朱亞飛，徐澤平

蘇交科集團(tuán)檢測(cè)認(rèn)證有限公司，江蘇 南京 211112

連續(xù)剛構(gòu)橋梁結(jié)構(gòu)作為一種多次超靜定結(jié)構(gòu)，要想使其內(nèi)力和線(xiàn)形滿(mǎn)足要求，僅以設(shè)計(jì)要求進(jìn)行控制是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，在施工時(shí)還需以仿真模型分析的方法提供相應(yīng)的指導(dǎo)。為使橋梁應(yīng)力和線(xiàn)形滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，連續(xù)剛構(gòu)橋主梁標(biāo)高及相應(yīng)施工流程的控制是大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋施工控制的關(guān)鍵所在。

1 工程概況

某大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋梁上部結(jié)構(gòu)跨徑布置為（88+168+88）m，主梁截面形式為單箱單室截面，該橋梁以?huà)旎@懸臂澆筑法進(jìn)行施工。大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋梁施工時(shí)首先需要確保其安全性，然后對(duì)其線(xiàn)形和內(nèi)力進(jìn)行控制。文章采用邁達(dá)斯軟件對(duì)該橋梁的上部結(jié)構(gòu)進(jìn)行仿真分析，并劃分為三個(gè)施工階段，分別是掛籃移動(dòng)、混凝土澆筑及預(yù)應(yīng)力張拉。通過(guò)邁達(dá)斯軟件對(duì)其施工時(shí)的內(nèi)力和撓度等進(jìn)行計(jì)算分析。橋梁按照先中跨后邊跨的方式進(jìn)行合攏，根據(jù)施工順序進(jìn)行預(yù)應(yīng)力的分批張拉，全橋施工順序可大致劃分為分段懸臂澆筑→合攏中跨→合攏邊跨。將橋梁劃分為節(jié)點(diǎn)150個(gè)，單元135個(gè)，所建立的有限元計(jì)算模型如圖1所示。

圖1 橋梁有限元計(jì)算模型

2 施工標(biāo)高控制

2.1 立模標(biāo)高的確定

在預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋的懸臂施工控制的仿真分析中，需用到連續(xù)剛構(gòu)橋?qū)嶋H監(jiān)測(cè)所得到的結(jié)構(gòu)參數(shù)值，以便于確定其立模標(biāo)高，此外還需對(duì)監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行誤差分析，以得到預(yù)測(cè)后的標(biāo)高，便于提前對(duì)橋梁標(biāo)高進(jìn)行調(diào)整，進(jìn)而確保橋梁線(xiàn)形滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，橋梁兩個(gè)懸臂段合攏后的標(biāo)高在控制范圍內(nèi)。

除了設(shè)計(jì)標(biāo)高，實(shí)際施工時(shí)，不管是材料的收縮徐變作用還是預(yù)應(yīng)力的損失等都會(huì)影響到結(jié)果值。尤其是對(duì)于大跨徑橋梁而言，主梁會(huì)有更進(jìn)一步的豎向撓度誤差，因此在實(shí)際觀測(cè)時(shí)，需對(duì)混凝土澆筑前后及張拉預(yù)應(yīng)力前后的橋梁標(biāo)高進(jìn)行測(cè)量，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析，從而對(duì)模型中的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整計(jì)算，以確保其滿(mǎn)足實(shí)際施工要求，再據(jù)此計(jì)算出施工時(shí)的立模標(biāo)高和撓度。

2.2 主梁標(biāo)高觀測(cè)

在連續(xù)剛構(gòu)橋的施工控制中，采用水準(zhǔn)儀讀數(shù)的方法是測(cè)量斷面標(biāo)高變化規(guī)律的重要方法。梁段在懸臂澆筑施工時(shí)，在澆筑某一梁段之后，需對(duì)梁段的其他斷面進(jìn)行測(cè)試，為避免扭轉(zhuǎn)變形的可能性，各斷面至少需要有3個(gè)及以上的測(cè)試點(diǎn)?？刹捎镁芩疁?zhǔn)儀對(duì)其進(jìn)行測(cè)試。測(cè)試工況主要包括移動(dòng)掛籃前后、混凝土澆筑前后及張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋前后。各項(xiàng)測(cè)試的誤差均需控制在2mm以下。

2.3 主梁實(shí)時(shí)撓度測(cè)試

隨著時(shí)間的推移，主梁豎向位移處于不斷變化的狀態(tài)，其規(guī)律主要包括以下兩種：一是隨著施工的不斷進(jìn)行，外荷載不斷出現(xiàn)變化，此時(shí)撓度的變化特點(diǎn)與施工進(jìn)展有較大聯(lián)系；二是橋梁材料特性所導(dǎo)致的撓度變化，此時(shí)隨著時(shí)間變化主梁撓度也在不斷變化，此外主梁撓度的變化還與周?chē)h(huán)境有關(guān)，如溫度等條件下的主梁撓度變化，該變化有著明顯的周期性。

主梁的撓度變化與體系溫差有關(guān)，在較大的溫差作用下橋梁有著較大的撓曲變形。體系溫差主要導(dǎo)致的是橋梁構(gòu)件的伸縮變形，如橋墩在溫差作用下會(huì)出現(xiàn)水平位移。另一種是日照溫差所導(dǎo)致的主梁撓曲變形。體系溫差一般情況下不會(huì)對(duì)墩頂?shù)呢Q向位移造成較大影響，因此從構(gòu)件撓度的角度出發(fā)，日照溫差是影響其該構(gòu)件撓度的重點(diǎn)。在日照下，環(huán)境溫度白天較高晚上較低，因此混凝土表現(xiàn)出先升溫后降溫的特點(diǎn)，并以此不斷循環(huán)。因日照主要發(fā)生在主梁頂板位置，因此相比于底板而言，頂板所受影響較大，容易使主梁出現(xiàn)豎向撓曲變形。此外，對(duì)于橋墩而言，因其兩側(cè)所受日照情況有所不同，因此橋梁容易有日照溫差出現(xiàn)，使得墩頂有轉(zhuǎn)動(dòng)現(xiàn)象出現(xiàn)，進(jìn)而影響到主梁標(biāo)高。

為降低日照溫差的影響，可在黎明前測(cè)量標(biāo)高，或是在橋上進(jìn)行標(biāo)高控制，此時(shí)可忽略體系溫差所導(dǎo)致的影響，還能夠有效提高相關(guān)精度。測(cè)試橋梁撓度的目的主要是對(duì)掛籃定位進(jìn)行修正，當(dāng)懸臂施工達(dá)到一定程度后需設(shè)置適量測(cè)量點(diǎn)，橋梁實(shí)時(shí)撓度變化測(cè)點(diǎn)布置圖如圖2所示。

圖2 橋梁實(shí)時(shí)撓度變化測(cè)點(diǎn)布置圖

2.4 合攏段高差監(jiān)測(cè)

為確保合攏后的高差滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，需對(duì)合攏段懸臂施工時(shí)的線(xiàn)形進(jìn)行控制，可通過(guò)對(duì)懸臂梁段兩側(cè)標(biāo)高進(jìn)行控制來(lái)實(shí)現(xiàn)。對(duì)主梁非永久聯(lián)接處的懸臂標(biāo)高進(jìn)行測(cè)量和調(diào)整，使施工時(shí)端部合攏荷載相等。為確保該橋梁項(xiàng)目的合攏段的高差，選取箱梁底板中心線(xiàn)和左右邊緣作為控制點(diǎn)，控制合攏高差精度。限于篇幅，文章僅列出部分實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，具體數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 1#墩邊跨合攏段兩側(cè)箱梁底板高差 單位：m

3 標(biāo)高控制結(jié)果

控制成橋形狀的主要依據(jù)為橋梁的豎向位移。為使溫度對(duì)橋梁的影響盡可能低，在該項(xiàng)目中在凌晨時(shí)就對(duì)其豎向位移進(jìn)行觀測(cè)。施工時(shí)的標(biāo)高觀測(cè)主要包括張拉預(yù)應(yīng)力前后、混凝土澆筑前后及邊跨和中跨合攏前后。要先對(duì)橋梁施工進(jìn)行最優(yōu)控制，需精確車(chē)輛分析各個(gè)施工階段的撓度和高差。限于篇幅，文章僅列出部分撓度測(cè)試數(shù)據(jù)和理論計(jì)算結(jié)果對(duì)比圖，如圖3所示。

圖3 混凝土澆筑后撓度實(shí)測(cè)值和理論值對(duì)比示意圖

將箱梁頂部的設(shè)計(jì)標(biāo)高更改為控制點(diǎn)的絕對(duì)標(biāo)高值，并對(duì)比實(shí)際標(biāo)高，所得結(jié)果如圖4所示。

由圖4可知，橋梁的實(shí)際標(biāo)高波動(dòng)在理論標(biāo)高的上下限范圍內(nèi)，并且差值較小。所得數(shù)據(jù)較為全面，可較好地反映出橋梁施工線(xiàn)形控制的主要信息。在該項(xiàng)目中，采用的是灰色理論的方法進(jìn)行橋梁的殘差修正，其具體操作為首先檢測(cè)橋梁殘差，除去部分有較好精度或無(wú)須開(kāi)展殘差修正的部位，其余控制點(diǎn)均需進(jìn)行殘差修正，直到所檢測(cè)殘差滿(mǎn)足預(yù)測(cè)精度的要求，此時(shí)所得到的預(yù)測(cè)模型即為最終的標(biāo)高預(yù)測(cè)模型。在保障模型的性能指標(biāo)和誤差滿(mǎn)足要求后，即可調(diào)整相應(yīng)參數(shù)，并將橋梁各施工狀態(tài)下的荷載情況加載到模型分析體系中，此時(shí)即可得到結(jié)構(gòu)最終的內(nèi)力和撓度值，通過(guò)對(duì)比分析各個(gè)階段數(shù)據(jù)，并再次進(jìn)行修正，可得到成橋后的最終撓度。

圖4 預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉完畢后各測(cè)點(diǎn)標(biāo)高對(duì)比示意圖

4 應(yīng)力控制

橋梁施工時(shí)的受力是否與設(shè)計(jì)一致是橋梁控制的關(guān)鍵所在。橋梁施工時(shí)需將傳感器埋入梁段，以確保對(duì)橋梁應(yīng)力進(jìn)行有效監(jiān)測(cè)，從而取得實(shí)際情況和理論狀態(tài)下的應(yīng)力差值情況。考慮到連續(xù)剛構(gòu)橋復(fù)雜的施工過(guò)程及環(huán)境等因數(shù)，在該項(xiàng)目中采用的傳感器是JMZX-25型埋入式混凝土應(yīng)變計(jì)。傳感器的埋設(shè)質(zhì)量與應(yīng)力監(jiān)測(cè)結(jié)果有較大關(guān)系，因此在施工時(shí)需注意將其與所需測(cè)量的鋼筋進(jìn)行剛性連接，可采用電焊的方式實(shí)現(xiàn)。此外在埋設(shè)前需選好線(xiàn)路具體位置，確保混凝土澆筑時(shí)不會(huì)損壞到傳感器。在該項(xiàng)目中，共選取了11個(gè)應(yīng)力監(jiān)測(cè)斷面，具體如圖5所示。

圖5 測(cè)點(diǎn)布置示意圖（單位：mm）

施工時(shí)需對(duì)各個(gè)測(cè)量點(diǎn)的傳感器進(jìn)行觀測(cè)，并確保各個(gè)觀測(cè)點(diǎn)有3次及以上的觀測(cè)，再通過(guò)取平均值的方式作為其最終值?？蓞⒖枷率龇绞竭M(jìn)行觀測(cè)：首先記錄安裝初始應(yīng)力，后續(xù)施工時(shí)，將支架前移后記錄模板應(yīng)力測(cè)量值，并在混凝土澆筑完后讀取數(shù)據(jù)，在錨固完預(yù)應(yīng)力鋼束后繼續(xù)讀取數(shù)據(jù)；邊跨和中跨合攏后再次讀取數(shù)據(jù)，此外還需在二期恒載施加完后再次讀取數(shù)據(jù)。

在該橋梁中，其檢測(cè)控制為全程控制，依據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的變化對(duì)其參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，以使理論值與實(shí)際值相符。橋梁施工時(shí)的各個(gè)階段均需對(duì)比分析實(shí)測(cè)應(yīng)力值和理論值。限于篇幅，文章僅列出部分應(yīng)力控制結(jié)果，如圖6所示，由圖6可知，橋梁應(yīng)力控制質(zhì)量較好。

圖6 應(yīng)力控制結(jié)果示意圖

5 結(jié)束語(yǔ)

文章依托國(guó)內(nèi)某連續(xù)剛構(gòu)橋梁，通過(guò)邁達(dá)斯軟件開(kāi)展了建模分析，以理論結(jié)合實(shí)際的方式對(duì)模型進(jìn)行修正，并以灰色理論的方式修正了模型誤差，通過(guò)分析主要得出了以下結(jié)論：橋梁施工控制時(shí)需先根據(jù)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行建模處理，再通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)其模型進(jìn)行修正，確保其狀態(tài)最佳，進(jìn)而確保其施工控制質(zhì)量滿(mǎn)足要求。