張 昕

（上海同濟(jì)建設(shè)工程質(zhì)量檢測(cè)站，上海 200092）

1 工程概況

泐馬河大橋?yàn)樯虾＼壍澜煌?6號(hào)線跨越一內(nèi)河航道的軌道交通高架橋，主橋?yàn)?7.5 m+145 m+87.5 m三跨V形墩預(yù)應(yīng)力混凝土變高度連續(xù)剛構(gòu)橋，截面形式為單箱單室。V形墩理論高度19.44 m，開口寬度為36.234 m，開口夾角為85.964°，斜腿截面為4.5 m（橫向?qū)挘?.6 m（縱向厚）的矩形，斜腿交點(diǎn)處的墩底截面尺寸為4.5 m×4.5 m。0號(hào)段長(zhǎng)39 m，斜腿中心線與梁底交點(diǎn)處理論梁高7.215 m，墩頂箱梁截面高5.5 m，主梁在與V形墩固結(jié)處設(shè)置1.8 m厚橫隔板。V形墩及上部0號(hào)段設(shè)計(jì)混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C60，V形墩與箱梁0號(hào)段結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 V形墩及0號(hào)段結(jié)構(gòu)示意圖（單位：mm）

2 V墩及0號(hào)段施工方案

V形墩與0號(hào)段采用平衡支架法施工。V形墩采用水平分層法澆筑施工，0#塊箱梁采取豎向分層澆筑，混凝土分兩次澆筑完畢，第一次澆筑箱梁底板至腹板頂，第二次澆筑箱梁頂板。

2.1 V形墩施工方案

V形墩斜腿部分采用圓管形鋼支架，通過(guò)鋼板與其焊接形成外部勁性骨架系統(tǒng)；采用定型鋼模作為模板體系，并利用對(duì)拉桿控制澆筑過(guò)程中模板的變形。圖2為V形墩外支架體系立面圖。

圖2 V形墩外支架立面圖

V形墩斜腿混凝土分兩次澆筑：第一次澆筑至標(biāo)高7.1 m處，為墩底底座及斜腿根部；第二次澆筑至標(biāo)高13.87 m處，為斜腿與0號(hào)段底板弧線交接處。施工時(shí)豎向荷載主要由下部底座球形鋼支座、臨時(shí)支承塊及底部?jī)蓚?cè)鋼模支架體系承擔(dān)，水平荷載主要由外置式勁性骨架及縱向水平拉桿承擔(dān)。

主要的施工順序?yàn)椋褐Ъ艽钤O(shè)并預(yù)壓后安裝V形墩鋼板底座，再進(jìn)行V形墩底座鋼筋綁扎和外側(cè)模板安裝固定，然后澆筑V形墩底座混凝土（第一次澆筑）；等混凝土強(qiáng)度達(dá)到90%后對(duì)結(jié)合面進(jìn)行鑿毛處理，并綁扎斜腿鋼筋和安裝斜腿上部的外側(cè)模板，然后澆筑V墩斜腿混凝土（第二次澆筑），等混凝土強(qiáng)度達(dá)到要求后對(duì)結(jié)合面進(jìn)行鑿毛處理。

2.2 0號(hào)段施工方案

0號(hào)段主梁節(jié)段長(zhǎng)39 m，腹板高度5.5 m～6.396 m，同時(shí)由于兩側(cè)公路橋梁限制，箱梁翼板與箱體不能整體一次澆筑，且混凝土體積大，鋼筋、各向預(yù)應(yīng)力鋼束及其孔道密集交錯(cuò)，因此混凝土澆筑必須采用縱向分段、水平分層的施工方法。

整個(gè)0號(hào)段的支架體系為三角區(qū)內(nèi)的T形平衡內(nèi)支架和部分V墩外支架，圖3為T形平衡內(nèi)支架立面圖。斜腿兩側(cè)之間的0號(hào)段施工荷載由T形內(nèi)支架承擔(dān)，斜腿外側(cè)0號(hào)段部分施工荷載由V形墩外支架承擔(dān)。混凝土澆筑采取縱向水平分層澆筑的措施，先澆筑箱梁底板及與V形墩斜腿頂部相交部分，以形成穩(wěn)定的倒三角結(jié)構(gòu)，然后再澆筑箱梁腹板，澆筑頂板混凝土。

圖3 T形平衡內(nèi)支架立面圖

0號(hào)段主要施工順序?yàn)椋篤形墩斜腿澆筑完成以后搭設(shè)T形平衡內(nèi)支架，在支架上鋪設(shè)箱梁底模及腹板側(cè)模并綁扎鋼筋，然后澆筑箱梁底板及腹板混凝土，待混凝土強(qiáng)度達(dá)到70%后對(duì)結(jié)合面進(jìn)行鑿毛處理，搭設(shè)箱梁頂板支架綁扎鋼筋，澆筑頂板混凝土，最后張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋并拆模。

3 施工控制難點(diǎn)分析及對(duì)策

3.1 施工控制難點(diǎn)

在0號(hào)段澆筑前，V墩為斜懸臂結(jié)構(gòu)，在自身重力和后續(xù)0號(hào)段重力的作用下，斜腿根部將產(chǎn)生一定的水平力和彎矩。若支架剛度不足，V墩將會(huì)產(chǎn)生過(guò)大的變形。如不加以控制，則有可能使V墩開裂，甚至導(dǎo)致施工的安全性不足。由于受到場(chǎng)地和支架布設(shè)的限制，對(duì)V墩結(jié)構(gòu)的變形進(jìn)行直接監(jiān)測(cè)存在較大難度。結(jié)合該橋結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和V墩的施工方法，V墩結(jié)構(gòu)的施工控制實(shí)質(zhì)就是V墩支架的變形控制。

3.2 施工控制內(nèi)容

施工過(guò)程中，為防止V墩根部開裂，不僅要進(jìn)行V墩外支架的變形監(jiān)測(cè)，以保證支架的穩(wěn)定性和結(jié)構(gòu)施工的安全性。同時(shí)，為了檢驗(yàn)V墩結(jié)構(gòu)的應(yīng)力狀態(tài)，需對(duì)關(guān)鍵截面進(jìn)行應(yīng)力測(cè)試。因此，V墩及0號(hào)段的施工控制需以支架變形監(jiān)測(cè)為主，并結(jié)合V墩結(jié)構(gòu)及臨時(shí)拉桿的應(yīng)力監(jiān)測(cè)。

3.2.1 支架變形監(jiān)測(cè)

幾何變形控制主要針對(duì)施工時(shí)的V墩外支架、平衡架的關(guān)鍵控制點(diǎn)進(jìn)行變形監(jiān)測(cè)。支架的變形不僅在一定程度反映了V墩的變形，同時(shí)可使支架和拉桿在施工中的安全穩(wěn)定得到有效的控制，使構(gòu)件的變形均處于合理范圍內(nèi)。

考慮到施工監(jiān)測(cè)的便利及各控制指標(biāo)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，選定各對(duì)拉桿在V墩外支架上的錨固點(diǎn)為支架變形的監(jiān)測(cè)點(diǎn)，立面布置如圖4所示。該測(cè)點(diǎn)的水平位移為對(duì)拉桿的實(shí)際伸長(zhǎng)量，與對(duì)拉桿的內(nèi)力存在物理對(duì)應(yīng)關(guān)系。

圖4 V墩外支架變形測(cè)點(diǎn)布置圖

3.2.2 應(yīng)力監(jiān)測(cè)

應(yīng)力監(jiān)測(cè)包括V墩和0號(hào)段結(jié)構(gòu)的控制截面應(yīng)力和臨時(shí)對(duì)拉桿應(yīng)力。

V墩及0號(hào)段控制截面的應(yīng)力是施工控制的重要內(nèi)容之一，是整個(gè)施工過(guò)程中的安全預(yù)警系統(tǒng)。通過(guò)某個(gè)施工階段實(shí)測(cè)截面的應(yīng)力或應(yīng)力變化量來(lái)判斷結(jié)構(gòu)是否處于合理的受力狀態(tài)，以此來(lái)保證結(jié)構(gòu)的安全性。根據(jù)結(jié)構(gòu)的受力特性，縱橋向選擇的應(yīng)力測(cè)點(diǎn)如圖5所示。

圖5 V墩及0號(hào)段應(yīng)力測(cè)試斷面布置圖

臨時(shí)拉桿在施工中起到重要的作用，不僅增加V墩模板支架的剛度，而且可以通過(guò)張拉來(lái)控制V墩的變形，改善V墩結(jié)構(gòu)的受力。故在施工中有必要對(duì)其受力進(jìn)行監(jiān)測(cè)。采用壓力傳感器來(lái)測(cè)試?yán)瓧U應(yīng)力。

3.2.3 支架結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性控制

無(wú)論采用何種施工方法，支架結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性極為重要。采用滿堂支架結(jié)合臨時(shí)對(duì)拉桿的施工方法時(shí)，兩側(cè)混凝土須對(duì)稱澆筑，拉桿受力須均勻。V墩外支架和T形平衡架的穩(wěn)定性包括支架的整體穩(wěn)定性和主要局部構(gòu)件的穩(wěn)定性。

3.2.4 施工安全控制

V墩及0號(hào)段的施工安全控制是施工控制的重要內(nèi)容，同時(shí)施工安全控制又是V墩及0號(hào)段支架的變形控制、結(jié)構(gòu)構(gòu)件的應(yīng)力控制和支架結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性控制的綜合體現(xiàn)。

4 施工控制結(jié)果分析

表1為V墩支架變形及V墩與0號(hào)段結(jié)構(gòu)應(yīng)力的主要監(jiān)測(cè)工況。采用ANSYS有限元程序?qū)χЪ芙Y(jié)構(gòu)進(jìn)行施工過(guò)程計(jì)算分析，將變形計(jì)算結(jié)果作為支架變形監(jiān)測(cè)的理論控制值。

表1 主要監(jiān)測(cè)工況一覽表

4.1 支架變形監(jiān)測(cè)結(jié)果

表2為V墩與0號(hào)段施工過(guò)程中左墩左側(cè)支架測(cè)點(diǎn)水平變形的監(jiān)測(cè)結(jié)果，以此為例來(lái)說(shuō)明V墩及0號(hào)段施工控制的成果。支架最大變形發(fā)生在整個(gè)V墩與0號(hào)段混凝土澆筑后的工況（工況5），支架測(cè)點(diǎn)6在此時(shí)實(shí)測(cè)的水平變形值為11 mm。在整個(gè)V墩與0號(hào)段施工過(guò)程中，水平變形的實(shí)測(cè)值與理論值相差較小，其誤差均在3 mm之內(nèi)。無(wú)論是理論計(jì)算結(jié)果還是實(shí)測(cè)結(jié)果都表明，支架的變形均較小，支架系統(tǒng)的整體剛度較大。

表2 左墩左側(cè)支架變形監(jiān)測(cè)結(jié)果一覽表（單位：mm）

4.2 應(yīng)力監(jiān)測(cè)結(jié)果

結(jié)構(gòu)的應(yīng)力監(jiān)測(cè)是反映結(jié)構(gòu)是否處于安全狀態(tài)的最直觀的指標(biāo)。在V形墩與0號(hào)段施工過(guò)程中，V墩的應(yīng)力狀態(tài)是控制重點(diǎn)之一，主要是防止V墩底部?jī)?nèi)側(cè)拉應(yīng)力過(guò)大而使混凝土過(guò)早開裂。在V墩底部和與0號(hào)段結(jié)合處的兩側(cè)斜腿上布置了應(yīng)變計(jì)（如圖5所示），從而對(duì)各階段測(cè)點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

表3為左墩斜腿控制截面應(yīng)力實(shí)測(cè)值與理論值對(duì)比（壓應(yīng)力為負(fù)值）。從表3的數(shù)據(jù)可以看出，實(shí)測(cè)值均大于理論計(jì)算值。除了在澆筑V墩底部混凝土?xí)r，斜腿內(nèi)側(cè)出現(xiàn)較小的拉應(yīng)力外，在其他施工工況中，V墩結(jié)構(gòu)全截面受壓。理論值與實(shí)測(cè)值之間的最大偏差在1.5 MPa以內(nèi)，且誤差偏于結(jié)構(gòu)受力安全的一側(cè)。從各個(gè)工況之間的應(yīng)力增量來(lái)看，控制截面應(yīng)力變化趨勢(shì)與計(jì)算值基本相符，有效地驗(yàn)證了各施工階段結(jié)構(gòu)的實(shí)際受力狀況。

表3 左墩應(yīng)力監(jiān)測(cè)結(jié)果一覽表（單位：MPa）

5 結(jié)語(yǔ)

根據(jù)泐馬河大橋V形墩與0號(hào)段的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和施工方案，研究確定了以V墩外支架的變形監(jiān)測(cè)，與V墩及0號(hào)段結(jié)構(gòu)關(guān)鍵控制斷面的應(yīng)力監(jiān)測(cè)相結(jié)合的施工控制方法。

根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)與理論計(jì)算數(shù)據(jù)的比較分析可以得出，無(wú)論是結(jié)構(gòu)線形狀態(tài)還是控制截面的應(yīng)力狀態(tài)都基本相符。個(gè)別工況的應(yīng)力實(shí)測(cè)值與理論值相差較大，但數(shù)值變化趨勢(shì)相同，充分掌握了V墩與0號(hào)段施工過(guò)程中結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)的變化。工程實(shí)踐結(jié)果表明，針對(duì)泐馬河大橋V墩與0號(hào)段的施工控制方法合理，可以為同類結(jié)構(gòu)施工控制提供有益的借鑒。

[1]石雪飛,項(xiàng)海帆.斜拉橋施工控制方法的分類分析[J].同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào),2001,29(1).

[2]石雪飛,鄭信光,張凱生.懸臂澆筑混凝土斜拉橋施工控制[J].橋梁建設(shè),2001，(5).

[3]阮欣,石雪飛.大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋施工控制的現(xiàn)狀與展望[J].公路交通科技,2004,21(11).