高墩大跨連續剛構橋施工監測技術

中鐵十八局集團有限公司 天津 300350

1 工程概況

某高速公路L14標段賀坪峽大橋三向預應力混凝土變截面連續箱梁剛構橋，其左幅跨徑為(80+150+80)m，橋梁有著直線段的平面位置，頂面的橫坡值控制在2%左右。主梁類型為單箱單室預應力混凝土箱梁，箱梁高度和底板厚度均依據二次拋物線變化趨勢。賀坪峽大橋的左右幅0#塊一共有4個，左幅長14 m，高9.2 m，頂板寬14.13 m，底部寬7.5 m，翼緣懸臂長3.315 m，混凝土澆筑量控制在596 m3，設計的自重值為16 287 kN；右幅長12 m，高8.5 m，頂板寬14.13 m，底部寬7.5 m，翼緣懸臂長3.315 m，混凝土澆筑量控制在466.23 m3，設計的自重值為12 728 kN；主橋下部左邊結構1高40 m， 結構2高32 m，肢間凈距為7 m；右邊結構1高37 m， 結構2高40 m，肢間凈距4.4 m。

2 高墩大跨連續剛構橋施工線形監測

2.1 高程測點布置

0#塊有著較大的體積，縱橋向長度為14 m，為了控制好精確度，在1個0#塊的頂板進行了9個高程測點的布置，1個懸澆段進行了3個高程觀測點的設置，如圖1、圖2所示。

2.2 高程觀測時間與內容

圖1 0 #塊高程測點布置示意

圖2 懸澆段高程測點布置示意

考慮到溫度的因素，將測量時間控制在溫度較為恒定的時間里（每天22∶00～次日07∶00），并結合其他的天氣影響因素進行了相應的修正。在重要的施工階段里諸如立模等，要進行標高測量，從而動態關注觀測點撓度及橋梁線形的相應情況，最終使箱梁懸臂端的合龍精度得以保證，也實現橋面線形平順的目標[1-5]。

2.3 線形監測結果及誤差分析

經過監測發現，各地段張拉后的實際和理論標高存在一些差距，但都在可控范圍。這些誤差不僅有施工質量因素，也有測量人員因素，另外，還存在儀器和天氣因素。

經過分析，偏差主要存在如下幾個方面：

1）立模時的偏差。在混凝土進行澆筑前，因為人工測量，可能會使實際測量值和提供的理論值存在一些偏差。

2）進行掛籃變形的誤差。掛籃后支點是由人工通過4根精軋螺紋鋼順著橋在箱梁上進行錨固的，因而會存在不同的錨固松緊度，如此就會使得錨固鋼筋伸長量和提供的理論值存有偏差，伴隨著施工進度的推進，掛籃在長久的荷載作用下會降低模板剛度，如此也會增大模板的變形。

3）一些臨時物品在橋面的堆積也會影響橋梁的標高。

4）在預應力張拉時，因為千斤頂控制不能穩定，使得鋼束張拉變形值不能穩定，如此也會影響到標高。

5）因為外界因素而引起的測量誤差。

6）在混凝土收面的時候，因為施工作業者技術問題而引起的標高誤差。

3 高墩大跨連續剛構橋施工應力監測

3.1 應力測點布置

在進行懸臂澆筑時，懸臂根部是主梁斷面的最為不利位置，應該重點引起注意[6,7]。主橋箱梁的應力監測截面和截面測點面布置如圖3、圖4所示。

圖3 主梁應力監測截面布置示意

圖4 主梁截面應力測點布置示意

3.2 應力測量時應注意的問題

1）選取彈性模量應該注意的問題：當依據測到的應變來進行應力的計算時，應該結合應變計在節段混凝土的實際齡期情況，依據相關標準來確定彈性模量，從而對實際的情況進行相應的模擬。

2）利用絕對和相對應力兩類方式和提供的理論值進行相應的對比。絕對應力指的是在每個工況情況下讀取的應力，實測應力要和理論應力進行比較。相對應力是相鄰的2個工況測取到的應力差別值，要和理論應力的變化值進行對比。如存在明顯的偏差，則要進行相應的復測。

3）選取應變計初始值：應變計埋設后要進行混凝土的澆筑和相應的養護，這2個過程都會使其讀數產生較大的變化，所以，應該結合以往讀數心得，取澆筑完10 d之后的應變計讀數值作為初始值。

4）盡力控制溫度因素引起的結構應力變化。進行應力測量的時候，要選擇溫度穩定的時間段進行測量，可以選擇太陽升起之前或者太陽落山之后，使測取的應力值能夠抵消因溫度因素造成的應力影響。

3.3 應力監測結果及誤差分析

經過監測發現，實際的應力測試值大于之前提供的理論值，經過分析，我們發現主要存在如下幾個原因：

1）實測數值不僅包括了齡期變化后伴隨的混凝土彈性模量影響，也伴隨著施工載荷以及溫度因素的影響，另外，鋼弦式應力計很容易受到溫度的影響，所以實測的結果相對較大。

2）預應力鋼絞線的張拉采用雙向控制方式，即應力和伸長量。當預應力鋼絞線的變形沒有達到設計標準時，就會存在超拉張，但理論上并沒有考慮超拉張，所以，偏大的實測值可能就是包括了超拉張的應力。

3）混凝土的收縮徐變會使截面內部伴隨內力重分布的情況，在徐變的時候，混凝土有著較小的壓應力，但普通鋼筋有著較大的壓應力，而相關的分析軟件考慮不到這種情況。實測發現，在進行懸臂澆筑時，主梁根部一直處于受壓狀態，其壓應力小于C50混凝土的極限壓應力，但大于模型的理論值，這就說明梁體根部有著較大的負彎矩，結構受力較為安全并具備相應的安全儲備[8-10]。