泐馬河大橋V墩及0號段施工控制技術

張 昕

（上海同濟建設工程質量檢測站，上海 200092）

1 工程概況

泐馬河大橋為上海軌道交通16號線跨越一內河航道的軌道交通高架橋，主橋為87.5 m+145 m+87.5 m三跨V形墩預應力混凝土變高度連續剛構橋，截面形式為單箱單室。V形墩理論高度19.44 m，開口寬度為36.234 m，開口夾角為85.964°，斜腿截面為4.5 m（橫向寬）×1.6 m（縱向厚）的矩形，斜腿交點處的墩底截面尺寸為4.5 m×4.5 m。0號段長39 m，斜腿中心線與梁底交點處理論梁高7.215 m，墩頂箱梁截面高5.5 m，主梁在與V形墩固結處設置1.8 m厚橫隔板。V形墩及上部0號段設計混凝土強度等級為C60，V形墩與箱梁0號段結構如圖1所示。

圖1 V形墩及0號段結構示意圖（單位：mm）

2 V墩及0號段施工方案

V形墩與0號段采用平衡支架法施工。V形墩采用水平分層法澆筑施工，0#塊箱梁采取豎向分層澆筑，混凝土分兩次澆筑完畢，第一次澆筑箱梁底板至腹板頂，第二次澆筑箱梁頂板。

2.1 V形墩施工方案

V形墩斜腿部分采用圓管形鋼支架，通過鋼板與其焊接形成外部勁性骨架系統；采用定型鋼模作為模板體系，并利用對拉桿控制澆筑過程中模板的變形。圖2為V形墩外支架體系立面圖。

圖2 V形墩外支架立面圖

V形墩斜腿混凝土分兩次澆筑：第一次澆筑至標高7.1 m處，為墩底底座及斜腿根部；第二次澆筑至標高13.87 m處，為斜腿與0號段底板弧線交接處。施工時豎向荷載主要由下部底座球形鋼支座、臨時支承塊及底部兩側鋼模支架體系承擔，水平荷載主要由外置式勁性骨架及縱向水平拉桿承擔。

主要的施工順序為：支架搭設并預壓后安裝V形墩鋼板底座，再進行V形墩底座鋼筋綁扎和外側模板安裝固定，然后澆筑V形墩底座混凝土（第一次澆筑）；等混凝土強度達到90%后對結合面進行鑿毛處理，并綁扎斜腿鋼筋和安裝斜腿上部的外側模板，然后澆筑V墩斜腿混凝土（第二次澆筑），等混凝土強度達到要求后對結合面進行鑿毛處理。

2.2 0號段施工方案

0號段主梁節段長39 m，腹板高度5.5 m～6.396 m，同時由于兩側公路橋梁限制，箱梁翼板與箱體不能整體一次澆筑，且混凝土體積大，鋼筋、各向預應力鋼束及其孔道密集交錯，因此混凝土澆筑必須采用縱向分段、水平分層的施工方法。

整個0號段的支架體系為三角區內的T形平衡內支架和部分V墩外支架，圖3為T形平衡內支架立面圖。斜腿兩側之間的0號段施工荷載由T形內支架承擔，斜腿外側0號段部分施工荷載由V形墩外支架承擔。混凝土澆筑采取縱向水平分層澆筑的措施，先澆筑箱梁底板及與V形墩斜腿頂部相交部分，以形成穩定的倒三角結構，然后再澆筑箱梁腹板，澆筑頂板混凝土。

圖3 T形平衡內支架立面圖

0號段主要施工順序為：V形墩斜腿澆筑完成以后搭設T形平衡內支架，在支架上鋪設箱梁底模及腹板側模并綁扎鋼筋，然后澆筑箱梁底板及腹板混凝土，待混凝土強度達到70%后對結合面進行鑿毛處理，搭設箱梁頂板支架綁扎鋼筋，澆筑頂板混凝土，最后張拉預應力鋼筋并拆模。

3 施工控制難點分析及對策

3.1 施工控制難點

在0號段澆筑前，V墩為斜懸臂結構，在自身重力和后續0號段重力的作用下，斜腿根部將產生一定的水平力和彎矩。若支架剛度不足，V墩將會產生過大的變形。如不加以控制，則有可能使V墩開裂，甚至導致施工的安全性不足。由于受到場地和支架布設的限制，對V墩結構的變形進行直接監測存在較大難度。結合該橋結構特點和V墩的施工方法，V墩結構的施工控制實質就是V墩支架的變形控制。

3.2 施工控制內容

施工過程中，為防止V墩根部開裂，不僅要進行V墩外支架的變形監測，以保證支架的穩定性和結構施工的安全性。同時，為了檢驗V墩結構的應力狀態，需對關鍵截面進行應力測試。因此，V墩及0號段的施工控制需以支架變形監測為主，并結合V墩結構及臨時拉桿的應力監測。

3.2.1 支架變形監測

幾何變形控制主要針對施工時的V墩外支架、平衡架的關鍵控制點進行變形監測。支架的變形不僅在一定程度反映了V墩的變形，同時可使支架和拉桿在施工中的安全穩定得到有效的控制，使構件的變形均處于合理范圍內。

考慮到施工監測的便利及各控制指標之間的對應關系，選定各對拉桿在V墩外支架上的錨固點為支架變形的監測點，立面布置如圖4所示。該測點的水平位移為對拉桿的實際伸長量，與對拉桿的內力存在物理對應關系。

圖4 V墩外支架變形測點布置圖

3.2.2 應力監測

應力監測包括V墩和0號段結構的控制截面應力和臨時對拉桿應力。

V墩及0號段控制截面的應力是施工控制的重要內容之一，是整個施工過程中的安全預警系統。通過某個施工階段實測截面的應力或應力變化量來判斷結構是否處于合理的受力狀態，以此來保證結構的安全性。根據結構的受力特性，縱橋向選擇的應力測點如圖5所示。

圖5 V墩及0號段應力測試斷面布置圖

臨時拉桿在施工中起到重要的作用，不僅增加V墩模板支架的剛度，而且可以通過張拉來控制V墩的變形，改善V墩結構的受力。故在施工中有必要對其受力進行監測。采用壓力傳感器來測試拉桿應力。

3.2.3 支架結構的穩定性控制

無論采用何種施工方法，支架結構的穩定性極為重要。采用滿堂支架結合臨時對拉桿的施工方法時，兩側混凝土須對稱澆筑，拉桿受力須均勻。V墩外支架和T形平衡架的穩定性包括支架的整體穩定性和主要局部構件的穩定性。

3.2.4 施工安全控制

V墩及0號段的施工安全控制是施工控制的重要內容，同時施工安全控制又是V墩及0號段支架的變形控制、結構構件的應力控制和支架結構穩定性控制的綜合體現。

4 施工控制結果分析

表1為V墩支架變形及V墩與0號段結構應力的主要監測工況。采用ANSYS有限元程序對支架結構進行施工過程計算分析，將變形計算結果作為支架變形監測的理論控制值。

表1 主要監測工況一覽表

4.1 支架變形監測結果

表2為V墩與0號段施工過程中左墩左側支架測點水平變形的監測結果，以此為例來說明V墩及0號段施工控制的成果。支架最大變形發生在整個V墩與0號段混凝土澆筑后的工況（工況5），支架測點6在此時實測的水平變形值為11 mm。在整個V墩與0號段施工過程中，水平變形的實測值與理論值相差較小，其誤差均在3 mm之內。無論是理論計算結果還是實測結果都表明，支架的變形均較小，支架系統的整體剛度較大。

表2 左墩左側支架變形監測結果一覽表（單位：mm）

4.2 應力監測結果

結構的應力監測是反映結構是否處于安全狀態的最直觀的指標。在V形墩與0號段施工過程中，V墩的應力狀態是控制重點之一，主要是防止V墩底部內側拉應力過大而使混凝土過早開裂。在V墩底部和與0號段結合處的兩側斜腿上布置了應變計（如圖5所示），從而對各階段測點的應力狀態進行監測。

表3為左墩斜腿控制截面應力實測值與理論值對比（壓應力為負值）。從表3的數據可以看出，實測值均大于理論計算值。除了在澆筑V墩底部混凝土時，斜腿內側出現較小的拉應力外，在其他施工工況中，V墩結構全截面受壓。理論值與實測值之間的最大偏差在1.5 MPa以內，且誤差偏于結構受力安全的一側。從各個工況之間的應力增量來看，控制截面應力變化趨勢與計算值基本相符，有效地驗證了各施工階段結構的實際受力狀況。

表3 左墩應力監測結果一覽表（單位：MPa）

5 結語

根據泐馬河大橋V形墩與0號段的結構特點和施工方案，研究確定了以V墩外支架的變形監測，與V墩及0號段結構關鍵控制斷面的應力監測相結合的施工控制方法。

根據實測數據與理論計算數據的比較分析可以得出，無論是結構線形狀態還是控制截面的應力狀態都基本相符。個別工況的應力實測值與理論值相差較大，但數值變化趨勢相同，充分掌握了V墩與0號段施工過程中結構受力狀態的變化。工程實踐結果表明，針對泐馬河大橋V墩與0號段的施工控制方法合理，可以為同類結構施工控制提供有益的借鑒。

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[3]阮欣,石雪飛.大跨徑預應力混凝土梁橋施工控制的現狀與展望[J].公路交通科技,2004,21(11).