懸臂澆筑連續梁橋線形監控與應力監控的差異

郭 昊

(中鐵二十局集團第四工程有限公司，山東青島 266061)

1 工程背景

某高速鐵路連續梁橋計算跨度為(60+100+60)m。梁體為單箱單室、變高度、變截面結構。橋寬12.6 m，中支點梁高為7.0 m，端支點及跨中梁高為4.6 m，主梁梁高變化采用二次拋物線，見圖1。

圖1 連續梁立面圖（單位：cm）

首先在本橋主墩墩頂進行臨時固結、同時布置施工臨時落地支架，并對臨時落地支架進行預壓，再在臨時落地支架上澆筑0號塊，然后安裝掛籃對稱向兩側順序施工其他塊段，形成2個T構，然后安裝邊墩落地支架并進行預壓，進而澆筑現澆梁段，再安裝邊跨合龍吊架，邊跨合龍，拆除邊跨吊架，然后安裝中跨合龍吊架，中跨合龍，最后拆除主墩臨時支座形成整個連續梁體系。

該橋的施工監控主要包含兩個方面:線形控制以及應力控制。

2 線形監控的意義

連續梁懸臂澆筑施工是指在已施工完的橋墩上，沿橋梁縱向對稱逐段澆筑施工的施工方式。后澆的預應力混凝土節段是依靠前期澆筑且已達到一定強度的預應力混凝土節段以及后期張拉的預應力鋼筋來支撐的。采用懸臂澆筑法施工的連續梁橋，無需采用大量的滿堂支架，進而大大節約了施工成本。其主要靠T構的受力特點進行施工，懸臂施工獨特的受力特點必然導致懸臂澆筑連續梁復雜的撓度變化。為了保證橋梁以后的運營過程中梁體線形的合理與美觀，必須在懸臂澆筑連續梁施工過程中進行線形監控。

因為預應力混凝土是非勻質材料，所以其力學性質存在不穩定性。同時其力學性質還受到時間、濕度、溫度等諸多因素的耦合作用。采用懸臂澆筑施工的橋梁結構，各節段的預應力混凝土相互影響，且該影響具有較大的差異性。因為其影響因素眾多，必然導致各節段的標高隨混凝土澆筑過程變化而偏離預先設計的標高值。為確保施工的安全性，必須對整個懸臂澆筑過程進行嚴格的線形監控，進而使竣工標高符合設計要求，確保橋梁結構通車運營后的適用性滿足要求。

懸臂澆筑連續梁施工過程中截面、測點的布置應滿足文獻［1］～［3］的相關要求。監控截面的布置如圖2所示，本橋在各監控測試截面布置5個線形監控測點，線形監控截面測點布置圖如圖3所示。

3 應力監控的意義

通過檢測施工過程中結構的應力大小，可以精確掌握施工過程中結構的實際應力狀態。若發現施工現場檢測到的實測應力與理論應力之間的偏差較大，就必須要進行原因分析以及應力調控，進而使結構的應力在設計的容許范圍內變化。應力監控處理不當將會嚴重影響橋梁結構的施工質量，甚至會導致橋梁倒塌，因此在施工過程中必須按照相關要求，嚴格進行應力監控。

圖2 線形監控測試截面布置圖

圖3 線形監控截面測點布置圖

眾多專家學者研究表明連續梁應力監控主要包括:恒載作用下的應力控制，預應力荷載作用下的控制，施工荷載作用下的應力控制，以及溫度應力控制等。對于預應力筋的張拉應力需采用“雙控控制”，即同時采用油表以及伸長量控制。采用后張法施工的橋梁結構還必須考慮預應力管道的摩阻損失。

對于懸臂澆筑連續梁的測試截面布置，我國規范并未做出明確的要求。因為梁體節段眾多，若每個節段均布置應力監控的測試斷面，則工作量較大，且經濟成本較高。0號塊根部截面混凝土的應力受各節段的掛籃移動、混凝土澆筑、預應力張拉以及橋梁結構體系轉換等影響。其應力變化較大且十分復雜，是懸臂澆筑連續梁應力監控的關鍵截面。故本橋在0號塊內設置應力監控測試截面，即2—2，3—3，6—6，7—7截面。L/4截面區域受剪力影響最大，也將 L/4 截面(1—1，4—4，5—5，8—8)作為應力監控的測試截面，見圖4。

對于懸臂澆筑連續梁的截面測點布置，我國規范并未做出明確的要求。因連梁施工過程中主要為受彎構件，根據材料力學有關知識，截面的四個角點所受正應力最大，因此通常在截面的上下緣布置應力監控測點，如圖5所示。對于L/4截面位置截面處，采用在腹板中布置應變花更為合理，考慮測點布設及監控方便，故本橋只將測點埋設于上下緣。

圖4 應力監控測試截面布置圖

圖5 應力監控截面測點布置圖

4 結語

以某高速鐵路(60+100+60)m連續梁為例，介紹了連續梁線形監控與應力監控的差異。

1)線形監控的具體內容為:嚴格控制每一節段梁體的豎向變形，當變形值超過相關規范要求時，應立即進行分析變形超限的原因并確定采取補救措施，為下一節段的順利施工以及竣工標高的驗收提供保障。應力控制的具體內容為:控制連續梁在施工過程中以及成橋后的應力大小，尤其是在關鍵施工階段進行應力監控顯得尤為重要。懸臂施工過程中采用線形應力監控可以保證施工過程中主梁的施工質量，確保成橋后主梁的安全性以及適用性滿足要求。2)規范要求采用懸臂澆筑施工的連續梁必須進行線形監控，且規范對線形監控的測點及測試截面給出了明確的要求。然而我國規范并未對連續梁應力監控做出明確規定，主要根據業主方的要求對跨度較大的連續梁進行應力監控。因此應力監控可視為線形監控的輔助手段。3)測試斷面應選擇施工過程中的最不利受力截面，如懸臂根部截面與L/4截面等，應力監控的截面測點應考慮測量方便且應力較大的雙重原則。