李全彪

(唐山交通建設工程監(jiān)理咨詢有限責任公司　唐山　063000)

某連續(xù)剛構橋懸臂法施工監(jiān)控

李全彪

(唐山交通建設工程監(jiān)理咨詢有限責任公司唐山063000)

摘要橋梁施工階段控制是一項系統(tǒng)工程，尤其是復雜橋梁體系施工的控制，系統(tǒng)的運行貫穿于橋梁施工的始終。文中結合某實際大跨徑預應力混凝土梁橋施工控制的工程實踐，從施工控制的基本流程，施工控制方法，施工過程模擬分析，以及施工監(jiān)控的方法與儀器等方面進行了總結和論述。

關鍵詞連續(xù)剛構橋施工監(jiān)控模擬分析預拱度

橋梁施工，尤其是復雜橋梁的施工是一個系統(tǒng)工程。自開工到竣工，橋梁構件的應力和變形將受到許多確定和不確定因素的影響，包括設計計算模型、材料性能、施工誤差、施工臨時荷載、預應力損失、收縮徐變，以及溫度等諸多因素，這些因素在理想狀態(tài)與實際狀態(tài)之間存在的差異，可能導致合龍困難、成橋線型與內(nèi)力狀態(tài)偏離設計要求，從而給橋梁施工安全、主梁線形、結構可靠性、行車條件和經(jīng)濟性等方面帶來不同程度的不利影響。因此，在整個施工過程中，必須實施有效的施工控制，通過實時監(jiān)測、識別、調(diào)整、預測等措施來保證設計目標的實現(xiàn)[1]。

1　工程概況

某橋連續(xù)剛構橋全長484m,橋梁寬度13m。上部結構為52m+4×95m+52m預應力混凝土變截面連續(xù)剛構橋。墩頂0號梁段長11m，與主橋墩組成5個T形懸臂梁，各分為11對梁段；其梁段組成為6×3.5m+5×4m?？缰泻淆埗伍L2m，邊跨合龍段長2m，邊跨現(xiàn)澆段長3.5m。墩頂梁高560cm，跨中梁高200cm，梁高按照2次拋物線變化。0～7號梁段腹板厚70cm，7～9號梁段變化至50cm，其他為50cm。主橋下部結構橋墩采用雙薄壁墩結構，主墩橫橋向寬度700cm，順橋向寬度220cm。2薄臂墩間距離460cm。主橋采用C50混凝土，墩身采用C40混凝土，承臺采用C30混凝土，樁基礎采用C25混凝土。設計荷載：公路-I級。橋梁布置見圖1。

圖1　橋梁布置圖(單位：m)

2　施工階段的結構模擬計算與分析

2.1橋梁施工控制方法

橋梁施工控制一般分為事后控制法、自適應控制法、最大寬容度法、預測控制法等。本項目選用目前在橋梁監(jiān)控中應用較為廣泛的自適應控制方法，其基本原理為：通過施工過程數(shù)據(jù)反饋，不斷更新用于施工控制的跟蹤分析程序的相關參數(shù)，使計算分析程序適應實際施工過程，從而較準確地反映實際施工過程，然后以計算分析結果指導下一施工步驟[2]。其基本流程主要包括以下幾點：①以設計的成橋狀態(tài)為目標，按照規(guī)范規(guī)定的各項設計參數(shù)確定每一施工步驟應達到的分目標，并建立施工過程跟蹤分析程序；②根據(jù)上述分目標開始施工，并測量實際結構的變形等數(shù)據(jù)；③根據(jù)實際測量的數(shù)據(jù)分析和調(diào)整各統(tǒng)計參數(shù)，以調(diào)整后的參數(shù)重新確定以后各施工步驟的分目標，建立新的跟蹤分析程序;④反復上述過程即可使跟蹤分析程序的計算與實際施工相吻合，各分目標也成為可實現(xiàn)的目標，進而利用跟蹤分析程序來指導以后的施工過程和必要的調(diào)整與控制。

2.2分析數(shù)字模型建立方法

目前，橋梁施工過程模擬分析方法主要有：正裝計算法，倒裝計算法和無應力計算法，是對各施工階段進行結構變形和受力分析。本項目采用MidasCivil軟件建立數(shù)字模型，用正裝計算法，能較好地模擬橋梁結構的實際施工過程，混凝土收縮、徐變等時間效應在各個施工階段也可逐步計入。

在確定計算模型時，主要應注意以下幾點：①結構的梁高、慣性矩等幾何特征必須計算正確；②結構的張拉力必須嚴格控制；③溫度對結構的影響較復雜，通常的做法是對季節(jié)性溫差在計算中予以考慮，對日照溫差則在觀測中采取一些措施予以消除，減小其影響；④確定計算模型時，單元劃分主要根據(jù)主梁每次施工長度來確定，每塊懸澆箱梁可為一個單元；⑤主墩單元的多少對結構分析精度影響不大，按一般劃分原則進行單元和結構劃分；⑥MIDAS程序中的梁單元是符合平截面假定理論的，所以橫斷面的剛度非常大。對于梁單元考慮橫、豎向預應力沒有實際意義。

2.3預拱度設置

連續(xù)剛構橋主梁施工過程中的變形控制主要通過混凝土澆筑前立模標高的調(diào)整來實現(xiàn)，而立模標高并不等于設計中橋梁建成后的標高，總要設一定的預拱度，以抵消施工中產(chǎn)生的各種變形(撓度)。其計算公式如下：

3　橋梁線形監(jiān)測與控制

3.1變形監(jiān)測

主梁高程采用高精度徠卡電子水準儀進行測量，測出施工各節(jié)段撓度控制測點標高的改變量，即橋梁各施工階段工況發(fā)生改變后結構的變形量。軸線測量是觀測已施工節(jié)段的中線點相對于橋軸線的偏距。為了保證邊、中跨按設計中線正確合龍，必須控制主梁中線偏差值。軸線測量與高程線性測量時間同步，采用全站儀測量各點三維坐標的方法測得。懸澆節(jié)段標高測點見圖2。

圖2　懸澆階段標高測點

為消除日照溫差引起的梁體的不規(guī)則變化，線形測量選擇在溫度變化小、氣候穩(wěn)定的時間段進行。位移測試時間嚴格安排在清晨(5：30～7：30)時間段完成，并盡可能縮短測量工作持續(xù)的時間。

3.2變形監(jiān)控結果

由于實測數(shù)據(jù)量大, 現(xiàn)將1～7號塊各截面的預應力鋼筋張拉后的理論標高和實測標高值列于表1。表中數(shù)據(jù)表明, 各截面實測標高與理論標高的差值均小于規(guī)范規(guī)定的15mm的要求, 且差值較小, 各節(jié)段標高均處于有效的控制范圍。

表1　1～7號塊實測標高和理論標高比較表　m

4　應力監(jiān)測與分析

4.1應力監(jiān)測

主梁是主要受力構件，其各部位受力情況關系到結構是否安全，為此，必須在關鍵截面和關鍵部位設置應力測點，以監(jiān)測其應力變化情況，并和設計計算值進行比較，檢查其應力是否超限，以便及時進行施工預警，保障施工安全[4]。

根據(jù)5跨預應力混凝土連續(xù)剛構橋懸臂施工時的受力特點和施工控制的主要目的，確定正應力監(jiān)測斷面10個。分別布置在墩頂根部附近截面、合龍口控制截面、1/4控制截面等處。

在測試截面每個測點都布置振弦式應變計，優(yōu)點是儀器穩(wěn)定性好，測試精度較高，并帶有溫度傳感功能，價格相對較便宜，操作較簡單，實際操作時利用集線箱將同一截面和相鄰截面的應力測點連接在一起，形成數(shù)據(jù)采集子站，在每一工況結束后，利用讀數(shù)儀和集線箱快速采集應變計的頻率變化，根據(jù)應變計頻率和應變的相互關系，得出該工況相應測點的應變，進而換算成應力。

4.2應力監(jiān)測結果與分析

應變計算公式為：應變=應變計最小讀數(shù)×ΔF(模數(shù)值)+溫度修正，由應力=彈性模量×應變得到實際狀態(tài)下應力值[5]。圖3為主梁3號墩根部截面測點實測應力變化曲線。

圖3　主梁3號墩根部截面測點實測應力變化曲線

從圖3可以看出，主梁懸臂澆筑的整個施工過程中，根部截面基本都處于全截面受壓狀態(tài)，且壓應力隨著澆筑梁段增加明顯變大，壓應力增幅均勻，實測應力分布曲線基本符合理論分析的應力曲線分布趨勢，在監(jiān)控過程中未發(fā)現(xiàn)異常情況。應力實測值與理論值吻合較好，存在的偏差主要是由于未剝離的徐變引起的虛應變使應變傳感器發(fā)生了非受力變形引起，因此主要從實測應力分布狀況和應力增幅來判斷結構受力是否安全。

5　結語

工程實踐表明，對懸臂現(xiàn)澆預應力連續(xù)剛構橋的施工實施監(jiān)控可以及時發(fā)現(xiàn)、糾正施工過程中種種不精確因素造成的橋梁線形和應力的偏差。橋梁監(jiān)控監(jiān)測通過參數(shù)識別、不斷調(diào)整結構有限元模型中各種參數(shù)與實際結構的差別，達到指導施工，保障施工安全，直至橋梁達到順利合龍，成橋后橋梁線形優(yōu)美，應力狀態(tài)合理的效果。

參考文獻

[1]馬保林.高墩大跨連續(xù)剛構[M].北京：人民交通出版社,2001.

[2]向中富.橋梁施工控制技術[M].北京：人民交通出版社,2001.

[3]邱順冬.橋梁工程軟件MidasCivil常見問題解答[M].北京：人民交通出版社,2009.

[4]北京邁達斯技術有限公司.用建模助手作懸臂施工FCM施工階段分析[M].北京:北京邁達斯技術有限公司,2010.

[5]劉成龍,陳強,李振偉.溫度對懸澆法施工橋梁長懸臂箱梁標高的影響及其對策[J].橋梁建設,2003(1):39-42.

收稿日期：2015-06-07

StudytotheGeneralDesignoftheStandaloneStandard-span
Bridge'sExpansionandReconstructionUndertheNewRegulations

Hu Tieshan1，HeBowen2

(1.HubeiProvincialCommunicationsPlanningandDesignInstitute,Wuhan430051,China；

2.CCCCSecondHighwayConsultantsCo.,Ltd., 430056Wuhan,China)

Abstract：As the development of the economy and civil engineering, the major tasks of the road infrastructure constructions have become to rebuild and expand the existing roads. With the implementation of the new regulations, rebuilding and expanding the bridges has become the most important and difficult tasks. This paper summarizes what's defined by the new regulations, proposals the guidelines for bridge rebuilding and expansion, and discusses the solutions of the bridges' main structure and surface's rebuilding and expansion.

Key words:new standard; average highway; bridge engineering; bridge widening; bridge surface pavement

DOI10.3963/j.issn.1671-7570.2015.04.009