1 前言 自錨式懸索橋不同于一般的懸索橋，是一種新興的適用于城市地區的新橋型。它的主纜直接錨固在加勁梁的梁端，由主梁直接承受主纜中的水平拉力，不需要龐大的錨碇，這給不方便建造錨碇的地方修建懸索橋提供了一種解決方法。1915 年德國就修建了第一座自錨式懸索橋，日本1990 年建成的北港橋，韓國1999 年建成的永宗大橋堪稱是自錨式懸索橋的代表。  自錨式懸索橋有如下特點：
（1）在外形結構上，取消了其它懸索橋兩端大體積錨錠混凝土，節省了占地面積。
（2）在受力結構上，利用橋梁橋面系來平衡主纜的水平拉力，懸索部分和鋼桁梁自成體系形式，上部結構中的恒載和活載通過自錨體系傳力至索塔，再傳至索塔基礎，最后傳力至地基[1]。
（3）在施工步驟上，其它懸索橋先施工主纜，然后再進行梁體的安裝或澆筑，而自錨式懸索橋由于主纜錨固在主梁兩端，故先進行鋼桁梁的施工，再安裝主纜。
（4）在施工監測監控上，自錨式懸索橋要求精度較其它懸索橋高，鋼梁拼裝、主纜安裝調整、索夾和吊桿的安裝調整、索塔的偏位變形等都應在監控之下，使橋梁時刻處在良好的施工控制狀態和操作狀態。 總之，自錨式懸索橋保留了傳統懸索橋的外形, 橋梁造型美觀,在地基很差或錨碇修建困難的地區也可采用，是城市中小跨徑橋梁設計方案的理想選擇[2]。
2 橋梁施工監控 橋梁施工監控是一個“施工—測量—計算分析—修正—預告”的循環過程，即通過事先在塔、梁和拉索等主要部位埋設數種性能各異的的傳感器和相關的測試儀器獲得大量的數據，包括幾何參量和力學參量；并利用高效計算機程序，對數據進行分析處理，并確定一個階段的施工參數。通過二者的有機結合，調整控制橋梁的內力和線形，實現橋跨結構的內力和線形同時達到設計預期值，確保橋梁施工安全和正常運營，并保證其具有優美的外觀形狀。 自錨式柔性懸索鋼桁梁橋的主纜錨固在橋梁兩端的鋪錠橫梁上，加勁鋼桁梁的兩端也分別埋入兩端的錨錠橫梁中，錨固梁通過板式橡膠支座支撐在橋臺上，主纜水平力與加勁梁水平力平衡，如主纜張拉力過大則容易引起加勁鋼桁梁內力超限，造成加勁梁局部失穩，甚至全橋垮塌，主纜鞍座偏心過大，造成主塔彎曲拉應力過大，形成施工過程的不安全。 監控計算采用的基本方法是倒拆法，即通過從成橋狀態倒拆結構的過程進行結構分析來得到每一工況段結構的內力狀態和位移狀態。倒拆法在計算時由于設汁時所采用的計算參數諸如材料彈性模量、構件的重量、混凝土的收縮徐變系數、施工中溫度變化以及施工臨時荷載條件等與實際工程中所表現出來的不完全一致，因此計算只能按假設的理想狀態進行計算，然后：再根據施工過程中所監測到的實際結構參數對原假設計算施工控制的目標值進行必要的調整，以保證主體結構在施工過程中的安全并最終達到或接近設計成橋狀態。
3 確定初始狀態及建立模型 在施工過程應根據實際情況對設計成橋狀態重新進行優化計算，來確定最優的成橋狀態，以此作為監控計算初始狀態。 根據其跨度L、垂度 、荷載 值，以主纜一端為坐標原點，平行橋跨縱軸方向為x軸，建立平面坐標系，利用拋物線方程，并依照設計部門確定的設計成橋線形來確定成橋狀態：
(1) 式中： ——主纜兩端點所連直線與x軸的夾角； ——主纜水平拉力， 。 施工控制參數包括：構件自重 、施丁荷載P、結構溫度△t和施工周期T；節段立模(或拼裝)時的標高、索力值及張拉順序和塔頂位移；節段施工完畢的標高、索力值及張拉順序和塔頂偏位，中間調索時的標高、索力值及張拉順序和塔頂偏位。計算假定是對全橋豎向恒載和溫度變化采用平面有限元分析法，即建立平面桿系計算模型，主纜、吊索為索單位，其它為梁單元，主纜與吊索的抗彎剛度不計，進行非線性結構分析。
4 施工監控實施 自錨式懸索橋施工監控的主要內容有索塔偏位、梁體線形、索力測量、溫度測試、應力測試等。
（1）主塔塔偏測量 由于主塔在施工和成橋狀態均通過吊桿和主纜承擔相當部分的荷載，在不平衡荷載和大氣溫差及照射下均會使主塔產生不同程度的變形，為了不影響索力調整，須掌握主塔在自然條件下的變化規律以及在索力影響下偏離位置的程度。 主塔塔偏測量主要采用測距法，使用全自動安平水準儀和全站儀等儀器設備，對順橋向和橫橋向兩個方向變位值進行測量。測站點一般布置在橋梁軸線上適當位置，觀測點的布置可隨測試階段作相應的適時調整，一般設置在塔樁側壁或頂端部位。主塔塔偏測量可以提供塔柱在索力調整過程中塔柱的變位以及在日照下隨溫度變化發生縱橫橋向偏移的曲線。
（2）加勁鋼桁梁線形控制- 鋼桁梁線形控制包括高程控制、位置控制和中線控制。 由于鋼桁梁拼裝時各構件拼裝時極易造成梁體產生傾斜、扭曲、偏離軸心位置，為保證梁預拱度符合設計要求，保證中跨跨中合攏，必須控制主梁中線測量和位置測量。 位置控制和中線控制是將全站儀安置在橋梁軸線和主縱梁軸線上，以橋軸線上某一點為后視點，采用視準線法直接利用小鋼尺測量每一片橫梁的偏離值以及用小垂球測量鋼桁梁的垂直度。高程控制采用水準測量法，測出每一片鋼桁梁的安裝的標高，與設計值比較并調整至誤差范圍內為止。
（3）索力測量 拉索索力的準確與否直接關系到主梁線形、主纜線形，乃至施工安全。因此，在施工中必須確保索力測試結果正確可靠。 索力測量主要是提供各測試階段的索力值以及關鍵索力隨溫度變化的曲線。然后根據上部結構施工工況對吊索在不同工況下的索力進行調整。索力測量一般采用附著在拉索下的高靈敏度傳感器拾取拉索在環境振動激勵下的振動信號，經過濾波、放大和頻譜分析，根據頻譜圖來確定拉索的自振頻率，然后根據自振頻率與索力的關系確定索力。考慮到拉索彎曲剛度的影響，應進行測量前的標定工作，并在測量中加以修正。
（4）溫度測試 溫度的影響總體上可分為兩種，一是晝夜溫差，二是季節溫差。前者是指太陽每日的起落對橋梁各部位的日照變化對鋼桁梁結構產牛伸縮變形影響，后者則是由于長期的晝夜變化，使鋼桁梁結構產生基本均勻的伸長、縮短等。溫度變化，特別是日照溫差的變化，對于自錨式懸索鋼桁梁橋結構內力和變形影響是復雜的。在施工階段，日照溫差對主梁撓度和塔柱水平位移的影響尤為顯著。溫度測量可以提供索、塔、梁各測度斷面溫度短期變化曲線和季節性溫差曲線。 溫度測量一般選用性能優良的熱敏電阻。將熱敏電阻埋入索塔，用數字式萬用表進行測量，根據電阻與溫度的標定曲線，由測定的電阻值推算溫度值。
（5）應力測試 應力監控測量主要是監測各施工狀態下監測截面的應力值，塔柱監測截面的應力值以及成橋狀態下各監測截面的恒載應力值，能夠更準確地了解塔控制截面的應力狀況，并對施工過程中工況施工荷載變化情況進行判斷，確保結構施工安全。 施工應力測試是一項長期的現場觀測。在鋼梁的安裝應力測試中采用手持應變計測量，可以滿足施工監控的要求。 5
結論 隨著城市經濟的發展，自錨式懸索橋必將在城市和旅游區的橋梁建設中大放異彩。由于自錨式柔性懸索鋼桁梁橋在橋梁施工中尚屬新型結構，無經驗可循，其施工監控研究為此類橋梁的建造施工提供了技術上的保證。
參考文獻 [1] 張元凱, 肖汝誠, 金成棣.自錨式懸索橋的設計[J].橋梁建設, 2002(5) [2] 張哲, 竇鵬等.自錨式懸索橋的發展綜述[J].世界橋梁, 2003(1) |
