摘要:本文以東風(fēng)橋施工為例，介紹了在小半徑懸臂澆筑施工的橋梁中，采用預(yù)埋溫度及內(nèi)力應(yīng)變傳感器，結(jié)合施工監(jiān)控測(cè)量，通過先進(jìn)的計(jì)算軟件，控制施工的線形。

關(guān)鍵詞:懸澆;曲線橋;質(zhì)量控制

中圖分類號(hào):U445.1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1000-8136(2009)30-0012-05

1工程概況

1.1結(jié)構(gòu)概況

忻宏線東風(fēng)大橋?yàn)殡p幅橋。設(shè)計(jì)荷載為公路-I級(jí)，單幅橋面寬度為0.5 m防撞欄+凈11 m+0.5 m防撞欄。該橋左幅起點(diǎn)樁號(hào)為K3+529.5，終點(diǎn)樁號(hào)為K4+078，橋長548.5 m;右幅起點(diǎn)樁號(hào)為K3+544.5，終點(diǎn)樁號(hào)為K4+078，橋長533.5 m。左幅橋型布置為3 m×25 m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)T梁+(2×40) m簡支T梁+(63+2×110+63) m預(yù)應(yīng)力混凝土變截面剛構(gòu)-連續(xù)組合箱梁+40 m簡支T梁;右幅橋型布置為3 m×25 m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)T梁+(40+25) m簡支T梁+(63+2×110+63) m預(yù)應(yīng)力混凝土變截面剛構(gòu)-連續(xù)組合箱梁+40 m簡支T梁。主橋主墩采用鋼筋砼箱型墩、樁基礎(chǔ)，交界墩采用鋼筋砼薄壁墩、樁基礎(chǔ);引橋橋墩為柱式墩，樁基礎(chǔ)。左幅0號(hào)臺(tái)為肋板式臺(tái)，樁基礎(chǔ)，右幅0號(hào)臺(tái)為肋板板凳臺(tái)，樁基礎(chǔ)，10號(hào)臺(tái)為U型臺(tái)、擴(kuò)大基礎(chǔ)。橋梁跨越馬四河、薛梅鐵路和108國道。見圖1。

主橋箱梁為單箱單室變截面箱梁連續(xù)剛構(gòu)，控制斷面梁高:中間支點(diǎn)處6.2 m，邊跨直線段及主跨跨中處2.6 m，其高跨比分別為1∶17.74和1∶42.31。梁高變化段梁底曲線采用二次拋物線。箱梁橫截面為單箱單室直腹板，箱梁頂板寬度為12 m，底寬為6 m，箱梁梁體兩翼緣板懸臂長度為3 m。箱梁橋縱向采用預(yù)應(yīng)力鋼絞線，豎向采用直徑25 mm預(yù)應(yīng)力精軋螺紋粗鋼筋。橫向采用普通鋼筋。箱梁采用掛籃懸臂澆筑施工。箱梁(含齒塊)采用C55砼。

主橋下部主墩為6 m×3.6 m鋼筋砼空心薄壁墩，基礎(chǔ)為4φ2.5 m雙排鋼筋砼群樁。交界墩為6 m×2.0 m鋼筋砼空心薄壁墩，基礎(chǔ)為φ1.5 m雙排鋼筋砼群樁。主橋主墩墩身、交界墩身采用C40砼(主墩頂5 m范圍內(nèi)采用C55砼)，主橋橋墩樁基、承臺(tái)采用C30砼。箱梁結(jié)構(gòu)大樣圖見圖2。

1.2主要技術(shù)條件

(1)荷載等級(jí):公路-I級(jí)。

(2)設(shè)計(jì)洪水頻率:100年一遇。

(3)橋面寬度:整體式雙幅橋，單幅橋?qū)?2.00 m。

(4)航道等級(jí):無通航要求。

1.3施工概況

主橋連續(xù)梁采用三角掛籃懸臂澆注施工，砼垂直運(yùn)輸采用塔吊吊裝。懸澆段和邊跨直線段完成后進(jìn)行全橋合攏，合攏施工順序?yàn)?先兩邊跨合攏，然后次中跨合攏，最后中跨合攏。

施工工藝流程:0#塊托架搭設(shè)→0#塊支架預(yù)壓→0#塊澆筑施工→在0#塊上拼裝掛籃→掛籃懸臂澆筑1 #～11#塊→邊跨直線段施工→邊跨合攏段施工→次中跨合攏施工→中跨合攏段施工。

對(duì)于預(yù)應(yīng)力混凝土剛構(gòu)橋來說，采用懸臂施工法有許多優(yōu)點(diǎn)，但這類型橋梁的形成要經(jīng)過一個(gè)復(fù)雜的過程。在施工過程中如何保證主梁豎向線型偏差及橫向偏移不超過容許范圍、如何保證合攏后的橋面線型良好、如何避免施工過程中主梁出現(xiàn)過大的應(yīng)力等問題，均需進(jìn)行施工監(jiān)控監(jiān)測(cè)。此外，設(shè)計(jì)是在對(duì)結(jié)構(gòu)初始狀態(tài)等其他參數(shù)作出假定的情況下進(jìn)行的，實(shí)際施工時(shí)，結(jié)構(gòu)初始狀態(tài)的失真、理論計(jì)算中邊界條件的模擬、施工步驟的改變以及偶然施工荷載的作用都會(huì)影響結(jié)構(gòu)在施工和成橋時(shí)的狀態(tài)和結(jié)構(gòu)的安全。而施工監(jiān)控監(jiān)測(cè)是根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)結(jié)果所得的結(jié)構(gòu)參數(shù)真實(shí)值進(jìn)行施工階段計(jì)算，確定每個(gè)節(jié)段的立模標(biāo)高，并在施工過程中根據(jù)施工監(jiān)測(cè)成果進(jìn)行誤差分析、預(yù)測(cè)和對(duì)下一立模標(biāo)高進(jìn)行調(diào)整，從而保證成橋后線型、合攏精度及結(jié)構(gòu)內(nèi)力符合規(guī)定值的要求。通過施工監(jiān)控監(jiān)測(cè)能夠確保施工過程中結(jié)構(gòu)的可靠度和安全性，保證橋梁成橋橋面線型及受力狀態(tài)滿足設(shè)計(jì)要求。

2質(zhì)量控制

由于在設(shè)計(jì)計(jì)算中采用的物理力學(xué)參數(shù)與實(shí)際工程中的相應(yīng)參數(shù)值不可能完全一致，施工時(shí)的臨時(shí)荷載也不可能考慮得很完全，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的實(shí)際應(yīng)力與設(shè)計(jì)時(shí)的預(yù)期效果不一致。質(zhì)量控制的目的就是通過在施工現(xiàn)場(chǎng)設(shè)立的實(shí)時(shí)測(cè)量體系，對(duì)施工過程中結(jié)構(gòu)的位移(線型)、內(nèi)力等參數(shù)實(shí)時(shí)跟蹤測(cè)量，根據(jù)對(duì)監(jiān)測(cè)結(jié)果應(yīng)用先進(jìn)的計(jì)算手段進(jìn)行有效的分析、計(jì)算，預(yù)測(cè)施工下一階段設(shè)置的參數(shù)(如施工預(yù)拱度及各梁段立模標(biāo)高等)，保證整個(gè)結(jié)構(gòu)在施工過程中的安全，并最終逼近設(shè)計(jì)成橋狀態(tài)。

3監(jiān)測(cè)依據(jù)

(1)馬四河大橋設(shè)計(jì)圖紙。

(2)《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》(JTG D60-2004)。

(3)《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTG D62-2004)。

(4)《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》(JTJ 041-2000)。

(5)《公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》(JTGF80/1-2004)。

4施工監(jiān)控計(jì)算

監(jiān)控計(jì)算就是利用建立的監(jiān)控計(jì)算體系對(duì)橋梁施工過程中各階段結(jié)構(gòu)的應(yīng)力和位移狀態(tài)及施工控制參數(shù)進(jìn)行計(jì)算和預(yù)測(cè)，為施工提供施工階段控制目標(biāo)值，保證施工順利進(jìn)行并使結(jié)構(gòu)最終達(dá)到或接近設(shè)計(jì)要求的成橋狀態(tài)。懸臂施工連續(xù)梁橋監(jiān)控計(jì)算所采用的方法是正裝法。根據(jù)施工架設(shè)過程對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行正裝施工控制計(jì)算(包括對(duì)結(jié)構(gòu)某些參數(shù)的調(diào)整)，使施工時(shí)結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和變位等同或逼近設(shè)計(jì)目標(biāo)狀態(tài)。

4.1監(jiān)控計(jì)算的主要內(nèi)容

懸臂施工法大跨度剛構(gòu)橋施工監(jiān)控計(jì)算的主要內(nèi)容包括線型控制計(jì)算及應(yīng)力控制計(jì)算兩個(gè)方面。線型控制計(jì)算的主要內(nèi)容首先是根據(jù)施工階段及步驟，考慮臨時(shí)荷載、溫度荷載、預(yù)加應(yīng)力荷載、混凝土收縮徐變等因素的影響，判斷已完成施工線型是否滿足設(shè)計(jì)要求，其次是根據(jù)現(xiàn)有橋梁狀態(tài)對(duì)下一階段施工線型進(jìn)行預(yù)測(cè)，提供立模標(biāo)高等施工參數(shù)。應(yīng)力控制計(jì)算的主要內(nèi)容首先是計(jì)算在各個(gè)施工階段，在各施工荷載及臨時(shí)荷載組合情況下主橋關(guān)鍵截面的應(yīng)力值及安全程度，并與實(shí)測(cè)值進(jìn)行比較，其次是對(duì)下一階段施工進(jìn)行模擬計(jì)算，分析并預(yù)測(cè)關(guān)鍵部位的應(yīng)力水平，對(duì)施工方案是否需要調(diào)整進(jìn)行判斷。

4.2結(jié)構(gòu)計(jì)算

計(jì)算初始狀態(tài)一般可以取用設(shè)計(jì)部門確定的設(shè)計(jì)狀態(tài)作為監(jiān)控計(jì)算初始狀態(tài)。監(jiān)控計(jì)算應(yīng)對(duì)設(shè)計(jì)成橋狀態(tài)進(jìn)行復(fù)核驗(yàn)算，并進(jìn)行優(yōu)化，以確定最優(yōu)的設(shè)計(jì)成橋狀態(tài)，并以此作為監(jiān)控計(jì)算依據(jù)。

根據(jù)橋梁的幾何參數(shù)、結(jié)構(gòu)參數(shù)和設(shè)計(jì)狀態(tài)建立有限元模型。

計(jì)算控制參數(shù)的選擇原則是所選擇的參數(shù)在施工現(xiàn)場(chǎng)是經(jīng)常變化的，并且其變化應(yīng)能較敏感地反應(yīng)出在施工過程中其對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)行為的影響，而且，這些參數(shù)應(yīng)易于表示，易于度量，易于取得。通常情況下，選擇混凝土箱梁的線型(即懸臂端的頂面標(biāo)高)及梁體控制截面的應(yīng)力等。

另外，施工控制參數(shù)包括:結(jié)構(gòu)各構(gòu)件施工前后的標(biāo)高變化和主墩偏位、各構(gòu)件施工前后結(jié)構(gòu)內(nèi)力的變化、預(yù)應(yīng)力束張拉順序及張拉噸位的調(diào)整、結(jié)構(gòu)體系轉(zhuǎn)換時(shí)對(duì)結(jié)構(gòu)參數(shù)的調(diào)整等。

4.3施工狀態(tài)預(yù)測(cè)

監(jiān)控計(jì)算的結(jié)果應(yīng)與設(shè)計(jì)單位的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行核對(duì)，以保證施工安全。計(jì)算的主要內(nèi)容為各施工階段的結(jié)構(gòu)內(nèi)力、應(yīng)力以及線型，同時(shí)提供懸臂澆筑梁段的立模標(biāo)高。

4.4施工后的校核計(jì)算

本階段施工完畢后，將計(jì)算結(jié)果與施工監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行比較，若兩者差別滿足要求，則提出下階段的施工控制參數(shù)以進(jìn)行下階段的施工;若不滿足要求，則根據(jù)最新的實(shí)測(cè)監(jiān)控參數(shù)進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析并對(duì)本施工階段控制參數(shù)的目標(biāo)值進(jìn)行必要的修正。對(duì)每一階段的施工都重復(fù)步驟4.2和4.3的內(nèi)容。

4.5設(shè)計(jì)參數(shù)識(shí)別

在本橋施工控制中，設(shè)計(jì)參數(shù)的識(shí)別就是通過量測(cè)施工過程中實(shí)際結(jié)構(gòu)的行為，分析結(jié)構(gòu)的實(shí)際狀態(tài)與理想狀態(tài)的偏差，用誤差分析理論來確定或識(shí)別引起這種偏差的主要設(shè)計(jì)參數(shù)，經(jīng)過修正設(shè)計(jì)參數(shù)，來達(dá)到控制橋梁結(jié)構(gòu)的實(shí)際狀態(tài)與理想狀態(tài)的偏差的目的，本橋采用施工控制技術(shù)為我公司開發(fā)的自校正調(diào)節(jié)法。該辦法是將自適應(yīng)控制和預(yù)測(cè)控制結(jié)合起來，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)控制。

4.6施工監(jiān)控方法——自校正調(diào)節(jié)法

施工過程中，橋梁的實(shí)際狀態(tài)與理想狀態(tài)存在一定偏差。施工中結(jié)構(gòu)偏離目標(biāo)的原因涉及的范圍極其廣泛，包括設(shè)計(jì)參數(shù)誤差(如材料特性、截面特性、徐變系數(shù)等)、施工誤差(如梁段重量、懸澆誤差、預(yù)應(yīng)力張拉誤差等)、測(cè)量誤差、結(jié)構(gòu)分析模型誤差等。為了分析并調(diào)整這些誤差，達(dá)到最優(yōu)控制，需要運(yùn)用一定的控制理論和方法，把橋梁施工看作為一個(gè)復(fù)雜的隨機(jī)動(dòng)態(tài)過程，根據(jù)結(jié)構(gòu)理想狀態(tài)、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)狀態(tài)和誤差信息進(jìn)行誤差分析，使結(jié)構(gòu)施工的實(shí)際狀態(tài)趨于理想狀態(tài)。

本橋擬采用自校正調(diào)節(jié)法將自適應(yīng)控制與預(yù)測(cè)控制結(jié)合起來，其控制思路是:首先，采用最小二乘法根據(jù)實(shí)測(cè)值對(duì)結(jié)構(gòu)中的設(shè)計(jì)參數(shù)與計(jì)算模型進(jìn)行自校正，重新建立施工目標(biāo)狀態(tài)，然后，運(yùn)用卡爾曼濾波器進(jìn)行狀態(tài)濾波與預(yù)測(cè)，最后用最小二乘法進(jìn)行最優(yōu)化控制調(diào)節(jié)。該方法具備三大功能:①根據(jù)實(shí)測(cè)值不斷地對(duì)計(jì)算模型進(jìn)行自校正;②通過濾波得出結(jié)構(gòu)的真實(shí)狀態(tài)并預(yù)測(cè)未來;③根據(jù)濾波值與預(yù)測(cè)值采用最優(yōu)控制方法對(duì)偏差進(jìn)行調(diào)節(jié)。鑒于它比一般的預(yù)測(cè)控制增加了自校正功能，又比一般的自適應(yīng)方法增加了預(yù)測(cè)和調(diào)節(jié)功能，稱之為自校正調(diào)節(jié)法。

5施工監(jiān)測(cè)

施工控制中的監(jiān)測(cè)內(nèi)容主要包括3個(gè)方面:①線型測(cè)量:橋梁軸線偏位及主梁標(biāo)高測(cè)量;②主梁各控制截面在各施工階段的混凝土應(yīng)力測(cè)試;③溫度場(chǎng)測(cè)量。

5.1橋梁結(jié)構(gòu)線型監(jiān)測(cè)

線型控制是施工監(jiān)控的重要內(nèi)容，線型的好壞直接關(guān)系到梁體的安全，主跨、邊跨的合攏，以及全橋建成通車后的行車舒適度。同時(shí)，監(jiān)控指令的正確合理與否，很大程度上依賴于線型等實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性與真實(shí)性。

按《公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》(JTGF80/1-2004)的要求，對(duì)主梁懸臂澆筑過程中的立模標(biāo)高、局部線型、軸線偏位、同跨對(duì)稱點(diǎn)高程差、合龍段相對(duì)高差、斷面尺寸偏差、已澆段及成橋后主橋系統(tǒng)控制誤差等指標(biāo)進(jìn)行控制監(jiān)測(cè)。

5.2結(jié)構(gòu)應(yīng)力監(jiān)測(cè)

選取具有代表性的截面，埋設(shè)應(yīng)力傳感器，對(duì)其應(yīng)力應(yīng)變進(jìn)行測(cè)試，并通過對(duì)相關(guān)測(cè)試應(yīng)變數(shù)據(jù)進(jìn)行理論分析、誤差分析使其盡可能地接近實(shí)際，從而較準(zhǔn)確的掌握結(jié)構(gòu)的真實(shí)應(yīng)力狀態(tài)。

5.3溫度場(chǎng)測(cè)量

結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)及線型的變化除與結(jié)構(gòu)外荷載狀態(tài)等因素有關(guān)外，還與結(jié)構(gòu)體系所處的溫度場(chǎng)相關(guān)。橋梁結(jié)構(gòu)在橋位處各種環(huán)境因素的影響下，其溫度場(chǎng)的變化主要體現(xiàn)在長期季節(jié)溫差和短期體系溫差兩種形式上，長期季節(jié)溫差主要是由于季節(jié)變換(環(huán)境氣溫)而引起結(jié)構(gòu)整體升降溫，對(duì)結(jié)構(gòu)的影響主要體現(xiàn)在:結(jié)構(gòu)整體升降溫及合攏溫度控制;短期體系溫差主要指橋梁結(jié)構(gòu)在日照等因素的影響下，在結(jié)構(gòu)內(nèi)部產(chǎn)生不均勻溫度場(chǎng)，形成溫度梯度。施工過程中，這兩種形式的溫差均將對(duì)結(jié)構(gòu)的內(nèi)力及線型產(chǎn)生重要影響。因此，必須在施工過程中對(duì)溫度場(chǎng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

6施工監(jiān)測(cè)方法

6.1結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測(cè)

借助施工建立的平面及高程控制網(wǎng)，應(yīng)用三角及精密水準(zhǔn)法對(duì)橋梁進(jìn)行線型監(jiān)測(cè)。

6.1.1線型監(jiān)測(cè)

線型監(jiān)測(cè)是連續(xù)梁施工控制的核心之一，確定好線型測(cè)點(diǎn)非常重要。為確保測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確、可靠，每個(gè)施工塊件腹板上前端頂各布置2個(gè)對(duì)稱的高程觀測(cè)點(diǎn)，以利于在觀測(cè)箱梁撓度的同時(shí)，同時(shí)觀察箱梁是否發(fā)生扭轉(zhuǎn)變形。0#塊的高程觀測(cè)點(diǎn)不但是本塊件箱梁頂板設(shè)計(jì)標(biāo)高的控制點(diǎn)，同時(shí)也是后續(xù)各懸澆節(jié)段高程觀測(cè)的基準(zhǔn)點(diǎn)，因此每個(gè)主墩及次主墩箱梁頂面的高程控制點(diǎn)作加密布置，具體見圖3。塊件的撓度測(cè)點(diǎn)位置設(shè)在距塊件前端10 cm處(距箱梁兩個(gè)腹板中心90 cm)的頂面，并盡量與施工單位共用一套測(cè)點(diǎn)，以互相校核。測(cè)點(diǎn)采用φ16鋼筋制作，并用在垂直方向上與箱梁頂板的上下層鋼筋點(diǎn)焊牢固，并保持垂直，頂端打磨平整，側(cè)緣倒角并露出砼面1 cm，用紅油漆標(biāo)識(shí)。

圖3

6.1.2主梁軸線偏位測(cè)量

主梁軸線偏位測(cè)點(diǎn)布置見圖4，采用視準(zhǔn)法直接測(cè)量。將全站儀或經(jīng)緯儀架設(shè)在墩頂梁面中心，后視另一墩頂梁面中心，視線為基準(zhǔn)線，在梁前端中心標(biāo)記處放置小鋼尺，鋼尺基準(zhǔn)點(diǎn)與梁端中心點(diǎn)重合，用儀器直接讀取鋼尺讀數(shù)，即為軸線偏移值。

(說明:N1、N2為撓度測(cè)點(diǎn)，CP為軸線偏位測(cè)點(diǎn))

圖4主梁軸線偏位測(cè)點(diǎn)布置圖

6.1.3線型測(cè)量儀器設(shè)備

全站儀，精度:±2”。Wild NA2自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀，精度:±0.7 mm/100 km。

6.1.4線型測(cè)量注意事項(xiàng)

(1)線型測(cè)量過程中，當(dāng)各墩之間及各墩與施工控制網(wǎng)之間可以聯(lián)測(cè)時(shí)，應(yīng)進(jìn)行聯(lián)測(cè)，以確保測(cè)量數(shù)據(jù)的可靠、準(zhǔn)確。

(2)為盡量消除溫度對(duì)線型測(cè)量的影響，線型測(cè)量時(shí)間定在溫度相對(duì)恒定時(shí)進(jìn)行，一般在夜間19:00以后或清晨日出8:00之前，并隨季節(jié)調(diào)整。

(3)施工監(jiān)控過程中應(yīng)注意因暫時(shí)不平衡力而引起的主梁和墩身線型的變化。

(4)施工監(jiān)控過程中，應(yīng)注意各種臨時(shí)荷載、掛藍(lán)等力是否平衡。并嚴(yán)格管理各種臨時(shí)荷載的堆放位置。

(5)線型測(cè)量工況:預(yù)應(yīng)力張拉后。特殊情況下可適當(dāng)加密測(cè)量的頻次。

6.2結(jié)構(gòu)應(yīng)力監(jiān)測(cè)

對(duì)大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁而言，由于混凝土材料的非均勻性和不穩(wěn)定性，受設(shè)計(jì)參數(shù)(如材料特性、密度、截面特性等參數(shù))、施工狀況(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，結(jié)構(gòu)的實(shí)際應(yīng)力與設(shè)計(jì)應(yīng)力很難完全吻合，即計(jì)算應(yīng)力不可能準(zhǔn)確反映結(jié)構(gòu)的實(shí)際應(yīng)力狀態(tài)。只有通過理論分析、誤差分析等手段，使測(cè)試應(yīng)力結(jié)果盡可能地接近于結(jié)構(gòu)實(shí)際，才能較準(zhǔn)確地掌握結(jié)構(gòu)的真實(shí)應(yīng)力狀態(tài)。由于混凝土材料的特殊性，測(cè)量應(yīng)力的誤差主要來源于混凝土的實(shí)際彈性模量的差異和混凝土的收縮徐變的影響。為了排除非受力應(yīng)變，在埋入工作應(yīng)力計(jì)的同時(shí)，也埋設(shè)無應(yīng)力計(jì)，測(cè)試混凝土的非應(yīng)力應(yīng)變。從實(shí)測(cè)的總應(yīng)變中減去無應(yīng)力計(jì)測(cè)試的無應(yīng)力應(yīng)變，即可得到由應(yīng)力引起的混凝土應(yīng)變，再根據(jù)混凝土的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系，可以推算混凝土在不同應(yīng)力狀態(tài)下的單軸應(yīng)變計(jì)算公式，從而計(jì)算出混凝土的應(yīng)力。

6.2.1傳感器選擇

基于大橋施工工期長、工作量大(測(cè)量頻繁且須多點(diǎn)同時(shí)讀數(shù))、現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試環(huán)境差(邊施工，邊測(cè)量)，密封、絕緣要求高，溫度變化難于預(yù)測(cè)，因撞擊、振搗損壞傳感器器件的情況不可避免。同時(shí)，還必須設(shè)法排除混凝土收縮徐變對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響。在整個(gè)監(jiān)測(cè)監(jiān)控期間，為了不影響橋梁現(xiàn)場(chǎng)施工進(jìn)度，鑒于同類橋梁施工監(jiān)控的經(jīng)驗(yàn)，擬選用內(nèi)埋式鋼弦應(yīng)變傳感器。目前，工程界普遍認(rèn)為，鋼弦式內(nèi)埋應(yīng)變傳感器量程大、精度高、零漂和溫漂小，且自身防護(hù)破損的能力好，便于長期觀測(cè)，是混凝土應(yīng)變測(cè)量較理想的傳感元件。

根據(jù)混凝土箱梁結(jié)構(gòu)可受到的荷載和溫度變化情況，選用鋼弦式記憶智能數(shù)碼應(yīng)變計(jì)。其主要指標(biāo)如下:量程±1 500 με、靈敏度1 με、長期穩(wěn)定性2 με～3 με。配合使用無應(yīng)力計(jì)，檢測(cè)儀器為鋼弦頻率巡檢儀。

6.2.2測(cè)試斷面及測(cè)點(diǎn)布置方案

實(shí)踐表明:箱型截面整體性好，結(jié)構(gòu)剛度大，承受正、負(fù)彎矩及抗扭能力強(qiáng)，是一種經(jīng)濟(jì)合理的截面形式。單箱單室薄壁截面，可提高單位面積的慣性矩，可采用箱梁頂板橫向預(yù)應(yīng)力與腹板內(nèi)豎向預(yù)應(yīng)力配筋來解決長懸臂箱梁的受力問題。對(duì)于大跨度三向預(yù)應(yīng)力混凝土剛構(gòu)橋，箱梁結(jié)構(gòu)在混凝土懸澆中各截面的應(yīng)力分布有很大的差別，起控制作用的因素是主梁的自重、掛籃和預(yù)應(yīng)力，因此監(jiān)測(cè)主梁的上下緣正應(yīng)力就顯得尤為重要。

應(yīng)力測(cè)試斷面的選擇主要考慮以下因素:①結(jié)構(gòu)受力的關(guān)鍵截面;②施工流程;③本橋自身特點(diǎn);④結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性;⑤結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的受力特點(diǎn)。

6.2.3鋼弦應(yīng)變計(jì)埋設(shè)

為保證埋設(shè)的鋼弦應(yīng)變計(jì)有較高的成活率，需對(duì)埋設(shè)的應(yīng)變計(jì)特殊處理和進(jìn)行多項(xiàng)檢查。在操作中盡可能準(zhǔn)確地使鋼弦應(yīng)變計(jì)與縱向應(yīng)力方向保持一致。為防止混凝土澆筑過程中傳感器的竄位和角度改變，埋設(shè)時(shí)用扎絲將傳感器較牢捆扎在鋼筋上。

6.2.4箱梁應(yīng)力測(cè)量工況

混凝土箱梁的懸澆過程大致可分為3個(gè)工序:①掛籃前移、立模;②混凝土澆筑;③預(yù)應(yīng)力張拉。則應(yīng)力測(cè)量工況為:懸臂施工的前1個(gè)～2個(gè)階段，在混凝土澆筑后和預(yù)應(yīng)力張拉后測(cè)量;后續(xù)節(jié)段正常施工，在預(yù)應(yīng)力張拉后測(cè)量，合攏前適當(dāng)加密;然后對(duì)體系轉(zhuǎn)換后箱梁結(jié)構(gòu)各工況改變后的應(yīng)力進(jìn)行監(jiān)測(cè)，直至箱梁竣工。特殊情況下，可適當(dāng)加密箱梁應(yīng)力的監(jiān)測(cè)頻次。測(cè)量時(shí)間選定在每一工況結(jié)束后3 h～6 h為宜，同時(shí)，在每一施工階段，各工況測(cè)量時(shí)的溫度變化不能太大。

6.3結(jié)構(gòu)溫度監(jiān)測(cè)

溫度場(chǎng)測(cè)量采用JMT-36半導(dǎo)體智能型溫度傳感器進(jìn)行。

JMT-36智能型溫度傳感器主要性能:精度±0.5 ℃，穩(wěn)定性±0.5 ℃，測(cè)量范圍-40 ℃～150 ℃，線性誤差±0.3 ℃;其測(cè)量結(jié)果可不受接長導(dǎo)線長度影響，測(cè)量儀器采用ZX-300型巡檢儀。

溫度場(chǎng)的測(cè)量值作為控制參數(shù)供施工控制計(jì)算之用。

6.4施工線型控制目標(biāo)

兩合攏兩側(cè)主梁懸臂端高差小于1 cm，要求結(jié)構(gòu)的線形平順最大誤差與設(shè)計(jì)線形比較小于3 cm。

6.5箱梁懸澆高程控制示意圖

見圖5、圖6。

7投入施工監(jiān)控的儀器設(shè)備

根據(jù)本橋監(jiān)控監(jiān)測(cè)的要求，采用兩套通過實(shí)際工程使用檢驗(yàn)的施工控制專用軟件進(jìn)行計(jì)算分析，以及進(jìn)行全過程施工控制及預(yù)測(cè)。

序號(hào)儀器設(shè)備名稱數(shù)量(臺(tái)套)用 途

1便攜式計(jì)算機(jī)1數(shù)據(jù)處理

室內(nèi)作業(yè)

2國產(chǎn)便攜式打印機(jī)1室內(nèi)作業(yè)

3ZX-300巡檢儀1應(yīng)力監(jiān)測(cè)

4巡檢儀集線箱4應(yīng)力監(jiān)測(cè)

溫度測(cè)量

5全站儀1線型測(cè)量

6Wild NA2自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀1線型測(cè)量

7ZX-212A型弦式記憶智能數(shù)碼應(yīng)變計(jì)若干應(yīng)力監(jiān)測(cè)

8JMT-36智能型溫度傳感器若干溫度測(cè)量

9Midas軟件1結(jié)構(gòu)計(jì)算

10其他常用工具(如鋼尺、鋼板尺、鋼卷尺、垂球、三角尺和計(jì)算器等)若干

通過施工監(jiān)控，馬四河大橋施工合龍線形偏位為15 mm，高程偏差為8 mm，滿足設(shè)計(jì)及監(jiān)控的要求。

3-3、4-4、9-9、10v10、14-14 2-2、5-5、6-6、7-7、11-11、12-12、

和15-15截面(左幅) 13-13和16-16截面截面(左幅) (c)1-1和8-8橋墩截面

(b)主梁截面應(yīng)力測(cè)點(diǎn)布置點(diǎn)應(yīng)力測(cè)點(diǎn)布置圖(左幅)

(說明:溫度傳感器的布置見上圖。全橋合計(jì):埋入式應(yīng)變傳感器70個(gè)，表面式應(yīng)變傳感器8個(gè)，溫度傳感器70個(gè)。)

圖6

參考文獻(xiàn)

1 《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》(JTG D60-2004)

2 《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTG D62-2004)

3 《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》(JTJ 041-2000)

4 《公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》(JTGF80/1-2004)

Control Hangs Pouring Short Radius Curve Bridge’s Construction Quality

Du Yuelin

Abstract: East of this article the air crossing construction is an example， introduced in the small radius bracket construction’s bridge， uses buries the temperature and the endogenic force strain sensor in advance， the union construction monitoring survey， through advanced computation software， control construction linear.

Key words: hangs the pouring; curve bridge; quality control