高墩大跨徑連續剛構橋線形監控研究

鄭鵬哲

（中鐵一局集團有限公司第三工程分公司 陜西省寶雞市 721006）

隨著我國交通事業的不斷發展，急需修建更多的高墩大跨徑橋梁跨越大河大江和深谷，使得預應力混凝土連續剛構橋得到更大的發展。高墩大跨徑連續剛構橋，其施工階段比較多，各個階段會受變形、內力、應變與墩高、荷載大小、混凝土收縮、徐變、預應力筋應力損失、溫度、施工誤差、材料特性等多種因素影響，均可能會影響工程的整體質量[1]，因此開展橋梁工程監控測量，及時、準確地提供施工控制數據對橋梁的施工質量有著重要的意義。

1 工程概況

哈格達溝特大橋主橋為一座三跨一聯預應力混凝土高墩大跨徑連續剛構橋，跨徑組合110+200+110=420m。主梁為單箱單室預應力鋼筋混凝土箱型梁，墩頂梁高12m，跨中減小為3.5m。主墩最大高度為100m，主墩采用縱橋向不變，橫橋向單向放坡的雙肢薄壁實體結構，基礎為承臺、群樁基礎，如圖1所示。

圖1 橋型結構示意圖

2 工程施工監控系統的建立

橋梁施工控制的實施涉及到方方面面，所以必須事先建立完善、有效的控制系統才能達到預期的控制目標。橋梁施工控制系統的建立及其功能的確定要根據不同的工程施工實際分別考慮。一般施工控制系統都具備管理與控制的功能，施工控制系統由施工控制管理與施工現場控制兩個分系統組成。施工控制系統如圖2所示。

圖2 施工控制系統框圖

3 高墩大跨徑連續剛構橋線形監控的具體路徑

3.1 工程整體穩定性分析

結合本橋的施工方案和施工方法，采用Midas分析軟件對不同施工階段時主體結構進行穩定性分析，防止異常情況下的結構失穩破壞，并根據計算分析結果及時向施工單位及監理工程師發出書面通知，并提出相應的整改措施。

3.2 掛籃設計安全評估及靜載試驗

3.2.1 安全評估

掛籃是大跨徑連續剛構橋進行懸臂施工的主要設備，為此應對掛籃進行結構受力分析及變形驗算，確保安全及變形滿足設計及規范要求。掛籃驗算采用Midas結構分析軟件進行空間結構分析。

3.2.2 靜載試驗

由于掛籃本身的變形會對立模標高產生很大的影響，所以在掛籃安裝完成后，對掛籃必須進行靜載試驗[2]。監控單位將配合施工單位采集掛籃在各種不同荷載作用下的變形及受力特征值，并應用到施工監控過程中，以便正確預測梁段的立模標高。

根據測試要求，加載重量按等效荷載的1.2～1.4倍進行，擬分3級加卸載。荷載分級按施工工藝安排進行，一般第一級加載以底板重量為等效荷載，第二級按腹板重量的2/3進行，第三級按剩余荷載進行，最后加載須等待72h（混凝土等強時間），中途加載等待30min即可；三級卸載按加載順序反方向進行；在每次等待時間滿足要求后記錄掛籃前支后錨的變形，剔除非彈性變形，繪制彈性變形和荷載曲線，為分析墩旁托架和掛籃變形及施工結構安全服務其總變形量不得超出20mm。

掛籃靜載試驗時可在掛籃的主桁桿上，掛籃的后錨鋼筋上布置應力測點；在掛籃的前吊點布置撓度測點；另外為了測定吊點的相對撓度，還應對支點的沉降進行測量。

3.3 主梁位移監測

該工程大跨徑預應力混凝土連續剛構橋主梁采用節段懸臂澆筑法施工，位移監測分豎向位移監測和平面位移監測。在監測過程中監控單位將和施工單位共用一個測量控制網，在共用的基礎上又相互獨立、相互監督、相互檢查[3]?？刂七^程是“施工→測量→預測→識別→調整→預告→施工”的循環過程。在此過程中對主梁的變形與應力實行雙控，這是一個技術問題，也是一項系統工程。其主要分為兩個組成部分，一部分是施工數據采集系統，即在橋梁施工過程中通過在橋上埋設各類傳感器和設置監控系統，采集資料。再一個是資料分析仿真模擬計算系統，將采集到的資料進行分析處理，以確定一道施工工序的有關參數。因此在箱梁標高控制過程中需要細致的觀測、測試工作和大量的計算分析工作。通過有效的監控，保證設計的施工過程和受力狀態得以準確實現，最終達到成橋階段的控制目標。

3.4 主梁應力應變監測

由于高墩大跨徑連續剛構橋橋墩和主梁聯合作用，使得主梁各部位受力復雜多變，通過應力監測找出各施工階段控制斷面的應力變化規律指導施工，同時通過應力監測及時發現施工中異?，F象，避免發生不安全事故。比如預應力鋼束出現滑索，鋼束內縮，存在過大的預應力損失等從錨固點觀測不到時，可以通過應力變化檢查出來，及時進行處理。

主梁正應力監測斷面設在懸臂根部（距懸臂根部約1/2梁高處）、L/4、L/2、3L/4等斷面，主橋共設11個斷面。每斷面內分別設4個測點，測點均勻布置在腹板與頂板和底板相交處。

3.5 主墩施工監控

（1）平面位移的監測：首先在主墩施工過程中，要求施工單位用激光對準儀配合經緯儀對主墩的垂直度進行控制，監控單位監測指導進行主墩施工，確保主墩垂直。同時在主梁懸澆及合龍過程中，用全站儀對主墩的垂直度進行監測，及時反映主梁懸澆的對稱性及合龍時的水平位移。

（2）應力應變監測：為了能準確掌握主梁施工過程中主墩的受力狀態及主墩的安全性，分別在單幅橋主墩墩底標準段及墩頂標準段截面（距變截面0.5m）設主墩應力應變監控斷面。結合本橋特點，我們將對主橋的2#、3#墩進行應力應變監測，共設4個斷面，每個監測斷面分別設4個測點，通過埋設TFL-S-GJxx型鋼筋應力傳感器和TFL-S-NMxx型埋入式應變傳感器共同采集、相互校核來獲得數據，數據采集采用TFLZXRB-Bx型數據采集儀。

3.6 承臺及基礎下沉量監控

為了準確測得主墩及主梁的豎向位移量，擬對承臺和基礎的下沉量進行監測。承臺及基礎沉降量通過在承臺頂面設觀測點來實現，觀測點在每個承臺上設4個點，分別布置在前后左右四個正交方向，觀測點采用φ16螺紋鋼筋棍，埋設方法同主梁位移觀測點，其觀測頻率同主梁觀測頻率。

3.6.1 預應力鋼絞線管道摩阻損失的測定

在進行鋼絞線張拉時，由于管道摩阻會造成預應力不同程度的損失。因頂板預應力索和底板預應力索平、豎面曲率差距很大，將對頂板、腹板的預應力鋼束（各選取2束）分別進行管道摩阻損失測試。測試前在預應力錨具下安裝壓力傳感器，通過一端張拉預應力索來測取錨具下傳感器力值，然后推算預應力管道摩阻損失。

3.6.2 預應力鋼絞線預應力度監測

在進行鋼絞線張拉前，在預應力錨具下安裝壓力傳感器，通過對張拉過程中壓力傳感器進行實時的數據采集和分析，同步監測預應力鋼絞線的應力狀態。

進行施測，能測量到變形大于±1mm的撓度值。為保證觀測精度，以0#塊上的水準點為起終點，采用閉合水準路線的形式進行水準測量。

4 結束語

綜上，工程施工監控工作一方面是保證各個施工階段能安全、可靠地進行；另一方面是結合測試分析和模擬計算，對施工過程中結構狀態的變化進行有效的預測和控制，優化施工工序、保證工程質量，因此應當結合工程的施工特點，開展高效的施工監控，從而為社會提供更加高質量的橋梁精品工程。