摘要:以興郭路跨蘇嘉杭高速公路大橋監(jiān)測(cè)監(jiān)控為工程背景，對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土鋼構(gòu)連續(xù)組合梁橋的施工監(jiān)測(cè)監(jiān)控的內(nèi)容和方法進(jìn)行了探討。橋梁在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)的參數(shù)選取、施工狀況的確定和結(jié)構(gòu)分析模型等諸多因素的影響，使得橋梁施工過程中結(jié)構(gòu)的實(shí)際狀態(tài)與設(shè)計(jì)狀態(tài)難以吻合，通過監(jiān)測(cè)監(jiān)控實(shí)施及監(jiān)測(cè)結(jié)果與理論計(jì)算值的對(duì)比分析，保證橋梁建成后的線形和安全。

關(guān)鍵詞:預(yù)應(yīng)力;連續(xù)梁;線形監(jiān)測(cè)

中圖分類號(hào):U446.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1000-8136(2009)30-0007-02

1工程概況

興郭路跨蘇嘉杭高速公路大橋是吳中區(qū)河?xùn)|高新工業(yè)園中興郭路跨蘇嘉杭高速公路的一座大橋。橋梁全長(zhǎng)773.61 m，由主橋及兩側(cè)引橋組成，主橋長(zhǎng)195 m，引橋長(zhǎng)578.61 m。橋跨上部結(jié)構(gòu)橋跨布置為(8×25)m+(55+85+55)m+(15×25)m，其中主橋9#、10#墩間跨(55+85+55)m為預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁結(jié)構(gòu)，引橋采用25 m跨先張法預(yù)制預(yù)應(yīng)力空心板梁。箱梁采用三向預(yù)應(yīng)力體系，縱向預(yù)應(yīng)力鋼束采用平、豎彎相結(jié)合的方式布置，均采用兩端張拉，橫向預(yù)應(yīng)力鋼束布置于頂板，采用兩端雙向張拉，豎向預(yù)應(yīng)力鋼束以直線形式布置于腹板中，下端預(yù)埋，在箱梁頂面張拉。

2線性監(jiān)測(cè)的目的和意義

預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁由于其跨越能力較大、連續(xù)結(jié)構(gòu)行車平順、結(jié)構(gòu)用材比較合理等特點(diǎn)在大跨徑梁式橋中引起了更多的關(guān)注。但是這類橋梁的施工工藝復(fù)雜性，施工過程中許多難以預(yù)料和估計(jì)的因素可能導(dǎo)致某些部位的應(yīng)力或變形過大，從而成為安全隱患。因此在橋梁施工過程中，必須進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，參數(shù)的選取(如材料特性、密度、截面特性等)、施工狀況的確定(施工荷載、混凝土收縮徐變、預(yù)應(yīng)力損失、溫度、濕度、時(shí)間等參數(shù))和結(jié)構(gòu)分析模型等諸多因素的影響，以及混凝土材料的非均勻性和不穩(wěn)定性，大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋施工過程中結(jié)構(gòu)的實(shí)際狀態(tài)與設(shè)計(jì)狀態(tài)很難完全吻合。因此在橋梁施工過程中，必須對(duì)施工預(yù)拱度、主梁梁內(nèi)的應(yīng)力等進(jìn)行嚴(yán)格的施工控制。

3線形監(jiān)測(cè)的內(nèi)容與方法

連續(xù)梁的施工監(jiān)測(cè)是利用事先在主梁主要部位埋設(shè)數(shù)種性能各異的傳感器和相關(guān)的測(cè)試儀器，按施工方案的工序和工況，不間斷地測(cè)得大量數(shù)據(jù)，包括幾何參量和力學(xué)參量。主要包括以下三方面內(nèi)容，以作為施工過程監(jiān)控:①主梁各控制點(diǎn)高程;②主梁各控制截面應(yīng)力應(yīng)變;③施工過程中環(huán)境溫度及各應(yīng)力和溫度測(cè)點(diǎn)位置溫度值。

3.1施工監(jiān)控目標(biāo)

根據(jù)現(xiàn)有的施工水平以及測(cè)試儀器設(shè)備的精度，參照目前國(guó)內(nèi)同類型橋梁的施工監(jiān)測(cè)經(jīng)驗(yàn)，確定本橋施工監(jiān)測(cè)目標(biāo)。本橋施工監(jiān)控目標(biāo):①立模標(biāo)高允許誤差:±5 mm;②預(yù)應(yīng)力鋼束延伸量控制范圍:(±6 %);③相鄰梁段相對(duì)標(biāo)高誤差不超過1 cm(附加縱坡);④梁段混凝土澆筑重量允許誤差:3 %;⑤合攏段相對(duì)高程控制誤差:2 cm。

3.2結(jié)構(gòu)變位監(jiān)測(cè)

3.2.1主梁撓度觀測(cè)

(1)測(cè)點(diǎn)布置:在綁扎鋼筋期間，在墩頂現(xiàn)澆段(0#塊)和其他各施工段截面共設(shè)置8個(gè)標(biāo)高觀測(cè)點(diǎn)，見圖1所示，測(cè)點(diǎn)同時(shí)也作為坐標(biāo)觀測(cè)點(diǎn)。箱梁頂板測(cè)點(diǎn)(編號(hào)1～5)用短鋼筋預(yù)埋設(shè)置并用紅漆表明編號(hào)，當(dāng)前現(xiàn)澆梁段懸臂端截面同時(shí)設(shè)立臨時(shí)標(biāo)高觀測(cè)點(diǎn)(6、7、8)，作為當(dāng)前梁段控制截面梁底標(biāo)高用(控制立模標(biāo)高)，并給出對(duì)應(yīng)的測(cè)點(diǎn)的高程關(guān)系。

圖1標(biāo)高測(cè)點(diǎn)布置示意圖

(2)測(cè)試方法:用精密水準(zhǔn)儀測(cè)量測(cè)點(diǎn)標(biāo)高。臨時(shí)水準(zhǔn)點(diǎn)可設(shè)在主墩頂0#塊臨時(shí)固結(jié)處。

3.2.2軸線偏位的測(cè)量

利用全站儀對(duì)軸線偏位進(jìn)行測(cè)量，測(cè)點(diǎn)可利用主梁撓度的觀測(cè)點(diǎn)。

3.3應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測(cè)

(1)測(cè)試方法。應(yīng)變計(jì)采用振弦式應(yīng)變計(jì)，振弦式應(yīng)變計(jì)采用相應(yīng)的專用儀器測(cè)試。所有的測(cè)試元件都具有可靠的標(biāo)定數(shù)據(jù)。

(2)測(cè)點(diǎn)布置。主梁縱向應(yīng)力監(jiān)測(cè)斷面主要選應(yīng)力較大的斷面，為支點(diǎn)附近、L/2等關(guān)鍵截面。

由于實(shí)際施工中受結(jié)構(gòu)自重、支架剛度、施工荷載等復(fù)雜因素的影響，可能還需要根據(jù)結(jié)構(gòu)的實(shí)際狀況，對(duì)某些截面進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。

各截面的具體位置和測(cè)點(diǎn)布置見圖2、圖3。

圖2應(yīng)變測(cè)點(diǎn)截面位置

A1～A4截面主要監(jiān)測(cè)支點(diǎn)附近箱梁頂面和底面的最大正應(yīng)力，通常布置在0#塊施工端面上;B1、B2截面主要監(jiān)測(cè)箱梁頂面和底面的最大正應(yīng)力，以判斷橋梁實(shí)際內(nèi)力是否與設(shè)計(jì)相符，為邊跨跨中截面;B3、B4主要為加強(qiáng)中跨合攏段的監(jiān)測(cè)而設(shè)，以有效避免施工病害，B4為跨中合攏段，B3為合攏段前一個(gè)塊段。

(a)A類截面

(b)B1、B2截面 (c)B3、B4截面

圖3應(yīng)變測(cè)點(diǎn)布置圖

3.4溫度監(jiān)測(cè)

(1)測(cè)試方法:利用截面中預(yù)埋的溫度傳感器來測(cè)量。

(2)測(cè)點(diǎn)布置。

主梁:選擇一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)斷面，埋設(shè)溫度型傳感器，具體布置見圖4。

圖4溫度點(diǎn)布置圖測(cè)

測(cè)試時(shí)間:在主梁施工期間選擇有代表性的天氣進(jìn)行24 h連續(xù)觀測(cè)，例如:每周選擇一個(gè)晴天和陰雨天。

(3)溫度對(duì)結(jié)構(gòu)變形和受力影響的測(cè)量。

測(cè)試內(nèi)容:主梁標(biāo)高、相關(guān)截面應(yīng)力應(yīng)變。

測(cè)試時(shí)間:與溫度場(chǎng)觀測(cè)同步進(jìn)行。

3.5監(jiān)測(cè)工況及內(nèi)容

(1)支架現(xiàn)澆主梁施工階段。由于采用支架現(xiàn)澆的施工工藝，因此監(jiān)控的主要內(nèi)容為預(yù)埋傳感器及位移測(cè)點(diǎn)，讀取初讀數(shù)，并監(jiān)測(cè)落架前后主梁的標(biāo)高及控制截面應(yīng)力應(yīng)變變化。初擬以下兩個(gè)工況:①在支架上澆注完畢并張拉預(yù)應(yīng)力束后;②在支架拆除后。

(2)邊跨支架現(xiàn)澆施工階段。此階段采用支架現(xiàn)澆，支架應(yīng)充分預(yù)壓，并測(cè)量支架彈性變形與非彈性變形，根據(jù)實(shí)際試驗(yàn)監(jiān)測(cè)到的變形情況，對(duì)立模標(biāo)高進(jìn)行調(diào)整。

(3)主梁轉(zhuǎn)體施工階段。折除支架后通測(cè)全橋標(biāo)高，轉(zhuǎn)體前確定安裝測(cè)斜儀，標(biāo)定測(cè)斜儀為零，監(jiān)測(cè)主梁控制截面的應(yīng)力，轉(zhuǎn)體后讀取測(cè)斜儀讀數(shù)。轉(zhuǎn)體后監(jiān)測(cè)主梁控制截面的應(yīng)力，通測(cè)全橋標(biāo)高，根據(jù)標(biāo)高數(shù)據(jù)和測(cè)斜儀標(biāo)高采取壓重或頂升。轉(zhuǎn)體施工完成后，拆除測(cè)斜儀。標(biāo)高觀測(cè)時(shí)機(jī)均要在早晨六點(diǎn)之前進(jìn)行，以避開局部溫差的影響。

(4)邊跨合攏段施工階段。合攏段施工是全橋的關(guān)鍵階段，

需對(duì)其進(jìn)行嚴(yán)格地監(jiān)控，主要內(nèi)容為主梁的標(biāo)高和控制截面應(yīng)力應(yīng)變的變化。為預(yù)防張拉合攏段鋼束過程中出現(xiàn)的病害，在張拉過程中，實(shí)時(shí)觀測(cè)B類截面的應(yīng)力應(yīng)變情況。

(5)體系轉(zhuǎn)換階段。體系轉(zhuǎn)換拆除臨時(shí)支座階段全橋內(nèi)力和變形變化較大，需對(duì)主梁的標(biāo)高和控制截面應(yīng)力應(yīng)變進(jìn)行嚴(yán)密觀測(cè)。

(6)中跨合攏段施工階段。在中跨合攏前一天，對(duì)懸臂段標(biāo)高進(jìn)行24 h連續(xù)觀測(cè)，每2 h觀測(cè)一次，記錄懸臂端標(biāo)高隨時(shí)間的變化曲線，從而確定合攏時(shí)機(jī)。在中跨合攏施工時(shí)與邊跨合攏一樣分3個(gè)工況對(duì)主梁標(biāo)高和控制截面應(yīng)力進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

(7)橋面系施工階段。在橋面系施工前，通測(cè)橋面標(biāo)高，從而確定調(diào)平層混凝土的立模標(biāo)高，提供給監(jiān)理審核后提供給施工單位施工，以使調(diào)平后的橋面線形達(dá)到預(yù)期線形。并在施工前后采集控制截面應(yīng)變值，從而確定成橋內(nèi)力狀態(tài)。

3.6預(yù)拱度設(shè)置

通過一系列的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)實(shí)測(cè)和設(shè)計(jì)參數(shù)的敏感性分析的方法，確定影響橋梁施工控制的主要參數(shù)并對(duì)其進(jìn)行修正，使得計(jì)算的理想狀態(tài)盡量與實(shí)際狀態(tài)吻合，并藉此修正后的理想狀態(tài)預(yù)告后期施工的各梁段的理論值，據(jù)此設(shè)置支立下節(jié)段底模的預(yù)拱度。通過前期預(yù)報(bào)與后期調(diào)整，實(shí)現(xiàn)對(duì)橋梁的施工控制。

經(jīng)過調(diào)整的節(jié)段立模高程計(jì)算公式為:

式中，Hlmi:i節(jié)段立模高程;

Hsji:i節(jié)段設(shè)計(jì)高程;

:由各梁段自重在i節(jié)段產(chǎn)生的撓度總和;

:由張拉各節(jié)段預(yù)應(yīng)力在i節(jié)段產(chǎn)生的撓度總和;

f3i:混凝土收縮、徐變?cè)趇節(jié)段引起的撓度;

f4i:施工臨時(shí)荷載在i節(jié)段引起的撓度;

f5i:使用荷載在i節(jié)段引起的撓度;

fzj:支架彈性變形值;

△hi-1:(i-1)梁段實(shí)測(cè)高程與設(shè)計(jì)高程施工累積誤差的調(diào)整值。

4結(jié)束語

橋梁的施工工藝復(fù)雜，施工過程中許多難以預(yù)料和估計(jì)的因素可能導(dǎo)致某些部位的應(yīng)力過大或不足，從而成為結(jié)構(gòu)的安全隱患，同時(shí)這些原因也可能導(dǎo)致橋梁線型控制不合理，導(dǎo)致橋梁難以合攏以及成橋線型的美觀，而本文的橋梁施工階段的應(yīng)力監(jiān)測(cè)監(jiān)控，可為橋梁施工的各個(gè)階段提供準(zhǔn)確可靠的測(cè)試數(shù)據(jù)，以保證施工工程質(zhì)量和施工安全，并可為橋梁建成以后的長(zhǎng)期健康監(jiān)測(cè)和狀態(tài)評(píng)估提供基礎(chǔ)性的科學(xué)數(shù)據(jù)。

參考文獻(xiàn)

1 興郭路跨蘇嘉杭高速公路大橋監(jiān)測(cè)報(bào)告[R].中鐵十五局，2009

2 鋼構(gòu)-連續(xù)組合梁橋監(jiān)測(cè)監(jiān)控技術(shù)研究[J].公路工程，2008.33(4):137～144

linear monitoring technology in the prestressed concrete continuous girder

Gu Mudan

Abstract:We dissuse the contents and methods about supervisory measurement and control technique in the prestressed concrete continuous girder， it base on xingguosujiahang expressway. Parameters selection in the structural design of the bridges， the status of construction determine and structure analisis model make the practical process of bridge difficult to match with design of the actual status. Monitoring implementation and monitoring results and theoretical calculation are comparative analysis， it can ensure the bridge security and linear after the completion of bridge.

Key words: prestressed; continuous beam; linear monitoring