探討某連續剛構橋梁的施工監控

王 鵬

（貴州橋梁建設集團有限責任公司,貴州 貴陽 550001）

0 引言

分節段施工法是大跨徑預應力混凝土連續鋼構橋上部結構施工的常用手段，在施工環節需對應力變化指標、橋梁線型進行嚴格控制，是該類鋼構橋施工的技術難點，需結合施工現場情況采取有效措施保障橋梁成型狀態[1-3]。該文基于某大跨徑預應力混凝土連續鋼構橋的工程監控案例，進行主要技術措施、應變監測、應力監測等技術分析，從而確保結構應力變化符合設計要求、合龍段標高相對偏差控制在允許范圍內、橋梁線型合規。

1 工程概況

某大跨徑預應力混凝土連續鋼構橋全長1 799.50 m，主橋梁為三跨預應力混凝土連續剛構橋，橋寬為90 m+150 m+90 m，主橋梁為薄壁空心墩、變截面箱梁，跨中梁與邊支點高度為3.5 m，橋梁中支點高度為9 m。箱梁0#節段長度為12 m，其余節段長度在3~4.5 m不等，墩頂和中跨跨中處設置橫梁，全橋共主跨合龍段1個，邊跨合龍段2個，合龍段長度約2 m。

該橋梁箱梁體為豎向、縱向結合的預應力體系，豎向預應力來源為ψj32精軋螺紋鋼，縱向預應力來源為Φδ15.20高強度低松弛鋼絞線。選用懸臂澆筑工藝施工，立模澆筑0#節段形成T構，此為項目工藝核心，隨后于該節段梁體安裝掛籃，并對1~17#節段進行對稱澆筑。采用墩臺上搭設支架的方案，進行邊跨現澆段、合龍段的同步施工，中跨合龍段最后澆筑。

2 施工監控的原則

2.1 線型監控原則

連續剛構橋梁施工過程中，線型控制的關鍵在于保障施工立模預拱度參數準確，通常在橋梁建設完成且其變形性相對穩定后，進行主梁標高的現場勘測，確認其符合設計要求[4-5]。需對施工環節懸澆段箱梁的位移值嚴格控制，同時嚴密檢測撓度數據，使其符合設計精度。通過加強施工現場檢測，對工藝偏差加以整改，進行誤差分析后選擇最佳的調整策略，為現澆段施工精度提升奠定基礎。

2.2 內力監控原則

內力監控是控制主梁質量的有效手段，通過嚴格把控施工工藝流程、技術要點，確保橋梁完工后的結構應力符合批準方案，降低混凝土應力、腹板剪切力不足導致的質量風險，避免主梁結構安全事故出現。

3 施工監控的方法

反饋控制法是閉環控制手段，即采用自適應策略以反饋控制為基礎進行系統誤差調節，通過自我調整解決反饋控制精度不足的弊端。橋梁施工實踐不可能與理論預測完全一致，故此須結合項目實際情況加強現場勘測，分析理論與實踐誤差來源，對工藝流程、技術指標等加以調整，減小理論模型計算值與實際數據之間的誤差[6]。

自適應控制方法即在項目施工過程中進行施工、測量、運算、評估，隨后重新進行上述工序以完成模型優化的效果，通過對模擬值和實測值的比對，增強項目吻合性。通過上述流程獲取模型數據，對各個不同工序施工過程最理想狀態參數進行識別校正，采取反饋控制措施，嚴格把控主梁施工流程。不斷重復、修正、識別后，對比各工況情況，保持實際數據與計算模型的一致，從而有效監控主梁施工過程，提高項目參數準確性。

4 施工監控模型分析

施工中借助Midas civil軟件嚴格控制項目工序，遵循施工設計圖參數指標，結合主梁結構數據，校正項目工況，確保施工質量。通過多重校準，確保橋梁結構受力指數符合方案要求，并借助參數精度控制提高線型標準，確保澆筑的箱梁預拱度指標符合方案規定，對設計單位參數校對，確保工藝指標合規。

利用公式（1）進行主梁預拱度的計算，預拱度數值計算時，應考慮活載撓度的影響。

式中，∑if1——橋梁i截面上已澆筑梁段產生的撓度和；∑if2——轉換施工體系過程中產生的撓度和；fi——i節段澆筑梁體對應的預拱度值；∑if3和∑if4——分別為i截面上橋梁澆筑段的施工荷載下產生的撓度值和半數荷載情況下產生的撓度值。

利用Midas civil軟件結合項目工藝標準和參數精度進行橋梁有限元模型的構建，對施工狀況在線模擬，以該項目實際情況為基礎，共設計20個橋墩單元、191個變截面梁單元，合計211個計算單元。

5 過程控制與分析

5.1 主梁線型測量

0號塊高程測點為控制橋梁線型的關鍵，將該測點作為基準點以分析不同節段的高程。施工過程中需結合項目需求和方案指標，對主梁底板、頂板標高進行嚴格控制，結合基準點對比不同高程觀測點數據[7-8]。在0號塊兩個墩頂，選合適位置布置9個高程觀測點，取三個斷面分別布置三個高程觀測點，觀測點多選取橫斷面中間位置、懸臂板與承托交接點，詳見圖1和圖2所示。施工過程中需對技術參數嚴格控制，加強現場測量，控制混凝土澆筑后高程、掛籃移動后高程、掛籃立模高程等數據，確保技術參數符合方案要求[9]。

圖1 0號塊高程測點布置示意圖（單位：m）

圖2 各節段高程測點布置示意圖

5.2 墩底沉降及墩頂偏位觀測

用沉降釘或鋼筋作基準點，對墩底處預埋件標高進行測量，使其高出墩底承臺面5 cm并做醒目標識，可于墩頂處合適位置設置反射鏡片與標識協同觀測墩底沉降、墩頂偏移等情況。在橋墩墩底承臺合適位置選擇觀測點，監測橋梁的沉降數據，并在墩頂位置設置觀測點觀測墩頂偏移情況，詳見圖3和圖4所示。

圖3 橋墩沉降測點布置示意圖

圖4 Pm19墩底沉降變形曲線

5.3 結構應力監測

混凝土在持續荷載作用力影響下總應變mε可用下列表達式計算：

該大橋主梁選用8個控制界面進行應力控制，分別選取主梁主跨中截面、中跨1/4截面、邊跨跨中截面、橋墩控制截面、墩頂兩側截面等作為控制截面，詳見圖5所示。

圖5 大橋的應力應變測試截面位置示意圖（單位：cm）

根據方案預設，將傳感器放置于主梁應變監測截面，按照固定位置、方向與混凝土主筋固定連接，結合施工方案圖紙、技術指標，控制傳感器與頂板混凝土距離為8 cm，詳見圖6所示。按規定方法引導傳感器導線，并對其外表面進行保護。預應力張拉后，應對每處懸澆段混凝土澆筑后的應變數據進行檢測，了解預應力張拉情況下不同節段的應力水平，并將檢測值與設計數據相比對。

圖6 大橋控制截面應變測點布置圖（單位：cm）

5.4 溫度測試

橋梁截面應力值和撓度值與溫度密切相關，日照條件會直接影響表面溫度，從而導致主梁頂板與底板間出現溫差，從而導致向量內產生次應力，并使主梁撓度彎曲。

應根據系統要求，加強監測點溫度變化的數據檢測，可選用振弦式應變計，測量不同時間點、目標點的溫度值，并繪制溫度變化曲線。測試時間應選擇清晨，減小日照產生的溫差，也可以通過溫度校正的方式，消除日照因素導致的溫度變化。

5.5 數據分析

根據系統要求，跨徑L大于100 m時，懸臂澆筑預應力混凝土梁頂面高程允許偏差為30 mm，實際施工過程中需嚴格控制橋梁頂面高程差，將誤差控制在規定范圍內[10]。

橋梁預應力全面張拉后，橋梁結構的最大壓應力為15 MPa，最大拉應力為0.056 MPa，結合系統參數、技術指標分析，橋梁結構拉壓應力儲備值降低，但均在混凝土材料的強度允許值范圍內。

6 結論

監測結果顯示，該大橋Pm19和Pm20墩0~17#節段在施工過程中工藝流程準確，掛籃定位精度高，均符合項目要求和參數規范，經過對大橋施工工藝的全流程監控，將橋梁線型、應力指標控制在標準范圍內，技術參數符合系統要求，證實該橋梁施工效果可觀。

該橋梁為大跨度預應力混凝土連續鋼構橋，施工監控與工藝參數分析同步執行，項目施工數字化程度顯著提升，信息化水平有所改善，確保了橋梁施工質量。