虎讓大橋懸臂施工監控技術研究

王 果

(重慶交通大學 土木工程學院 重慶 400047)

一、工程背景

達州市達川區虎讓碼頭渡改公路橋新建工程位于達州市達川區虎讓鄉渡口附近，橋梁全長441m，橋跨布置為：2×25m+87.5m+150m+87.5m+2×25m，為三向預應力混凝土結構，主梁為單箱單室截面，在巴河左岸虎讓鄉碼頭北西方向約400m處橫跨巴河。每幅箱梁頂板寬12.50m，底板寬7m，兩翼板懸臂長2.75m，箱梁頂板無坡度設置。箱梁跨中及邊跨現澆段梁高3.3m(箱梁高均以腹板外側為準)，橋墩與箱梁相接的根部斷面及墩頂0號梁段高9.5m。箱梁從跨中至根部，箱高以1.5次拋物線變化。箱梁腹板在墩頂范圍內厚100cm，從箱梁根部至跨中梁段腹板厚由90厘米變化到55厘米組成。箱梁底板厚從箱梁根部截面的110cm漸變至跨中及邊跨支點截面的30cm厚，按1.5次拋物線變化。

箱梁0號梁段長11m(包括橋墩兩側各外伸1.5m)，每個“T”縱橋向劃分為17個梁段，梁段長度從根部至端部分別為8×3.5m，9×4.5m，累計懸臂總長68.5m。1號～17號梁段采用掛籃懸臂澆筑施工，全橋共有3個合龍段，合龍段長度均為2m。邊跨現澆段長11.29m。

圖1-1 橋型布置圖

圖1-2 半T構縱斷面圖

圖1-3 箱梁橫斷面

二、施工監控的目的和內容

(一)監控目的。施工監控的目的是：確保連續剛構橋在施工過程中，結構受力和變形始終處于安全可控范圍內，且成橋后主梁線形符合設計要求，結構恒載內力狀態接近設計期望。

(二)監控的內容：(1)施工階段及控制工況劃分、仿真分析計算；(2)施工過程結構變位及溫度觀測；(3)施工過程中結構應力—應變測量。

三、施工過程仿真計算

大橋模型采用結構通用分析軟件Midas/Civil 建立，共有161個節點,136個單元，計算模型如圖2-1所示。標準節段的施工采用掛籃懸澆施工法。

圖2-1 大橋整體施工過程計算模型

四、施工過程的測點布置

(一)立模標高的測量

立模標高的測點位置見圖4-1中的“▽”所指處，即：底板兩側模板兩個特征位置。

圖4-1 箱梁截面立模標高測點位置示意圖

(二)主梁橋面標高及撓度測量。縱橋向每施工節段設一個測試截面，每測試截面布置4個測點，如圖4-2、圖4-3所示

圖4-2 主梁撓度測試斷面分布圖

圖4-3 主梁撓度監測斷面測點布置示意圖

(三)主梁中軸線的測量。每個階段的橋面中心點設置一個測點。

(四)溫度測量。共設置7個溫度測試斷面，分別位于邊跨跨中、主梁0#段、主跨四分點和跨中位置(與應力測點位置一致)，每個斷面布置5個數字溫度計；環境溫度測點布置：在主橋主梁下方遮陰通風處各設置1個氣溫表，全橋共計2個，用于監測大橋周圍大氣溫度。如圖4-4、圖4-5所示：

圖4-4 主梁溫度監測斷面分布示意圖

圖4-5 主梁溫度監測斷面測點分布示意圖

(五)應力—應變測量。通過結構的應力—應變測量，一方面可以掌握結構實際受力狀態，另一方面用來評價施工質量。

本橋主梁選用混凝土埋入式振弦應變計，具有高靈敏度、高精度、高穩定性的優點；測試速度快、鋼弦振動穩定可靠、頻率信號長距離傳輸不失真，抗干擾能力強等特點，便于長期觀測的優點。

1.主梁截面應力測試。本橋主梁縱向應力測試共布置9個測試截面，分別位于主墩與主梁結合處、主跨四分點、主跨跨中和邊跨跨中，每個斷面布置5個測點，測試截面布置如圖4-6、圖4-7所示：

圖4-6 主梁縱向應力測試截面示意圖

圖4-7 主梁根部、L/2及L/4截面橫向應力測點布置示意圖

全橋共布置9個測試截面，傳感器布置數量見表4-1。各主梁測試截面擬埋設5個傳感器，箱梁頂板擬埋設3個，底板擬埋設4個(每點2個)。現場埋設根據實際情況進行相應的調整。

表4-1 連續剛構橋主梁應力監測傳感器布置

2.主墩應力監測

在主墩與承臺交界截面布置應力測點，每個截面布置6個應力測點，共計24個測點。主墩截面應力測點布置示意如圖4-8所示，如因現場施工條件所限無法預埋應變計，也可改用外貼式應變傳感器。

圖4-8 主墩截面應力測點布置示意圖

五、精度控制及預警系統

(一)精度控制

1.施工監控總目標是成橋后橋面高程誤差控制在±20mm以內；

2.合龍前兩懸臂端相對高差:為合龍段長度的1/100，且不大于15mm；

3.立模標高允許偏差：±3mm；

4.梁段軸線偏差≤15mm；

5.梁段頂面高程差：±10mm；

6.懸臂梁段高程：-5≤h≤15(mm)；

其它允許偏差要求按《公路橋涵設計通用規范》等規范進行檢查控制，如有異常情況發生影響標高控制，其調整方案經控制小組分析研究，提出控制意見。

(二)施工監控預警系統

在實際施工中，由于各種因素的影響，監控參數實測值與理論值會產生差異，通過有效的監控，這種差異不會很大，但考慮到某些非確定因素的影響，確定差值的上限，對保證全橋結構安全、控制效果及監控的順利進行時十分必要的。

六、結論與展望

本文通過以虎讓大橋渡改橋新建工程為例，對于預應力連續鋼構橋的監控技術進行了研究。橋梁的施工監控是與橋梁設計、施工及監理是密切聯系的。橋梁的施工監控過程是一個信息采集、信息分析處理和信息反饋的過程。通過實時測量體系和現場測試體系，可以采集到橋梁施工過程中的各類所關心的數據信息。借助橋梁施工監控的計算分析體系，對采集的數據信息進行分析。尤其是對施工中各類結構響應數據(如變形、內力、應力)的分析，可以對施工誤差做出評價，并根據需要研究制定出精度控制和誤差調整的具體措施。最后以施工控制指令的形式為橋梁的施工提供反饋信息。