多孔連續梁橋施工監控研究

劉 堃

(晉中市交通建設質量安全監督局，山西 晉中 030600)

0 引言

在多孔連續梁橋施工實踐中，考慮到結構自重、施工形式、混凝土干縮徐變、溫差及基礎不均勻沉降等因素的耦合影響，連續梁橋成橋線型及控制截面應力隨著施工進程的推進而變化，且變化趨勢趨向于隨機變化，沒有明確的相關的關系。除此以外，部分偏離值隨著施工進程的不斷推進，具有累積效應，例如連續梁懸臂端的豎向撓度值，和基礎不均勻沉降值等，如果對累積性偏差不能及時調整，隨著施工進程的推進，將引起嚴重誤差，最終影響橋梁順利合龍，嚴重情況下將導致橋梁結構失穩甚至垮塌。綜上，為了進一步提升多孔連續梁結構施工質量，保證各項參數始終維持在規范及設計文件中規定的范圍內，必須加強施工監控工作，保證橋梁線型及截面應力保持在可控范圍內[1]。

本文以山西省內某新建高速公路項目為研究案例，選取標段中某多孔連續梁橋施工為具體研究對象，詳細分析多孔連續梁施工監控內容。本工程項目中的多孔連續梁為典型的三跨連續梁結構，跨度形式為(50+85+50)m，計算跨徑為180 m，梁端值支座中心線距離為0.6 m，截面形式為變截面單箱單室箱梁，由于橋梁跨越河川，橋下凈空不滿足滿堂支架施工方法，故選用掛籃懸臂澆筑施工方法，考慮到掛籃施工對施工精度的要求較高，為了保證各0號墩澆筑節段最終能夠順利合龍，必須對橋梁主跨的豎向撓度及橫向偏離值進行實時監控，監控標準以豎向撓度值不超過±20 mm、橫向偏離值不超過10 mm為標準。該三跨連續梁橋屬于整條高速公路的重要節點，直接決定了高速公路的全線通行能力，必須切實做好大橋的施工監控工作，確保各節段順利合龍。

1 三跨連續梁施工監控方案分析

對于三跨連續梁橋施工及監控工作而言，主要工作就是實施監控成橋過程中的變形、應力等重要指標變化值，通過分析實時監控數據動態修復成橋過程中各種影響因素對成橋的影響，保證橋梁結構能夠順利合龍，且在合龍成橋后，橋跨內任意位置撓度及控制截面應力—應變滿足設計要求。所以，為了滿足連續梁施工過程中的上述監控指標的要求，特制定了針對性的施工監控方案，方案以主梁線型控制為主，配合截面應力控制；由于采用掛籃施工的連續梁在合龍前各節段結構形式屬于靜定結構，在正常施工條件下，由于沒有多余約束，成橋后截面應力一般不會偏離設計值，而線型變化主要受控于兩端懸臂澆筑的協同性和一致性，因此，必須重視懸臂澆筑施工的監控工作，保證兩端澆筑始終同步，外荷載處于動態平衡狀態。綜上，在懸臂澆筑連續梁施工監控中，應以豎向撓度及橫向偏離監控為主要內容，配合截面應力監控，保證施工過程中各控制截面應力誤差均在規定范圍內，確保施工安全[2]。

1.1 連續梁橋線型監控

在連續梁懸臂澆筑過程中，線型監控是重頭戲，線型監控主要包括：主梁豎向撓度值監控和橫向偏離值監控兩部分。其中豎向撓度監控主要是采用高精度水準儀對選取的控制點位標高進行實測，獲取實時撓度數據繪制撓度值變化曲線，并與各施工階段的撓度設計值比對，保證施工撓度值始終在設計范圍內；此外，為了測定箱梁截面的扭轉形變，在控制點位設置三角形觀測點，借助幾何計算獲取控制點扭轉變形，作為監控參考。橫向偏離值采用經緯儀測定，對比流程參照豎向撓度值。為了保證監控量測的全面性和完整性，主梁線型采用全橋通測和局部構件測量相結合的方式。通過對局部構件的測量能夠反映出在預應力張拉過程中，張拉前后的撓度變化情況，從而獲取論證預應力張拉是否滿足設計需要的參數[3]。

懸臂澆筑過程中，節段標高設計直接關系到全橋能否順利合龍，在確定標高值時，應綜合考慮各影響因素，目前施工中使用的變形(撓度)控制公式如下：

H總標高=H設計標高+f預拱度+f掛籃形變。

其中，H總標高為施工至j標段時，第j-1段標高;H設計標高為第j-1段標高;f預拱度為恒載+0.5×活載下的撓度值；f掛籃形變為第j-1段掛籃變形值。

撓度測量數據是控制成橋線型最主要的依據。在預應力混凝土連續梁橋箱梁懸臂施工中，通過在每個懸澆梁段上布置3個對稱的高程觀測點，可以同時觀測箱梁的豎向撓度及扭轉變形情況，具體如圖1所示。

1.2 應力監控

應力監控的主要內容為主梁控制截面的應力及橋墩墩頂應力監控。測定前應在擬監測位置埋設應變片，應變片連接數據采集終端，數據采集終端能夠將應變片變化轉化為結構應變值，使用彈模儀獲取對應位置的彈性模量值，根據胡克定律得到對應位置的應力值，通過監測控制截面的應力值，能夠間接反映出全橋的應力狀態，為橋梁施工提供提前預警機制，保障橋梁施工安全進行[2]。

2 各實測參數分析

2.1 預應力連續箱梁實測撓度值分析

通過綜合分析項目施工過程中獲取的撓度實測數據資料，能夠發現預應力連續梁懸臂澆筑施工過程中的撓度變化規律，具體規律內容可歸納為以下幾點：

1)隨著懸臂從0號塊向兩端不斷伸長，懸臂撓度與混凝土澆筑量呈正相關關系，且撓度發展體現為下撓變形；預應力張拉完成后，懸臂撓度變為上拱趨勢。且各工況下，撓度值與懸臂長度呈顯著的正相關關系。

2)在正常施工條件下，經現場撓度觀測值反饋，懸臂兩端撓度值以0號塊為對稱軸兩端數據對稱性良好。

3)通過使用三角形觀測點布置法，在各施工工況下，同一施工節段上的撓度實測點撓度變化情況基本一致，表明在各施工工況下，箱型梁截面未見明顯的扭轉變形。

4)通過施工監測數據反饋，連續梁懸臂澆筑各節段在混凝土澆筑、預應力張拉及掛籃推進等各工況下，撓度觀測值與設計值總體吻合較好，除部分監測點由于混凝土表面不平整及監測設備調校不合格造成的誤差外，其他控制點誤差均介于5 mm～10 mm之間[2]。

2.2 預應力連續箱梁實測應力值分析

應力監測方面主要得到以下基本結論：

1)在混凝土澆筑到初凝結束時間段內，由于外部溫差、混凝土干縮徐變等因素的耦合影響，混凝土內部傳感器反饋的應變未見明顯規律。

2)澆筑階段，在自重荷載作用下的剪力滯后響應影響下，箱梁腹板和頂板交界位置的應變變化幅值較大，頂板中心位置觀測點應變值變化次之，箱梁腹板翼緣位置的應變值最小[3]。

3)混凝土澆筑、預應力張拉及二者共同作用下的箱梁截面應變形式分別表現為：中和軸以上受拉應力，中和軸以下受壓應力；中和軸以上受壓，中和軸以下受拉；全截面受壓[3]。

3 結語

對于采用懸臂施工法的預應力連續梁而言，為了保證施工安全和施工精度，必須做好變形及應力兩大板塊的施工監測工作。該高速公路連續梁橋施工監控工作表明，在主梁預應力張拉完畢后，混凝土干縮及徐變在一定程度上會降低撓度值；考慮到混凝土干縮及徐變是一個長期的過程，因此，在后續營運過程中，也必須做好橋梁監控工作，實時關注主梁相關參數變化情況，定期檢測，確保連續梁始終處于良好的工作狀態中。