大跨度混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋施工監(jiān)測分析

溫 超

(山西路橋第六工程有限公司，山西 晉中 030600)

0 引言

大跨度混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋?qū)儆诟叽纬o定結(jié)構(gòu)，施工難度大，在施工過程中必須做好監(jiān)測。在施工過程中橋梁結(jié)構(gòu)和荷載狀態(tài)變化大，結(jié)構(gòu)內(nèi)力變化和變形也較大。為了確保橋梁施工安全，布置測點對橋梁線形和內(nèi)力進(jìn)行監(jiān)測，將實測值與理論計算值進(jìn)行對比，分析橋梁結(jié)構(gòu)的實際狀態(tài)，及時對施工工序進(jìn)行調(diào)整，有效控制誤差，使橋梁處于最佳的施工狀態(tài)。大跨度混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋在施工過程中由于受到施工荷載、材料及尺寸偏差、混凝土收縮徐變、溫度變化及儀器誤差等因素的影響，橋梁線形和應(yīng)力會產(chǎn)生不同程度變化。橋梁內(nèi)力和線形是大跨度橋梁施工質(zhì)量控制的重要指標(biāo)，在施工現(xiàn)場布置測點對橋梁主梁線形和應(yīng)力情況進(jìn)行監(jiān)測。

通過對橋梁主梁各測點標(biāo)高和應(yīng)力變化情況進(jìn)行監(jiān)測，將實際監(jiān)測值與理論計算值進(jìn)行對比分析，確定橋梁結(jié)構(gòu)的實際施工狀態(tài)。通過對主梁各梁段標(biāo)高進(jìn)行監(jiān)測分析，及時調(diào)整下一梁段立模標(biāo)高，有效控制主梁線形。對主梁支點截面上下緣和腹板應(yīng)變花應(yīng)力變化情況進(jìn)行監(jiān)測分析，確定各個施工階段主梁的應(yīng)力狀態(tài)和變化情況，也可用于分析預(yù)應(yīng)力張拉效果，保證橋梁結(jié)構(gòu)處于安全穩(wěn)定的狀態(tài)。另外，在橋梁運營施工階段，也需要進(jìn)行長期的應(yīng)力監(jiān)測，為保證橋梁安全運營和實時維護(hù)提供科學(xué)可靠的依據(jù)。

1 工程概況

某大橋全長909.2 m，橋梁跨徑組成為(4×40)m+(2×95)m+(3×40)m+(74+2×140+74)m，其中最大墩高為95 m。橋梁右線設(shè)計采用預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)，橋梁跨度為(74+2×140+74)m。橋梁上部結(jié)構(gòu)采用預(yù)應(yīng)力現(xiàn)澆箱梁，采用單箱單室直腹板箱型斷面結(jié)構(gòu)。預(yù)應(yīng)力箱梁頂板寬13 m，根部梁高8.5 m，邊跨合龍段梁高3.1 m。橋梁下部結(jié)構(gòu)采用空心薄壁式組合橋墩，樁基礎(chǔ)采用鉆孔灌注樁。橋梁上部結(jié)構(gòu)采用掛籃懸臂施工法，施工中以3個主墩為起點，施工順序為T構(gòu)、邊跨合龍、中跨合龍，最終完成施工成橋。

2 主梁線形監(jiān)測

2.1 測點布置

在橋梁懸臂梁端斷面上布置主梁線形觀測點，每個頂板上布置3個觀測點，1個布置在箱梁中線上，另外2個測點以箱梁中心線為對稱線，分別布置在距梁邊緣0.75 m位置。

2.2 監(jiān)測結(jié)果分析

在施工過程中分別在混凝土澆筑完成后、箱梁預(yù)應(yīng)力張拉后和掛籃移動后對各測點標(biāo)高進(jìn)行線形監(jiān)測，分析主梁撓度變化情況。文章對部分有代表性的觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析，分析主梁線形變化情況，主梁13號墩4號塊澆筑后兩中心線高程監(jiān)測結(jié)果如表1所示。

表1 13號墩4號塊澆筑后梁中心線高程監(jiān)測結(jié)果

橋梁理論標(biāo)高計算采用倒退分析法。以成橋后的線形作為計算基點，從主梁最后一個施工階段倒退分析前一個施工階段的標(biāo)高，分別計算各個施工階段主梁的理論標(biāo)高值，與實測值對比分析，確定主梁線形的變化情況。通過對已經(jīng)施工完成階段的標(biāo)高進(jìn)行監(jiān)測，分析后作為調(diào)整下一梁段立模標(biāo)高的依據(jù)，控制標(biāo)高變化，提高線形精度。

分析表1所示監(jiān)測數(shù)據(jù)可知，邊跨和中跨各梁段實測標(biāo)高與理論標(biāo)高相差不大，其中偏差最大值為5 mm，說明各梁段高程得到了良好的控制，橋梁線形與設(shè)計線形基本一致。

3 主梁應(yīng)力監(jiān)測

3.1 測點布置

主梁應(yīng)力觀測主要是對梁體施工過程中的應(yīng)力控制截面和成橋后活載作用的控制截面應(yīng)力進(jìn)行觀測，將實測值與理論值進(jìn)行對比分析，確定主梁的應(yīng)力狀況。主梁應(yīng)力觀測測點布置在主梁上下緣和腹板應(yīng)變花位置，控制截面選取每跨箱梁的支點截面、L/4截面、跨中合龍截面。

3.2 監(jiān)測結(jié)果分析

本項目主梁應(yīng)力監(jiān)測采用階段應(yīng)力分析法，是在各個施工階段對橋梁應(yīng)力監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行收集，并對主梁應(yīng)力的變化情況進(jìn)行分析和處理。文章選取部分測點監(jiān)測數(shù)據(jù)作為研究對象，主梁支點截面腹板應(yīng)變花和上下緣階段應(yīng)力監(jiān)測結(jié)果如表2，表3所示。

表2 主梁支點截面上下緣階段應(yīng)力監(jiān)測結(jié)果 MPa

表3 主梁支點截面腹板應(yīng)變花階段應(yīng)力監(jiān)測結(jié)果 MPa

分析表2，表3主梁應(yīng)力監(jiān)測結(jié)果，得出在主梁澆筑后和掛籃前移后，主梁支點截面上緣板階段受拉，下緣板階段受壓，這是由于施工過程中在主梁懸臂端產(chǎn)生了一個向下的彎矩。在主梁預(yù)應(yīng)力張拉后，產(chǎn)生了一個使梁體上翹的反向彎矩，改變了主梁支點截面上下緣的受力狀態(tài)，是上緣板階段受壓，下緣板階段受拉。從監(jiān)測數(shù)據(jù)的相應(yīng)正負(fù)號變化，可以得出主梁支點截面上下緣和腹板應(yīng)變花的應(yīng)力狀態(tài)變化情況。個別實測應(yīng)力較大是由于受到施工荷載、材料及尺寸偏差、混凝土收縮徐變、溫度變化及儀器誤差等因素影響造成的。另外，在施工過程中沒有發(fā)現(xiàn)橋梁結(jié)構(gòu)出現(xiàn)明顯變形和危害橋梁結(jié)構(gòu)的情況。

4 結(jié)論

為了確保施工安全，保證大跨度混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋梁線形、應(yīng)力滿足要求，在施工過程中對主梁線形和主梁應(yīng)力進(jìn)行監(jiān)測，收集數(shù)據(jù)分析檢測結(jié)果得出以下結(jié)論：

1)分析橋梁主梁線形分析結(jié)果，所選主梁測點標(biāo)高實測值與理論計算值誤差不大，均控制在5 mm以內(nèi)，線形精度滿足設(shè)計要求；

2)分析橋梁主梁應(yīng)力監(jiān)測結(jié)果，絕大部分主梁支點截面上下緣和腹板應(yīng)變花應(yīng)力變化均滿足設(shè)計要求，說明預(yù)應(yīng)力張拉達(dá)到了預(yù)期效果。