎模底座设计成水平，在场地硬化时预埋地脚螺栓，顶部以钢围堰外直径加工成弧度，纵横向间用∠75×8角钢焊接成整体。
其次是钢围堰单元模块加工。钢围堰加工精度、焊接强度应满足要求。整体拼装前应对钢围堰块件进行验收，按设计图纸要求对结构焊缝进行检查，内、外壁板对焊接缝通过煤油渗透试验，否则渗漏处必须补焊。施焊成型并经逐层检查焊接质量并做水密性试验后方可下水。
三、斜拉桥施工控制方法
1.斜拉桥施工的开环控制法
对于较简单的斜拉桥，一般都是在设计中估计结构的恒载和活载，由此计算出结构的预拱度，在施工过程中只要按时照这个预拱度来施工，施工完成后的结构就基本上能达到设计所要求的线形和内力。这就是所谓的开环控制。因为施工过程中的控制量，如预拱度、块件重量、预应力等是单向决定的，并不需要根据反馈来改变。
2.斜拉桥施工的反馈控制法
当斜拉桥在施工过程中出现施工状态偏离理想的设计状态时，如不加以调整，就会造成结构的线形和内力远远偏离设计成桥状态，甚至危及安全。对于预应力混凝土斜拉桥，其施工中的精度保证相对较低，且设计计算中所采用的各项参数与现场材料的参数存在一定的差距，因此预应力混凝土斜拉桥的施工控制难度较大。反馈控制就是通过施工控制量的实测数据，进行设计算，得出调整量，纠正偏差。
3.预测控制法
影响桥梁结构状态的因素和施工所要达到的目标后，对结构的每一个施工节段形成前后的状态进行预测，使施工沿着预定的轨道进行，直至施工阶段顺利完成的方法。该法适用于所有类型的桥梁，对已成结构的状态具有不可调整性的桥梁，其施工控制必须采用此种方法。如预应力混凝土连续刚构桥采用悬臂施工时，其已成节段的状态是无法进行调整的，只能对待施工的节段状态进行调整。预测控制法是桥梁施工控制的主要方法。其以现代控制理论为基础，其常见的预测方法有卡尔曼滤波法、灰色理论法等。
4.斜拉桥施工的自适应控制法
对于预应力混凝土斜拉桥，施工中每个工况的受力状态达不到设计所确定的理想目标的重要原因是有限元计算模型中的计算参数(主要是混凝土的弹性模量、材料的比重、徐变系数) 的取用等与施工中的实际情况有不一定的差距。要得到比较准确的控制调整量，必须在根据施工中实测到的结构反应修正计算模型中的这些参数值，以使计算模型与实际结构磨合一段时间后自动适应结构的物理力学规律。
五、混凝土施工方法
1.混凝土的配合比设计
主梁段混凝土设计标号为C55（初凝时间与坍落度根据季节、温度和现场施工要求随时进行调整），同时满足以下要求：
初凝时间3—4小时
坍落度16—18cm
粗骨料粒径5—25mm
2.混凝土浇筑方法
围堰落底就位，检查平面位置符合要求后，进行双壁钢围堰内填壁施工。对称浇筑8个双壁钢壳仓内混凝土，施工时采用全站仪进行全过程监测，若存在围堰偏位时可通过调整混凝土灌注进度进行适当的平衡性调整，直至混凝土灌注全部完成。
混凝土强度采用C15（泵送），坍落度为16～18cm，缓凝时间为12h，一次性对称浇筑完成。
封底混凝土灌注采用逐根筑堆、及时补料的原则，首灌封底采用拔塞工艺。灌注顺序先周围导管，再中部导管。采用两台HBT80型输送泵同时输送混凝土，一次性灌注完成。要求泵送混凝土且缓凝时间不小于24h，坍落度为18～22cm。
为保证封底混凝土质量，要求混凝土供应连续不间断进行并且尽可能在35小时内完成。
顶面标高按设计承台底0.3m控制，允许偏差0~+20cm。封底面积较大，施工时在围堰内按1.5×1.5m方格布置多个测点，在灌注过程中随时用测绳进行测量，掌握混凝土的流动情况便于及时调整导管的埋深。
当导管下口混凝土顶面接近控制标高时，加大测量频率，特别是对相邻导管的交界面、管桩四周、围堰内侧等位置，根据所测结果有针对性地进行各导管混凝土灌注，力求混凝土顶面均匀平整。当测点达到规定标高后，终止该处混凝土灌注，上拔导管冲洗收集。
为了增加封底混凝土与钢护筒之间的粘接力，在每条钢护筒外壁围焊Φ16钢筋，高度方向每50cm一道。在下水前要先行焊好。
结束语
对斜拉桥进行设计、施工过程中，通常要对斜拉索采取了各种防腐、减振措施，受限于方法、材料、工艺的不够理想，斜拉索的病害依然制约斜拉桥使用寿命。综上所述，斜拉桥的施工监测监控对于保障桥梁的质量意义重大。只有对施工中塔位、主梁线形和索力进行精确测量，采用有效的控制办法，才能纠正桥梁施工造成的误差，确保桥梁质量和工期。
参考文献
[1]王博土木工程课程实践应用与弯矩抵消设计[J] 湖北经济学院学报-2010年7期
[2]陈德伟，许俊预应力混凝土斜拉桥施工控制新进展[J] 同济大学学报-2012年3期
[3]宋雨 斜拉桥动力特性分析[J]厦门大学学报-2012年11期
[4]王勖成 有限单元法[M] 清华大学出版社-2012年
关键词:斜拉桥，施工，控制
中图分类号：K928文献标识码： A
引言
随着新型桥梁技术的发展，大跨度的桥梁施工已成为业内的重点课题。斜拉桥设计能够解决诸多技术问题，因而备受关注。斜拉桥施工要关注桥梁线性和承受内力，要确定有效的施工方法和正确的安装顺序，要事先计算出不同施工阶段的预抛高值、拉索张拉力及位移等技术参数，避免因实际状态与设计状态之间存在误差而影响桥梁施工控制的质量和效果。
一、拉索病害及原因分析
斜拉桥的桥跨结构的重量和桥上承担的活荷载的绝大部分都是通过斜拉索传递到索塔上的。无论是什么类型的斜拉桥均要求其斜拉索具备良好的抗疲劳性能、耐久性、抗腐蚀性和安全性。
1.拉索护套损伤
各种防护体系类型的斜拉索病害中几乎都出现了护套开裂问题。常用的PE防护层损伤表现为横向开裂、纵向开裂、刮痕、断开、起皱，脱层、凹坑、翘皮等。
2.拉索钢丝腐蚀
腐蚀是物质与介质作用而引起的变质或破坏。拉索的腐蚀在斜拉桥全寿命期內始终存在。斜拉索的腐蚀主要分为以下几种：
点腐蚀、应力腐蚀、腐蚀疲劳、微动磨蚀。
3.拉索锚固系统疲劳损伤
锚具因其构造特征，水分易进难出，容易被侵蚀，且锚具的布置不易于检测，出现了问题一般难以被及时发现。锚杯的构造使得水汽易进难出，容易引起斜拉索的锈蚀。锚具的锈蚀会导致锚端部位斜拉索的腐蚀。斜拉索在锚具连接筒的末端因荷载作用下的变形以及斜拉索自身的振动等常承受反复的弯折作用，疲劳作用明显。
4.拉索振动
斜拉索在风、雨作用下，或是在桥面、桥塔的振动作用下，或是在上述因素的共同作用下，会发生各种不同机制的振动。有的振动虽然振幅不大，但经常发生；有的振动虽然发生频率不高，但振幅较大。斜拉索振动导致索端接头部位疲劳，在索锚结合处易产生疲劳裂纹，破坏索的防腐系统，严重的造成拉索失效。
5.拉索松弛
由于松弛，拉索无法维持原有的应力水平，使防护体系的各个部分趋向于独立变化。防护体系的各部分（聚乙烯套管、水泥砂浆、钢管等）由于无法变形一致，从而在套管内和混凝土外表面之间产生一系列的缝隙，在在管内混凝土收缩影响下，会发展成常规裂缝，盐分和其它化学物质就能乘虚而入，侵蚀钢丝。
二、斜拉桥双壁钢围堰施工技术方案
1.主桥双壁钢围堰结构说明
20#主墩承台围堰采用圆形双壁钢围堰的结构形式，围堰设计顶标高+17.048m，设计底标高1.548m，围堰总高度15.5m，入土深度7.0m（河床标高10.548m，考虑2m的冲刷）。主桥承台尺寸为直径26.0×6m，围堰壁板内轮廓较承台外边缘各边外扩50cm，内径为27.0m，围堰壁厚1.5m，外径为30.0m，在高度方向分为2节，分节高度为7.7m+7.8m=15.5m，围堰每节段分8个块体，块间用5mm厚钢板设置隔仓板，单块钢围堰吊装重量最大22.5t。块与块之间、节与节之间相连均采用焊接。
钢围堰分为内外面板,水平桁架,内外面板背楞等几部分组成。围堰壁板内一定范围内灌注混凝土加强其整体刚度。壁板底端高2.0m的刃脚范围内局部加强，在钢围堰壁板上设置4个直径为60cm的连通管。
封底混凝土厚2.0m，采用C20水下混凝土。
围堰内外壁钢板厚8mm，面板竖向主龙骨纵肋采用∠75×50×6角钢，间距35cm；横向主龙骨壁板桁架采用∠75×8角钢，横向主龙骨间的水平环板采用8mm钢板加强；桁架焊接在水平环板上，桁架层距0.5m∽1.2m，壁间斜撑采用∠63×6角钢。
2.施工过程中的关键控制点
首先是胎模制作。为满足工厂化施工要求，提高钢围堰加工精度，形成规模化流水线生产在钢结构加工场地内布置四个胎膜。胎模底座设计成水平，在场地硬化时预埋地脚螺栓，顶部以钢围堰外直径加工成弧度，纵横向间用∠75×8角钢焊接成整体。
其次是钢围堰单元模块加工。钢围堰加工精度、焊接强度应满足要求。整体拼装前应对钢围堰块件进行验收，按设计图纸要求对结构焊缝进行检查，内、外壁板对焊接缝通过煤油渗透试验，否则渗漏处必须补焊。施焊成型并经逐层检查焊接质量并做水密性试验后方可下水。
三、斜拉桥施工控制方法
1.斜拉桥施工的开环控制法
对于较简单的斜拉桥，一般都是在设计中估计结构的恒载和活载，由此计算出结构的预拱度，在施工过程中只要按时照这个预拱度来施工，施工完成后的结构就基本上能达到设计所要求的线形和内力。这就是所谓的开环控制。因为施工过程中的控制量，如预拱度、块件重量、预应力等是单向决定的，并不需要根据反馈来改变。
2.斜拉桥施工的反馈控制法
当斜拉桥在施工过程中出现施工状态偏离理想的设计状态时，如不加以调整，就会造成结构的线形和内力远远偏离设计成桥状态，甚至危及安全。对于预应力混凝土斜拉桥，其施工中的精度保证相对较低，且设计计算中所采用的各项参数与现场材料的参数存在一定的差距，因此预应力混凝土斜拉桥的施工控制难度较大。反馈控制就是通过施工控制量的实测数据，进行设计算，得出调整量，纠正偏差。
3.预测控制法
影响桥梁结构状态的因素和施工所要达到的目标后，对结构的每一个施工节段形成前后的状态进行预测，使施工沿着预定的轨道进行，直至施工阶段顺利完成的方法。该法适用于所有类型的桥梁，对已成结构的状态具有不可调整性的桥梁，其施工控制必须采用此种方法。如预应力混凝土连续刚构桥采用悬臂施工时，其已成节段的状态是无法进行调整的，只能对待施工的节段状态进行调整。预测控制法是桥梁施工控制的主要方法。其以现代控制理论为基础，其常见的预测方法有卡尔曼滤波法、灰色理论法等。
4.斜拉桥施工的自适应控制法
对于预应力混凝土斜拉桥，施工中每个工况的受力状态达不到设计所确定的理想目标的重要原因是有限元计算模型中的计算参数(主要是混凝土的弹性模量、材料的比重、徐变系数) 的取用等与施工中的实际情况有不一定的差距。要得到比较准确的控制调整量，必须在根据施工中实测到的结构反应修正计算模型中的这些参数值，以使计算模型与实际结构磨合一段时间后自动适应结构的物理力学规律。
五、混凝土施工方法
1.混凝土的配合比设计
主梁段混凝土设计标号为C55（初凝时间与坍落度根据季节、温度和现场施工要求随时进行调整），同时满足以下要求：
初凝时间3—4小时
坍落度16—18cm
粗骨料粒径5—25mm
2.混凝土浇筑方法
围堰落底就位，检查平面位置符合要求后，进行双壁钢围堰内填壁施工。对称浇筑8个双壁钢壳仓内混凝土，施工时采用全站仪进行全过程监测，若存在围堰偏位时可通过调整混凝土灌注进度进行适当的平衡性调整，直至混凝土灌注全部完成。
混凝土强度采用C15（泵送），坍落度为16～18cm，缓凝时间为12h，一次性对称浇筑完成。
封底混凝土灌注采用逐根筑堆、及时补料的原则，首灌封底采用拔塞工艺。灌注顺序先周围导管，再中部导管。采用两台HBT80型输送泵同时输送混凝土，一次性灌注完成。要求泵送混凝土且缓凝时间不小于24h，坍落度为18～22cm。
为保证封底混凝土质量，要求混凝土供应连续不间断进行并且尽可能在35小时内完成。
顶面标高按设计承台底0.3m控制，允许偏差0~+20cm。封底面积较大，施工时在围堰内按1.5×1.5m方格布置多个测点，在灌注过程中随时用测绳进行测量，掌握混凝土的流动情况便于及时调整导管的埋深。
当导管下口混凝土顶面接近控制标高时，加大测量频率，特别是对相邻导管的交界面、管桩四周、围堰内侧等位置，根据所测结果有针对性地进行各导管混凝土灌注，力求混凝土顶面均匀平整。当测点达到规定标高后，终止该处混凝土灌注，上拔导管冲洗收集。
为了增加封底混凝土与钢护筒之间的粘接力，在每条钢护筒外壁围焊Φ16钢筋，高度方向每50cm一道。在下水前要先行焊好。
结束语
对斜拉桥进行设计、施工过程中，通常要对斜拉索采取了各种防腐、减振措施，受限于方法、材料、工艺的不够理想，斜拉索的病害依然制约斜拉桥使用寿命。综上所述，斜拉桥的施工监测监控对于保障桥梁的质量意义重大。只有对施工中塔位、主梁线形和索力进行精确测量，采用有效的控制办法，才能纠正桥梁施工造成的误差，确保桥梁质量和工期。
参考文献
[1]王博土木工程课程实践应用与弯矩抵消设计[J] 湖北经济学院学报-2010年7期
[2]陈德伟，许俊预应力混凝土斜拉桥施工控制新进展[J] 同济大学学报-2012年3期
[3]宋雨 斜拉桥动力特性分析[J]厦门大学学报-2012年11期
[4]王勖成 有限单元法[M] 清华大学出版社-2012年