淺析某多跨變截面連續梁橋施工監控技術

俞梁友

(蘇州三元交通工程建設有限公司，江蘇 蘇州　700074)

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淺析某多跨變截面連續梁橋施工監控技術

俞梁友

(蘇州三元交通工程建設有限公司，江蘇 蘇州700074)

摘要：結合某橋多跨變截面連續梁橋施工監控技術進行探討，詳細介紹了有限元模型建立理論、線形監控、應力監控等內容，為類似橋梁施工監測提供參考。

關鍵詞：變截面；連續梁橋；有限元模型；線形監控；應力監控

1工程概況

本工程屬于 343 省道一部分，吳淞江大橋跨越的蘇申內港線，是蘇州地區及其重要的航道之一，同時也是蘇州至上海的重要航道，河道寬60 m 左右，按照蘇州市航道規劃，該航道將建設成Ⅲ級航道。新建吳淞江大橋主橋跨徑設計為(50+80+50) m，上部結構為三跨變截面全預應力混凝土連續梁，分別兩個中幅箱梁與兩個邊幅箱梁構成，中幅箱梁寬度為13 m，邊幅寬度為9.5 m，加上兩個側分帶寬度，總寬度為47 m。設計荷載標準：公路-I 級；人群-3.5 kN/m2；大橋立面圖見圖1。

圖1　某大橋立面圖

橫向布置為：4 m(人行道)+5 m(非機動車道)+2 m(側分帶)+12.25 m(機動車道)+0.5(中央隔離墩)+12.25 m(機動車道)+2 m(側分帶)+5 m(非機動車道)+4 m(人行道)=47 m。橫向坡度為雙向各2%；

航道標準：Ⅲ級航道：B=60 m，H=7.0 m，b=36 m，h=3.5 m。設計最高通航水位2.400 m。

主橋為(50+80+50) m變截面預應力混凝土連續梁，混凝土采用C50混凝土，箱梁由頂板形成單向2%的橫坡。中幅箱梁為單箱單室截面，兩箱翼緣銜接處設置100 cm的現澆段。每個箱底寬7.0 m，每個箱頂寬13.25 m，箱梁翼緣寬度每側均為3.125 m；邊幅箱梁箱頂寬9.5 m，箱梁懸臂2.25 m，底寬5 m。箱梁頂板厚度一般為28 cm，中墩支點處取78 cm；箱梁腹板厚度取用范圍為55～80 cm；主梁箱梁采用三向預應力混凝土結構，邊幅箱梁為雙向預應力混凝土結構，其中縱、橫向預應力采用φs15.20 高強度低松弛預應力鋼絞線，標準強度fpk=1 860 MPa，縱向預應力錨具采用YJM15 型，橫向預應力錨具采用BM15-5 型。縱向鋼束張拉控制應力取用σcon=0.72fpk,橋面板豎向預應力采用二次張拉工藝，第一次張拉噸位為32.7 t，第二次張拉為檢查張拉，張拉噸位也為32.7 t。連續箱梁采用掛籃懸臂澆筑施工，邊跨端部搭設支架現澆施工。節段劃分：0 號塊全長12.0 m(墩旁支架施工)，1~3號塊長3.0 m，4~5號塊長3.5 m，6~7 號塊長4 m，8~9號塊長4.5 m，邊跨支架現澆段長8.92 m，邊跨合攏段和中跨合攏段長均為2.0 m。

2施工階段工況

根據施工具體條件及現場環境，結合實際，確定該橋的全橋仿真理論計算工況為43個。

0 號塊混凝土澆筑—0 號塊預應力張拉—0 號塊安裝掛籃—1 號塊混凝土澆筑—1 號塊預應力張拉—掛籃前移到 1 號塊—2 號塊混凝土澆筑—2 號塊預應力張拉—掛籃前移至 2 號塊—3 號塊混凝土澆筑—3 號塊預應力張拉—掛籃前移至 3 號塊—4 號塊混凝土澆筑—4 號塊預應力張拉—掛籃前移至 4 號塊—5 號塊混凝土澆筑—5號塊預應力張拉—掛籃前移至 5 號塊— 6號塊混凝土澆筑—6 號塊預應力張拉— 掛籃前移至 6 號塊— 7 號塊混凝土澆筑—7 號塊預應力張拉—掛籃前移至 7 號塊—8 號塊混凝土澆筑— 8 號塊預應力張拉— 掛籃前移至 8 號塊— 9 號塊混凝土澆筑—9號塊預應力張拉—邊跨現澆段混凝土澆筑— 前移兩邊跨掛籃作為邊跨合攏支架—邊跨合攏段水箱壓重— 現澆邊跨合攏段混凝土—邊跨合攏段水箱卸載—邊跨現澆段預應力張拉—拆除臨時支撐，使永久支座參與受力，采取措施使得永久支座形成固定支座，形成單懸臂結構— 拆除邊跨現澆段支架— 留一個跨中掛籃準備中跨合攏，其余掛籃移至墩頂，準備中跨合攏—中跨合攏段水箱壓重— 現澆中跨合攏段混凝土，同時水箱卸載— 拆除形成固定支座墩活動支座約束，張拉合攏段應力術—拆除全部掛籃— 橋面系施工。

3施工監控理論分析與現場監控

3.1有限元模型

采用大型有限元軟件建立有限元模型，全橋共有79個節點，78個單元。

3.2測點布置

(1)高程測量

箱梁標高監測點主要設置在每個懸臂施工階段的端頭，距端部10 cm，其中0#塊設置3 個監測斷面(中部和兩端部)，每個斷面設置 5 個監測點，用φ12鋼筋植入混凝土中，露出混凝土約2 cm，端頭磨平，用紅油漆圈起標注。標高監測點由施工方負責埋設，用水準儀或高精度全站儀測量測點標高。盡量選擇在穩定溫度場進行測量。在0#塊箱梁頂板底板處設置臨時水準點。箱梁標高監測點主要設置在每個懸臂施工階段的端頭，距端部15 cm，高出箱梁頂面混凝土5 cm。每個斷面設置3 個監測點，其中0#塊設置3個監測斷面。標高監測點由施工方負責埋設。用水準儀或高精度全站儀測量測點標高。

(2)應變測量

綜合施工設計等眾多實際因素，箱梁的應力測試斷面宜優先位于0號塊附近(懸臂梁根部)、L/4斷面和合攏段(L/2)等關鍵截面處，其中L為橋梁主跨長度。兩邊幅主橋共22個截面，(其中單幅0號塊中部2個，根部截面4個、L/4處截面2個、中跨跨中1個，邊跨跨中2個)，兩中幅主橋共22個斷面(其中單幅0號塊中部2個，根部截面4個、L/4處截面2個、中跨跨中1個，邊跨跨中2個)。

3.3監控成果

(1)主橋線形

現澆連續梁橋掛籃的內力變形控制對于結構施工受力和成橋變形影響較大，在掛籃安裝前，必須進行試壓，確切弄清掛籃的受力和變形情況，對掛籃進行實時觀察。在此基礎上計算立模標高，本橋的9#、10#墩梁段測點，各工況下其變化值不大，從而可認為撓度的監控工作是令人滿意的，篇幅所限，本文只給出南Z9墩中跨頂板中點結果對比圖。

圖2　南Z9 墩中跨頂板中點各塊梁端在澆筑后標高變化/m

圖3　南Z9墩中跨頂板中點各塊梁端在預應力張拉后標高變化/m

(2)主橋應力

在施工過程中，主橋應力、應變均控制在允許范圍內。需要說明的是，個別傳感器在施工過程中被損壞，所以文中對應部分的數據系傳感器損壞前的數據。由于溫度、混凝土的收縮、徐變會引起應變，在靜定(合攏前)情況下這種應變不會引起應力，而計算應力是通過測量的應變乘以混凝土彈模而得到的，故在體系轉換前，應扣除這種應變。從各截面的應力變化來看，底面應力大于頂面應力，腹板處應力大于中心線和翼緣應力，由圖可知：應力的實際測試值的變化趨勢與理論計算值相差不大；分析各截面的應力數值，各斷面以壓應力為主，最大壓應力小于12 MPa，在橋梁整個施工過程中，結構的安全性能得到滿足。篇幅所限，本文只給出南幅9號墩各張拉階段0號塊中部截面(18-18截面)應力結果，見表1。

表1　南幅9 號墩各張拉階段0 號塊

續表1

5結語

橋梁的施工監控決定了結構施工安全性能能否滿足要求和結構最終使用壽命的長短,做好施工過程中的監測監控工作是十分重要和必要的。該橋竣工后成橋變形、內力均達到了預期的目標，使用性能良好，其施工監控技術方法可供類似工程參考借鑒。

參考文獻：

[1]李淑連. 大型橋梁的施工監控[J]. 黑龍江交通科技，2011，(8)：157.

[2]趙會強.大跨度預應力混凝土橋梁施工監測監控技術的探討[J].工程建設與設計，2011，(5)：164-170.

Analysis on construction monitoring technology of a multispan variable cross-section continuous girder bridge

YU Liang-you

(Suzhou Sanyuan Traffic Engineering Construction Co.,Ltd., Suzhou,Jiangsu 700074，China)

Abstract:Discusses the combination of construction monitoring technology of variable cross section continuous beam bridge bridge, introduces the finite element model theory, alignment monitoring, stress control of the content, to provide reference for similar bridge construction monitoring.

Keywords:variable cross-section; continuous girder bridge; finite element model; alignment monitoring; stress monitoring

中圖分類號：U448

文獻標識碼：C

文章編號：1008-3383(2016)01-0063-03

作者簡介：俞梁友(1981-)，男，蘇州人。

收稿日期：2015-11-02