大跨連續(xù)箱梁橋懸臂施工監(jiān)控要點淺析

董洪鵬

摘要：本文結(jié)合國內(nèi)某大跨連續(xù)箱梁橋的施工監(jiān)控實踐，闡述了大跨連續(xù)箱梁橋懸臂施工監(jiān)控中的主要影響因素、施工監(jiān)測要點及方法，通過模擬橋梁施工過程，計算出橋梁每個施工階段理論數(shù)值，通過與現(xiàn)場布置的傳感器實測數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，用以校正計算結(jié)果的正確性和合理性，最終達(dá)到懸臂施工橋梁按設(shè)計標(biāo)高順利合龍的目的，為同類工程施工監(jiān)控提供參考。

關(guān)鍵詞：施工監(jiān)控；懸臂施工；模型；連續(xù)梁

前言

在當(dāng)今經(jīng)濟飛速發(fā)展的時代，跨江跨河等大跨境橋梁的需求也越來越多，要求也越來越高，經(jīng)過幾十年的技術(shù)創(chuàng)新，預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋懸臂施工占據(jù)了目前橋梁施工的半壁江山，之所以該種工藝收到廣泛使用，源于其有許多優(yōu)點，但隨之也會面對很多新的問題。其中最主要的問題就是對施工過程中橋梁的線形控制與應(yīng)力控制，以保證橋梁能夠順利合龍，受力均勻。綜上所述，橋梁懸臂施工監(jiān)控就顯得尤為重要。

一、大跨連續(xù)箱梁橋工程概況

某特大橋孔跨布置為2×24+7×32+（48+80+48）預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁+6×32+2×24m，全長為716m， 3跨跨徑組合為48m+80m+48m，橋墩4個，主橋下部結(jié)構(gòu)過渡墩為矩形墩、承臺、鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。梁體為單箱單室變截面連續(xù)箱梁，利用菱形掛藍(lán)逐塊懸臂施工。

二、主要影響因素研究

大跨徑連續(xù)箱梁橋施工控制的主要目標(biāo)是使施工實際狀態(tài)盡量與理想設(shè)計狀態(tài)（線形與受力）相吻合。要達(dá)到這個目標(biāo)，就必須全面掌握可能使施工狀態(tài)偏離理想設(shè)計狀態(tài)的所有可能因素，以便對施工實施進(jìn)行有的放矢的有效控制。大跨連續(xù)箱梁橋施工監(jiān)控中主要影響因素現(xiàn)分述如下：

1.各參數(shù)因素

橋梁懸臂施工過程中各結(jié)構(gòu)參數(shù)是一定要考慮的重要影響因素。主要包括：預(yù)加應(yīng)力、材料彈性模量、材料熱膨脹系數(shù)、材料容重、施工荷載、結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面尺寸等。

2.建設(shè)工藝

施工監(jiān)控是為施工服務(wù)的，反過來，施工水平的高低又直接影響監(jiān)控目標(biāo)的實現(xiàn)。在施工監(jiān)控過程中必須計入施工條件不可避免的構(gòu)件制作、安裝等方面存在的誤差，以使施工狀態(tài)控制在可接受范圍之中。

3.監(jiān)控措施

施工監(jiān)控是橋梁施工控制的最主要手段之一。監(jiān)控包括變形監(jiān)控、溫度監(jiān)控、應(yīng)力監(jiān)控以及穩(wěn)定性監(jiān)控等。由于量測設(shè)備、傳感器安裝、測量方式、數(shù)據(jù)收集、環(huán)境狀態(tài)等方面存在誤差，所以，結(jié)構(gòu)監(jiān)控總是存在誤差，從而不能完全真實反映結(jié)構(gòu)的實際受力狀態(tài)，從而會使控制者對結(jié)構(gòu)狀態(tài)的認(rèn)識產(chǎn)生一定的偏差。所以，保證測量的可靠性對控制極為重要。

4.結(jié)構(gòu)分析計算模型

結(jié)構(gòu)分析計算模型是對實際橋梁結(jié)構(gòu)的仿真模擬，即通過各種假定、邊界條件處理、以及一些必要的簡化來建立計算模型。由于模擬手段的限制，各種假定和簡化導(dǎo)致了計算模型與實際情況之間存在誤差，所以，在建模過程中，要做大量的工作，以使計算模型誤差所產(chǎn)生的影響減到最低限度。

5.溫度場

施工過程中溫度環(huán)境的變化對懸臂施工橋梁結(jié)構(gòu)的變形與受力影響很大，在施工監(jiān)控中溫度場是必須要考慮的重要因素。如果在過程中忽略了該項因素，就會使真實狀態(tài)數(shù)據(jù)發(fā)生偏差，從而失去控制的有效性與真實性，所以，施工監(jiān)控中必須考慮溫度場對懸臂施工過程中應(yīng)力的影響。

6.收縮、徐變

對大體積混凝土橋梁結(jié)構(gòu)而言，材料的收縮、徐變對結(jié)構(gòu)本身受力、內(nèi)部應(yīng)力、變形等都有較大影響，主要原因是因為大跨徑、大體積混凝土橋梁施工中普遍存在加載齡期小、各階段齡期相差大等原因引起的，控制中要提起重視，加以注意，以達(dá)到采用盡量理想的、合理的、符合實際的收縮徐變參數(shù)和施工計算模型。

三、監(jiān)控要點分析

1.高程控制

控制高程，目的是保證懸臂施工連續(xù)梁橋的成橋線形，同時便于監(jiān)控實施者實時了解箱梁內(nèi)部實際受力，以幫助判斷結(jié)構(gòu)在最終成橋狀態(tài)時能否達(dá)到設(shè)計要求的各項性能指標(biāo)。

控制線形的具體方法就是對懸臂施工中高程進(jìn)行控制，在理論計算值的基礎(chǔ)上再考慮一個由多因素影響的預(yù)拋高值，在每一施工梁塊澆筑之前，對底模的設(shè)計位置預(yù)抬一定高度，隨著施工過程的進(jìn)行，此預(yù)抬值逐漸降低，直至全橋合龍預(yù)抬值減小為零，使橋梁線位最終達(dá)到設(shè)計位置。

2.應(yīng)力監(jiān)控

懸臂施工連續(xù)箱梁橋在施工過程中以及最終合龍狀態(tài)的受力情況能否與設(shè)計理論值相符合是施工控制中必須明確的重要問題。監(jiān)控實施者一般通過結(jié)構(gòu)應(yīng)力的監(jiān)測來了解實際應(yīng)力情況，如發(fā)現(xiàn)實際應(yīng)力與理論（設(shè)計/計算）應(yīng)力狀態(tài)差值超限就要立即停工，查找導(dǎo)致誤差較大的原因及研究應(yīng)對措施，使之在允許范圍內(nèi)變化。

3.溫度場監(jiān)控

大跨度橋梁結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)溫度是一個復(fù)雜的隨機變量，為保證橋梁施工達(dá)到理論內(nèi)力狀態(tài)和線形，必須對梁體結(jié)構(gòu)溫度進(jìn)行實地監(jiān)測。通常情況下，懸臂施工階段體系溫差不會產(chǎn)生梁體變形，但由于箱梁溫度場的復(fù)雜性，梁體懸臂端也會產(chǎn)生一定的撓度變形，通過查閱一些資料反映，由于急冷急熱產(chǎn)生的體系溫差會引起較大的彎曲變形，從而導(dǎo)致實測撓度與計算撓度產(chǎn)生較大的誤差。

4.抗傾覆控制

對于采用兩邊對稱懸臂澆筑的大跨徑連續(xù)箱梁橋來說，整個施工過程中，梁的抗傾覆穩(wěn)定性也非常重要。在“T”形剛構(gòu)的懸臂施工過程，要經(jīng)歷一段相當(dāng)長的時間，尤其是對梁體的每一階段進(jìn)行澆筑施工的時候，結(jié)構(gòu)處于一種“T”形的大懸臂狀態(tài)，整個梁體處于無支撐的懸臂狀態(tài)，兩端偏差較多，容易導(dǎo)致梁體傾覆，造成重大人員傷亡、財產(chǎn)等重大損失。

5.安全控制

大跨徑混凝土聯(lián)系箱梁橋懸臂施工過程中安全控制始終是施工過程中要控制的重要內(nèi)容，如果施工過程中的安全得不到保證，何談得上其他控制與橋梁的建成。在建設(shè)過程中由于建筑材料、建設(shè)規(guī)模、結(jié)構(gòu)形式等不盡相同，影響施工安全的因素也不盡一樣，在施工監(jiān)控中需根據(jù)實際情況，確定安全控制重點。

四、結(jié)束語

該文的撰寫過程，都是在現(xiàn)場實踐的基礎(chǔ)上完成的，各個參數(shù)的選取與測試數(shù)據(jù)的獲得也都是現(xiàn)場完成的。這就為模型建立的準(zhǔn)確性提供了保障，通過與實測數(shù)據(jù)的對比，大部分控制點的高程在允許的誤差范圍內(nèi)，全橋成橋線形平順，與設(shè)計線形比較吻合。通過觀察每個控制截面的應(yīng)變傳感器的頻率變化情況，來計算出相應(yīng)位置應(yīng)力變化情況，通過應(yīng)力變化量實測數(shù)據(jù)與理論控制數(shù)據(jù)的對比，大部分?jǐn)?shù)據(jù)相對誤差在10%范圍內(nèi)，均在控制范圍之內(nèi)。在溫度的控制測量中，混凝土在澆筑初期溫度上升迅速，水化熱效應(yīng)明顯，大概26小時后達(dá)到溫度峰值，為腹板中間的位置。隨后溫度開始緩慢下降。本文在參閱國內(nèi)外有關(guān)資料與研究成果的基礎(chǔ)上，著重對預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋在施工過程中受力狀態(tài)和線形進(jìn)行了測試分析，并結(jié)合實際監(jiān)控結(jié)果驗證本文介紹方法的合理性及其實用性，是一種值得借鑒的控制方法。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉剛亮，王中文.虎門大橋輔航道270m連續(xù)剛構(gòu)懸臂施工控制[D].橋梁建設(shè)，2001.

[2]劉飛鵬.連續(xù)梁橋施工控制與ANSYS仿真分析[D].武漢：武漢理工大學(xué)土木工程與建筑學(xué)院，2006.

[3]曹立波.松花江大橋90.5 m+3×138 m+90.5 m懸臂施工監(jiān)控研究與實踐[D].石家莊：石家莊鐵道學(xué)院，2008.