郭永國 譚瑞梅

摘 要：現(xiàn)代橋梁朝著大跨徑的方向發(fā)展，尤其預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁級連續(xù)剛構(gòu)橋，隨著跨徑的增大，橋梁整個施工過程中的不安全因素也增多。為確保成橋后的橋面線形和內(nèi)力符合設(shè)計要求，同時保證整個施工過程安全，對其進(jìn)行施工監(jiān)控十分有必要的。對橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行施工過程模擬，實際施工中對主梁的變形及控制截面應(yīng)力進(jìn)行監(jiān)測，通過實測數(shù)據(jù)與計算數(shù)據(jù)的動態(tài)調(diào)整，保證這兩項指標(biāo)在允許誤差范圍之內(nèi)。

關(guān)鍵詞：連續(xù)剛構(gòu)；監(jiān)控；線形；內(nèi)力

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.10.108

1 工程概況

某特大橋主橋為（66+120+2×138+120+66）m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)箱梁，全長648m，截面形式為單箱單室。底板厚度及梁高按照1.8次拋物線進(jìn)行變化，120m跨的主梁高度由跨中3.1m變化到端部7.0m；138m跨梁（中間跨）主梁高度由跨中3.1m變化到端部的8.0m；兩側(cè)懸臂為2×2.8m，懸臂板根部厚度為80cm；底板寬6.0m，頂板寬度11.6m，橋面設(shè)置坡度為2%的單向超高橫坡；腹板的厚度包括40cm、60cm及90cm三種，中間設(shè)置變截面過渡段。

主橋采用掛籃對稱懸臂澆筑施工，15號墩和19號墩先采用臨時固結(jié)，然后進(jìn)行懸臂澆筑，16墩～18墩為剛構(gòu)直接懸臂澆筑；次邊跨合龍后，應(yīng)解除15、19號墩的臨時約束；在主墩墩頂及托架上現(xiàn)澆完成各個“T”構(gòu)的0、1號塊主梁，其他各塊采用懸臂掛籃施工。主橋合龍的順序為先邊跨、再次邊跨、最后中跨；邊跨、次邊跨合龍段采用安裝勁性骨架，懸臂端配重，采用掛籃進(jìn)行澆筑施工；中跨合龍段，先對梁端進(jìn)行頂推，安裝勁性骨架，懸臂端進(jìn)行配重，同樣采用掛籃進(jìn)行澆筑施工。為確保成橋后的橋面線形和內(nèi)力符合設(shè)計要求，同時保證整個施工過程安全，對其進(jìn)行施工監(jiān)控十分有必要的。

2 施工監(jiān)控方法

橋梁施工監(jiān)控方法現(xiàn)普遍采用的主要有3種：開環(huán)控制、反饋控制及自適應(yīng)控制。經(jīng)過分析本橋的實際情況，經(jīng)過論證認(rèn)為宜采取自適應(yīng)控制方法。自適應(yīng)方法的原理是當(dāng)實測數(shù)據(jù)與理論計算數(shù)據(jù)存在誤差時，分析誤差的來源，將誤差重新輸入到計算模型中，并調(diào)節(jié)相關(guān)參數(shù)，最終得到的模型結(jié)果與實際一致。再考慮誤差修正，優(yōu)化模型，重新計算后續(xù)每一個施工階段的狀態(tài)。經(jīng)過多次的反復(fù)修正調(diào)節(jié)，最終實現(xiàn)實際監(jiān)測數(shù)據(jù)與計算結(jié)果一致，從而達(dá)到對施工后續(xù)過程的動態(tài)調(diào)節(jié)與控制。

橋梁監(jiān)控就是在施工→監(jiān)測→識別→調(diào)整→預(yù)告→施工的循環(huán)過程中不斷地調(diào)節(jié)使實際情況按照計算狀態(tài)推進(jìn)，而在實際操作過程中難免會存在一定的誤差。施工監(jiān)控主要任務(wù)為首先對各種參數(shù)誤差進(jìn)行分析、識別和調(diào)整，然后對結(jié)構(gòu)后續(xù)施工作出準(zhǔn)確的預(yù)測，最終使成橋后的結(jié)構(gòu)線形和內(nèi)力符合設(shè)計要求。

3 有限元模型的建立

在對某特大橋各施工階段實施控制時，采用有限元程序軟件MidasCivil，將其簡化為空間三維梁單元，主梁為180個單元，橋墩為32個單元。0號塊和1號塊在墩頂及托架上澆筑，其余梁段的懸澆筑過程分為三個階段：前移掛籃澆筑混凝土張拉預(yù)應(yīng)力鋼束。在有限元模型仿真分析中，整個橋梁施工過程劃分為65個施工階段，能夠準(zhǔn)確模擬各個施工階段中施工荷載、邊界條件等因素的影響。

4 主梁線形控制

主梁線形控制中采用精密水準(zhǔn)儀對主梁設(shè)置的控制點進(jìn)行標(biāo)高測量，然后根據(jù)測量數(shù)據(jù)整理測試結(jié)果來實現(xiàn)主梁線形的控制，按照確定的觀測頻率（掛籃前移、梁段澆筑后、預(yù)應(yīng)力張拉后），分3個周期對箱梁梁頂預(yù)埋的測點進(jìn)行測量。測量宜應(yīng)選在溫度、氣候變化相對較小的時間段進(jìn)行，工作時間盡量縮短，避免了日照溫差對測量結(jié)果的影響，時間宜選擇日出前后。

4.1 測點布置

在離已澆梁塊前端的10cm處布置主梁標(biāo)高控制點，采用直徑20mm的鋼筋，并與主梁頂板鋼筋網(wǎng)的上層鋼筋豎直焊牢，露出混凝土表面2cm，磨平頂頭并用紅色油漆涂記。

主梁標(biāo)高測點布置示意圖如下，圖中的尺寸均為厘米，圖中▽、●符號表示標(biāo)高測點位置，每梁段兩側(cè)的測點和腹板外緣在同一豎直面上。

4.2 監(jiān)測結(jié)果

在主梁各個懸臂施工階段過程中，需對主橋T構(gòu)的控制點標(biāo)高進(jìn)行跟蹤監(jiān)測。通過分析對比實測值和理論值的偏差，不斷地校核調(diào)整后續(xù)施工階段的立模標(biāo)高，對橋梁結(jié)構(gòu)線形進(jìn)行有效控制。

主梁在每次合攏前都要對整個主梁梁段控制點進(jìn)行統(tǒng)測，并與理論值對比分析。各跨合龍前兩側(cè)梁端的底模標(biāo)高實測值與理論標(biāo)高進(jìn)行對比，見下表。

從上表的實測數(shù)據(jù)來看，結(jié)構(gòu)線形控制效果良好；主橋合龍前，邊跨合龍段兩側(cè)梁端的相對高差最大值為10mm，次邊跨合龍段兩側(cè)梁端的相對高差最大值為6mm，中跨合龍段兩側(cè)梁端的相對高差最大值為7mm；成橋后的橋面線形平順，與理論線形基本保持一致。

5 主梁應(yīng)力控制

本橋施工周期較長，監(jiān)控中應(yīng)考慮傳感器的耐久性并能保證測試精度，選用具有溫度誤差小、性能穩(wěn)定、靈敏度高、并適合長期觀測等特點的振弦式混凝土應(yīng)變計及配套的讀數(shù)儀進(jìn)行應(yīng)力測試。

混凝土澆筑強(qiáng)度形成過程中收縮變形較大，應(yīng)力測量應(yīng)安排在混凝土完成收縮變形較小的階段進(jìn)行，在澆筑完成48小時后的夜間或清晨（日出之前）時間段完成應(yīng)力初始值的測量；0號塊和1號塊梁段由于體積過大，澆筑混凝土后，需進(jìn)行24小時連續(xù)觀測；預(yù)應(yīng)力束張拉后的測試應(yīng)該在張拉完成后的8小時完成，此時預(yù)應(yīng)力已經(jīng)施加到整個結(jié)構(gòu)上。

5.1 測點布置

根據(jù)本橋受力特點，在主橋上部結(jié)構(gòu)布置20個控制斷面，應(yīng)力測點一共190個，應(yīng)力控制斷面選取在空心薄壁墩根部、主梁根部、1/4跨，其中主梁根部截面在懸臂澆筑過程中處于最不利受力狀態(tài)，監(jiān)測過程中需進(jìn)行重點關(guān)注；應(yīng)力控制斷面和測點布置見下圖。

5.2 監(jiān)測結(jié)果

在各個施工階段過程中，從實測數(shù)據(jù)來看，控制斷面的各點應(yīng)力變化均勻。施工階段過程中，個別應(yīng)力實測數(shù)據(jù)比理論值略大，整體變化趨勢一致。橋梁在施工過程中誤差較小，控制斷面應(yīng)力實測值接近理論值，說明其結(jié)構(gòu)安全、施工質(zhì)量可靠。

因主梁控制斷面測點較多，只對部分測點應(yīng)力測量數(shù)據(jù)和理論值進(jìn)行比較，見下圖，圖中正值為壓應(yīng)力，負(fù)值為拉應(yīng)力。

6 結(jié)論

（1）對預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋進(jìn)行施工監(jiān)控時，需根據(jù)實際結(jié)構(gòu)施工特點，建立更加細(xì)化的計算模型，通過動態(tài)調(diào)整誤差，保證與最終成橋結(jié)構(gòu)狀態(tài)相吻合。施工階段的劃分和計算參數(shù)的選用，應(yīng)與現(xiàn)場情況相結(jié)合。

（2）在主橋合龍之前，合龍段兩側(cè)梁端的相對高差最大值為10mm，成橋后的橋面中軸線高差在20mm以內(nèi)，均符合設(shè)計要求。

（3）經(jīng)過對比分析，各個施工階段過程中，控制斷面的主要測點應(yīng)力變化均勻，個別應(yīng)力實測數(shù)據(jù)比理論值略大，但整體變化趨勢一致，表明該橋在施工過程中安全可靠。

（4）成橋后結(jié)構(gòu)線形與理論線形較為吻合；內(nèi)力狀態(tài)符合設(shè)計要求；表明本橋采用的監(jiān)控分析方法及理論計算合理、可靠，達(dá)到監(jiān)控目的和要求。

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