謝東升 黃齊龍

(湖北省路橋集團(tuán)有限公司， 湖北 武漢 430056)

大跨度連續(xù)剛構(gòu)橋具備跨越性能較強(qiáng)、受力科學(xué)、行車平穩(wěn)、經(jīng)濟(jì)性較好的特點(diǎn)，在國(guó)內(nèi)大跨徑橋梁中所占比重較大。通常來(lái)說(shuō)，連續(xù)剛構(gòu)橋的作業(yè)采取掛籃懸臂現(xiàn)澆的形式，在實(shí)際作業(yè)時(shí)，因?yàn)椴牧稀⑷藛T管理、施工技術(shù)、環(huán)境及施工效率等各方面因素，導(dǎo)致橋梁線形就內(nèi)力和原本設(shè)計(jì)方案存在較大的矛盾性，有時(shí)合攏都存在較大的難度。因此在實(shí)際作業(yè)過(guò)程中，一定要?jiǎng)討B(tài)監(jiān)測(cè)橋梁受力及線性情況，并且有效調(diào)整、監(jiān)測(cè)及控制，可見(jiàn)施工監(jiān)控具備極其重要的實(shí)際價(jià)值及意義。

1 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋的分析

連續(xù)剛構(gòu)橋原本發(fā)源于 T型鋼構(gòu)橋，其優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在可以在混凝土梁式橋的施工過(guò)程中運(yùn)用懸臂。此橋梁架構(gòu)早在19世紀(jì)中期時(shí)就有相關(guān)例子，那時(shí)橋梁基本上是選用支架施工技術(shù)，其具體結(jié)構(gòu)涵蓋了簡(jiǎn)支架、懸臂架、連續(xù)梁等。如今，這些結(jié)構(gòu)不斷發(fā)展，漸漸衍生出了無(wú)支架施工技術(shù)及預(yù)應(yīng)力工藝。到19世紀(jì)末期，開(kāi)始出現(xiàn)了在混凝土構(gòu)件里添加鋼筋、低碳鋼筋施工技術(shù)，進(jìn)而使預(yù)應(yīng)力得到強(qiáng)化。20世紀(jì)時(shí)期，憑借高強(qiáng)度鋼絲強(qiáng)化預(yù)應(yīng)力的方法獲得了極大的成功，并且促進(jìn)了預(yù)應(yīng)力混凝土施工工藝的普及。懸臂施工技術(shù)主要就是使體系平衡得到有效控制，之后在20世紀(jì)中期，衍生了T型架構(gòu)。1985年，澳大利亞第一次修建了門道橋，主梁的施工材料選擇高強(qiáng)度混凝土，標(biāo)志著建筑的突破性成就，并且有效推動(dòng)了連續(xù)剛構(gòu)橋的建設(shè)及發(fā)展。目前，材料及科技的不斷發(fā)展，漸漸運(yùn)用輕型化的混凝土材料，再加上高效率施工設(shè)備的運(yùn)用，極大地推動(dòng)著連續(xù)鋼構(gòu)橋的建設(shè)及發(fā)展。

2 實(shí)測(cè)相關(guān)參數(shù)

通常來(lái)說(shuō)，應(yīng)該基于相關(guān)規(guī)范運(yùn)用結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的各項(xiàng)參數(shù)，并且有些設(shè)計(jì)參數(shù)一定要采取現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，進(jìn)而在實(shí)際施工之前，有效修訂各項(xiàng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)，借助結(jié)構(gòu)計(jì)算的各項(xiàng)結(jié)果，能對(duì)原設(shè)計(jì)線形進(jìn)行修訂，進(jìn)而使該橋在竣工之后能符合各項(xiàng)設(shè)計(jì)條件。通常來(lái)說(shuō)，測(cè)定參數(shù)包括：商品混凝土的3d、7d、14d、28d、3月、半年及1年齡期的彈模。此外，借助現(xiàn)場(chǎng)取樣及實(shí)驗(yàn)室測(cè)驗(yàn)的方式進(jìn)行商品混凝土容重的測(cè)量[1]。主跨應(yīng)力、撓度的決定因素包括商品砼的收縮、徐變，應(yīng)該有效測(cè)定樣本，可是因?yàn)楸O(jiān)控立項(xiàng)相對(duì)較晚，但是相關(guān)測(cè)驗(yàn)的時(shí)長(zhǎng)基本上在一年以上，借助部分試樣進(jìn)行短期測(cè)量，進(jìn)而得到所需的數(shù)據(jù)信息。

3 橋梁主跨模擬施工運(yùn)營(yíng)階段的結(jié)構(gòu)分析

在結(jié)構(gòu)施工控制中，結(jié)構(gòu)分析尤其重要，結(jié)構(gòu)分析應(yīng)該選擇非線性有限元方式，并且通常能將結(jié)構(gòu)施工方式劃分成倒退分析及前進(jìn)分析，并且一定要先分析結(jié)構(gòu)，然后完成橋梁主跨的施工。橋梁主跨應(yīng)該選擇懸澆施工的方式，并且監(jiān)控人員應(yīng)該基于具體的施工方案，對(duì)施工流程及成橋運(yùn)營(yíng)狀況進(jìn)行有效分析，借助專業(yè)工具，基于具體的施工規(guī)劃及實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)信息，精確計(jì)算施工狀態(tài)和成橋后的內(nèi)力、位移，進(jìn)而使各施工環(huán)節(jié)中內(nèi)力與位移理論值得到明確，并且確定橋梁的預(yù)拱度。

4 主跨結(jié)構(gòu)施工監(jiān)測(cè)

4.1 主跨結(jié)構(gòu)線形及位移監(jiān)測(cè)

位移監(jiān)測(cè)包括豎直面、水平面內(nèi)的線形與位移監(jiān)控，并基于此可以獲得主跨的實(shí)際情況，進(jìn)而使主跨的整體質(zhì)量得到有效保障。控制橋梁線形主要還是應(yīng)該有效監(jiān)控橋梁撓度的施工，并且真正落實(shí)重要位置的高程監(jiān)控。在具體的施工塊件上，進(jìn)行高程觀測(cè)點(diǎn)的設(shè)置，并且設(shè)置成對(duì)稱的形式，不但能測(cè)定箱梁的撓度，還能針對(duì)箱梁的扭轉(zhuǎn)變形狀況進(jìn)行監(jiān)測(cè)。在實(shí)際施工時(shí)，應(yīng)該在立模后、商品混凝土澆灌前后、鋼絞線張拉施工前后高程監(jiān)測(cè)各個(gè)截面，進(jìn)而有效控制各點(diǎn)的撓度與箱梁曲線狀況，使箱梁懸臂端的合攏精度與橋面的成橋線形得到極大的保障[2]。高程控制點(diǎn)應(yīng)該在距塊件前端20cm的位置設(shè)置，借助規(guī)格為Ф14的鋼筋來(lái)焊接結(jié)構(gòu)鋼筋，還能保持豎直的狀態(tài)。測(cè)點(diǎn)的具體設(shè)置：本項(xiàng)目零號(hào)塊的頂板設(shè)計(jì)高程測(cè)點(diǎn)的數(shù)量11個(gè)，嚴(yán)格規(guī)定頂板的設(shè)計(jì)標(biāo)高，并且當(dāng)成是后續(xù)各懸澆節(jié)段的標(biāo)準(zhǔn)高程觀察點(diǎn)，如圖1所示。其他各懸澆節(jié)段設(shè)置5個(gè)測(cè)點(diǎn)，如圖2所示。曲線繪制取施工階段中2、4兩點(diǎn)的設(shè)計(jì)標(biāo)高、預(yù)拱度、預(yù)測(cè)立模標(biāo)高及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)橋梁立面線形情況進(jìn)行有效控制。并且取施工階段中 1、3、5點(diǎn)的水平坐標(biāo)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，進(jìn)行曲線的繪制，防止橋軸線出現(xiàn)平面偏離的現(xiàn)象。

圖1 測(cè)點(diǎn)的布置

圖2 懸澆節(jié)段測(cè)點(diǎn)的設(shè)置

4.2 主跨結(jié)構(gòu)應(yīng)力、溫度監(jiān)測(cè)

監(jiān)控主跨結(jié)構(gòu)應(yīng)力，能有效掌握主跨的受力情況，并且在第一時(shí)間判斷主跨應(yīng)力有沒(méi)有達(dá)到設(shè)計(jì)的相關(guān)條件、有沒(méi)有在計(jì)算剖析的預(yù)期區(qū)間內(nèi)，進(jìn)而掌握主跨安全的實(shí)際情況。溫度能在很大程度上影響主梁撓度，借助監(jiān)控主跨各節(jié)段溫度的方式，能得到一定應(yīng)力、位移情況下的自然溫度與主跨箱體溫度，有效研究其對(duì)撓度所造成的實(shí)際影響?，F(xiàn)今，大多數(shù)的應(yīng)力傳感器都能對(duì)應(yīng)變及溫度情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)。借助應(yīng)變及實(shí)測(cè)的彈模，能將應(yīng)力計(jì)算出來(lái)，見(jiàn)式（1）。

式（1）中：σ-應(yīng)力；ε-應(yīng)變；Es-商品混凝土或鋼材彈模。

基于預(yù)定的監(jiān)測(cè)方向，在主筋上固定傳感器，測(cè)試導(dǎo)線應(yīng)該設(shè)置在商品砼表面，并且在實(shí)際施工時(shí)，保障傳感器及導(dǎo)線的安全。應(yīng)該每天都要進(jìn)行原始數(shù)據(jù)的采集工作，并且應(yīng)該在早上 9點(diǎn)前進(jìn)行此操作，并且要在實(shí)際記錄中明確施工階段及時(shí)間。完成數(shù)據(jù)的采集工作之后，基于各塊件張拉的實(shí)測(cè)應(yīng)力值繪制曲線，并且基于曲線對(duì)相應(yīng)的變化規(guī)律進(jìn)行深入的分析，還能對(duì)比各施工階段的理論應(yīng)力值。

5 施工控制

施工控制能劃分成應(yīng)力控制及線形控制。應(yīng)力控制的基本準(zhǔn)則是有效對(duì)比實(shí)測(cè)值及理論值、規(guī)范容許值。線形控制準(zhǔn)則能使合攏誤差更加符合設(shè)計(jì)及相應(yīng)的使用條件，進(jìn)而使橋梁在使用運(yùn)營(yíng)階段的優(yōu)質(zhì)線形得到保障。因?yàn)橄噍^于實(shí)際狀況來(lái)說(shuō)，理論計(jì)算分析參數(shù)及計(jì)算假定還是有明顯的偏差，并且因?yàn)槭┕?、測(cè)量誤差等方面的因素。有效監(jiān)測(cè)橋梁位移、應(yīng)力及溫度情況之后，能將施工情況及理論計(jì)算兩者間的矛盾顯現(xiàn)出來(lái)，并且完成定量分析，這也就能及時(shí)進(jìn)行糾正及優(yōu)化。在橋梁的施工階段，能有效監(jiān)測(cè)橋梁主跨施工，并且基于監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)開(kāi)展誤差研究，進(jìn)而預(yù)測(cè)橋梁線形與位移，并且針對(duì)施工規(guī)劃進(jìn)行有效調(diào)整，還能優(yōu)化橋梁施工過(guò)程，這就能有效提升施工的安全及質(zhì)量，使橋梁應(yīng)力及線形滿足設(shè)計(jì)條件。

6 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，橋梁施工控制屬于朝陽(yáng)學(xué)科，旨在對(duì)橋梁施工進(jìn)行指導(dǎo)，并且完善過(guò)程控制，使橋梁線形得到有效控制，使內(nèi)力也能滿足相應(yīng)的設(shè)計(jì)條件。文章提出科研工作者今后應(yīng)該做到幾點(diǎn)：橋梁控制不但應(yīng)該控制工程的實(shí)際施工過(guò)程，還應(yīng)該有效監(jiān)測(cè)橋梁運(yùn)營(yíng)階段。鑒于此，開(kāi)發(fā)性能良好、使用壽命長(zhǎng)的應(yīng)力溫度傳感器尤為重要，在實(shí)際施工過(guò)程中，應(yīng)該進(jìn)行傳感器埋設(shè)，長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)橋梁運(yùn)營(yíng)階段。多學(xué)科配合，研制出完善的智能控制研究體系，設(shè)計(jì)出完善的分析軟件，可以對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)及分析，把相關(guān)結(jié)果用圖像的方式顯示出來(lái)，這就能有效推動(dòng)橋梁監(jiān)測(cè)的信息化、系統(tǒng)化及智能化進(jìn)程。在監(jiān)控的過(guò)程中，一定要累積橋梁結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)經(jīng)驗(yàn)，構(gòu)建完善的理論及方式，為橋梁設(shè)計(jì)方案的制定奠定堅(jiān)實(shí)的數(shù)據(jù)及理論基礎(chǔ)。

[1]劉春.連續(xù)剛構(gòu)橋施工監(jiān)控仿真及施工階段穩(wěn)定性分析[D].重慶：重慶大學(xué)，2014.

[2]蔣文洋.高墩大跨連續(xù)剛構(gòu)橋施工關(guān)鍵技術(shù)與病害研究[D].成都：西南交通大學(xué)，2013.