浅析某多跨变截面连续梁桥施工监控技术

俞梁友

(苏州三元交通工程建设有限公司，江苏 苏州　700074)



浅析某多跨变截面连续梁桥施工监控技术

俞梁友

(苏州三元交通工程建设有限公司，江苏 苏州700074)

摘要：结合某桥多跨变截面连续梁桥施工监控技术进行探讨，详细介绍了有限元模型建立理论、线形监控、应力监控等内容，为类似桥梁施工监测提供参考。

关键词：变截面；连续梁桥；有限元模型；线形监控；应力监控

1工程概况

本工程属于 343 省道一部分，吴淞江大桥跨越的苏申内港线，是苏州地区及其重要的航道之一，同时也是苏州至上海的重要航道，河道宽60 m 左右，按照苏州市航道规划，该航道将建设成Ⅲ级航道。新建吴淞江大桥主桥跨径设计为(50+80+50) m，上部结构为三跨变截面全预应力混凝土连续梁，分别两个中幅箱梁与两个边幅箱梁构成，中幅箱梁宽度为13 m，边幅宽度为9.5 m，加上两个侧分带宽度，总宽度为47 m。设计荷载标准：公路-I 级；人群-3.5 kN/m2；大桥立面图见图1。

图1　某大桥立面图

横向布置为：4 m(人行道)+5 m(非机动车道)+2 m(侧分带)+12.25 m(机动车道)+0.5(中央隔离墩)+12.25 m(机动车道)+2 m(侧分带)+5 m(非机动车道)+4 m(人行道)=47 m。横向坡度为双向各2%；

航道标准：Ⅲ级航道：B=60 m，H=7.0 m，b=36 m，h=3.5 m。设计最高通航水位2.400 m。

主桥为(50+80+50) m变截面预应力混凝土连续梁，混凝土采用C50混凝土，箱梁由顶板形成单向2%的横坡。中幅箱梁为单箱单室截面，两箱翼缘衔接处设置100 cm的现浇段。每个箱底宽7.0 m，每个箱顶宽13.25 m，箱梁翼缘宽度每侧均为3.125 m；边幅箱梁箱顶宽9.5 m，箱梁悬臂2.25 m，底宽5 m。箱梁顶板厚度一般为28 cm，中墩支点处取78 cm；箱梁腹板厚度取用范围为55～80 cm；主梁箱梁采用三向预应力混凝土结构，边幅箱梁为双向预应力混凝土结构，其中纵、横向预应力采用φs15.20 高强度低松弛预应力钢绞线，标准强度fpk=1 860 MPa，纵向预应力锚具采用YJM15 型，横向预应力锚具采用BM15-5 型。纵向钢束张拉控制应力取用σcon=0.72fpk,桥面板竖向预应力采用二次张拉工艺，第一次张拉吨位为32.7 t，第二次张拉为检查张拉，张拉吨位也为32.7 t。连续箱梁采用挂篮悬臂浇筑施工，边跨端部搭设支架现浇施工。节段划分：0 号块全长12.0 m(墩旁支架施工)，1~3号块长3.0 m，4~5号块长3.5 m，6~7 号块长4 m，8~9号块长4.5 m，边跨支架现浇段长8.92 m，边跨合拢段和中跨合拢段长均为2.0 m。

2施工阶段工况

根据施工具体条件及现场环境，结合实际，确定该桥的全桥仿真理论计算工况为43个。

0 号块混凝土浇筑—0 号块预应力张拉—0 号块安装挂篮—1 号块混凝土浇筑—1 号块预应力张拉—挂篮前移到 1 号块—2 号块混凝土浇筑—2 号块预应力张拉—挂篮前移至 2 号块—3 号块混凝土浇筑—3 号块预应力张拉—挂篮前移至 3 号块—4 号块混凝土浇筑—4 号块预应力张拉—挂篮前移至 4 号块—5 号块混凝土浇筑—5号块预应力张拉—挂篮前移至 5 号块— 6号块混凝土浇筑—6 号块预应力张拉— 挂篮前移至 6 号块— 7 号块混凝土浇筑—7 号块预应力张拉—挂篮前移至 7 号块—8 号块混凝土浇筑— 8 号块预应力张拉— 挂篮前移至 8 号块— 9 号块混凝土浇筑—9号块预应力张拉—边跨现浇段混凝土浇筑— 前移两边跨挂篮作为边跨合拢支架—边跨合拢段水箱压重— 现浇边跨合拢段混凝土—边跨合拢段水箱卸载—边跨现浇段预应力张拉—拆除临时支撑，使永久支座参与受力，采取措施使得永久支座形成固定支座，形成单悬臂结构— 拆除边跨现浇段支架— 留一个跨中挂篮准备中跨合拢，其余挂篮移至墩顶，准备中跨合拢—中跨合拢段水箱压重— 现浇中跨合拢段混凝土，同时水箱卸载— 拆除形成固定支座墩活动支座约束，张拉合拢段应力术—拆除全部挂篮— 桥面系施工。

3施工监控理论分析与现场监控

3.1有限元模型

采用大型有限元软件建立有限元模型，全桥共有79个节点，78个单元。

3.2测点布置

(1)高程测量

箱梁标高监测点主要设置在每个悬臂施工阶段的端头，距端部10 cm，其中0#块设置3 个监测断面(中部和两端部)，每个断面设置 5 个监测点，用φ12钢筋植入混凝土中，露出混凝土约2 cm，端头磨平，用红油漆圈起标注。标高监测点由施工方负责埋设，用水准仪或高精度全站仪测量测点标高。尽量选择在稳定温度场进行测量。在0#块箱梁顶板底板处设置临时水准点。箱梁标高监测点主要设置在每个悬臂施工阶段的端头，距端部15 cm，高出箱梁顶面混凝土5 cm。每个断面设置3 个监测点，其中0#块设置3个监测断面。标高监测点由施工方负责埋设。用水准仪或高精度全站仪测量测点标高。

(2)应变测量

综合施工设计等众多实际因素，箱梁的应力测试断面宜优先位于0号块附近(悬臂梁根部)、L/4断面和合拢段(L/2)等关键截面处，其中L为桥梁主跨长度。两边幅主桥共22个截面，(其中单幅0号块中部2个，根部截面4个、L/4处截面2个、中跨跨中1个，边跨跨中2个)，两中幅主桥共22个断面(其中单幅0号块中部2个，根部截面4个、L/4处截面2个、中跨跨中1个，边跨跨中2个)。

3.3监控成果

(1)主桥线形

现浇连续梁桥挂篮的内力变形控制对于结构施工受力和成桥变形影响较大，在挂篮安装前，必须进行试压，确切弄清挂篮的受力和变形情况，对挂篮进行实时观察。在此基础上计算立模标高，本桥的9#、10#墩梁段测点，各工况下其变化值不大，从而可认为挠度的监控工作是令人满意的，篇幅所限，本文只给出南Z9墩中跨顶板中点结果对比图。

图2　南Z9 墩中跨顶板中点各块梁端在浇筑后标高变化/m

图3　南Z9墩中跨顶板中点各块梁端在预应力张拉后标高变化/m

(2)主桥应力

在施工过程中，主桥应力、应变均控制在允许范围内。需要说明的是，个别传感器在施工过程中被损坏，所以文中对应部分的数据系传感器损坏前的数据。由于温度、混凝土的收缩、徐变会引起应变，在静定(合拢前)情况下这种应变不会引起应力，而计算应力是通过测量的应变乘以混凝土弹模而得到的，故在体系转换前，应扣除这种应变。从各截面的应力变化来看，底面应力大于顶面应力，腹板处应力大于中心线和翼缘应力，由图可知：应力的实际测试值的变化趋势与理论计算值相差不大；分析各截面的应力数值，各断面以压应力为主，最大压应力小于12 MPa，在桥梁整个施工过程中，结构的安全性能得到满足。篇幅所限，本文只给出南幅9号墩各张拉阶段0号块中部截面(18-18截面)应力结果，见表1。

表1　南幅9 号墩各张拉阶段0 号块

续表1

5结语

桥梁的施工监控决定了结构施工安全性能能否满足要求和结构最终使用寿命的长短,做好施工过程中的监测监控工作是十分重要和必要的。该桥竣工后成桥变形、内力均达到了预期的目标，使用性能良好，其施工监控技术方法可供类似工程参考借鉴。

参考文献：

[1]李淑连. 大型桥梁的施工监控[J]. 黑龙江交通科技，2011，(8)：157.

[2]赵会强.大跨度预应力混凝土桥梁施工监测监控技术的探讨[J].工程建设与设计，2011，(5)：164-170.

Analysis on construction monitoring technology of a multispan variable cross-section continuous girder bridge

YU Liang-you

(Suzhou Sanyuan Traffic Engineering Construction Co.,Ltd., Suzhou,Jiangsu 700074，China)

Abstract:Discusses the combination of construction monitoring technology of variable cross section continuous beam bridge bridge, introduces the finite element model theory, alignment monitoring, stress control of the content, to provide reference for similar bridge construction monitoring.

Keywords:variable cross-section; continuous girder bridge; finite element model; alignment monitoring; stress monitoring

中图分类号：U448

文献标识码：C

文章编号：1008-3383(2016)01-0063-03

作者简介：俞梁友(1981-)，男，苏州人。

收稿日期：2015-11-02