山區長大橋梁運營無線監控技術

1.四川交通職業技術學院；2.四川省交通運輸廳公路勘察規劃設計研究院；

3.中交國通公路工程技術有限公司

摘要：本文介紹了某高速公路一山區長大橋（120+230+120）m的施工線形控制、應力控制，通過觀測的數據和分析研究，為以后高速公路同類橋梁施工監控提供了依據。

關鍵詞：連續剛構橋；線形控制；監控；高程；撓度；應力

1 工程概況

某高速公路一山區長大橋，主橋的橋跨組合為（120+230+120）m預應力混凝土三跨連續剛構，分幅設計，左右幅主橋采用單箱單室截面。主墩為空心薄壁墩，基礎為承臺+群樁。箱梁頂板寬11.75米，底板寬7.55米，外翼緣懸臂長2.10米，箱梁頂板設置成2.0%橫坡，箱梁根部梁高14.8米，跨中梁高4.5米，箱梁高度以2次拋物線變化。

主橋上部左右幅各采用4套掛籃對稱懸臂澆筑施工。主梁零號塊長度為15米，懸臂施工標準節段長度分為10×3.0米+7×3.5米+13×4米。全橋共設3個合龍段，中跨合龍段長度為2米，兩岸邊跨合龍段長度均為2米。

2 建立有限元模型

本次監控使用橋梁博士結構分析軟件，建立了符合現場實際的有限元仿真模型，對橋梁各施工階段以及關鍵部位應力狀態進行了實時預報分析。通過對該長大橋的橋梁博士有限元模型進行施工階段進行分析得到其各個施工階段的應力及位移值將主梁最大懸臂狀態端的內力狀態、運營狀態承載能力以及理論預拱度等結果。圖1所示為利用《橋梁博士3.03》對該山區長大橋主橋建立的有限元模型。

圖1 長大橋塊件布置圖

3 施工監測方法

該山區長大橋主橋采用的是掛藍懸臂澆筑施工方法。對于該類施工方法，橋梁監控的原則是變形控制，同時綜合考慮內力和穩定性。在施工中采用如下的控制策略：施工過程中主梁標高和線形的控制通過設置合理的預拱度來實現，而橋梁的內力和穩定通過應力測試、撓度測量、橋墩水平位移測量來監視，確保成橋線形和設計線形基本一致，保證全橋控制截面應力在安全范圍內。

4 線形控制

在剛構橋懸臂施工的過程中，線性控制尤為重要，它是保證橋梁順利合龍的關鍵。

主梁撓度監測采用水準儀或其它可行儀器，測量精度以內；箱梁頂面標高監測采用水準儀或其它可行儀器，測量精度以內；墩頂水平位移和橋墩沉降觀測采用水準儀或其它可行儀器，測量精度在以內。

各梁段施工過程中需要設置固定測量點，以便于控制梁體標高的變化，及時對立模標高進行調整。固定測量點布置如圖2所示。

圖2 梁體標高控制點布置圖

在監控過程中對混凝土澆筑完成后及預應力筋張拉后的高程進行了測量，并根據現場的實際情況對各個影響參數修正后預計出下一塊的放樣高程。（以6號墩左幅1號塊為例）

圖3.1 6號墩左幅1號塊左側砼澆筑及張拉后高程誤差分析（單位：m）

圖3.2 6號墩左幅1號塊右側砼澆筑及張拉后高程誤差分析（單位：m）

本橋測點較多，數據也較多，上面只給出了6號墩左幅1號塊的數據，測點高程小于規范要求，根據實測數據圖表可知，上部結構的混凝土澆筑情況良好。通過對澆筑后以及預應力束張拉后各節段標高以及控制斷面的應力數據的監測，可以得出，梁體高程與控制截面應力均符合設計和規范要求。

5 應力控制

橋梁結構截面的應力監測（包括混凝土應力、鋼筋應力等）是施工監測的主要內容之一。同時是施工過程中的安全預警系統。應力監測一般通過設置在梁段和墩身的控制斷面上的應變計進行量測，測點一般布置在橋墩底、墩頂截面及主梁懸臂根部、L/4、L/2等關鍵截面上，在該長大橋上，根據對多種應力測試儀器的性能比較，該橋采用埋入式智能型振弦式應變傳感器，配合多點自動讀數儀進行，測點精度控制在 0.2MPa 以內。

圖4.1 主梁應力測試斷面示意圖

圖4.2 主梁應力測點布置示意圖