【摘要】随着现代交通运输业及计算机技术的发展，施工控制技术已逐步成为一门新兴的桥梁工程分支学科。斜拉桥的施工控制技术就是利用计算机软件进行施工模拟，将斜拉桥施工中梁、塔、索的内力和位移进行严格化、科学化的监测和控制。本文将会利用工程实例，对单索面斜拉桥梁施工控制技术进行分析。
【关键词】单索面；斜拉桥；工程实例；施工控制；
在斜拉桥施工过程中，由于存在着体系转化及受几何非线性、材料非线性因素的影响，施工期间结构的受力状态可能比成桥状态更为不利，于是对施工阶段进行内力和变形以及标高的控制就显得非常重要。
一、工程概况
重庆东水门长江大桥，位于重庆市渝中区，是一座单索面公轨两用桥。本桥东起南岸区涂山路，自东向西跨越长江，连接渝中区，是重庆市轻轨六号线的一部分。
东水门长江大桥采用双塔单索面斜拉桥，全桥采用半漂浮体系。全桥桥跨布置为222.5+445+190.5=858m，桥跨布置见图1. 1，桥面宽24m，主梁采用钢桁架式梁，桁梁宽15m，桁梁高13.468m。桥塔塔高173.11m，桥塔立面形状采用的是天梭形，主梁从天梭形中间穿过。拉索采用的是镀锌钢绞线，每座桥墩两边各布置9道斜拉索。索距相等都是16m， 钢绞线公称直径：15.2mm，斜拉索直径0.315m，弹性模量E=1.9105MPa，疲劳应力幅：200 M。
二、施工控制方法
本桥的施工控制采用的是自适应控制法，即设计—理论计算—施工—监测—参数识别—预报的程序[2]，施工前先用MIDS软件进行施工仿真计算，以各个施工阶段的计算标高来指导施工，同时对桥梁的施工各个阶段的标高、内力、变形进行实时的监测，信息反馈，最后是修正施工预拱度。
三、施工监控的目的
通过施工现场的结构测试，跟踪计算分析及成桥状态预测得出合理的反馈控制措施，为施工过程提供决策技术依据，也为结构行为控制提供理论数据，从而正确地指导施工，确保施工成桥状态线形、内力与设计目标值相符。具体包括：
（1）确保施工过程中结构的安全，施工过程中和竣工后结构内力状况满足设计要求；
（2）成桥的线形、索力逼近设计状态；
（3）精度控制和误差调整的措施不对施工工期产生实质性的不利影响；
（4）主梁合拢前两段标高误差、轴线偏差满足规范要求并能够保证顺利合拢；
（5）控制及监测精度达到施工控制技术要求的规定
三、控制内容
施工过程控制首先利用MIDS软件进行施工仿真分析，得出各个段的内力和位移，比较原设计的计算参数、设计内力和位移，分析出理论的钢桁梁拼装的标高，预估内力和变形。其次准确的测得结构应力和变形，同时通过实测值和理论计算值的比较，进行参数识别，调整参数和模型，使得理论计算值和实际值相一致，从而保证桥梁顺利合龙。
⑴结构计算：采用倒拆计算法、正装计算法和无应力状态法确定桥梁施工阶段理想状态。主要技术标准如下：
公路道路等级：次干道Ⅱ级设计行车速度：40KM/h；桥面车道布置：上层桥面双向4车道；桥面宽度：上层24.0m；下层15m（主桁中心）；道路净空高度：5m；一个车道宽度：3.5m；人行道宽度：2×3.0m；轨道交通标准：双向轨道交通，线间距6.0m；设计行车速度：100Km/h；轨道交通界限：净宽9.2m；轨顶以上净高6.5m。
东水门长江大桥主桥施工模拟采用有限元软件MIDS，首先用软件建立了全桥空间有限元模型，进行整体受力分析。东水门大桥的静力计算模型如图1.1。坐标原点设在桥梁主跨的跨中，桥面方向根据右手规则。主塔：X—竖桥向（垂直于桥面方向），Y—顺桥向，Z—横桥向。主桁梁：X—顺桥向，Y—横桥向，Z—竖桥向。建立节点时按照设计时候各点的坐标，从钢桁梁开始建立各段横梁的坐标，接着输入主塔的坐标（主桥共有487个节点）。将相关的节点连接形成单元，对主梁采用的是三维梁单元，主塔的受力比较简单也定义为梁单元。斜拉索主要承受轴向力，用桁架单元模拟。截面特性按照结构实际尺寸值，主梁的截面是软件中已有的截面形式，主塔由于是变截面空心结构，截面的导入是从CAD中导入。拉索和主塔、拉索和主梁、支座和主梁之间的连接都是以刚性杆件来模拟。
⑵施工控制误差分析及参数识别
计算参数误差分析和参数识别是建立在大量的测量和计算分析的基础上，可采用的方法包括统计分析，卡尔曼滤波和预测，最小二乘法等。针对本桥而言结构参数误差与识别主要包含以下几个方面：
①斜拉索索力
斜拉索力是斜拉桥最敏感的参数，对结构内力状态和变形有显著的影响，精确控制斜拉索索力是施工监控的一个重要内容。由于测量误差的存在，频率法和千斤顶得到数据并不是真实的索力值。需要结合索力、线形、温度场等多方面的测量数据和理论分析对真实的索力进行估计和识别。
②钢主梁制作误差
钢主梁制作误差主要包括板件厚度误差、节段尺寸误差、预拼线形误差，对于施工监控的影响是箱梁重量、截面刚度、和无应力线形。可以通过板厚测量统计，节段称重和预拼测量等手段来识别箱梁制造误差。
③梁、塔和索的刚度误差
梁、塔和索是斜拉桥的主要受力构件，由于超静定次数高，刚度误差对于构件内力分配和变形有较大的影响。首先应根据误差可能出现的范围，采用非线性程序进行刚度影响性分析，然后结合多次线形、索力、应力、温度场、动力特性等数据，通过最小二乘法对刚度误差进行估计。
④塔柱混凝土徐变特性
根据塔柱混凝土徐变试验的数据，采用有效合理的徐变计算模式分析徐变效应。另外可以结合塔柱应力测试数据对徐变特性进行分析
⑶施工控制实时计算
主要是指主梁悬臂拼装的施工控制，每一节段安装完毕后进行测量，分析本节段的控制误差，识别相关参数，进行反馈计算，在此基础上给出下一节段的安装参数，并对安装结果做出预测。
斜拉索索力的大小从合理成桥状态得来，施工阶段的斜拉索索力第一次安装时的张拉索力称为初张力，由于荷载及结构体系的变化，使得施工阶段斜拉索并不能一次张拉到位，需要在适当的时机进行调索。
⑷
成桥运营状态验算
根据设计荷载大小，对结构成桥运营状态进行验算。验算结构的承载力，对于运营过程受力大的杆件在施工过程中对恒载受力要重点监控。活载挠度值的大小将影响结构预拱度的设置。
结语
通过自适应控制理论下的施工控制技术能对桥梁的内力，线型实施有效的双控。对东水门长江大桥的施工具有非常重要的指导意义，为桥梁的安全合龙提供了有力的技术保障。
参考文献
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