大跨度曲線混合梁橋施工控制方法及要點分析

黃瑞堂

（中鐵二十四局集團有限公司，上海 200433）

1 引言

橋梁施工監控的應用是目前橋梁工程研究領域的重要內容，也是對橋梁工程質量的基本保證[1，2]。國內許多學者在大跨度橋梁施工監控方面做了相關的研究，賀文波[3]針對連續箱梁頂推施工采用數值模擬與有限元仿真模擬計算研究了其施工的安全性；倪傳志等[4]依托淮南孔李淮河大橋實際工程結合3G 網絡和數據集中采集，重點闡述了施工監控測點的布置方法，根據傳感器的測試結果整理、分析出各監測截面的應力狀況。此外，還有研究人員[5，6]針對橋梁整體同步頂推施工過程開展了精細化監測與控制研究工作。但隨著頂推梁體結構的不斷加大，針對頂推過程中的多點同步性提出了更高的要求。

對于大跨度鋼混凝土混合梁橋的施工頂推，因其頂推梁體的結構較大，所以在進行頂推施工過程中存多點頂推不同步，導致臨時墩承受的水平荷載過大，梁體橫向偏移等問題的出現[7，8]。針對目前施工中存在的問題，結合余杭區崇賢至老余杭連接線（高架）工程實例，就開展大跨度鋼混凝土混合梁橋頂推施工監控進行研究，希望能為相關領域的橋梁工程實際施工提供參考。

2 工程概況

本工程為余杭區崇賢至老余杭連接線（高架）工程涉鐵段，其主橋起點樁號ZK6+445，終點樁號ZK6+865，全長為420 m，為下穿寧杭高鐵及上跨京杭運河節點。主橋采用40 m+80 m+180 m+80 m+40 m 鋼混凝土混合連續梁，主跨180 m 的跨中88 m 范圍采用鋼箱梁，主橋1/2 橋跨設計如圖1 所示。主梁采用對稱懸臂澆筑法施工，懸臂澆筑施工順序為：以28 號墩、29 號墩為中心，對稱移動掛籃懸臂澆筑0#、1#段；依次張拉本階段縱、豎、橫向預應力鋼束，張拉順序為先腹板索，后頂板索，張拉并錨固鋼束后進行孔道壓漿；適時安裝邊跨現澆段施工支架，并對支架進行堆載預壓。

圖1 連續梁橋主橋1/2 橋跨設計圖

主跨跨中88 m 鋼箱梁采用浮托頂推法施工，88 m 鋼箱梁劃分為11 個節段，鋼箱梁在工廠內分塊分段制造，由平板運輸車運輸至施工現場進行焊接拼裝，再通過浮船浮托進行整體頂推落梁。為減少封航次數及水上高空作業時間，本橋鋼結構部分兩側鋼混凝土過渡段采用吊機起吊拼裝，鋼混凝土過渡段總質量215 t（含填充混凝土質量）。中間合龍段采用在相鄰現澆箱梁聯橋面上焊接拼裝，整體浮托頂推進行架設，合龍段最大質量為820 t。

3 施工監控的重要性

橋梁施工監控是橋梁施工過程中的一項重要組成部分，是工程施工順利進行的重要保障[9]。

通過實時監測橋梁的實際狀態，與設計狀態進行對比，得出二者之間的差異，運用施工控制方法對施工過程中遇到的問題進行調整矯正，使橋梁施工實際狀態盡可能地接近設計狀態，控制橋梁能夠順利成橋[10-12]。成橋后通過對比分析檢測結果及時改進施工方案，確保其結構內力、橋梁線形等方面符合施工規范的要求，在保證施工過程中安全性的同時提升工程質量。影響橋梁施工順利進行的因素有很多，在施工過程中，橋梁結構模型本身、截面特性以及施工荷載的實際情況與設計值之間都可能存在一定的誤差。

橋梁施工通過獲取反映實際施工情況的數據和技術信息，根據實際情況不斷調整各施工階段的實際狀態，對施工進行控制，能夠保證工程的質量和安全。因此，在頂推施工中對橋梁結構進行實時監測是非常有必要的。

4 施工監控的原則

橋梁施工監控是一個循環過程，分為預警→監測→識別→修正→預警，以此往復循環[13，14]。確保施工過程中結構的安全是施工監控的主要目的，其內容主要體現在3 個方面：一是保證結構內力的合理性；二是控制結構變形處于規范規定范圍內；三是確保整體結構具備充分的穩定性。

本工程主橋主跨跨中88 m 鋼箱梁進行浮托頂推施工監控的原則是，將主梁線形與結構的應力作為共同監控指標，并主要進行橋梁的線形控制，以應力控制進行輔助控制，以此來保證成橋線形符合設計要求，同時保證施工過程中結構內力達到監控的預期目標。

5 施工監控的方法

5.1 應力監控

測點布設：在不同的施工階段，應力監控的測點布設也有所不同，應當根據此工程頂推施工階段的仿真模擬分析，選取彎矩較大的截面，這部分截面更易于受到彎矩的影響，可作為敏感點即測點進行布設，作為主要控制截面。

監測方法：結構應力監控是施工過程中的一個安全預警系統，也是施工監測的重要組成部分。結構中的測試點的應力隨著鋼箱梁頂推過程中的推進，其應力數值和屬性都在不斷變化。在指定時刻的結構應力值與分析值的數值大小，二者之間的差異是否在安全范圍之內是施工控制的一個重要指標。為解決此問題則需要采用應力監控，對出現異常情況時即刻停止施工，并究其原因，進行施工控制。

5.2 溫度監控

測點布設：鋼材與混凝土的比熱容相差較大，橋梁線形易受溫度影響。因此，需要在各截面應力測點處安裝溫度傳感器，以便及時獲取各應力測點的溫度情況，因此溫度監控的測點布設應當與應力監控的測點布設一致。

監測方法：采用應力傳感器對各測點進行直接測試，同時鋼箱梁標高容易因為晝夜溫差較大而受到較大影響，在溫度監控時需要根據溫度隨時間變化的規律進行分析，選擇在適宜溫度的時間進行立模標高的最終調整。

5.3 變形監控

測點布設：在測試主梁豎向、軸向和縱向變形時，進行變形監測點的布設。進行豎向變形監控時，采取監控豎向變形幅度較大的截面；進行軸線變形監控時，采用全站儀測試梁體軸線的偏移值，監測點選擇頂推梁段兩端界面的橫向中點處；進行縱向變形監控時，為觀測頂推過程中的縱向水平位移，選擇在臨時墩與永久墩的墩頂處布設測點。

監測方法：采用全站儀對梁體的豎向變形進行監測，此外在進行頂推施工進行軸線控制時，梁體軸線的偏移值也可采用全站儀進行測試。同時，結合實際施工方案，設置符合規范要求的預警值，以確保主梁軸線的偏移值能夠在規范規定的范圍內。

6 施工監控的要點

考慮施工監控與梁體受力的情況，鋼混凝土混合梁橋在頂推施工過程中應當注意以下施工要點。

1）鋼箱梁的頂推時間應考慮水流速度的影響，上下游的水壓差會造成浮船不穩定，進而導致梁體偏斜，給定位造成困難，因此梁段定位是一項技術難度較高的工作，一要保證安全，二要定位準確。所以要充分掌握現場狀況，考慮到各種因素，必要時進行核算或計算，制定出詳細的實施方案，并經過相關人員討論研究。

2）本工程是曲線、超長以及分幅設計的鋼梁與混凝土梁的結合，為橋梁線形控制帶來了更大的挑戰。因此，為達到有效控制梁體的縱向偏移的目的，需要在頂推過程中設置側向糾偏裝置，同時嚴格控制各千斤頂同步頂推。在頂推過程中應實時監測墩頂的瞬間偏位，當其偏位值遠離設計值時，應該及時進行糾偏調整，以確保滿足設計要求。

3）本工程主橋橋型結構較為特殊，88 m 鋼箱梁需分段采用懸拼、頂推浮托工藝進行架設。施工期間，安全防護要求高、施工組織難度大。施工過程中須解決好鋼箱梁浮托架設的同步性、連續性和平穩性問題，有效控制鋼箱梁橫向位移及縱向就位。且鋼箱梁位于曲線上，需同時解決超長曲線鋼箱梁在施工階段荷載下的可行性、安全性和穩定性等問題。

4）鋼箱梁位于混凝土大懸臂前端，施工中須嚴格控制橋面吊機自重、頂推和落梁過程中對混凝土梁段的下壓力。中間合龍段頂推過程中距離水面高，因此浮墩支架搭設高度大，穩定性要求高。

5）對于大跨度橋梁結構而言，最重要的隨機變量是結構溫度。通常，位置、自然條件、構件材料等方面都會影響結構溫度。可見在設計過程中，確定施工過程中的結構溫度是相當困難的。為了確保已建成橋梁的內力狀態和線形與設計意圖一致，有必要對結構的實際溫度進行連續監測。但必須注意的是，只有重視對結構局部和整體溫度的監測，才能了解橋梁結構的整體溫度分布。

7 結語

大跨度曲線梁橋工程施工難度大，影響因素多，給施工帶來了許多的困難和挑戰。本文通過對大跨度鋼混凝土混合梁橋頂推施工控制的分析，針對施工監控的原則，施工監控的方法和施工監控的要點提出建議。

1）需明確大跨度鋼混凝土混合梁橋頂推施工監控的方案和內容，包括橋梁的應力監控、溫度監控以及變形監控。

2）在不同的施工階段，應力監控的測點布設有所不同，應根據此工程頂推施工階段的仿真模擬分析，選取彎矩較大的截面。

3）提出溫度監控的測點布設應當與應力監控的測點布設一致，以確保及時獲取各應力測點的溫度情況。

4）需要對結構的實際溫度進行連續監測，以保證已建成橋梁的內力狀態和線形與設計意圖一致。

5）選擇豎向變形幅度較大的截面進行豎向變形監控；選擇頂推梁段兩端截面的橫向中點處進行軸線變形監控；選擇在臨時墩與永久墩的墩頂處布設測點進行縱向變形監控。