多跨預應力混凝土連續剛構施工監控研究

吳先忠

(葛洲壩集團第一工程有限公司)

1 前 言

預應力混凝土連續剛構橋屬大跨度超靜定結構，進行施工監控，對線形和應力進行時時測量，對于橋梁的正常合龍及成橋后橋梁的正常使用具有重要意義。

2 工程概況

該橋是一座55+2×100+55 m 預應力混凝土連續剛構橋，主梁采用直腹板的單箱單室箱型截面，三向設置預應力。箱梁頂寬12 m，底板寬6.5 m，頂板設2%單向橫坡，箱梁跨中和邊跨現澆段的設計梁高均為2.55 m，從中跨跨中至箱梁根部，梁高以1.5 次拋物線變化。箱梁腹板厚度從跨中到箱梁根部由45 cm 漸變到55 cm，在0#塊范圍內局部加厚到100 cm。箱梁底板厚度在根部截面處為70 cm，跨中截面處為23 cm，中間以1.5 次拋物線變化，在0#塊范圍內局部加厚到100 cm。在澆筑主橋的0#、合龍段和現澆段時，混凝土中添加聚丙烯晴，含量為1 kg/m3。

3 線形測點布置與測量

3.1 測點布置

懸臂施工的橋梁，梁段高程采用臨時基準點高程。臨時基準點位于0#塊部位。每個0#塊上布置2 個臨時基準點，分別位于兩薄壁墩頂的頂板上，并做好明顯標記。由于0#塊隨著節段混凝土澆筑，以及混凝土徐變、收縮的影響，其高程會不斷下降，因此，每澆筑3－4 個節段，必須與永久性高程進行一次復核。各懸澆節段在其梁中軸線頂面、梁邊緣0.5 m 處共設置三個標高測點。這樣不僅可以測量箱梁的撓度，同時可以觀察箱梁是否發生扭轉變形。高程控制點布置在離塊件前端10 cm 處，采用Ф16 鋼筋，垂直方向與頂板的上下層鋼筋點焊牢并要求豎直，如圖1 所示。測點(鋼筋)露出箱梁混凝土表面3 ～5 cm，測點磨平并用紅油漆標記。

線形測量受溫度影響很大，因此測量應在凌晨氣溫相對穩定時段(或其他必要時段)進行，且應保證在一定時限內完成，并同步測量環境溫度、箱梁控制截面的溫度、應力等。

圖1 各懸澆段標高測點布置圖(單位:cm)

4 應力測量

箱梁混凝土澆筑后、預應力張拉后進行應力測試，每施工一個節段，便需要進行應力測試，在選定的控制截面中埋設傳感器，在每個懸臂施工節段混凝土澆筑前、澆筑后、預應力張拉后幾個主要工況進行測量。控制截面選擇在0#塊與1#塊結合面附近的0#塊內、L/4 截面，如圖2 和圖3 所示。

圖2 傳感器測點布置圖(單位:cm)

圖3 應力及溫度測點布置圖(單位:cm)

在埋置應力傳感器的部位，同時布置溫度傳感器，以監測應力變化，同時消除溫度對傳感器的影響。

由于應力測點布置多，采集的數據也多，本文僅列出部分斷面的測試結果，其應力值均為每個工況預應力張拉后的結果，見表1。

表1 應力測量結果表

5 合龍技術要求

該大橋主橋箱梁合龍段共計四段，分別為邊跨合龍段(2段)和中跨合龍段(2 段)。合龍段均為2 m 長的節段，梁高2.65 m，底板厚28 cm，頂板厚28 cm，腹板厚50 cm，底板寬度為6.8 m，頂板及翼板寬度12.2 m;合尨段每個混凝土方量為18.396 m3，混凝土強度等級均為C55。

該橋合龍順序為先合龍邊跨，然后合龍中跨;待兩個邊跨合龍段完成并張拉邊跨合龍段預應力鋼筋后，再同時進行兩個中跨合龍段施工。

邊跨合龍時，2#、4#墩兩個邊跨掛籃停留在11#號塊，合龍段采用型鋼吊架合龍。計算合龍配重并加載配重，配重采用水箱，總重為26T。選擇合龍溫度(15° ±5°)，測定兩端標高，符合設計要求后(合龍兩端高程誤差不超過20 mm，即L/5 000)，鎖定內剛性支撐及外剛性支撐。澆注合龍段混凝土時，采用兩側對稱分層進行。同時，兩端根據澆筑速度同步卸除配重荷載。正常養護混凝土待合龍段混凝土達到設計強度的85%后，對稱張拉鋼束。張拉完成后，結構體系由T 構轉變為T 構懸臂端加鉸支的超靜定結構。至此邊跨體系轉換即告完成。

中跨合龍時，根據2#墩、3#墩、4#墩的施工進度，掛籃保持停留在11#塊，合龍段采用和邊跨同樣的型鋼吊架合龍，觀測墩頂及支座處變形值。(中跨合龍完成，即全橋合龍完成)

該合龍段采用掛籃取代吊架方案，使合龍段兩端作用有不等的外力(掛藍自重)，以及合龍段濕混凝土重。為確保該大橋合龍段高程差控制在15 mm 以內的目標，應采取多種措施，一方面盡可能把臨時荷載準確化，另一方面通過詳細的分析、比較，計算出懸臂端節段高程。該橋橋面鋪裝層設計為8 cm，C40混凝土調平層和10 cm 瀝青混凝土。根據全橋裸梁標高實測值，采用余弦曲線法計算出實際鋪裝層厚度。

計算研究結果表明:橋面調平層實際施工厚度與設計厚度差值小，調平層計算結果良好。橋面實際調平層平均厚度8.4 cm，與設計厚度8 cm 吻合良好，橋面平整度達到較好的水平，橋面線形平順。

合龍段施工需要注意以下幾點:

(1)澆注合龍段混凝土宜選在氣溫變化不大的天氣進行，并應在當天氣溫較低的時刻，盡量在最短的時間內澆注完成。

(2)合龍段混凝土澆筑和邊跨配重的釋放同步進行，配重的釋放要注意均衡對稱，尤其是基本配重的釋放，澆筑多少混凝土就應同步釋放多重的基本配重，卸載配重應根據混凝土澆筑方量確定，保證混凝土澆筑過程中合龍段位置不產生相對變形，這一點非常重要。

(3)合龍段勁性骨架的焊接質量要嚴格保證，并且在氣溫變化不大的天氣進行，而且應在當天氣溫較低的時刻進行(具體應根據設計的建議合龍溫度等進行綜合考慮)。

(4)合龍段混凝土澆注后，待混凝土到達強度，及時按設計分批張拉預應力束，及時拆除臨時鎖定。在合龍段混凝土未達到設計強度前，不能增加或減小荷載。

6 結 語

(1)該橋實測應力值扣除收縮徐變的影響，應力值與理論值基本一致，最大壓應力小于10 MPa，實測值小于C55混凝土設計抗壓值，處在規范限值范圍內。

(2)通過施工監控、監測，主梁線形良好，達到了預期目標，橋面標高偏差均在0 ～2 cm 范圍內。橋面縱、橫、側線形均流暢平順。

(3)合龍段合龍誤差都在15 mm 以內，大橋合龍后，橋面線形順暢，符合規范要求。

(4)橋面現澆層平均厚度為8.4 cm，與理論設計值8 cm非常接近，幾乎不增加橋面額外重量。

通過施工監控、監測，主梁線形良好，該工程竣工后使用性能達到了預期目標，橋面標高偏差均在0 ～2 cm 范圍內。橋面縱、橫、側線形均流暢平順。

［1］ 顧安邦.橋梁工程(下冊)［M］.人民交通出版社，1999.

［2］ 向中富. 橋梁施工控制技術［M］. 北京:人民交通出版社，2001.

［3］ 馬保林. 高墩大跨連續剛構橋［M］. 北京:人民交通出版社，2001.

［4］ 夏培華，杜松.單樁獨柱墩多跨連續剛構橋合龍方案與水平頂推力研究［J］.2011，(1):48－51.