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摘 要：桥梁结构施工过程线形平顺是其合理成桥状态的基础，针对内河地区多拱肋、超宽度桥面的钢桁架拱桥施工中不可控因素多、成桥线形控制难度大等问题，本文以扬州市万福快速路跨京杭运河大桥为背景，结合桥梁结构施工过程体系转化、受力变形特点分析在施工过程线形控制的重点阶段和相关指标，并对关键指标超限时所需采取的对策进行了分析，解决了大跨度钢桁架拱桥安装线形控制的重点和难点，确保了成桥线形符合设计要求，可为同类型桥梁工程线形控制提供参考。
关键词：钢桁架拱桥;大节段;整体安装;线形控制
中圖分类号：TU758.11 文献标识码：A
0 引言
由于钢桁架拱桥具有较强的竖向刚度和横向刚度，是跨越大江大河的常用桥型。钢桁架拱桥在国内施工方法多采用缆索吊装、转体施工及悬臂桁架法，万福快速路钢桁架拱桥上跨京杭大运河，为II级航道，交通繁忙，在航道保持通航的前提下，在内河地区采用“先拱后梁”法施工的钢桁架拱桥施工，国内仍比较少见。
系杆拱桥的主拱和系梁支架搭设、预拱度设置，以及支架拆除顺序、梁拱受力体系转换等直接影响梁拱挠度。同时，施工过程中的各种因素会导致桥梁最终成桥线形及内力与设计要求出现偏差。因此，在大跨度预应力混凝土系杆拱桥施工过程中，线形控制是极其重要的内容[1-3]。
目前，桥梁的施工控制方法主要可以归纳为三类：开环控制、反馈控制和自适应控制。目前应用较为广泛的自适应控制方法，其基本原理在于：通过施工过程的反馈测量数据不断更正用于施工控制的跟踪分析程序的相关参数，使计算分析程序适应实际施工过程，当计算分析程序能够较准确地反映实际施工过程后，并指导后续的施工过程。
1 工程概况与控制目的
为了保证万福路跨京杭运河大桥的顺利实施，保障结构线形平顺，成桥内力状态良好，对万福路整体拼装线形控制技术进行研究。万福快速路跨越京杭大运河大桥采用42 m+140 m+42 m三跨连续钢桁架拱桥，主桥断面布置双向八车道机动车及两侧人行道和非机动车道，总宽53.2 m，横桥向设置三片拱肋桁架。三片钢桁架和五道风撑组成中跨拱肋及边跨钢桁梁。拱肋竖直，中心距2×22.45 m。主桥为无推力系杆拱桥体系，上部结构通过连续钢桁架拱肋、桥面系钢梁及系杆形成平衡，支承于桥墩上。
桥梁施工监控是一个误差调整过程，主要目的是关注施工中结构的受力安全，具体表现为：变形控制在允许范围内，并保证其有足够的强度和稳定性。当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远远偏离设计成桥状态，甚至危及安全。该桥施工过程复杂，拱、梁、索内力不断变化，且相互影响显著。影响整个结构变形及内力状态的因素较多，如设计构件截面尺寸、临时索张拉、永久索张拉、吊杆力张拉力、材料弹性模量、容重等、拉索张拉控制精度、桥上施工荷载均导致和设计值的偏离。
2 施工方法
万福路跨京杭运河大桥采用“先拱后梁，大节段拱肋吊装”的总体工法。主要施工工序和施工步骤如下：
（1）边跨段拱肋及系梁拼装，中跨拱脚段拱肋拼装。（2）中跨拱肋超长合拢段整体吊装合龙，安装拱肋横向联系。（3）安装并张拉临时系杆，并拆除拱肋施工临时支架。（4）从拱脚向跨中依次安装吊杆和系梁，并适时调整临时系杆张拉力，保障拱脚位移在可控范围内。（5）系梁合龙焊接，逐步施加永久系杆水平力，同时解除临时系杆，完成系杆装换。（6）调整吊杆力，分区域施工混凝土预制桥面板，适时调整永久系杆张拉力及吊杆力，控制结构内力状态。（7）桥面附属设施施工，成桥。
大桥施工过程中的主要施工工序示意见图1。
3 线形控制重点分析
万福路京杭运河大桥在施工过程中线形控制的主要工况包括边跨拼装阶段、拱肋安装合拢阶段、系梁吊装及定位阶段、系梁合拢节段、桥面系施工阶段等几个施工过程重点。
（1）边跨拼装阶段：采用在边跨支墩、主支墩及辅助临时支架进行拱片架设;该阶段拱片按照预制阶段吊装到位安装，拱片受力比较简单，主要受拱片自重作用，跨中变形-11.0 mm。重点在于临时支撑高程精确定位，为后阶段焊接拼装提供必要条件，同时要保证边拱与中拱在纵向方向位移约束一致，不产生错位。
该阶段重点工作任务包括：①测量检查所有落梁支座安置情况、记录初始标高及水平位置。在吊装调整到位后，立即对主梁与桥墩（支座）的位置进行标记，采用油漆与钢直尺标记，分别在纵桥向、横桥向进行标记。②在支架顶部侧面布置反光片，吊装前测量初始标高，目的在于获取临时支撑在受力前的高程，后期连续对比观察其高程的变化，推算沉降的幅度与发展趋势。
（2）拱肋安装合龙阶段：该阶段形成完整的拱肋，形成完整的拉压体系受力模型。该阶段的受力模型其实为半刚性拱、柔性拉杆受力模式，在该受力体系下，系梁临时索通过受拉，向拱脚位置提供水平平衡反力。通过计算分析，拱肋合龙时（临时支架未拆除），拱肋跨中下挠-29 mm。由于此时的系梁临时索配索较少，且轴向刚度小，故临时拉索在后续受力过程中，锚固位置的纵向位移将非常显著。故需要通过调整锚固位置拉索的拉力，确保拱片锚固端不至于过于偏大，造成主拱过度下挠，影响拱架的位移形态及拱脚、拱顶等截面受力状态。
临时系梁索是为了在后期的阶段中提供水平反力，减小拱架位移而设，故在拱架合龙前，应将系梁临时索安装到位，并使其处于预紧状态，所谓预紧状态是根据两侧边跨安装的拱架约束调整的，保证临时索能在合龙吊装就位时就能产生水平反力。
（3）系梁吊装及标高定位阶段：该阶段从拱脚向跨中方向逐段吊装主梁、安装吊杆，每段主梁间采用铰接方式预连接，此阶段根据监控指令对各梁端进行定位，初张拉吊杆。为确保拱脚临时索位移伸长量满足设计控制要求（±50 mm），吊装到4#主梁时，应进行一次临时拉索张拉调整。先边拱张拉、后中拱张拉，按照张拉指令执行。 （4）系梁合龙阶段：全桥系梁合龙后，对各节点的系梁进行调整到位，标高的调整原则为：按照预制线形为基准，保证焊接接缝连续，必要时通过临时拉索张拉调整两侧支座的系梁长度。整个系梁焊接为整体后，系梁参与受力。系梁合龙后，安装永久索，張拉永久索到设计值。永久索共有12束，至少保证对称的4束同步张拉。对全桥吊杆进行首次张拉调整。
4 关键控制指标及纠偏措施
在施工过程中，关键指标主要包括控制截面的应力、位移，吊索索力，主梁线形、临时支架沉降、拱脚位移等，在施工过程中技术对超限指标进行纠偏。
（1）控制断面应力与理论值偏差过大。①原因分析：结构边界条件与设计约束不一致;实际结构分段重量与计算值偏差明显;施工临时荷载引起超载;出现异常变形或者位移;温度影响显著。②纠偏措施：根据支架的搭设连接情况、支座约束等，及时修正模型;向施工单位获取分段重量，核查分析偏差;严格控制施工过程中临时荷载的影响，出现明显的大荷载工况，应提前分析计算，对安全隐患进行预警;加密过程监测，对异常变形、沉降等进行识别;掌握温度影响的规律及范围。
（2）吊索索力偏差较大。①原因分析：张拉设备校准环节未落实，索力施加时读数异常;实际影响索力的结构恒载与计算偏差较大;施工方未按照实际的指令、顺利执行。②纠偏措施：施工方提供的设备校准记录应提交给监理方，监控方从监理方查询，必要时验证;施工方不能任意改变既定的张拉方案，包括千斤顶的数量等配置，若须改变，应提前报备，待计算验证后重新下达指令;监控方加强测试设备的校准、现场实际重量的对比分析，确保计算可靠。
（3）主梁线形异常。①原因分析：未严格执行制作节段验收、过程调整平顺后焊接的原则，出现未调整就完成焊接合龙的情况;施工受力异常，导致变形异常。②纠偏措施：监控方先检验预制线形，过程中下达高程调整指令单后，施工方方可焊接作业。加强识别过程中异常受力状况，必要时可下达整改通知。
5 结语
钢桁架拱桥建设过程中，应当做好施工工艺和拱肋安装线形控制工作，进而保证桥梁工程的质量能够满足应用需求，其次针对各类关键指标，提出超限时所应采取的处理对策，可为同类型桥梁工程线形控制的实施提供参考。
参考文献：
[1]肖汝诚.桥梁结构体系[M].北京：人民交通出版社，2013.
[2]邢云，赵荣欣，李博.系杆拱桥典型假设方法的施工控制研究[J].桥梁建设，2012（1）：42-47.
[3]薛礼建.系杆拱桥施工过程中的内力与线形分析[D].广州：华南理工大学，2011.
关键词：钢桁架拱桥;大节段;整体安装;线形控制
中圖分类号：TU758.11 文献标识码：A
0 引言
由于钢桁架拱桥具有较强的竖向刚度和横向刚度，是跨越大江大河的常用桥型。钢桁架拱桥在国内施工方法多采用缆索吊装、转体施工及悬臂桁架法，万福快速路钢桁架拱桥上跨京杭大运河，为II级航道，交通繁忙，在航道保持通航的前提下，在内河地区采用“先拱后梁”法施工的钢桁架拱桥施工，国内仍比较少见。
系杆拱桥的主拱和系梁支架搭设、预拱度设置，以及支架拆除顺序、梁拱受力体系转换等直接影响梁拱挠度。同时，施工过程中的各种因素会导致桥梁最终成桥线形及内力与设计要求出现偏差。因此，在大跨度预应力混凝土系杆拱桥施工过程中，线形控制是极其重要的内容[1-3]。
目前，桥梁的施工控制方法主要可以归纳为三类：开环控制、反馈控制和自适应控制。目前应用较为广泛的自适应控制方法，其基本原理在于：通过施工过程的反馈测量数据不断更正用于施工控制的跟踪分析程序的相关参数，使计算分析程序适应实际施工过程，当计算分析程序能够较准确地反映实际施工过程后，并指导后续的施工过程。
1 工程概况与控制目的
为了保证万福路跨京杭运河大桥的顺利实施，保障结构线形平顺，成桥内力状态良好，对万福路整体拼装线形控制技术进行研究。万福快速路跨越京杭大运河大桥采用42 m+140 m+42 m三跨连续钢桁架拱桥，主桥断面布置双向八车道机动车及两侧人行道和非机动车道，总宽53.2 m，横桥向设置三片拱肋桁架。三片钢桁架和五道风撑组成中跨拱肋及边跨钢桁梁。拱肋竖直，中心距2×22.45 m。主桥为无推力系杆拱桥体系，上部结构通过连续钢桁架拱肋、桥面系钢梁及系杆形成平衡，支承于桥墩上。
桥梁施工监控是一个误差调整过程，主要目的是关注施工中结构的受力安全，具体表现为：变形控制在允许范围内，并保证其有足够的强度和稳定性。当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远远偏离设计成桥状态，甚至危及安全。该桥施工过程复杂，拱、梁、索内力不断变化，且相互影响显著。影响整个结构变形及内力状态的因素较多，如设计构件截面尺寸、临时索张拉、永久索张拉、吊杆力张拉力、材料弹性模量、容重等、拉索张拉控制精度、桥上施工荷载均导致和设计值的偏离。
2 施工方法
万福路跨京杭运河大桥采用“先拱后梁，大节段拱肋吊装”的总体工法。主要施工工序和施工步骤如下：
（1）边跨段拱肋及系梁拼装，中跨拱脚段拱肋拼装。（2）中跨拱肋超长合拢段整体吊装合龙，安装拱肋横向联系。（3）安装并张拉临时系杆，并拆除拱肋施工临时支架。（4）从拱脚向跨中依次安装吊杆和系梁，并适时调整临时系杆张拉力，保障拱脚位移在可控范围内。（5）系梁合龙焊接，逐步施加永久系杆水平力，同时解除临时系杆，完成系杆装换。（6）调整吊杆力，分区域施工混凝土预制桥面板，适时调整永久系杆张拉力及吊杆力，控制结构内力状态。（7）桥面附属设施施工，成桥。
大桥施工过程中的主要施工工序示意见图1。
3 线形控制重点分析
万福路京杭运河大桥在施工过程中线形控制的主要工况包括边跨拼装阶段、拱肋安装合拢阶段、系梁吊装及定位阶段、系梁合拢节段、桥面系施工阶段等几个施工过程重点。
（1）边跨拼装阶段：采用在边跨支墩、主支墩及辅助临时支架进行拱片架设;该阶段拱片按照预制阶段吊装到位安装，拱片受力比较简单，主要受拱片自重作用，跨中变形-11.0 mm。重点在于临时支撑高程精确定位，为后阶段焊接拼装提供必要条件，同时要保证边拱与中拱在纵向方向位移约束一致，不产生错位。
该阶段重点工作任务包括：①测量检查所有落梁支座安置情况、记录初始标高及水平位置。在吊装调整到位后，立即对主梁与桥墩（支座）的位置进行标记，采用油漆与钢直尺标记，分别在纵桥向、横桥向进行标记。②在支架顶部侧面布置反光片，吊装前测量初始标高，目的在于获取临时支撑在受力前的高程，后期连续对比观察其高程的变化，推算沉降的幅度与发展趋势。
（2）拱肋安装合龙阶段：该阶段形成完整的拱肋，形成完整的拉压体系受力模型。该阶段的受力模型其实为半刚性拱、柔性拉杆受力模式，在该受力体系下，系梁临时索通过受拉，向拱脚位置提供水平平衡反力。通过计算分析，拱肋合龙时（临时支架未拆除），拱肋跨中下挠-29 mm。由于此时的系梁临时索配索较少，且轴向刚度小，故临时拉索在后续受力过程中，锚固位置的纵向位移将非常显著。故需要通过调整锚固位置拉索的拉力，确保拱片锚固端不至于过于偏大，造成主拱过度下挠，影响拱架的位移形态及拱脚、拱顶等截面受力状态。
临时系梁索是为了在后期的阶段中提供水平反力，减小拱架位移而设，故在拱架合龙前，应将系梁临时索安装到位，并使其处于预紧状态，所谓预紧状态是根据两侧边跨安装的拱架约束调整的，保证临时索能在合龙吊装就位时就能产生水平反力。
（3）系梁吊装及标高定位阶段：该阶段从拱脚向跨中方向逐段吊装主梁、安装吊杆，每段主梁间采用铰接方式预连接，此阶段根据监控指令对各梁端进行定位，初张拉吊杆。为确保拱脚临时索位移伸长量满足设计控制要求（±50 mm），吊装到4#主梁时，应进行一次临时拉索张拉调整。先边拱张拉、后中拱张拉，按照张拉指令执行。 （4）系梁合龙阶段：全桥系梁合龙后，对各节点的系梁进行调整到位，标高的调整原则为：按照预制线形为基准，保证焊接接缝连续，必要时通过临时拉索张拉调整两侧支座的系梁长度。整个系梁焊接为整体后，系梁参与受力。系梁合龙后，安装永久索，張拉永久索到设计值。永久索共有12束，至少保证对称的4束同步张拉。对全桥吊杆进行首次张拉调整。
4 关键控制指标及纠偏措施
在施工过程中，关键指标主要包括控制截面的应力、位移，吊索索力，主梁线形、临时支架沉降、拱脚位移等，在施工过程中技术对超限指标进行纠偏。
（1）控制断面应力与理论值偏差过大。①原因分析：结构边界条件与设计约束不一致;实际结构分段重量与计算值偏差明显;施工临时荷载引起超载;出现异常变形或者位移;温度影响显著。②纠偏措施：根据支架的搭设连接情况、支座约束等，及时修正模型;向施工单位获取分段重量，核查分析偏差;严格控制施工过程中临时荷载的影响，出现明显的大荷载工况，应提前分析计算，对安全隐患进行预警;加密过程监测，对异常变形、沉降等进行识别;掌握温度影响的规律及范围。
（2）吊索索力偏差较大。①原因分析：张拉设备校准环节未落实，索力施加时读数异常;实际影响索力的结构恒载与计算偏差较大;施工方未按照实际的指令、顺利执行。②纠偏措施：施工方提供的设备校准记录应提交给监理方，监控方从监理方查询，必要时验证;施工方不能任意改变既定的张拉方案，包括千斤顶的数量等配置，若须改变，应提前报备，待计算验证后重新下达指令;监控方加强测试设备的校准、现场实际重量的对比分析，确保计算可靠。
（3）主梁线形异常。①原因分析：未严格执行制作节段验收、过程调整平顺后焊接的原则，出现未调整就完成焊接合龙的情况;施工受力异常，导致变形异常。②纠偏措施：监控方先检验预制线形，过程中下达高程调整指令单后，施工方方可焊接作业。加强识别过程中异常受力状况，必要时可下达整改通知。
5 结语
钢桁架拱桥建设过程中，应当做好施工工艺和拱肋安装线形控制工作，进而保证桥梁工程的质量能够满足应用需求，其次针对各类关键指标，提出超限时所应采取的处理对策，可为同类型桥梁工程线形控制的实施提供参考。
参考文献：
[1]肖汝诚.桥梁结构体系[M].北京：人民交通出版社，2013.
[2]邢云，赵荣欣，李博.系杆拱桥典型假设方法的施工控制研究[J].桥梁建设，2012（1）：42-47.
[3]薛礼建.系杆拱桥施工过程中的内力与线形分析[D].广州：华南理工大学，2011.