连续梁桥施工监控技术研究

2018-07-04周宾

山西建筑 2018年15期

周宾

(上海市政工程检测中心有限公司，上海 201114)

1 工程概况

大芦线航道整治二期大团惠南段跨航道桥梁工程二团桥主桥为三跨预应力混凝土变截面连续梁桥，跨径组合为59 m+97 m+59 m。大桥主梁采用直腹板单箱单室悬臂结构断面形式。主梁高度按1.6次抛物线变化，箱梁中支点梁高5.4 m，端支点及中跨跨中梁高2.6 m。箱梁顶板宽为9.7 m，底板宽为5.3 m，悬臂长度2.2 m，0号块顶、底板厚度分别为22 cm和75 cm，腹板厚55 cm，其他块件顶板厚度为22 cm，底板厚度从根部的75 cm按1.6次抛物线变化至跨中的25 cm。

大桥主梁采用挂篮对称悬臂浇筑施工，边跨局部采用支架现浇。主梁施工时，与主墩临时固结，主梁除0号块外划分为9对梁段，如图1所示。其中0号块长12 m，在墩顶托架上现浇施工，1号～2号块长4.0 m，3号～5号块长4.5 m，6号～9号块长5.0 m，边跨直接现浇段长11.44 m，中跨合龙段长度为2.0 m，边跨直线段采用膺架施工，0号节段采用支架现浇施工，合龙段采用吊架现浇施工，其余节段采用挂篮悬臂现浇法施工。

2 监控思路

主桥的施工监控工作采取了监测与控制相结合的技术手段，通过“施工→测量→计算分析→修正→预告→施工”的循环过程，保证桥梁施工中的安全、顺利合龙和结构内力、成桥线形符合设计要求。本工程采用线形控制与内力控制相结合的方式对主桥的施工过程予以控制，具体流程见图2。

1)线形控制：连续梁桥施工监控以主梁的线形控制为核心。主梁悬臂施工中影响主梁线形的主要工序包括混凝土浇筑、预应力张拉以及挂篮前移，线形控制时主要控制主梁每个阶段施工中上述三个工序的变形量，进而将主梁线形控制在容许误差范围内。

2)内力监测：将连续梁主梁截面内力控制在可接受范围以内。内力控制主要体现在保证主桥在阶段混凝土浇筑和预应力张拉、合龙、体系转换以及二期恒载施工等工况下结构的内力与理论计算值偏差在允许范围内。

3 监控计算

采用MIDAS/Civil 2012建立主桥有限元模型，模型见图3，主梁结构分为58个梁单元。根据实际施工方案设置施工阶段模拟实际施工过程，将每个悬臂浇筑节段划分为1个梁单元，跨中合龙段划分为2个单元，边跨直线段划分为4个单元。图4给出了成桥后的主梁上缘应力状态。

主梁节段施工过程中，引起主梁变形的主要因素包括节段自重、预应力荷载、施工临时荷载、混凝土的收缩徐变、体系转换、二期恒载铺装等，主桥立模标高设置原则如下：

H施=H设+fs+fm+fg。

其中，H施为主梁立模标高；H设为主梁设计标高；fs为主梁施工全过程的主梁节段累计变形；fm为主梁成桥预拱度；fg为挂篮变形产生的挠度。

根据公式可以计算出主梁施工过程中每个节段端部在各工况产生的挠度，进而便可求得每个节段达到目标高程所需要调整的量。

4 监控成果

4.1 主梁线形监控

对于主梁线形控制，最主要的方法是控制主梁节段立模标高。将施工误差引起的主梁标高变化通过下一节段立模标高的调整予以修正。主梁标高控制点主要选择在各施工梁段前端。每节段挂篮就位，底模模板安装完成后，对立模标高进行复测。各梁段施工时，对部分节段的混凝土浇筑、预应力张拉、挂篮前移等工序，做变形测量；主桥二期恒载铺装后，对全桥线形进行通测，主要测量主桥桥面机动车道两侧线形，并与设计线形对比，见图5。

主桥施工过程中的立模标高偏差大部分在3 mm以内，每个悬臂节段完成后的高程与预期结果偏差基本控制在20 mm以内，主桥悬臂节段施工过程中的应力监测数据表明主桥受力状态正常，主桥挠度实测值与理论计算值偏差较小，基本控制在20 mm以内，主桥跨中成桥预拱度为70 mm。主梁线形监测见表1。

表1 主梁线形监测

4.2 主梁应力监控

主桥施工过程中应力监测采用振弦式应变计，该应变计适用于恶劣环境下的应变长期观测，其稳定性好，测试方便，精度能满足要求。选取桥墩根部截面、边跨直线段截面、中跨合龙段截面布置应力测点，如图6所示，以主梁根部截面为例，给出了应力测点布置位置。

以主梁根部截面为例，主梁的压应力随着悬臂浇筑施工的进行而不断增加，除了前三个节段张拉后根部截面受到较小的拉应力，其他工况根部截面均处于全截面受压状态；主跨合龙段底缘在主跨预应力张拉前受到较小拉应力，主跨预应力张拉后各截面均处于全截面受压状态。因此结构处于安全可靠状态，应力值的测试结果表明结构受力状态表现正常(见表2)。