預應力連續(xù)梁施工監(jiān)控關鍵技術研究

李 雙

(中鐵三局集團建筑安裝工程有限公司，山西 太原 030006)

1 預應力連續(xù)梁施工監(jiān)測的目的和內(nèi)容

1.1 施工監(jiān)控的目的

預應力連續(xù)梁施工過程中需要進行體系轉(zhuǎn)換，在進行各工序施工過程中容易產(chǎn)生一定的應力應變和沉降變形。如果不進行有效控制，會對橋梁結(jié)構的受力狀態(tài)、線型和合龍段施工質(zhì)量等產(chǎn)生不良影響。為了有效控制成橋內(nèi)部應力、溫度對施工的影響、線型變化等，需要對在預應力連續(xù)梁施工過程中進行質(zhì)量監(jiān)測，確保施工質(zhì)量。

1.2 施工監(jiān)測的主要內(nèi)容

通過對預應力連續(xù)梁進行施工監(jiān)測的主要內(nèi)容包括預應力監(jiān)測、線型監(jiān)測、溫度監(jiān)測和合龍段監(jiān)測。通過監(jiān)測，可以分析理論值與實測值之間的誤差，為施工過程中調(diào)整施工參數(shù)，制定施工質(zhì)量控制措施提供了參考依據(jù)。通過調(diào)整預應力可以改善預應力連續(xù)梁結(jié)構受力狀態(tài)，防止出現(xiàn)結(jié)構破壞。比如通過調(diào)整預應力張拉力，可以有效預防混凝土開裂。通常狀況下，如果在施工過程中嚴格按照設計與規(guī)范進行施工，并不需要對預應力張拉力進行過大調(diào)整。通過對監(jiān)測結(jié)果進行分析，調(diào)整模板標高，可以保證預應力連續(xù)梁結(jié)構的線型狀態(tài)達到理想狀態(tài)。

2 預應力連續(xù)梁施工監(jiān)控的影響因素

2.1 連續(xù)梁結(jié)構參數(shù)

1)材料彈性模量。

預應力連續(xù)梁的結(jié)構參數(shù)主要包括材料彈性模量、構件截面、預應力、施工荷載、材料容重、混凝土收縮徐變等指標。其中材料彈性模量與預應力連續(xù)梁結(jié)構應變直接相關，尤其是目前我國橋梁多采用超靜定結(jié)構，這種情況下彈性模量對梁結(jié)構的影響更大。由于混凝土組成材料的不同，實際計算中混凝土彈性模量與計算值存在一定的差距。為了減小誤差，在施工中必須對材料進行取樣，確定修整參數(shù)。

2)截面尺寸。

在施工過程中，由于模板安裝誤差等問題，會造成構件的實際尺寸與設計尺寸之間存在一定的偏差，而這個偏差應該在一定范圍以內(nèi)。如果混凝土構件的截面尺寸偏差較大，會直接影響結(jié)構的撓度變形、內(nèi)力等，在施工過程中必須進行監(jiān)測，做好控制。

3)材料容重。

材料容重會直接影響混凝土構件的自重，而自重會影響橋梁應力、變形。施工中所采用的材料容重與設計材料的偏差越大，對橋梁結(jié)構的影響越大，施工中必須對混凝土材料和鋼筋進行監(jiān)測，確保符合設計要求。

4)預應力。

預應力會直接影響橋梁結(jié)構的應力、線型，可有效改善橋梁的受力狀態(tài)。在進行預應力鋼絞線張拉時，會產(chǎn)生預應力損失，會降低預應力，在施工過程中必須進行預應力孔道摩阻損失監(jiān)測。

5)施工荷載。

當采用懸臂法進行預應力連續(xù)梁施工時，由于施工機具、施工材料和施工人員在施工過程中會對橋梁結(jié)構產(chǎn)生一定的施工荷載，造成橋梁結(jié)構產(chǎn)生一定的應力和應變。在施工過程中必須將施工材料和施工機具堆放在指定位置，減少臨時荷載對橋梁結(jié)構的作用。

6)混凝土的收縮徐變。

在預應力連續(xù)梁懸臂澆筑施工過程中，由于施工速度快，造成混凝土齡期縮短，會對結(jié)構的應力、線型產(chǎn)生很大影響。另外，溫度和濕度也會對混凝土的收縮徐變產(chǎn)生一定的影響，施工中應注意監(jiān)測混凝土養(yǎng)護環(huán)境。

2.2 施工工藝

預應力連續(xù)梁施工中大多采用懸臂施工法，由于機械化程度不高、施工人員技術水平不足、施工質(zhì)量控制不嚴格，構件制作、安裝誤差等原因，都會影響施工質(zhì)量，必須做好監(jiān)測。

2.3 監(jiān)測誤差

在預應力連續(xù)梁施工過程中進行監(jiān)控可以保證施工質(zhì)量，但在監(jiān)測過程中存在一定的誤差。監(jiān)測誤差會直接影響橋梁的結(jié)構狀態(tài)，必須正確選擇監(jiān)測方法，降低誤差。

2.4 溫度變化

溫度變化會對橋梁主梁撓度產(chǎn)生很大影響，尤其是當橋梁跨越河谷時影響更大。在不同溫度下，對橋梁結(jié)構的應力、撓度進行數(shù)據(jù)采集時，會產(chǎn)生不同的差異。因此，為了保證監(jiān)測數(shù)據(jù)的準確性，必須將溫度的變化進行充分考慮，以降低日溫差對結(jié)構的應力、撓度的影響。

2.5 混凝土收縮徐變

混凝土收縮徐變對橋梁結(jié)構的內(nèi)力和撓度會產(chǎn)生很大的影響，且與混凝土加載齡期直接相關。由于混凝土的加載齡期一般都比較短，這會造成混凝土收縮徐變增大。另外，由于相鄰橋墩的施工進度不一致，產(chǎn)生不同程度的收縮徐變，在合龍口產(chǎn)生較大的高差，進而導致合龍困難。

3 施工監(jiān)測技術要點分析

3.1 預應力張拉控制

3.1.1測點布置

為了準確監(jiān)測連續(xù)梁懸臂施工過程中的受力情況，分別在橋梁頂板、底板布置測點，主要分布在合龍段、L/4,L/2截面、墩頂截面和墩底橫面，每個監(jiān)測面布置6個檢測點。

3.1.2監(jiān)測結(jié)果分析

在預應力張拉控制過程中，應首先在施工中做好預應力管道的安裝，嚴格控制偏差。對預應力連續(xù)梁的張拉力和理論伸長量進行計算，張拉施工提供技術參考。張拉過程中根據(jù)張拉力和張拉伸長量對預應力張拉進行控制，確保施工質(zhì)量。張拉后進行壓漿施工，并保證飽滿度。所得監(jiān)測斷面的應力值詳見表1。

表1 某監(jiān)測斷面應力值觀測統(tǒng)計表

通過數(shù)據(jù)分析得出頂板最大應力為-14.8 MPa，底板最大應力為-11.5 MPa，均符合規(guī)范要求說明預應力張拉對梁體的受力狀況改善明顯。說明采用預應力張拉可有效改善橋梁結(jié)構內(nèi)部的應力分布狀態(tài)，達到了對梁體頂板和底板應力控制的目的。

3.2 成橋合龍施工質(zhì)量控制

合龍施工是預應力連續(xù)梁最重要的施工工序，是橋梁體系轉(zhuǎn)化的關鍵。合龍施工過程中會受到外部環(huán)境、約束條件、臨時荷載等因素的影響，產(chǎn)生不同程度的變形。為了保證合龍施工的順利進行，首先應建立完善的監(jiān)測系統(tǒng)，在合龍施工全過程對關鍵截面的應力和位移進行監(jiān)測。其次，充分考慮環(huán)境溫度的影響，確定合龍的最佳施工實踐。最后，對合龍誤差進行調(diào)控，確保施工誤差在允許偏差以內(nèi)。

3.3 線型控制

3.3.1觀測斷面及測點布置

施工過程中在梁體每個施工節(jié)段上都布置了監(jiān)測斷面，每個監(jiān)測斷面布置3個觀測點，觀測結(jié)果可以起到相互對比的作用。觀測點采用Φ16 mm鋼筋制作，焊接在頂板鋼筋上，外露約1.5 cm，磨平后刻十字絲并用紅油漆標記。

3.3.2觀測結(jié)果分析

為了保證預應力連續(xù)梁線型，首先應建立科學合理的觀測制度，對平面控制和高程控制測量進行及時準確的控制。對每節(jié)梁塊的施工進行跟蹤觀測，對觀測誤差進行分析，并及時進行調(diào)整。另外，重視施工中荷載的計算與檢測，并重點對施工氣溫進行監(jiān)測。圖1為某成橋節(jié)段標高理論值與實測值對比分析圖，通過圖上的數(shù)據(jù)分析可知，該成橋監(jiān)測點上所有節(jié)點的設計標高與實測標高值差值均小于10 mm，滿足規(guī)范要求，說明該測段橋梁線型變化符合設計要求。

3.4 加強溫度監(jiān)控

施工中應準確掌握溫度對梁體所產(chǎn)生的影響，控制主梁的撓曲變形。同時，由于日照的影響會使橋梁墩身產(chǎn)生溫度差，導致墩身產(chǎn)生偏移。另外，日照溫度變化較復雜，現(xiàn)有理論分析尚不能考慮日照溫度的影響，只能通過監(jiān)測分析日照溫度變化對橋梁施工的影響。

4 結(jié)語

通過對在建預應力連續(xù)梁橋的預應力張拉、成橋合龍施工質(zhì)量、線型和溫度進行監(jiān)控，說明各指標符合橋梁施工要求。其中通過對多個截面的應力進行監(jiān)測，通過數(shù)據(jù)分析得出頂板最大應力為-14.8 MPa，底板最大應力為-11.5 MPa，均符合規(guī)范要求說明預應力張拉對梁體的受力狀況改善明顯。另外，通過對成橋合龍段高程進行監(jiān)測，成橋監(jiān)測點上所有節(jié)點的設計標高與實測標高值差值均小于10 mm，滿足規(guī)范要求，說明該測段橋梁線型變化符合設計要求。文章分析了預應力連續(xù)梁施工監(jiān)測影響因素，全面分析了施工監(jiān)測關鍵技術要點，通過數(shù)據(jù)分析說明橋梁施工質(zhì)量符合要求，對橋梁施工質(zhì)量進行了有效的過程控制，取得了較好的效果。