左代陽(yáng)

（貴州省公路工程集團(tuán)有限公司，貴州貴陽(yáng) 550008）

0 引言

某特大橋工程上部結(jié)構(gòu)采用1 聯(lián)（88+168+88）m的變截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)模式，特點(diǎn)為單箱、單室梁，梁頂及底部寬度分別為12m 和8m。其主橋部分的箱梁施工采取掛籃懸臂澆筑法，0 號(hào)塊的施工方法為支架現(xiàn)澆，其他單T 箱梁則分成21 對(duì)節(jié)快，施工過(guò)程使用對(duì)稱(chēng)平衡懸臂進(jìn)行逐段澆筑。在箱梁的縱向部位進(jìn)行懸澆施工，設(shè)分段長(zhǎng)度為：6×3m+4×3.5m+11×4m。另0 號(hào)塊即箱梁墩頂?shù)默F(xiàn)澆模塊長(zhǎng)度為14.0m；中跨與邊跨合龍段、邊跨現(xiàn)澆段的長(zhǎng)度分別為2m 和4m。

1 大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋梁施工計(jì)算模型

該特大橋項(xiàng)目采取預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)鋼構(gòu)模式，跨徑為（88+168+88）m。針對(duì)項(xiàng)目不同的施工階段采取相應(yīng)的控制措施，將其進(jìn)行簡(jiǎn)化處理，轉(zhuǎn)為平面桿系結(jié)構(gòu)，且各階段離散成梁?jiǎn)卧猍1]。在模擬該大橋的施工工序時(shí)，本文采用橋梁通用的MIDAS/Civil8.05 計(jì)算程序，具體分析如下：

（1）采取有限元法，整個(gè)大橋共分成150 個(gè)節(jié)點(diǎn)與135 個(gè)單元。以C55 混凝土作為主梁材料、C40 混凝土作為橋墩材料，主梁及橋墩分別為106 個(gè)單元和29 個(gè)單元。

（2）共計(jì)經(jīng)過(guò)28 個(gè)施工階段完成整個(gè)成橋部分，每個(gè)階段的施工量就是一個(gè)懸臂梁段，總體包含掛籃前移、混凝土澆筑、張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋三大子階段。

（3）具體施工順序?yàn)椋和瑫r(shí)對(duì)每個(gè)橋墩的T結(jié)構(gòu)上部進(jìn)行施工，按照先中跨、再邊跨的順序完成合龍。

2 大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋梁施工線(xiàn)形監(jiān)測(cè)控制技術(shù)

2.1 主梁標(biāo)高監(jiān)測(cè)

測(cè)量連續(xù)剛構(gòu)橋的主梁控制斷面標(biāo)高以及分析影響標(biāo)高變化的相關(guān)因素，這些均為施工控制的重要內(nèi)容。一般測(cè)量標(biāo)高時(shí)可以采用水準(zhǔn)儀讀數(shù)法。在橋梁懸臂施工過(guò)程中，澆筑其中一個(gè)梁的節(jié)段時(shí)，需要同時(shí)測(cè)試其他節(jié)段的斷面，為了避免發(fā)生扭轉(zhuǎn)變形，每個(gè)測(cè)試斷面需設(shè)置測(cè)試點(diǎn)不少于3個(gè)。

整個(gè)施工過(guò)程中，需要測(cè)量的工況包括：①完成掛籃移動(dòng)之后；②混凝土澆筑前與澆筑后；③預(yù)應(yīng)力張拉之后；④加載橋面二期恒載之后[2]。按照由橋梁懸臂位置到橋墩3個(gè)斷面的方向進(jìn)行測(cè)量。例如，正在施工第5 個(gè)節(jié)段的梁時(shí)，需要分別測(cè)量第5 號(hào)、4 號(hào)、3號(hào)、2 號(hào)、1 號(hào)以及0 號(hào)梁各階段的標(biāo)高，測(cè)量的精度誤差為±2mm。

2.2 主梁實(shí)時(shí)撓度監(jiān)測(cè)

在體系溫差不大的情況下，主梁發(fā)生撓曲變形的可能性較低；在體系有一定溫差的情況下，尤其在驟冷驟熱環(huán)境中，主梁極易發(fā)生撓曲變形問(wèn)題。如由于體系溫差而造成構(gòu)件伸縮變形明顯，在橋墩處的位移主要表現(xiàn)在水平方向，所以對(duì)主梁的標(biāo)高造成影響，還會(huì)導(dǎo)致主梁頂端的豎向位移增大；但主梁的主要變化集中于水平位移，可以忽略豎向位移的變化。再有日照溫差容易造成撓曲變形，這種情況無(wú)論是主梁部位發(fā)生變形還是橋墩本身發(fā)生變形，都會(huì)導(dǎo)致主梁豎向撓度增大。一般可忽略不計(jì)橋墩頂部的豎向位移與體系溫差二者的關(guān)系[3]。

綜上所述，具體采用監(jiān)測(cè)方法為：①通過(guò)測(cè)量相對(duì)高程判斷主梁撓度；②墩頂0號(hào)塊的位置設(shè)為標(biāo)高基準(zhǔn)點(diǎn)；③標(biāo)高觀(guān)測(cè)選擇橋上位置為宜；④在清晨日出之前是最佳觀(guān)測(cè)時(shí)間。

進(jìn)行撓度監(jiān)測(cè)的目的是將掛籃定位修正，可以考慮在懸臂施工一段時(shí)間之后再安裝掛籃。該項(xiàng)目分別在1#墩和2#墩的位置設(shè)計(jì)3 個(gè)測(cè)點(diǎn)。需要測(cè)量的數(shù)據(jù)較多，采取自動(dòng)測(cè)量的方法，具體工況為：①完成掛籃移動(dòng)之后；②混凝土澆筑之后；③預(yù)應(yīng)力張拉之后。

2.3 合龍段高差監(jiān)測(cè)

在懸臂澆筑施工階段，需在合龍段注意控制線(xiàn)形和高差，根據(jù)控制梁懸臂兩端的標(biāo)高數(shù)值，確保合龍段的高差保持在合理范圍內(nèi)。在橋梁合龍位置，非永久的聯(lián)結(jié)主梁兩懸臂的端部，同時(shí)要對(duì)施工過(guò)程中兩個(gè)端部的合龍荷載量進(jìn)行復(fù)查、調(diào)整，確保二者相等并保持對(duì)稱(chēng)[4]。如果重量不均衡，則需要在兩個(gè)懸臂的頂端適當(dāng)增重，在接下來(lái)的澆筑環(huán)節(jié)逐步將配重撤除即可，確保懸臂端部的豎向撓度變形保持穩(wěn)定。設(shè)置三個(gè)高程控制點(diǎn)，分別位于箱梁底板的左側(cè)、右側(cè)以及中心線(xiàn)，注意控制合龍段的高差。

2.4 溫度監(jiān)測(cè)

施工時(shí)，一些箱梁橋結(jié)構(gòu)體系的跨徑較大，其應(yīng)力在有一定日照溫差的環(huán)境溫度影響下，增加了橋梁的結(jié)構(gòu)變形程度，也會(huì)影響施工過(guò)程對(duì)主梁標(biāo)高及架設(shè)構(gòu)件測(cè)量的精度[5]。為了降低誤差影響，應(yīng)對(duì)懸臂澆筑階段的真實(shí)溫度進(jìn)行測(cè)量把握，再適度調(diào)整設(shè)計(jì)參數(shù)。綜合考慮理論要求及實(shí)際情況，合理設(shè)置溫度測(cè)點(diǎn)，確定日照與體系溫差、不同位置的梁體溫差等。為測(cè)量不同位置橋梁溫度的數(shù)值變化，利用鉑電溫度計(jì)進(jìn)行監(jiān)控測(cè)量。某次監(jiān)測(cè)結(jié)果詳見(jiàn)圖1。

圖1 主梁各部位溫差示意圖

根據(jù)圖1 可知，主梁不同測(cè)量點(diǎn)的溫度有很大差別，并且均位于變化的溫度場(chǎng)內(nèi)。從理論層面來(lái)看，當(dāng)溫度發(fā)生了改變，預(yù)示著主梁標(biāo)高及截面應(yīng)力也會(huì)隨之變化。采取溫度測(cè)試手段獲得相應(yīng)數(shù)據(jù)之后，再有針對(duì)性地控制各施工環(huán)節(jié)，并考慮由溫度變化帶來(lái)的影響。

2.5 沉降監(jiān)測(cè)

由于橋梁可能發(fā)生收縮徐變或沉降等問(wèn)題，如果在橋墩頂部設(shè)置水準(zhǔn)點(diǎn)并不穩(wěn)定，所以考慮修正時(shí)主要參照橋梁沉降量。本項(xiàng)目對(duì)全橋的橋墩沉降情況進(jìn)行觀(guān)測(cè)，并在承臺(tái)上端設(shè)置測(cè)量點(diǎn)。

2.6 施工線(xiàn)形監(jiān)測(cè)控制結(jié)果

將原本在豎向位移各部位選擇的觀(guān)測(cè)點(diǎn)的絕對(duì)標(biāo)高值調(diào)整至設(shè)計(jì)箱梁頂端，再對(duì)照實(shí)際標(biāo)高進(jìn)行分析。圖2～圖4 是2 號(hào)墩即中跨側(cè)位置20#～21#懸澆梁段在預(yù)應(yīng)力鋼束張拉后和合龍預(yù)應(yīng)力鋼束張拉后，對(duì)比理論標(biāo)高、設(shè)計(jì)標(biāo)高與實(shí)際標(biāo)高的曲線(xiàn)變化圖。

圖2 20＃塊張拉完畢各測(cè)點(diǎn)標(biāo)高對(duì)比圖

圖3 21＃塊張拉完畢各測(cè)點(diǎn)標(biāo)高對(duì)比圖

圖4 合龍預(yù)應(yīng)力鋼束張拉完畢各測(cè)點(diǎn)標(biāo)高對(duì)比圖

根據(jù)圖2～圖4 來(lái)看，實(shí)際標(biāo)高在理論標(biāo)高范圍內(nèi)浮動(dòng)，二者基本接近，且獲得較為全面的工況數(shù)據(jù)，體現(xiàn)了該特大橋施工線(xiàn)形控制的相關(guān)信息。

3 大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋梁施工應(yīng)力監(jiān)測(cè)控制技術(shù)應(yīng)用

3.1 測(cè)點(diǎn)布置

參照該特大橋（88+168+88）m 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)梁橋的結(jié)構(gòu)特征以及內(nèi)力影響線(xiàn)，可知內(nèi)力控制截面主要有：懸臂根部的截面、邊跨1/4L 截面和跨中截面、中跨跨中1/2L 截面、1/4L 截面和3/4L 截面。全橋設(shè)有應(yīng)力監(jiān)測(cè)截面11 個(gè)和溫度監(jiān)測(cè)截面3 個(gè)。并且每個(gè)應(yīng)力控制截面均安排JMZX-215AT 型系列振弦式應(yīng)變儀8 臺(tái)，全橋共投放振弦式應(yīng)變儀88 臺(tái)。在主梁位置的溫度控制截面，一共安裝溫度傳感器32 個(gè)，紅外測(cè)溫儀20 個(gè)；在墩柱斷面位置則安裝溫度傳感器18個(gè)。詳見(jiàn)圖5、圖6。

圖5 應(yīng)變監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置示意圖

圖6 溫度監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置示意圖

3.2 應(yīng)力監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析

每個(gè)施工階段都需要提前測(cè)試傳感器功能是否正常，每個(gè)傳感器至少取3組數(shù)值，最終以均值作為測(cè)點(diǎn)讀數(shù)。具體操作步驟及要求如下：①在放置鋼筋測(cè)量?jī)x的節(jié)段，澆筑完混凝土之后，其強(qiáng)度應(yīng)符合張拉設(shè)計(jì)強(qiáng)度的讀數(shù)標(biāo)準(zhǔn)，記錄安裝每個(gè)應(yīng)力計(jì)的初始應(yīng)力；②后續(xù)施工需要前移支架，測(cè)量并記錄模板側(cè)讀數(shù)，每完成一次混凝土澆筑就要讀取一次數(shù)值，最后完成預(yù)應(yīng)力束張拉錨固，再次測(cè)讀數(shù)值且記錄一輪次；③完成邊跨及中跨合龍之后，都要記錄一次讀數(shù)；④在實(shí)施二次恒載之后，也需要再進(jìn)行一次讀數(shù)和記錄。

3.3 施工應(yīng)力監(jiān)測(cè)控制結(jié)果

在該特大橋施工全過(guò)程采取橋梁監(jiān)測(cè)控制措施，參考測(cè)量的數(shù)據(jù)波動(dòng)情況，實(shí)時(shí)對(duì)各階段參數(shù)進(jìn)行修正，確保實(shí)際測(cè)量值與預(yù)期設(shè)計(jì)值相符。每個(gè)施工階段都測(cè)量并分析應(yīng)力數(shù)據(jù)，根據(jù)結(jié)果進(jìn)行調(diào)整。以圖7中2＃墩1-1 斷面為例，可以看出測(cè)量數(shù)據(jù)與預(yù)期理論值相吻合，則表明該橋梁結(jié)構(gòu)安全可靠，可投入正常使用。

圖7 2＃墩1-1 斷面腹板傳感器應(yīng)力曲線(xiàn)示意圖

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋梁項(xiàng)目無(wú)論對(duì)施工技術(shù)還是施工精度都提出較高要求，而且項(xiàng)目本身具有非常復(fù)雜的受力結(jié)構(gòu)，增加了施工難度。為了達(dá)到預(yù)期的施工效果，保障施工質(zhì)量，做好施工全過(guò)程的控制管理非常必要，這樣才能避免成橋投入使用后發(fā)生撓度變形、開(kāi)裂、傾斜等問(wèn)題。為了確保施工安全且質(zhì)量達(dá)標(biāo)，需對(duì)施工全過(guò)程進(jìn)行嚴(yán)格管控，著重控制關(guān)鍵指標(biāo)，尤其是做好大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋梁的施工線(xiàn)形和施工應(yīng)力監(jiān)測(cè)控制。