張德利 ，李 仙，任建新

（1.天津?yàn)I海新區(qū)高速公路投資發(fā)展有限公司，天津市 300457；2.天津城建設(shè)計(jì)院，天津市 300122）

0 引言

連續(xù)桁架組合梁橋是通過剪力鍵將鋼梁與混凝土連接起來共同受力、變形的一種新型橋梁形式，其充分利用了鋼的抗拉優(yōu)越性能和混凝土的抗壓性能，顯著提高了梁的剛度和穩(wěn)定性，具有結(jié)構(gòu)輕盈、跨越性強(qiáng)、承載力大、造型優(yōu)美等諸多優(yōu)點(diǎn)[1-2]。連續(xù)桁架組合梁橋?qū)儆诔o定結(jié)構(gòu)，因此理想的幾何線形與合理的內(nèi)力狀態(tài)不僅與設(shè)計(jì)有關(guān)，且還依賴于科學(xué)合理的施工方法[3]。如何通過施工時(shí)的澆筑過程的控制以及主梁標(biāo)高調(diào)整來獲得預(yù)先設(shè)計(jì)的應(yīng)力狀態(tài)和幾何線形，是施工中非常關(guān)鍵的問題[4]。在橋梁各施工階段，必須實(shí)時(shí)進(jìn)行主梁線形控制和應(yīng)力監(jiān)測(cè)，鋼梁與混凝土之間的滑移量監(jiān)測(cè)等以便及時(shí)調(diào)整施工狀態(tài)，優(yōu)化施工方案，指導(dǎo)施工現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)，使橋梁結(jié)構(gòu)趨于理想狀態(tài)。

1 工程概況

依托工程主橋采用三跨鋼混組合連續(xù)桁架結(jié)構(gòu)，跨徑布置為95 m+140 m+95 m=330 m。主橋12榀桁片組成，分為左右兩幅，每幅橫向由6 榀桁架組成，每桁中墩支點(diǎn)處梁高12.5 m，邊墩支點(diǎn)處梁高3 m，跨中梁高3.5 m，桁橫向中心間距3.56 m,一榀桁架由上、下弦和腹桿組成。橋梁橫向聯(lián)系分為上、下橫撐和上下平縱聯(lián)，見圖1。

圖1 橋梁效果圖

2 連續(xù)組合桁架橋設(shè)計(jì)特點(diǎn)

對(duì)于連續(xù)桁架組合梁橋，中支點(diǎn)附近的負(fù)彎矩區(qū)，由于混凝土橋面板受拉、鋼梁下翼緣或下弦桿受壓，受力較為不利。負(fù)彎矩區(qū)需要重點(diǎn)解決下弦桿的受壓穩(wěn)定問題以及混凝土橋面板的開裂問題，本工程針對(duì)該問題提出兩點(diǎn)措施：

（1）在大跨連續(xù)桁架組合梁橋中，正彎矩區(qū)混凝土板和鋼桁架上弦桿通過抗剪連接鍵相連，能充分發(fā)揮兩者的組合作用。針對(duì)負(fù)彎矩區(qū)組合桁架的受力特點(diǎn)，制定特殊工藝從而改變鋼與混凝土的組合方式，以改善負(fù)彎矩區(qū)組合桁架的受力性能：在負(fù)彎矩區(qū)鋼與混凝土之間只設(shè)置稀疏的構(gòu)造剪力鍵，使混凝土板和鋼梁能自由變形，有效釋放混凝土板中因收縮徐變、溫度效應(yīng)以及汽車荷載引起的拉應(yīng)力，并提高負(fù)彎矩區(qū)橋面板縱向預(yù)應(yīng)力的導(dǎo)入效率，改善橋面系的抗裂性能。負(fù)彎矩區(qū)附近鋼桁架下弦桿內(nèi)澆注混凝土，形成鋼管混凝土截面，充分發(fā)揮混凝土材料的抗壓性能，顯著改善下弦桿受壓穩(wěn)定性。

本橋在中墩附近85 m 范圍內(nèi)布置抗拔不抗剪剪力鍵，使橋面板在預(yù)應(yīng)力束作用下能縱向滑動(dòng)。在正彎矩區(qū)密布普通栓釘，使橋面板和鋼桁架緊密結(jié)合。全橋縱向橋面板與鋼桁架上弦桿之間剪力鍵布置見圖2。

圖2 剪力鍵布置圖（單位：m）

（2）本工程設(shè)置臨時(shí)支撐和調(diào)整混凝土橋面板的澆筑順序來減小混凝土的拉應(yīng)力：

步驟1：在橋位處搭設(shè)主梁節(jié)段支撐，分次吊裝中墩處的D5（D9）節(jié)段桁架，見圖3。

圖3 步驟1（單位：m）

步驟2：由1#，2＃中墩至邊墩方向，分別安裝北岸側(cè)D4→D3→D2→D1及南岸側(cè)D10 →D11 →D12→D13 節(jié)段桁架，并進(jìn)行各節(jié)段內(nèi)橫向連接及節(jié)段內(nèi)、節(jié)段間的縱向連接，見圖4。

圖4 步驟2（單位：m）

步驟3：安裝D6，D8 節(jié)段，進(jìn)行節(jié)段內(nèi)的縱、橫向連接，見圖5。

圖5 步驟3（單位：m）

步驟4：安裝D7 節(jié)段，進(jìn)行節(jié)段內(nèi)縱、橫向連接，最后進(jìn)行與D6，D8 的縱向連接，實(shí)現(xiàn)全橋縱向合攏并澆筑下弦桿內(nèi)混凝土，見圖6。

圖6 步驟4（單位：m）

步驟5：澆筑跨中和邊跨混凝土橋面板，張拉預(yù)應(yīng)力并拆除支架，見圖7。

圖7 步驟5（單位：m）

步驟6：澆筑中墩負(fù)彎矩處混凝土橋面板，張拉預(yù)應(yīng)力，見圖8。

圖8 步驟6（單位：m）

通過設(shè)置臨時(shí)支撐和調(diào)整橋面板澆筑順序，一為跨中混凝土施加預(yù)壓力，二是極大減小了負(fù)彎矩區(qū)混凝土橋面板的拉應(yīng)力。

3 施工監(jiān)控內(nèi)容

在施工控制中應(yīng)加強(qiáng)施工監(jiān)測(cè)，測(cè)試的主要內(nèi)容有主體結(jié)構(gòu)線形、應(yīng)力和負(fù)彎矩區(qū)橋面板與鋼梁滑移量等。線形及應(yīng)力應(yīng)變的監(jiān)測(cè)應(yīng)盡量避開日照溫差進(jìn)行。通常情況下，晴天應(yīng)在凌晨5：00～7：00進(jìn)行測(cè)試（視季節(jié)略有變化），具體監(jiān)測(cè)時(shí)機(jī)可結(jié)合橋梁的施工工藝和長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)結(jié)果作適當(dāng)?shù)男拚驼{(diào)整。

3.1 橋面線形監(jiān)控

根據(jù)分階段吊裝焊接施工工藝及本橋結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，為了對(duì)主桁架分節(jié)段安裝過程及合龍后全橋線形進(jìn)行監(jiān)測(cè)，選擇主跨跨中和邊跨四分點(diǎn)及墩頂位置共9 個(gè)斷面在主梁標(biāo)高定位、橋面板澆筑、支架拆除、成橋等施工階段對(duì)全橋橋面線形進(jìn)行觀測(cè)，橋面標(biāo)高觀測(cè)點(diǎn)布置見圖9。拆除所有支架階段橋面標(biāo)高測(cè)量見表1。

表1 拆除所有支架前后左幅主梁高程變化測(cè)量 單位：m

圖9 橋面標(biāo)高測(cè)點(diǎn)布置圖（單位：cm）

由表1 可知，左幅橋主梁落架前后高程實(shí)測(cè)變化值與理論變化值變化趨勢(shì)一致，差值在-1.3～4.1 cm范圍內(nèi)。

3.2 應(yīng)力監(jiān)控

為了確保大橋在施工過程中的結(jié)構(gòu)安全，及時(shí)掌握結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)，選擇主桁架的上弦桿、下弦桿、腹桿及混凝土橋面板的各控制斷面處安裝應(yīng)變傳感器，以測(cè)量結(jié)構(gòu)關(guān)鍵截面的應(yīng)變值。鋼結(jié)構(gòu)表面應(yīng)力測(cè)點(diǎn)共224 個(gè)，其中上、下弦桿176 個(gè)測(cè)點(diǎn)、腹桿48 個(gè)測(cè)點(diǎn)，混凝土面板54 個(gè)測(cè)點(diǎn)，兩幅橋共計(jì)278 個(gè)測(cè)點(diǎn)。橋面板監(jiān)測(cè)選擇各跨跨中、中跨四分點(diǎn)截面，共6 個(gè)控制截面，見圖10、圖11。

圖10 橋面板應(yīng)力監(jiān)測(cè)控制斷面示意圖

圖11 橋面板應(yīng)力監(jiān)測(cè)控橫斷面示意圖

施工監(jiān)控過程中應(yīng)變監(jiān)測(cè)截面?zhèn)鞲衅鞑捎谜裣沂絺鞲衅?，并選用相應(yīng)的專用儀器測(cè)試。所有的測(cè)試儀器都在室內(nèi)進(jìn)行標(biāo)定，以保證測(cè)量結(jié)果可靠。所有元件在安裝前進(jìn)行仔細(xì)檢查以保證其使用正常。拆除支架階段和預(yù)應(yīng)力張拉階段混凝土橋面板應(yīng)力變化見表2、表3。

從表2、表3 可以看出，施工階段鋼梁和混凝土橋面板應(yīng)力增量實(shí)測(cè)值與理論值相比變化一致。

表2 左幅橋拆除全部支架前后關(guān)鍵斷面應(yīng)變變化值

表3 左幅橋橋面板預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉前后橋面板應(yīng)變變化值

3.3 支座負(fù)彎矩區(qū)混凝土橋面板與鋼梁滑移量監(jiān)測(cè)

中墩負(fù)彎矩區(qū)采用抗拔不抗剪剪力鍵，橋面板在預(yù)應(yīng)力束作用下能縱向滑動(dòng)。為實(shí)測(cè)中墩負(fù)彎矩區(qū)混凝土橋面板在預(yù)應(yīng)力張拉前后，混凝土橋面板與鋼桁架上弦桿之間的縱向滑移量，需在該區(qū)段混凝土兩端安設(shè)縱向位移傳感器，共30 個(gè)位移傳感器。位移傳感器測(cè)點(diǎn)布置見圖12、圖13。

圖12 橋面板縱向測(cè)量斷面示意圖

圖13 橋面板橫向測(cè)量橫斷面示意圖

由表4 可知，右幅南岸負(fù)彎矩區(qū)預(yù)應(yīng)力張拉引起的橋面板縱向壓縮變化量實(shí)測(cè)值與理論值變化趨勢(shì)基本相符，差值在-0.1～0.1 cm。

表4 右幅南岸負(fù)彎矩區(qū)預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉過程中橋面板縱向壓縮量（單位：m）

4 結(jié)語

施工監(jiān)測(cè)是施工控制的重要工作，是獲取反映結(jié)構(gòu)實(shí)際狀態(tài)的唯一途徑，是確保橋梁安全施工的重要因素。本橋鋼梁結(jié)構(gòu)為支架施工，先在支架上拼接鋼結(jié)構(gòu)主梁和澆筑除負(fù)彎距區(qū)外的混凝土，然后進(jìn)行體系轉(zhuǎn)換,再澆筑剩余部分混凝土并張拉預(yù)應(yīng)力束。在鋼梁各施工階段，必須實(shí)時(shí)進(jìn)行主梁線形控制和應(yīng)力測(cè)量，以便及時(shí)調(diào)整施工狀態(tài)。監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確是監(jiān)控工作的關(guān)鍵，測(cè)量精度關(guān)系全局，必須根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)形式和具體施工工藝，選擇確定穩(wěn)定可靠的的測(cè)量方式、合理的測(cè)量時(shí)機(jī)和適當(dāng)?shù)臏y(cè)量周期。