大跨度混凝土連續剛構橋施工監測分析

溫 超

(山西路橋第六工程有限公司，山西 晉中 030600)

0 引言

大跨度混凝土連續剛構橋屬于高次超靜定結構，施工難度大，在施工過程中必須做好監測。在施工過程中橋梁結構和荷載狀態變化大，結構內力變化和變形也較大。為了確保橋梁施工安全，布置測點對橋梁線形和內力進行監測，將實測值與理論計算值進行對比，分析橋梁結構的實際狀態，及時對施工工序進行調整，有效控制誤差，使橋梁處于最佳的施工狀態。大跨度混凝土連續剛構橋在施工過程中由于受到施工荷載、材料及尺寸偏差、混凝土收縮徐變、溫度變化及儀器誤差等因素的影響，橋梁線形和應力會產生不同程度變化。橋梁內力和線形是大跨度橋梁施工質量控制的重要指標，在施工現場布置測點對橋梁主梁線形和應力情況進行監測。

通過對橋梁主梁各測點標高和應力變化情況進行監測，將實際監測值與理論計算值進行對比分析，確定橋梁結構的實際施工狀態。通過對主梁各梁段標高進行監測分析，及時調整下一梁段立模標高，有效控制主梁線形。對主梁支點截面上下緣和腹板應變花應力變化情況進行監測分析，確定各個施工階段主梁的應力狀態和變化情況，也可用于分析預應力張拉效果，保證橋梁結構處于安全穩定的狀態。另外，在橋梁運營施工階段，也需要進行長期的應力監測，為保證橋梁安全運營和實時維護提供科學可靠的依據。

1 工程概況

某大橋全長909.2 m，橋梁跨徑組成為(4×40)m+(2×95)m+(3×40)m+(74+2×140+74)m，其中最大墩高為95 m。橋梁右線設計采用預應力混凝土連續剛構，橋梁跨度為(74+2×140+74)m。橋梁上部結構采用預應力現澆箱梁，采用單箱單室直腹板箱型斷面結構。預應力箱梁頂板寬13 m，根部梁高8.5 m，邊跨合龍段梁高3.1 m。橋梁下部結構采用空心薄壁式組合橋墩，樁基礎采用鉆孔灌注樁。橋梁上部結構采用掛籃懸臂施工法，施工中以3個主墩為起點，施工順序為T構、邊跨合龍、中跨合龍，最終完成施工成橋。

2 主梁線形監測

2.1 測點布置

在橋梁懸臂梁端斷面上布置主梁線形觀測點，每個頂板上布置3個觀測點，1個布置在箱梁中線上，另外2個測點以箱梁中心線為對稱線，分別布置在距梁邊緣0.75 m位置。

2.2 監測結果分析

在施工過程中分別在混凝土澆筑完成后、箱梁預應力張拉后和掛籃移動后對各測點標高進行線形監測，分析主梁撓度變化情況。文章對部分有代表性的觀測數據進行統計分析，分析主梁線形變化情況，主梁13號墩4號塊澆筑后兩中心線高程監測結果如表1所示。

表1 13號墩4號塊澆筑后梁中心線高程監測結果

橋梁理論標高計算采用倒退分析法。以成橋后的線形作為計算基點，從主梁最后一個施工階段倒退分析前一個施工階段的標高，分別計算各個施工階段主梁的理論標高值，與實測值對比分析，確定主梁線形的變化情況。通過對已經施工完成階段的標高進行監測，分析后作為調整下一梁段立模標高的依據，控制標高變化，提高線形精度。

分析表1所示監測數據可知，邊跨和中跨各梁段實測標高與理論標高相差不大，其中偏差最大值為5 mm，說明各梁段高程得到了良好的控制，橋梁線形與設計線形基本一致。

3 主梁應力監測

3.1 測點布置

主梁應力觀測主要是對梁體施工過程中的應力控制截面和成橋后活載作用的控制截面應力進行觀測，將實測值與理論值進行對比分析，確定主梁的應力狀況。主梁應力觀測測點布置在主梁上下緣和腹板應變花位置，控制截面選取每跨箱梁的支點截面、L/4截面、跨中合龍截面。

3.2 監測結果分析

本項目主梁應力監測采用階段應力分析法，是在各個施工階段對橋梁應力監測數據進行收集，并對主梁應力的變化情況進行分析和處理。文章選取部分測點監測數據作為研究對象，主梁支點截面腹板應變花和上下緣階段應力監測結果如表2，表3所示。

表2 主梁支點截面上下緣階段應力監測結果 MPa

表3 主梁支點截面腹板應變花階段應力監測結果 MPa

分析表2，表3主梁應力監測結果，得出在主梁澆筑后和掛籃前移后，主梁支點截面上緣板階段受拉，下緣板階段受壓，這是由于施工過程中在主梁懸臂端產生了一個向下的彎矩。在主梁預應力張拉后，產生了一個使梁體上翹的反向彎矩，改變了主梁支點截面上下緣的受力狀態，是上緣板階段受壓，下緣板階段受拉。從監測數據的相應正負號變化，可以得出主梁支點截面上下緣和腹板應變花的應力狀態變化情況。個別實測應力較大是由于受到施工荷載、材料及尺寸偏差、混凝土收縮徐變、溫度變化及儀器誤差等因素影響造成的。另外，在施工過程中沒有發現橋梁結構出現明顯變形和危害橋梁結構的情況。

4 結論

為了確保施工安全，保證大跨度混凝土連續剛構橋梁線形、應力滿足要求，在施工過程中對主梁線形和主梁應力進行監測，收集數據分析檢測結果得出以下結論：

1)分析橋梁主梁線形分析結果，所選主梁測點標高實測值與理論計算值誤差不大，均控制在5 mm以內，線形精度滿足設計要求；

2)分析橋梁主梁應力監測結果，絕大部分主梁支點截面上下緣和腹板應變花應力變化均滿足設計要求，說明預應力張拉達到了預期效果。