連續梁橋施工監控技術研究

周 賓

(上海市政工程檢測中心有限公司，上海 201114)

1 工程概況

大蘆線航道整治二期大團惠南段跨航道橋梁工程二團橋主橋為三跨預應力混凝土變截面連續梁橋，跨徑組合為59 m+97 m+59 m。大橋主梁采用直腹板單箱單室懸臂結構斷面形式。主梁高度按1.6次拋物線變化，箱梁中支點梁高5.4 m，端支點及中跨跨中梁高2.6 m。箱梁頂板寬為9.7 m，底板寬為5.3 m，懸臂長度2.2 m，0號塊頂、底板厚度分別為22 cm和75 cm，腹板厚55 cm，其他塊件頂板厚度為22 cm，底板厚度從根部的75 cm按1.6次拋物線變化至跨中的25 cm。

大橋主梁采用掛籃對稱懸臂澆筑施工，邊跨局部采用支架現澆。主梁施工時，與主墩臨時固結，主梁除0號塊外劃分為9對梁段，如圖1所示。其中0號塊長12 m，在墩頂托架上現澆施工，1號～2號塊長4.0 m，3號～5號塊長4.5 m，6號～9號塊長5.0 m，邊跨直接現澆段長11.44 m，中跨合龍段長度為2.0 m，邊跨直線段采用膺架施工，0號節段采用支架現澆施工，合龍段采用吊架現澆施工，其余節段采用掛籃懸臂現澆法施工。

2 監控思路

主橋的施工監控工作采取了監測與控制相結合的技術手段，通過“施工→測量→計算分析→修正→預告→施工”的循環過程，保證橋梁施工中的安全、順利合龍和結構內力、成橋線形符合設計要求。本工程采用線形控制與內力控制相結合的方式對主橋的施工過程予以控制，具體流程見圖2。

1)線形控制：連續梁橋施工監控以主梁的線形控制為核心。主梁懸臂施工中影響主梁線形的主要工序包括混凝土澆筑、預應力張拉以及掛籃前移，線形控制時主要控制主梁每個階段施工中上述三個工序的變形量，進而將主梁線形控制在容許誤差范圍內。

2)內力監測：將連續梁主梁截面內力控制在可接受范圍以內。內力控制主要體現在保證主橋在階段混凝土澆筑和預應力張拉、合龍、體系轉換以及二期恒載施工等工況下結構的內力與理論計算值偏差在允許范圍內。

3 監控計算

采用MIDAS/Civil 2012建立主橋有限元模型，模型見圖3，主梁結構分為58個梁單元。根據實際施工方案設置施工階段模擬實際施工過程，將每個懸臂澆筑節段劃分為1個梁單元，跨中合龍段劃分為2個單元，邊跨直線段劃分為4個單元。圖4給出了成橋后的主梁上緣應力狀態。

主梁節段施工過程中，引起主梁變形的主要因素包括節段自重、預應力荷載、施工臨時荷載、混凝土的收縮徐變、體系轉換、二期恒載鋪裝等，主橋立模標高設置原則如下：

H施=H設+fs+fm+fg。

其中，H施為主梁立模標高；H設為主梁設計標高；fs為主梁施工全過程的主梁節段累計變形；fm為主梁成橋預拱度；fg為掛籃變形產生的撓度。

根據公式可以計算出主梁施工過程中每個節段端部在各工況產生的撓度，進而便可求得每個節段達到目標高程所需要調整的量。

4 監控成果

4.1 主梁線形監控

對于主梁線形控制，最主要的方法是控制主梁節段立模標高。將施工誤差引起的主梁標高變化通過下一節段立模標高的調整予以修正。主梁標高控制點主要選擇在各施工梁段前端。每節段掛籃就位，底模模板安裝完成后，對立模標高進行復測。各梁段施工時，對部分節段的混凝土澆筑、預應力張拉、掛籃前移等工序，做變形測量；主橋二期恒載鋪裝后，對全橋線形進行通測，主要測量主橋橋面機動車道兩側線形，并與設計線形對比，見圖5。

主橋施工過程中的立模標高偏差大部分在3 mm以內，每個懸臂節段完成后的高程與預期結果偏差基本控制在20 mm以內，主橋懸臂節段施工過程中的應力監測數據表明主橋受力狀態正常，主橋撓度實測值與理論計算值偏差較小，基本控制在20 mm以內，主橋跨中成橋預拱度為70 mm。主梁線形監測見表1。

表1 主梁線形監測

4.2 主梁應力監控

主橋施工過程中應力監測采用振弦式應變計，該應變計適用于惡劣環境下的應變長期觀測，其穩定性好，測試方便，精度能滿足要求。選取橋墩根部截面、邊跨直線段截面、中跨合龍段截面布置應力測點，如圖6所示，以主梁根部截面為例，給出了應力測點布置位置。

以主梁根部截面為例，主梁的壓應力隨著懸臂澆筑施工的進行而不斷增加，除了前三個節段張拉后根部截面受到較小的拉應力，其他工況根部截面均處于全截面受壓狀態；主跨合龍段底緣在主跨預應力張拉前受到較小拉應力，主跨預應力張拉后各截面均處于全截面受壓狀態。因此結構處于安全可靠狀態，應力值的測試結果表明結構受力狀態表現正常(見表2)。

表2 主梁根部截面實測應力 MPa

5 結語

對大橋施工過程的準確計算分析，結合實測數據給出了各節段施工的立模標高，對主梁施工進行了嚴格控制。大橋成橋預拱度和線形均滿足《公路橋涵施工技術規范》的要求，施工全過程中應力和撓度均處于受控狀態。