預應力連續(xù)梁施工監(jiān)控關鍵技術研究

趙 亞 煒

(山西省晉中路橋建設集團有限公司，山西 晉中 030600)

1 概述

連續(xù)梁橋施工監(jiān)控的目的是通過監(jiān)測采集主梁關鍵截面位置的撓度變形和截面不同位置的應變情況，及時預警施工中出現(xiàn)的各種大變形和大應變問題，確保橋梁成橋過程中的安全性和穩(wěn)定性。以連續(xù)梁懸臂澆筑施工為例，在連續(xù)梁橋懸臂施工過程中，通過控制立模標高值，保證懸臂段合龍后的主梁線形、截面應力滿足設計及規(guī)范要求。在連續(xù)梁施工實踐中，懸臂澆筑施工法和傳統(tǒng)的滿堂支架施工技術相比，懸臂澆筑的施工荷載影響更加明顯，懸臂段的預應力張拉和混凝土澆筑過程中必須在掛籃上完成，目前廣泛使用的簡支轉連續(xù)施工技術，涉及到復雜的承載體系轉換過程，以上各種施工荷載對主梁結構的截面內力和主梁線形變化造成巨大的影響，在施工荷載作用的累積效應影響下，很容易導致連續(xù)梁的成橋狀態(tài)與設計狀態(tài)存在偏差，導致懸臂段最終無法順利合龍，局部出現(xiàn)嚴重的應力集中問題，為主梁的安全運營埋下巨大隱患。

為了避免連續(xù)梁懸臂施工過程中潛在的各種危險因素，提升連續(xù)梁施工的質量和安全性，必須制定具體的連續(xù)梁懸臂澆筑控制方案，做好關鍵控制技術的研究工作，借助應變、位移傳感器采集控制截面的相關參數，并將監(jiān)測值和理論值進行對比，及時識別和處理好施工過程中出現(xiàn)的各種偏離工況，保證連續(xù)梁的成橋及后期運營質量。

2 預應力連續(xù)梁施工監(jiān)控主要內容

2.1 變形控制

預應力連續(xù)梁懸臂澆筑過程中施工監(jiān)控主要內容包括變形控制和截面應力控制兩方面。變形是截面應力變化的具體表現(xiàn)，截面應力是截面變形的根本動因；其中，變形控制包括結構幾何參數和主梁線形控制，構件幾何參數又可以細分為箱梁尺寸參數、懸臂澆筑節(jié)段參數，主梁線形可以細分為平面線形和豎向線形控制兩部分。根據最新版的JTG/T F50—2011版橋規(guī)對懸臂澆筑預應力連續(xù)梁的施工要求，將其作為本工程施工監(jiān)控的主要依據。具體的線形控制參數如表1所示。

表1 線形控制參數

2.2 截面應力控制

控制截面的不同應力組合狀態(tài)直接關系到主梁成橋和后期運營過程中的承載能力和安全性，必須保證在懸臂澆筑和合龍過程中，全部控制截面的全部應力組合值均滿足設計及規(guī)范要求，控制截面應力需要在對應位置埋設應變傳感器，常用的應變傳感器有應變片和光柵應變系統(tǒng)兩類，應變片的靈敏性稍差，但性價比高，布設方便，精度滿足工程施工要求；光柵靈敏性極高，但造價昂貴，且布設難度較大，一般應用在工程試驗中。應變片將對應位置的真實應變響應傳輸至應力—應變采集終端，并在顯示屏上輸出對應位置的應變—應力變化曲線，將監(jiān)測值和理論計算值對比，分析二者出現(xiàn)誤差的原因，一旦出現(xiàn)控制截面應力異常情況，必須立即停工并卸載，保證各控制截面的應力組合值均滿足規(guī)范和設計要求。

3 預應力連續(xù)梁施工監(jiān)控關鍵技術分析

3.1 工程概況

本工程項目地處省內某國省干道主線，結構形式為預應力連續(xù)變截面箱梁，截面形式為單箱單室，主跨總計20聯(lián)，主梁跨徑分布為40 m+80 m+40 m，設計等級為一級公路，全跨使用掛籃懸臂澆筑拼接施工技術。圖1為主跨及控制截面結構形式。

3.2 主梁線形監(jiān)控及結果

全程監(jiān)控主梁澆筑及合龍過程中的主梁線形，并做好主梁線形控制，在懸臂澆筑0號塊位置布設高程基準點，每一節(jié)段上布設3個高程觀測基準點，高程觀測工作借助水準儀完成，觀測點截面分布情況如圖2所示。

以懸臂澆筑施工狀態(tài)為例，選取任意3個澆筑節(jié)段為研究對象，采集現(xiàn)場實際監(jiān)控獲取的澆筑節(jié)段的高程值，并與理論計算值進行對比，具體對比結果如表2所示。

表2 懸臂澆筑節(jié)段預計高程與實際高程對比情況

分析表2可知，箱型梁頂板標高預計值為設計值與預應力施加后的預拱度和，再剔除結構變形值；將實際值和預測值對比后可知，全部的誤差值均介于-1.5 cm～1.5 cm范圍內，因此，在節(jié)段澆筑施工過程中，主梁線形變化滿足設計及規(guī)范要求。

3.3 控制截面應力監(jiān)控及結果

選取梁端、跨中、1/4跨截面作為應力控制截面，此外，再隨機選取若干截面作為普通應力控制截面，以實現(xiàn)對控制截面應力監(jiān)測的校驗和補充。圖3為控制截面和普通截面的應力監(jiān)測點布置情況。

根據本工程建設項目的施工推進情況，項目部施工監(jiān)控組制定了針對性的橋梁施工監(jiān)控方案和實施標準，在2號、3號墩、0號澆筑塊及邊跨的跨中位置埋設混凝土應變片，對采集到的監(jiān)控數據進行統(tǒng)計分析。通過分析應變值可知，擬監(jiān)控的橋梁施工監(jiān)控對象的各控制截面組合應力值均滿足設計和規(guī)范要求。本文以懸臂段根部箱梁頂板位置的應力組合值為統(tǒng)計分析對象，相應的監(jiān)控結果如表3所示。

表3 懸臂段根部箱梁頂板位置應力實測值

部分施工階段理論計算值監(jiān)控實測值2號左半幅2號右半幅3號左半幅3號右半幅1號節(jié)段澆筑完成-1.74-1.77-1.57-1.74-1.70預應力張拉完畢-3.87-3.98-3.89-3.87-4.323號節(jié)段澆筑完成-4.48-4.86-4.77-4.48-4.83預應力張拉完畢-6.81-7.50-7.18-6.81-7.205號節(jié)段澆筑完成-6.64-7.48-6.84-6.64-7.23預應力張拉完畢-8.60-9.44-8.69-8.60-9.417號節(jié)段澆筑完成-7.92-8.94-8.32-7.92-8.14預應力張拉完畢-9.94-10.68-10.12-9.94-11.17邊跨張拉后-9.38-10.88-10.47-11.36-11.02結構體系切換-9.41-9.74-10.02-11.14-10.53跨中張拉后-10.82-11.02-11.7-12.47-12.27

分析表3可知，懸臂澆筑和預應力張拉過程中，懸臂根部箱梁頂板截面應力最大值為12.47 MPa，滿足規(guī)范中的16.2 MPa容許應力值，且箱梁頂板混凝土應力值與施工進度之間呈現(xiàn)明顯的正相關關系，滿足理論計算的基本趨勢，實測值和理論計算值的誤差均介于-2 MPa～2 MPa范圍內，表明監(jiān)控精度滿足施工要求。

4 結語

文章以省內某國省干線懸臂澆筑預應力連續(xù)梁橋施工項目為研究案例，明確了懸臂澆筑預應力連續(xù)梁橋的施工監(jiān)控重點內容；就橋梁施工過程中的主梁線形及控制截面應力制定了相應的施工監(jiān)控方案，分析了預應力連續(xù)梁的施工監(jiān)控關鍵技術；監(jiān)控結果表明，主橋施工監(jiān)控達到既定目的，成橋線形及控制截面應力均滿足設計及規(guī)范要求。