大跨連續箱梁橋懸臂施工監控要點淺析

董洪鵬

摘要：本文結合國內某大跨連續箱梁橋的施工監控實踐，闡述了大跨連續箱梁橋懸臂施工監控中的主要影響因素、施工監測要點及方法，通過模擬橋梁施工過程，計算出橋梁每個施工階段理論數值，通過與現場布置的傳感器實測數據進行對比，用以校正計算結果的正確性和合理性，最終達到懸臂施工橋梁按設計標高順利合龍的目的，為同類工程施工監控提供參考。

關鍵詞：施工監控；懸臂施工；模型；連續梁

前言

在當今經濟飛速發展的時代，跨江跨河等大跨境橋梁的需求也越來越多，要求也越來越高，經過幾十年的技術創新，預應力混凝土連續梁橋懸臂施工占據了目前橋梁施工的半壁江山，之所以該種工藝收到廣泛使用，源于其有許多優點，但隨之也會面對很多新的問題。其中最主要的問題就是對施工過程中橋梁的線形控制與應力控制，以保證橋梁能夠順利合龍，受力均勻。綜上所述，橋梁懸臂施工監控就顯得尤為重要。

一、大跨連續箱梁橋工程概況

某特大橋孔跨布置為2×24+7×32+（48+80+48）預應力連續梁+6×32+2×24m，全長為716m， 3跨跨徑組合為48m+80m+48m，橋墩4個，主橋下部結構過渡墩為矩形墩、承臺、鉆孔灌注樁基礎。梁體為單箱單室變截面連續箱梁，利用菱形掛藍逐塊懸臂施工。

二、主要影響因素研究

大跨徑連續箱梁橋施工控制的主要目標是使施工實際狀態盡量與理想設計狀態（線形與受力）相吻合。要達到這個目標，就必須全面掌握可能使施工狀態偏離理想設計狀態的所有可能因素，以便對施工實施進行有的放矢的有效控制。大跨連續箱梁橋施工監控中主要影響因素現分述如下：

1.各參數因素

橋梁懸臂施工過程中各結構參數是一定要考慮的重要影響因素。主要包括：預加應力、材料彈性模量、材料熱膨脹系數、材料容重、施工荷載、結構構件截面尺寸等。

2.建設工藝

施工監控是為施工服務的，反過來，施工水平的高低又直接影響監控目標的實現。在施工監控過程中必須計入施工條件不可避免的構件制作、安裝等方面存在的誤差，以使施工狀態控制在可接受范圍之中。

3.監控措施

施工監控是橋梁施工控制的最主要手段之一。監控包括變形監控、溫度監控、應力監控以及穩定性監控等。由于量測設備、傳感器安裝、測量方式、數據收集、環境狀態等方面存在誤差，所以，結構監控總是存在誤差，從而不能完全真實反映結構的實際受力狀態，從而會使控制者對結構狀態的認識產生一定的偏差。所以，保證測量的可靠性對控制極為重要。

4.結構分析計算模型

結構分析計算模型是對實際橋梁結構的仿真模擬，即通過各種假定、邊界條件處理、以及一些必要的簡化來建立計算模型。由于模擬手段的限制，各種假定和簡化導致了計算模型與實際情況之間存在誤差，所以，在建模過程中，要做大量的工作，以使計算模型誤差所產生的影響減到最低限度。

5.溫度場

施工過程中溫度環境的變化對懸臂施工橋梁結構的變形與受力影響很大，在施工監控中溫度場是必須要考慮的重要因素。如果在過程中忽略了該項因素，就會使真實狀態數據發生偏差，從而失去控制的有效性與真實性，所以，施工監控中必須考慮溫度場對懸臂施工過程中應力的影響。

6.收縮、徐變

對大體積混凝土橋梁結構而言，材料的收縮、徐變對結構本身受力、內部應力、變形等都有較大影響，主要原因是因為大跨徑、大體積混凝土橋梁施工中普遍存在加載齡期小、各階段齡期相差大等原因引起的，控制中要提起重視，加以注意，以達到采用盡量理想的、合理的、符合實際的收縮徐變參數和施工計算模型。

三、監控要點分析

1.高程控制

控制高程，目的是保證懸臂施工連續梁橋的成橋線形，同時便于監控實施者實時了解箱梁內部實際受力，以幫助判斷結構在最終成橋狀態時能否達到設計要求的各項性能指標。

控制線形的具體方法就是對懸臂施工中高程進行控制，在理論計算值的基礎上再考慮一個由多因素影響的預拋高值，在每一施工梁塊澆筑之前，對底模的設計位置預抬一定高度，隨著施工過程的進行，此預抬值逐漸降低，直至全橋合龍預抬值減小為零，使橋梁線位最終達到設計位置。

2.應力監控

懸臂施工連續箱梁橋在施工過程中以及最終合龍狀態的受力情況能否與設計理論值相符合是施工控制中必須明確的重要問題。監控實施者一般通過結構應力的監測來了解實際應力情況，如發現實際應力與理論（設計/計算）應力狀態差值超限就要立即停工，查找導致誤差較大的原因及研究應對措施，使之在允許范圍內變化。

3.溫度場監控

大跨度橋梁結構的結構溫度是一個復雜的隨機變量，為保證橋梁施工達到理論內力狀態和線形，必須對梁體結構溫度進行實地監測。通常情況下，懸臂施工階段體系溫差不會產生梁體變形，但由于箱梁溫度場的復雜性，梁體懸臂端也會產生一定的撓度變形，通過查閱一些資料反映，由于急冷急熱產生的體系溫差會引起較大的彎曲變形，從而導致實測撓度與計算撓度產生較大的誤差。

4.抗傾覆控制

對于采用兩邊對稱懸臂澆筑的大跨徑連續箱梁橋來說，整個施工過程中，梁的抗傾覆穩定性也非常重要。在“T”形剛構的懸臂施工過程，要經歷一段相當長的時間，尤其是對梁體的每一階段進行澆筑施工的時候，結構處于一種“T”形的大懸臂狀態，整個梁體處于無支撐的懸臂狀態，兩端偏差較多，容易導致梁體傾覆，造成重大人員傷亡、財產等重大損失。

5.安全控制

大跨徑混凝土聯系箱梁橋懸臂施工過程中安全控制始終是施工過程中要控制的重要內容，如果施工過程中的安全得不到保證，何談得上其他控制與橋梁的建成。在建設過程中由于建筑材料、建設規模、結構形式等不盡相同，影響施工安全的因素也不盡一樣，在施工監控中需根據實際情況，確定安全控制重點。

四、結束語

該文的撰寫過程，都是在現場實踐的基礎上完成的，各個參數的選取與測試數據的獲得也都是現場完成的。這就為模型建立的準確性提供了保障，通過與實測數據的對比，大部分控制點的高程在允許的誤差范圍內，全橋成橋線形平順，與設計線形比較吻合。通過觀察每個控制截面的應變傳感器的頻率變化情況，來計算出相應位置應力變化情況，通過應力變化量實測數據與理論控制數據的對比，大部分數據相對誤差在10%范圍內，均在控制范圍之內。在溫度的控制測量中，混凝土在澆筑初期溫度上升迅速，水化熱效應明顯，大概26小時后達到溫度峰值，為腹板中間的位置。隨后溫度開始緩慢下降。本文在參閱國內外有關資料與研究成果的基礎上，著重對預應力混凝土連續梁橋在施工過程中受力狀態和線形進行了測試分析，并結合實際監控結果驗證本文介紹方法的合理性及其實用性，是一種值得借鑒的控制方法。

參考文獻：

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