馬強(qiáng)

摘要：為探究頂推施工過程中鋼桁架變形和應(yīng)力變化情況，本文以連云港某新建鋼桁架為工程背景，通過現(xiàn)場監(jiān)測對頂推施工全過程進(jìn)行應(yīng)力監(jiān)測，掌握鋼桁架和導(dǎo)梁的應(yīng)力變化，利用Midas軟件進(jìn)行頂推施工模擬，對比分析模擬計(jì)算結(jié)果與實(shí)際監(jiān)測結(jié)果，為鋼桁架頂推施工提供技術(shù)保障。

關(guān)鍵詞：鋼桁架;頂推施工;數(shù)值模擬;監(jiān)測

1 工程概況

本文鋼桁架橋位于徐圩港區(qū)液體散貨區(qū)、二突堤東側(cè)通用泊位及裝備制造發(fā)展區(qū)。1#橋全長55.00m，桁架寬13.1m，桁架中心高7.78m，橋墩采用蓋梁柱式墩結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)采用8根D1200mm大直徑預(yù)應(yīng)力管樁。2#橋全長197.2m，跨徑布置為16m+3×55m+16m，兩邊16m引橋結(jié)構(gòu)形式為預(yù)應(yīng)力混凝土剛接空心板，主橋?yàn)殇撹旒芙Y(jié)構(gòu)，桁架寬10.66m，桁架中心高8.0m，橋梁凈寬9m。橋墩采用蓋梁柱式墩結(jié)構(gòu)，跨中墩基礎(chǔ)采用D1600mm灌注樁，過渡墩及橋臺處基礎(chǔ)采用D1200mm鉆孔灌注樁。

2 施工監(jiān)測方法

針對鋼桁架橋頂推施工特點(diǎn)，施工監(jiān)控工作從以下幾個(gè)著重點(diǎn)展開[1]-[2]：（1）鋼桁架橋面線形監(jiān)測分析;（2）鋼桁架軸向偏位監(jiān)測分析;（3）鋼桁架關(guān)鍵斷面應(yīng)力監(jiān)測分析;（4）導(dǎo)梁前端撓度監(jiān)測分析;（5）導(dǎo)梁關(guān)鍵斷面應(yīng)力監(jiān)測分析。

通過施工監(jiān)測，實(shí)時(shí)掌握橋梁結(jié)構(gòu)各組成部分的應(yīng)力（應(yīng)變）和變形情況。作為分析依據(jù)，得出以下結(jié)果：（1）判斷橋梁結(jié)構(gòu)的安全狀態(tài)，為施工質(zhì)量控制提供技術(shù)數(shù)據(jù);（2）為下一步施工方案及安全保障措施的決定提供決策依據(jù)。因此，通過施工監(jiān)測，分析實(shí)測數(shù)據(jù)與理論計(jì)算結(jié)果，驗(yàn)證橋梁結(jié)構(gòu)分析方法及其所用假定的合理性。成橋后，監(jiān)測數(shù)據(jù)可為橋梁交竣工驗(yàn)收提供重要依據(jù)，為養(yǎng)護(hù)維修建立科學(xué)的數(shù)據(jù)檔案。

施工控制內(nèi)容包括以下幾方面[3]：（1）線形控制：鋼桁架橫向偏位;橋面線形與導(dǎo)梁線形;臨時(shí)墩橫向偏位及沉降;（2）應(yīng)力控制：鋼桁架關(guān)鍵斷面應(yīng)力。

2.1 測點(diǎn)布置及測試方法

在第1跨桁架距導(dǎo)梁前端55斷面（最大懸臂斷面）處布置應(yīng)力測試斷面，應(yīng)力測試斷面及應(yīng)力測點(diǎn)布置如圖1～圖3所示。

2.2 應(yīng)力測試儀器

選用質(zhì)量高的外貼式鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)變計(jì)與配套的頻率接收儀作為應(yīng)力觀測儀器。該應(yīng)變計(jì)具有高靈敏度、高精度、高穩(wěn)定性的優(yōu)點(diǎn)。傳感器如圖4所示。

3 施工數(shù)值模擬分析

由于頂推方案為整體頂推，不涉及影響較大的頂推結(jié)構(gòu)體系轉(zhuǎn)換過程，且原頂推施工過程已較為具體，考慮到對頂推結(jié)構(gòu)應(yīng)力及變形影響較為關(guān)鍵的是跨越右側(cè)永久墩的懸臂狀態(tài)，因此，根據(jù)頂推專項(xiàng)施工方案，計(jì)算復(fù)核分析工況與頂推施工計(jì)算分析工況相同，主要分析以下幾個(gè)工況：CS1：拼裝第一跨55m鋼梁和31m導(dǎo)梁，整體頂推50m;CS2：繼續(xù)拼裝55m鋼梁后整體頂推55m;CS3：繼續(xù)拼裝剩余55m鋼梁后，整體頂推60m至鋼梁頂推到設(shè)計(jì)位置。

根據(jù)鋼桁架設(shè)計(jì)圖紙與頂推專項(xiàng)施工方案，基于大型有限元軟件Midas/Civil，建立有限元模型，對鋼桁架頂推施工工況進(jìn)行分析復(fù)核。為考慮施工過程中的設(shè)備荷載及模型中未能考慮的部分加勁肋等重量，模型中自重荷載乘以1.1的放大系數(shù)。各分析工況的有限元分析模型如圖5～圖7所示。

4 施工監(jiān)測結(jié)果分析

4.1 結(jié)構(gòu)變形及線形監(jiān)控結(jié)果

根據(jù)現(xiàn)場實(shí)測數(shù)據(jù)，鋼桁架橋在監(jiān)控周期內(nèi)的最大橫向偏位如圖8所示，其中最大橫向偏位為8mm，未超過《公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評定標(biāo)準(zhǔn)》JTG F80/1-2017第8.7.3條的允許偏差10mm限制，滿足要求。根據(jù)現(xiàn)場實(shí)測數(shù)據(jù)，得到監(jiān)控周期內(nèi)每天導(dǎo)梁前端底面與橋墩千斤頂頂部相對高差如圖9所示。

4.2 應(yīng)力（應(yīng)變）監(jiān)控結(jié)果

在第1跨桁架距導(dǎo)梁前端55斷面（最大懸臂斷面）處布置應(yīng)力測試斷面在以下七個(gè)工況下的應(yīng)力進(jìn)行監(jiān)測。工況一：第一跨拼裝就位;工況二：第一跨頂推52m;工況三：第二跨拼裝就位;工況四：第二跨頂推55m（頂推16m時(shí)到達(dá)最大懸臂，懸臂長度55m）;工況五：第三跨拼裝就位;工況六：第三跨頂推100.5m（頂推16m時(shí)到達(dá)第一次最大懸臂，懸臂長度55m;頂推71m時(shí)到達(dá)第二次最大懸臂，懸臂長度55m）;工況七：拆除臨時(shí)構(gòu)件，完成體系轉(zhuǎn)換，到達(dá)成橋狀態(tài)。監(jiān)測結(jié)果如表1所示。各工況最不利狀態(tài)應(yīng)力云圖，如圖10～圖13所示。由表1和圖8～圖11可知：測試斷面的實(shí)測應(yīng)力均小于理論值，均在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)。

5 結(jié)語

隨著我國基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的迅速發(fā)展，大型結(jié)構(gòu)被廣泛應(yīng)用。因此采用有效措施保障施工過程中的安全尤為重要。本文以某鋼桁架的頂推施工為工程背景，運(yùn)用監(jiān)測技術(shù)和數(shù)值模擬方法，對比分析鋼桁架在頂推過程中的變形和應(yīng)力變化情況，得到以下結(jié)論：監(jiān)測值與模擬值變化趨勢一致，且實(shí)測應(yīng)力均小于理論值，均在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)。表明兩種方法能有效反映結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)，為保障安全施工提供理論依據(jù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]蘇成，廖威，袁昆，韋鋒.橋梁健康監(jiān)測在線預(yù)警指標(biāo)研究[J].橋梁建設(shè)，2015，45（03）：44-50.

[2]解祎，黃海燕.基于ANSYS的橋梁施工健康監(jiān)測研究[J].低溫建筑技術(shù)，2013，35（12）：59-61.

[3]吳水根，范亞斌，張銘，吳科一.高層建筑懸掛鋼結(jié)構(gòu)施工過程監(jiān)測分析[J].施工技 術(shù)，2015，44（14）：39-41.