鄧 飛

(四川金通工程試驗檢測有限公司，四川 成都 610009)

0 引 言

連續(xù)梁由于具有適用性強的優(yōu)勢，已被廣泛應(yīng)用到市政工程建設(shè)施工中。大部分連續(xù)梁施工會采用懸臂澆筑法，此種施工作業(yè)方法具有作業(yè)工期短、施工投資少等特點，可以在不影響橋下交通的條件下施工作業(yè)[1]。但也由于此種施工方式涉及的工法作業(yè)環(huán)節(jié)復(fù)雜，導(dǎo)致施工中對于連續(xù)梁的結(jié)構(gòu)狀態(tài)控制存在較大難度[2]。為了保證竣工后施工成果質(zhì)量達標(biāo)，下文將基于線形監(jiān)控角度，以某鐵路特大橋為例，開展連續(xù)梁施工監(jiān)控方法的設(shè)計。

1 連續(xù)梁特點與施工監(jiān)測目的

1.1 連續(xù)梁特點

本次研究的連續(xù)梁主要有以下特點：

(1)橋梁整體跨徑較大，連續(xù)梁中的主梁結(jié)構(gòu)采用懸臂澆筑法進行施工作業(yè)，此種施工方法的難度較高，涉及作業(yè)環(huán)節(jié)較多，施工工藝較為復(fù)雜，橋梁關(guān)鍵節(jié)點的質(zhì)量難以精準把控。

(2)工程建設(shè)施工質(zhì)量控制難度較高，在施工作業(yè)中，環(huán)境中的溫度變化、混凝土收縮產(chǎn)生的應(yīng)力值變化、工程臨時荷載變化、工程材料容重等計算參數(shù)，一旦在實測中出現(xiàn)偏差，便會導(dǎo)致橋梁施工出現(xiàn)預(yù)應(yīng)張力控制偏差，而此種偏差會對橋梁結(jié)構(gòu)的線形與內(nèi)力值設(shè)定造成影響[3]。

通過上述對所選連續(xù)梁特點的分析可知，此橋梁施工難度大、工期長、工藝復(fù)雜、作業(yè)環(huán)節(jié)多。為了保證施工中連續(xù)梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與安全性，確?？⒐ず髽蛄旱膬?nèi)力值與線形可以滿足質(zhì)量標(biāo)準與工程要求，應(yīng)加大對連續(xù)梁施工全過程的監(jiān)測，通過實時反饋監(jiān)測信息的方式，保證橋梁施工成果質(zhì)量達標(biāo)(明確針對此連續(xù)梁的線形監(jiān)控內(nèi)容為主梁部位的各個節(jié)段控制點高程高度)。

1.2 施工監(jiān)測目的

本次施工監(jiān)控的主要目的包括：

(1)通過監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)連續(xù)梁關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)部位截面是否在施工中發(fā)生變形，一旦發(fā)現(xiàn)異常情況或經(jīng)過監(jiān)測反饋發(fā)生形變，需要及時進行工程預(yù)警與后續(xù)施工行為整改，通過落實此項工作，保證施工作業(yè)的安全性[4]。

(2)通過對連續(xù)梁線形的監(jiān)控，可以及時掌握主梁立模標(biāo)高的變化，根據(jù)其變化趨勢，主動在施工中進行調(diào)整，保證竣工后全橋可以順利地實現(xiàn)合攏，保障橋體設(shè)計成果符合線形設(shè)計需求。

(3)通過對全橋線形的控制，保證竣工后橋梁結(jié)構(gòu)內(nèi)力符合工程施工規(guī)范。

2 連續(xù)梁線形監(jiān)控方法設(shè)計

為實現(xiàn)對某鐵路特大橋的(48+80+48)m連續(xù)梁的線形監(jiān)控，首先需要明確監(jiān)控原則，在監(jiān)控的過程中除了需要滿足與實際施工方案相符的基本要求以外，還需要綜合考慮施工方案因素、結(jié)構(gòu)分析因素、非線性影響因素以及其他相關(guān)因素。在明確監(jiān)控原則后，由于連續(xù)梁與其他橋梁類型施工監(jiān)控不同，無法通過索力實現(xiàn)對其整體主梁結(jié)構(gòu)的線形調(diào)整，只能夠通過對其下一梁段的立模標(biāo)高進行調(diào)整來達到監(jiān)控目的[5]。因此，對整個監(jiān)控流程進行設(shè)計時，應(yīng)當(dāng)按照如圖1所示內(nèi)容來進行。

圖1 連續(xù)梁線形監(jiān)控流程示意圖

在確定連續(xù)梁線形監(jiān)控流程后，針對其影響最終監(jiān)控成效程度較高的內(nèi)容進行詳細設(shè)計說明。

2.1 連續(xù)梁線形位移監(jiān)測設(shè)備選擇與測點布設(shè)

為了某鐵路特大橋(48+80+48)m連續(xù)梁線形和施工質(zhì)量，在項目實施的過程中，針對每一個梁段結(jié)構(gòu)的報告和撓度變化情況都需要進行一次或多次的測量，并以此為后續(xù)箱梁標(biāo)高的調(diào)整提供數(shù)據(jù)依據(jù)。

在對連續(xù)梁線形位移監(jiān)測設(shè)備進行選擇時，采用精密水準儀設(shè)備完成對其各個控制點標(biāo)高數(shù)據(jù)的采集。在測量時，首先完成對連續(xù)梁混凝土澆筑前的立模標(biāo)高測定，其次結(jié)合后續(xù)工況實現(xiàn)對梁結(jié)構(gòu)頂點位置上控制點報告變化量的測定，最后計算得出各個工況條件下的梁段控制點的絕對標(biāo)高[6]。在對連續(xù)梁主梁結(jié)構(gòu)的偏移情況進行測量時，可以通過全站儀設(shè)備測定。為了方便測定，可選擇結(jié)合棱鏡輔助來完成測定。由于梁體結(jié)構(gòu)本身的變化會受到晝夜溫差的影響，為了消除這一因素造成的監(jiān)控誤差，應(yīng)盡可能選擇在晝夜溫差變化不大的時段進行監(jiān)控測量，并盡可能地將測量時間縮短。

為了實現(xiàn)對整個連續(xù)梁結(jié)構(gòu)的線形監(jiān)控，在某鐵路特大橋(48+80+48)m連續(xù)梁的主梁結(jié)構(gòu)上選擇44個標(biāo)高測定監(jiān)控界面，并在箱梁結(jié)構(gòu)的每一個截面上分別設(shè)置5個測點，其具體布置形式如圖2所示。

圖2 連續(xù)梁線形監(jiān)控測點布設(shè)示意圖

按照圖2所示完成對連續(xù)梁線形監(jiān)控測點的布設(shè)后，在具體觀測過程中還需要遵照以下基本要求，以確保監(jiān)控規(guī)范性[7]。在整個監(jiān)控過程中，應(yīng)當(dāng)使用相同的圖形和觀測方法，并通過同一臺儀器或設(shè)備完成測定。將觀測時間控制在清晨或傍晚，在每次觀測時都需要確保測站的固定，測量人員也需要經(jīng)過專業(yè)訓(xùn)練后才能夠參與到整個監(jiān)控環(huán)節(jié)中。

2.2 確定施工控制精度

連續(xù)梁線形監(jiān)控的最終目的是確保成橋后線性情況與設(shè)計圖紙當(dāng)中的線形情況在各個測點上的誤差均能夠控制在規(guī)定范圍以內(nèi)。根據(jù)這一監(jiān)控要求，在結(jié)合橋梁施工質(zhì)量驗收標(biāo)準的基礎(chǔ)上，制定以下精度控制要求：

(1)針對連續(xù)梁的立模標(biāo)高允許偏差控制精度進行設(shè)定，為確保其控制精度，選擇在一天當(dāng)中溫度變化幅度較小的時段進行測定，針對特殊時期無法實現(xiàn)對其測定時間的調(diào)整時，可通過給定立模測定范圍的方式對其進行誤差補償，以此提高測定精度。同時，針對立模報告的允許誤差應(yīng)當(dāng)將其控制在-5～+10 mm范圍內(nèi)。

(2)針對階段性的目標(biāo)控制精度進行設(shè)置，將已經(jīng)完成施工任務(wù)的連續(xù)梁高程允許偏差控制在-5～+15 mm范圍內(nèi)；針對邊、中跨合攏時合攏口兩側(cè)，將其允許偏差設(shè)定在-20～+20 mm范圍內(nèi)。

2.3 確定控制預(yù)警機制

在確定多個階段的控制精度后，還需要結(jié)合該鐵路特大橋工程項目的實際建設(shè)需要，對其預(yù)警等級進行設(shè)置。結(jié)合本文鐵路特大橋項目特點，采用一般等級預(yù)警與緊急等級預(yù)警相結(jié)合的方式實現(xiàn)預(yù)警。

一般等級預(yù)警可從以下幾方面設(shè)置：第一，當(dāng)實際測量的掛籃本身存在變形，并且變形量已經(jīng)超過30 mm時；第二，當(dāng)外觀檢查發(fā)現(xiàn)梁體出現(xiàn)裂縫時；第三，當(dāng)兩端預(yù)應(yīng)力出現(xiàn)張拉，且標(biāo)高誤差超出了設(shè)計圖紙當(dāng)中的規(guī)定范圍時；第四，當(dāng)兩端預(yù)應(yīng)力出現(xiàn)張拉，且存在某一測點上的標(biāo)高超出規(guī)定范圍時。

緊急等級預(yù)警主要應(yīng)用于以下幾個方面：第一，當(dāng)出現(xiàn)連續(xù)梁結(jié)構(gòu)性裂縫，并且裂縫的長度和寬度仍然呈現(xiàn)出持續(xù)增加的態(tài)勢，處于不穩(wěn)定狀態(tài)時；第二，當(dāng)出現(xiàn)連續(xù)梁預(yù)應(yīng)力張拉，且梁體存在異常響應(yīng)，極有可能出現(xiàn)崩裂時。

2.4 連續(xù)梁線形結(jié)構(gòu)計算及監(jiān)控結(jié)果分析

在確定施工控制精度及控制預(yù)警機制后，監(jiān)控時無論是采用灰色理論的方式對其線形變化進行預(yù)測，還是通過自適應(yīng)控制理論對其進行分析，都需要對其結(jié)構(gòu)進行計算。因此，本文引入正裝和倒拆相結(jié)合的計算方法，實現(xiàn)對其結(jié)構(gòu)計算以及對監(jiān)控結(jié)果的分析。

首先，通過正裝分析確定連續(xù)梁成橋結(jié)構(gòu)的受力變化情況。在施工過程中，隨著進度的不斷推進，連續(xù)梁的結(jié)構(gòu)、邊緣約束以及荷載等都會發(fā)生較大改變。因此，在對其結(jié)構(gòu)進行計算時，需要根據(jù)施工方案的具體步驟，從初始狀態(tài)下的連續(xù)梁線形結(jié)構(gòu)開始計算，到在最終竣工后徐變完成整個計算過程。連續(xù)梁線形結(jié)構(gòu)計算流程如圖3所示。

圖3 連續(xù)梁線形結(jié)構(gòu)計算流程示意圖

其次，由于連續(xù)梁結(jié)構(gòu)中混凝土的收縮、徐變等因素的影響十分復(fù)雜，因此在對其進行結(jié)構(gòu)計算時，應(yīng)當(dāng)結(jié)合公路橋梁設(shè)計規(guī)范中給出的算法進行計算。其表達式為：

φ(t,T)=βa(T)+0.4βa(t-T)+φf[βf(t)-βf(T)]

(1)

公式中，βa(T)可通過如下公式計算得出：

(2)

根據(jù)上述公式(1)和公式(2)中的內(nèi)容，結(jié)合某鐵路特大橋(48+80+48)m連續(xù)梁項目相關(guān)資料文獻以及相類似橋梁工程項目的徐變系數(shù)實現(xiàn)對其結(jié)構(gòu)的計算，并完成對徐變總效應(yīng)的修正，以此達到最終的線形監(jiān)控目的。

3 對比分析

本文此次對比實驗所選的工程實例為某鐵路特大橋，該橋為鐵路煤運通道三荊段連續(xù)梁，軌道結(jié)構(gòu)類型為有砟軌道，主梁采用掛籃懸灌澆筑，雙線線間距為4～4.4 m，其中兩頂面寬度為7.6 m。

對所選的實驗對象進行技術(shù)指標(biāo)設(shè)計，見表1。

表1 某鐵路特大橋技術(shù)指標(biāo)設(shè)計

掌握設(shè)計結(jié)構(gòu)的具體參數(shù)范圍后，按照上文設(shè)計的內(nèi)容，進行連續(xù)梁線形位移監(jiān)測設(shè)備選擇與測點布設(shè)。本文布設(shè)的測點較多，為了簡化實驗結(jié)果，隨機選擇布置測點中的15個點作為本次實驗的線形監(jiān)控點。

在此基礎(chǔ)上，按照傳統(tǒng)的連續(xù)梁線形監(jiān)控方法，對相同的測點進行監(jiān)控，輸出掛籃變形監(jiān)控結(jié)果。見表2。

表2 兩種監(jiān)控方法對掛籃變形的監(jiān)控結(jié)果

從上文所述的實驗結(jié)果中可以看出，本次設(shè)計的監(jiān)控方法，可以在實際應(yīng)用中，實現(xiàn)將頂板與底板差值變形監(jiān)測精確到小數(shù)點后3位，而傳統(tǒng)方法則無法實現(xiàn)這一點，因此證明了本文設(shè)計的連續(xù)梁線形監(jiān)控方法可以實現(xiàn)更高的監(jiān)控精度，滿足在施工中對橋梁結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計需求。

4 結(jié)束語

通過上述研究發(fā)現(xiàn)，橋面高程控制存在較大難度，所以需要利用鋪裝和道砟調(diào)整軌面高程，以達到曲線平順的目的。利用鋪裝和道砟調(diào)整軌面高程較為簡單，由施工方自行控制，盡量接近設(shè)計值即可。為了進一步實現(xiàn)對此項工作的優(yōu)化，還需要在后續(xù)的優(yōu)化設(shè)計工作中，合理確定連續(xù)梁預(yù)拋高，不斷修正立模標(biāo)高，保證成橋線形符合預(yù)期，在每個節(jié)段立模之前，監(jiān)控方都需要以施工指令單的形式，提供連續(xù)梁節(jié)段的建議立模標(biāo)高，以保證施工監(jiān)控的連續(xù)性與質(zhì)量。