懸臂澆筑連續(xù)梁橋線形監(jiān)控與應(yīng)力監(jiān)控的差異

郭 昊

(中鐵二十局集團(tuán)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(xù)梁橋計(jì)算跨度為(60+100+60)m。梁體為單箱單室、變高度、變截面結(jié)構(gòu)。橋?qū)?2.6 m，中支點(diǎn)梁高為7.0 m，端支點(diǎn)及跨中梁高為4.6 m，主梁梁高變化采用二次拋物線，見(jiàn)圖1。

圖1 連續(xù)梁立面圖（單位：cm）

首先在本橋主墩墩頂進(jìn)行臨時(shí)固結(jié)、同時(shí)布置施工臨時(shí)落地支架，并對(duì)臨時(shí)落地支架進(jìn)行預(yù)壓，再在臨時(shí)落地支架上澆筑0號(hào)塊，然后安裝掛籃對(duì)稱向兩側(cè)順序施工其他塊段，形成2個(gè)T構(gòu)，然后安裝邊墩落地支架并進(jìn)行預(yù)壓，進(jìn)而澆筑現(xiàn)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(shí)支座形成整個(gè)連續(xù)梁體系。

該橋的施工監(jiān)控主要包含兩個(gè)方面:線形控制以及應(yīng)力控制。

2 線形監(jiān)控的意義

連續(xù)梁懸臂澆筑施工是指在已施工完的橋墩上，沿橋梁縱向?qū)ΨQ逐段澆筑施工的施工方式。后澆的預(yù)應(yīng)力混凝土節(jié)段是依靠前期澆筑且已達(dá)到一定強(qiáng)度的預(yù)應(yīng)力混凝土節(jié)段以及后期張拉的預(yù)應(yīng)力鋼筋來(lái)支撐的。采用懸臂澆筑法施工的連續(xù)梁橋，無(wú)需采用大量的滿堂支架，進(jìn)而大大節(jié)約了施工成本。其主要靠T構(gòu)的受力特點(diǎn)進(jìn)行施工，懸臂施工獨(dú)特的受力特點(diǎn)必然導(dǎo)致懸臂澆筑連續(xù)梁復(fù)雜的撓度變化。為了保證橋梁以后的運(yùn)營(yíng)過(guò)程中梁體線形的合理與美觀，必須在懸臂澆筑連續(xù)梁施工過(guò)程中進(jìn)行線形監(jiān)控。

因?yàn)轭A(yù)應(yīng)力混凝土是非勻質(zhì)材料，所以其力學(xué)性質(zhì)存在不穩(wěn)定性。同時(shí)其力學(xué)性質(zhì)還受到時(shí)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(jié)構(gòu)，各節(jié)段的預(yù)應(yīng)力混凝土相互影響，且該影響具有較大的差異性。因?yàn)槠溆绊懸蛩乇姸啵厝粚?dǎo)致各節(jié)段的標(biāo)高隨混凝土澆筑過(guò)程變化而偏離預(yù)先設(shè)計(jì)的標(biāo)高值。為確保施工的安全性，必須對(duì)整個(gè)懸臂澆筑過(guò)程進(jìn)行嚴(yán)格的線形監(jiān)控，進(jìn)而使竣工標(biāo)高符合設(shè)計(jì)要求，確保橋梁結(jié)構(gòu)通車運(yùn)營(yíng)后的適用性滿足要求。

懸臂澆筑連續(xù)梁施工過(guò)程中截面、測(cè)點(diǎn)的布置應(yīng)滿足文獻(xiàn)［1］～［3］的相關(guān)要求。監(jiān)控截面的布置如圖2所示，本橋在各監(jiān)控測(cè)試截面布置5個(gè)線形監(jiān)控測(cè)點(diǎn)，線形監(jiān)控截面測(cè)點(diǎn)布置圖如圖3所示。

3 應(yīng)力監(jiān)控的意義

通過(guò)檢測(cè)施工過(guò)程中結(jié)構(gòu)的應(yīng)力大小，可以精確掌握施工過(guò)程中結(jié)構(gòu)的實(shí)際應(yīng)力狀態(tài)。若發(fā)現(xiàn)施工現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)到的實(shí)測(cè)應(yīng)力與理論應(yīng)力之間的偏差較大，就必須要進(jìn)行原因分析以及應(yīng)力調(diào)控，進(jìn)而使結(jié)構(gòu)的應(yīng)力在設(shè)計(jì)的容許范圍內(nèi)變化。應(yīng)力監(jiān)控處理不當(dāng)將會(huì)嚴(yán)重影響橋梁結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量，甚至?xí)?dǎo)致橋梁倒塌，因此在施工過(guò)程中必須按照相關(guān)要求，嚴(yán)格進(jìn)行應(yīng)力監(jiān)控。

圖2 線形監(jiān)控測(cè)試截面布置圖

圖3 線形監(jiān)控截面測(cè)點(diǎn)布置圖

眾多專家學(xué)者研究表明連續(xù)梁應(yīng)力監(jiān)控主要包括:恒載作用下的應(yīng)力控制，預(yù)應(yīng)力荷載作用下的控制，施工荷載作用下的應(yīng)力控制，以及溫度應(yīng)力控制等。對(duì)于預(yù)應(yīng)力筋的張拉應(yīng)力需采用“雙控控制”，即同時(shí)采用油表以及伸長(zhǎng)量控制。采用后張法施工的橋梁結(jié)構(gòu)還必須考慮預(yù)應(yīng)力管道的摩阻損失。

對(duì)于懸臂澆筑連續(xù)梁的測(cè)試截面布置，我國(guó)規(guī)范并未做出明確的要求。因?yàn)榱后w節(jié)段眾多，若每個(gè)節(jié)段均布置應(yīng)力監(jiān)控的測(cè)試斷面，則工作量較大，且經(jīng)濟(jì)成本較高。0號(hào)塊根部截面混凝土的應(yīng)力受各節(jié)段的掛籃移動(dòng)、混凝土澆筑、預(yù)應(yīng)力張拉以及橋梁結(jié)構(gòu)體系轉(zhuǎn)換等影響。其應(yīng)力變化較大且十分復(fù)雜，是懸臂澆筑連續(xù)梁應(yīng)力監(jiān)控的關(guān)鍵截面。故本橋在0號(hào)塊內(nèi)設(shè)置應(yīng)力監(jiān)控測(cè)試截面，即2—2，3—3，6—6，7—7截面。L/4截面區(qū)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(yīng)力監(jiān)控的測(cè)試截面，見(jiàn)圖4。

對(duì)于懸臂澆筑連續(xù)梁的截面測(cè)點(diǎn)布置，我國(guó)規(guī)范并未做出明確的要求。因連梁施工過(guò)程中主要為受彎構(gòu)件，根據(jù)材料力學(xué)有關(guān)知識(shí)，截面的四個(gè)角點(diǎn)所受正應(yīng)力最大，因此通常在截面的上下緣布置應(yīng)力監(jiān)控測(cè)點(diǎn)，如圖5所示。對(duì)于L/4截面位置截面處，采用在腹板中布置應(yīng)變花更為合理，考慮測(cè)點(diǎn)布設(shè)及監(jiān)控方便，故本橋只將測(cè)點(diǎn)埋設(shè)于上下緣。

圖4 應(yīng)力監(jiān)控測(cè)試截面布置圖

圖5 應(yīng)力監(jiān)控截面測(cè)點(diǎn)布置圖

4 結(jié)語(yǔ)

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

1)線形監(jiān)控的具體內(nèi)容為:嚴(yán)格控制每一節(jié)段梁體的豎向變形，當(dāng)變形值超過(guò)相關(guān)規(guī)范要求時(shí)，應(yīng)立即進(jìn)行分析變形超限的原因并確定采取補(bǔ)救措施，為下一節(jié)段的順利施工以及竣工標(biāo)高的驗(yàn)收提供保障。應(yīng)力控制的具體內(nèi)容為:控制連續(xù)梁在施工過(guò)程中以及成橋后的應(yīng)力大小，尤其是在關(guān)鍵施工階段進(jìn)行應(yīng)力監(jiān)控顯得尤為重要。懸臂施工過(guò)程中采用線形應(yīng)力監(jiān)控可以保證施工過(guò)程中主梁的施工質(zhì)量，確保成橋后主梁的安全性以及適用性滿足要求。2)規(guī)范要求采用懸臂澆筑施工的連續(xù)梁必須進(jìn)行線形監(jiān)控，且規(guī)范對(duì)線形監(jiān)控的測(cè)點(diǎn)及測(cè)試截面給出了明確的要求。然而我國(guó)規(guī)范并未對(duì)連續(xù)梁應(yīng)力監(jiān)控做出明確規(guī)定，主要根據(jù)業(yè)主方的要求對(duì)跨度較大的連續(xù)梁進(jìn)行應(yīng)力監(jiān)控。因此應(yīng)力監(jiān)控可視為線形監(jiān)控的輔助手段。3)測(cè)試斷面應(yīng)選擇施工過(guò)程中的最不利受力截面，如懸臂根部截面與L/4截面等，應(yīng)力監(jiān)控的截面測(cè)點(diǎn)應(yīng)考慮測(cè)量方便且應(yīng)力較大的雙重原則。