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【摘要】刚性的拱肋和主梁与柔性的拉索体系通过预应力的施加形成有机的整体，在预应力施加过程及受荷过程中，结构都会表现出比较强的几何非线性特征，这与普通钢结构的受力特点有本质的区别，索力施加监测不可忽视。
【关键词】吊索应力；监测；测点；传感器；测试
通泰大桥位于张家口市区清水河桥北侧，西接太平山隧道，东联东外环高架桥，是张家口市城市快速路北环线建设的关键控制工程。本工程的结构形式为斜交曲梁下承式钢结构吊索拱桥。吊索张拉过程中需要采用可靠的技术手段实时监测钢索的索力和索力的衰减，施工过程中要严格控制索力和结构变形，防止结构在施工期间出现过大的不对称受力。
1. 吊索应力监测的内容、目的和方法
（1）吊索应力监测主要是拱肋及主梁的应力监测，其目的是保证大桥的安全施工，并为今后运营阶段的长期健康监测提供基础资料。
（2）国内桥梁结构应力监控的做法基本上都是在应力控制断面上预埋应力传感器或钢筋计，然后随施工进度分阶段测量其瞬时效应差，并分析实测值与理论值差异，最后确定结构是否安全。
2. 吊索应力监测流程
吊索应力监测的主要流程如图1所示。
图1吊索应力监测流程图程
图2张家口市清水河通泰大桥应变测点布置图
3. 测点布置
（1）控制断面应力测试的目的是为了保证结构的安全，为施工提供预警系统，因此吊索应力测点的布设应本着“少而精”的原则布置在结构最不利的位置上。
（2）主梁横断面关于桥面中线对称，拱肋应力相对中线也呈对称分布状态，故可选择半幅桥作为重点进行应力测点的埋设，另半幅选取较少断面作为辅助断面。主要测点断面选在拱肋的关键截面上，即拱脚截面、拱顶截面、1/8截面、1/4截面、3/8截面全桥共有9个控制断面，总共81个测点。主梁根部截面、跨中截面、1/8截面、1/4截面、3/8截面，整个主梁共54个测点（张家口市清水河通泰大桥应变测点布置图见图2）。
4. 吊索应变传感器的埋设
传感器埋设时应注意以下几点：
（1）对要使用的传感器进行标定，选择质量可靠、性能稳定的传感器预埋。
（2）不论何种传感器，引出导线都应编号并制作专门的硬套管与保护盒，以利于保护导线和拆模后能立即找到导线进行测量。
（3）传感器的预埋与安装应结合工程实际进度，无论预埋还是表面安装传感器都必须符合规定要求。对传感器进行读测，做好原始记录。
（4）传感器导线引至便于测量又不会因施工而遭破坏的位置，同时注意防雨防潮。
（5）钢管上的传感器焊接必须牢固，防止脱落。
5. 测量方法及状态
图3应变计图片
应变测试元件采用长沙金码高科公司的ZX215型传感器，读数仪采用该公司生产的ZX2006型便携式读数仪，与施工进度同步，在相应工况对该传感器的数据进行采集分析（应变计图片见图3，某桥应变仪测量应变见图4）。
测量状态：
（1）钢主梁安装完成后对主梁应变测点进行测量。
（2）钢主梁支架拆除后对钢主梁应变测点进行测量。
（3）桥面板安装完成后对钢主梁应变测点进行测量。
（4）二期恒载施工完成后对钢主梁应变测点进行测量。
（5）拱肋支架安装完后对拱肋应变测点进行测量。
（6）拱肋架支架拆除后对拱肋、钢主梁应变测点进行测量。
（7）吊索张拉后对拱肋、钢主应变测点进行测量。
（8）临时墩拆除，完成体系转换后对拱肋、钢主应变测点进行测量。
（9）成桥状态对拱肋、钢主应变测点进行测量。
图4某桥应变仪测量应变
6. 温度测试
温度测试为环境温度测试及钢主梁、拱肋内部温度测试。环境温度测试通过温度计进行，钢主梁、拱肋内部温度通过预埋带测温功能的应变计进行测试。
6.1与施工控制有关的基础资料收集。
（1）试块的弹性模量试验以及按规定要求的强度实验资料。
（2）气象资料：晴雨、气温、风向、风速。
（3）实际工期与未来进度安排。
（4）施工荷载在桥上布置位置与数值。
6.2测试要求。
（1）严格控制施工临时荷载，材料堆放要求定点、定量。
（2）线形测量工作由施工方进行，同时监理方进行监督。
（3）所有观测记录须注明施工阶段、日期、时间、天气、气温、桥面特殊施工荷载和其他突变因素。
（4）每一施工工况完成后，由有关方进行测试，确认测量结果无误后方可进行下一工况的施工。
（5）时间要求。施工测试受温度影响较大，测试应在一天气温平稳时段进行，本桥宜选择在凌晨0点～2点之间进行，所有测试项目应基本同时进行。
6.3精度要求。
6.3.1根据《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2000），本桥平面线形控制的精度要求为。
（1）桥轴线平面偏差≤±1cm；实际控制桥梁平面轴线小于1cm。
（2）内弧线偏离设计弧线（mm）≤±L/1500；实际控制内弧线偏离值弧线为±18mm之内。
（3）全站仪测距精度：±（2mm+2ppm）；测角精度：±2″。
（4）主梁标高最大允许误差要求：±5mm；主梁轴线偏位最大误差允许值：±10mm。
6.3.2根据《公路工程质量检验评定标准》（JTGF80-2004）和《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2000），高程控制的精度要求为：
（1）拱肋顶面标高与对应设计标高高差≤±10mm。
（2）对称点标高误差≤±5mm。
（3）挠度变形观测应采用国家二等水准测量或工程三等水准测量的精度等级要求和观测方法进行施测。
（4）施工中间过程索力的误差为5%，最后一次张拉当前拉索索力误差2.5%，系统误差（即已施工完拉索实测索力与理论值的差）为小于10%。
（5）张拉过程中的预警。若索张拉结束后未达到设计力，可以通过个别施加预应力进行应力补偿；如果结构变形、伸长值、应力与设计计算不符，超过20%以后，应立即停止张拉，同时报请设计院，找出原因后再重新进行预应力张拉。
7. 总而言之
因本工程结构形式非常特殊，构件的制作、安装、定位都有着比较大的难度。因此，在预应力施工之前必须对结构进行详尽的施工仿真模拟，通过施工仿真计算求得每一步施工过程中预应力的施加值、衰减以及结构的响应，并以此为依据，指导吊索的预应力张拉与应力调整的施工作业。通过每一个荷载步骤的计算和过程中吊索应力监控，使得结构在可控范围内逐步逼近设计成桥状态。
参考文献
[1]《公路工程质量检验评定标准》（JTGF80-2004）.
[2]《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2000）.
【关键词】吊索应力；监测；测点；传感器；测试
通泰大桥位于张家口市区清水河桥北侧，西接太平山隧道，东联东外环高架桥，是张家口市城市快速路北环线建设的关键控制工程。本工程的结构形式为斜交曲梁下承式钢结构吊索拱桥。吊索张拉过程中需要采用可靠的技术手段实时监测钢索的索力和索力的衰减，施工过程中要严格控制索力和结构变形，防止结构在施工期间出现过大的不对称受力。
1. 吊索应力监测的内容、目的和方法
（1）吊索应力监测主要是拱肋及主梁的应力监测，其目的是保证大桥的安全施工，并为今后运营阶段的长期健康监测提供基础资料。
（2）国内桥梁结构应力监控的做法基本上都是在应力控制断面上预埋应力传感器或钢筋计，然后随施工进度分阶段测量其瞬时效应差，并分析实测值与理论值差异，最后确定结构是否安全。
2. 吊索应力监测流程
吊索应力监测的主要流程如图1所示。
图1吊索应力监测流程图程
图2张家口市清水河通泰大桥应变测点布置图
3. 测点布置
（1）控制断面应力测试的目的是为了保证结构的安全，为施工提供预警系统，因此吊索应力测点的布设应本着“少而精”的原则布置在结构最不利的位置上。
（2）主梁横断面关于桥面中线对称，拱肋应力相对中线也呈对称分布状态，故可选择半幅桥作为重点进行应力测点的埋设，另半幅选取较少断面作为辅助断面。主要测点断面选在拱肋的关键截面上，即拱脚截面、拱顶截面、1/8截面、1/4截面、3/8截面全桥共有9个控制断面，总共81个测点。主梁根部截面、跨中截面、1/8截面、1/4截面、3/8截面，整个主梁共54个测点（张家口市清水河通泰大桥应变测点布置图见图2）。
4. 吊索应变传感器的埋设
传感器埋设时应注意以下几点：
（1）对要使用的传感器进行标定，选择质量可靠、性能稳定的传感器预埋。
（2）不论何种传感器，引出导线都应编号并制作专门的硬套管与保护盒，以利于保护导线和拆模后能立即找到导线进行测量。
（3）传感器的预埋与安装应结合工程实际进度，无论预埋还是表面安装传感器都必须符合规定要求。对传感器进行读测，做好原始记录。
（4）传感器导线引至便于测量又不会因施工而遭破坏的位置，同时注意防雨防潮。
（5）钢管上的传感器焊接必须牢固，防止脱落。
5. 测量方法及状态
图3应变计图片
应变测试元件采用长沙金码高科公司的ZX215型传感器，读数仪采用该公司生产的ZX2006型便携式读数仪，与施工进度同步，在相应工况对该传感器的数据进行采集分析（应变计图片见图3，某桥应变仪测量应变见图4）。
测量状态：
（1）钢主梁安装完成后对主梁应变测点进行测量。
（2）钢主梁支架拆除后对钢主梁应变测点进行测量。
（3）桥面板安装完成后对钢主梁应变测点进行测量。
（4）二期恒载施工完成后对钢主梁应变测点进行测量。
（5）拱肋支架安装完后对拱肋应变测点进行测量。
（6）拱肋架支架拆除后对拱肋、钢主梁应变测点进行测量。
（7）吊索张拉后对拱肋、钢主应变测点进行测量。
（8）临时墩拆除，完成体系转换后对拱肋、钢主应变测点进行测量。
（9）成桥状态对拱肋、钢主应变测点进行测量。
图4某桥应变仪测量应变
6. 温度测试
温度测试为环境温度测试及钢主梁、拱肋内部温度测试。环境温度测试通过温度计进行，钢主梁、拱肋内部温度通过预埋带测温功能的应变计进行测试。
6.1与施工控制有关的基础资料收集。
（1）试块的弹性模量试验以及按规定要求的强度实验资料。
（2）气象资料：晴雨、气温、风向、风速。
（3）实际工期与未来进度安排。
（4）施工荷载在桥上布置位置与数值。
6.2测试要求。
（1）严格控制施工临时荷载，材料堆放要求定点、定量。
（2）线形测量工作由施工方进行，同时监理方进行监督。
（3）所有观测记录须注明施工阶段、日期、时间、天气、气温、桥面特殊施工荷载和其他突变因素。
（4）每一施工工况完成后，由有关方进行测试，确认测量结果无误后方可进行下一工况的施工。
（5）时间要求。施工测试受温度影响较大，测试应在一天气温平稳时段进行，本桥宜选择在凌晨0点～2点之间进行，所有测试项目应基本同时进行。
6.3精度要求。
6.3.1根据《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2000），本桥平面线形控制的精度要求为。
（1）桥轴线平面偏差≤±1cm；实际控制桥梁平面轴线小于1cm。
（2）内弧线偏离设计弧线（mm）≤±L/1500；实际控制内弧线偏离值弧线为±18mm之内。
（3）全站仪测距精度：±（2mm+2ppm）；测角精度：±2″。
（4）主梁标高最大允许误差要求：±5mm；主梁轴线偏位最大误差允许值：±10mm。
6.3.2根据《公路工程质量检验评定标准》（JTGF80-2004）和《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2000），高程控制的精度要求为：
（1）拱肋顶面标高与对应设计标高高差≤±10mm。
（2）对称点标高误差≤±5mm。
（3）挠度变形观测应采用国家二等水准测量或工程三等水准测量的精度等级要求和观测方法进行施测。
（4）施工中间过程索力的误差为5%，最后一次张拉当前拉索索力误差2.5%，系统误差（即已施工完拉索实测索力与理论值的差）为小于10%。
（5）张拉过程中的预警。若索张拉结束后未达到设计力，可以通过个别施加预应力进行应力补偿；如果结构变形、伸长值、应力与设计计算不符，超过20%以后，应立即停止张拉，同时报请设计院，找出原因后再重新进行预应力张拉。
7. 总而言之
因本工程结构形式非常特殊，构件的制作、安装、定位都有着比较大的难度。因此，在预应力施工之前必须对结构进行详尽的施工仿真模拟，通过施工仿真计算求得每一步施工过程中预应力的施加值、衰减以及结构的响应，并以此为依据，指导吊索的预应力张拉与应力调整的施工作业。通过每一个荷载步骤的计算和过程中吊索应力监控，使得结构在可控范围内逐步逼近设计成桥状态。
参考文献
[1]《公路工程质量检验评定标准》（JTGF80-2004）.
[2]《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2000）.