多孔连续梁桥施工监控研究

刘 堃

(晋中市交通建设质量安全监督局，山西 晋中 030600)

0 引言

在多孔连续梁桥施工实践中，考虑到结构自重、施工形式、混凝土干缩徐变、温差及基础不均匀沉降等因素的耦合影响，连续梁桥成桥线型及控制截面应力随着施工进程的推进而变化，且变化趋势趋向于随机变化，没有明确的相关的关系。除此以外，部分偏离值随着施工进程的不断推进，具有累积效应，例如连续梁悬臂端的竖向挠度值，和基础不均匀沉降值等，如果对累积性偏差不能及时调整，随着施工进程的推进，将引起严重误差，最终影响桥梁顺利合龙，严重情况下将导致桥梁结构失稳甚至垮塌。综上，为了进一步提升多孔连续梁结构施工质量，保证各项参数始终维持在规范及设计文件中规定的范围内，必须加强施工监控工作，保证桥梁线型及截面应力保持在可控范围内[1]。

本文以山西省内某新建高速公路项目为研究案例，选取标段中某多孔连续梁桥施工为具体研究对象，详细分析多孔连续梁施工监控内容。本工程项目中的多孔连续梁为典型的三跨连续梁结构，跨度形式为(50+85+50)m，计算跨径为180 m，梁端值支座中心线距离为0.6 m，截面形式为变截面单箱单室箱梁，由于桥梁跨越河川，桥下净空不满足满堂支架施工方法，故选用挂篮悬臂浇筑施工方法，考虑到挂篮施工对施工精度的要求较高，为了保证各0号墩浇筑节段最终能够顺利合龙，必须对桥梁主跨的竖向挠度及横向偏离值进行实时监控，监控标准以竖向挠度值不超过±20 mm、横向偏离值不超过10 mm为标准。该三跨连续梁桥属于整条高速公路的重要节点，直接决定了高速公路的全线通行能力，必须切实做好大桥的施工监控工作，确保各节段顺利合龙。

1 三跨连续梁施工监控方案分析

对于三跨连续梁桥施工及监控工作而言，主要工作就是实施监控成桥过程中的变形、应力等重要指标变化值，通过分析实时监控数据动态修复成桥过程中各种影响因素对成桥的影响，保证桥梁结构能够顺利合龙，且在合龙成桥后，桥跨内任意位置挠度及控制截面应力—应变满足设计要求。所以，为了满足连续梁施工过程中的上述监控指标的要求，特制定了针对性的施工监控方案，方案以主梁线型控制为主，配合截面应力控制；由于采用挂篮施工的连续梁在合龙前各节段结构形式属于静定结构，在正常施工条件下，由于没有多余约束，成桥后截面应力一般不会偏离设计值，而线型变化主要受控于两端悬臂浇筑的协同性和一致性，因此，必须重视悬臂浇筑施工的监控工作，保证两端浇筑始终同步，外荷载处于动态平衡状态。综上，在悬臂浇筑连续梁施工监控中，应以竖向挠度及横向偏离监控为主要内容，配合截面应力监控，保证施工过程中各控制截面应力误差均在规定范围内，确保施工安全[2]。

1.1 连续梁桥线型监控

在连续梁悬臂浇筑过程中，线型监控是重头戏，线型监控主要包括：主梁竖向挠度值监控和横向偏离值监控两部分。其中竖向挠度监控主要是采用高精度水准仪对选取的控制点位标高进行实测，获取实时挠度数据绘制挠度值变化曲线，并与各施工阶段的挠度设计值比对，保证施工挠度值始终在设计范围内；此外，为了测定箱梁截面的扭转形变，在控制点位设置三角形观测点，借助几何计算获取控制点扭转变形，作为监控参考。横向偏离值采用经纬仪测定，对比流程参照竖向挠度值。为了保证监控量测的全面性和完整性，主梁线型采用全桥通测和局部构件测量相结合的方式。通过对局部构件的测量能够反映出在预应力张拉过程中，张拉前后的挠度变化情况，从而获取论证预应力张拉是否满足设计需要的参数[3]。

悬臂浇筑过程中，节段标高设计直接关系到全桥能否顺利合龙，在确定标高值时，应综合考虑各影响因素，目前施工中使用的变形(挠度)控制公式如下：

H总标高=H设计标高+f预拱度+f挂篮形变。

其中，H总标高为施工至j标段时，第j-1段标高;H设计标高为第j-1段标高;f预拱度为恒载+0.5×活载下的挠度值；f挂篮形变为第j-1段挂篮变形值。

挠度测量数据是控制成桥线型最主要的依据。在预应力混凝土连续梁桥箱梁悬臂施工中，通过在每个悬浇梁段上布置3个对称的高程观测点，可以同时观测箱梁的竖向挠度及扭转变形情况，具体如图1所示。

1.2 应力监控

应力监控的主要内容为主梁控制截面的应力及桥墩墩顶应力监控。测定前应在拟监测位置埋设应变片，应变片连接数据采集终端，数据采集终端能够将应变片变化转化为结构应变值，使用弹模仪获取对应位置的弹性模量值，根据胡克定律得到对应位置的应力值，通过监测控制截面的应力值，能够间接反映出全桥的应力状态，为桥梁施工提供提前预警机制，保障桥梁施工安全进行[2]。

2 各实测参数分析

2.1 预应力连续箱梁实测挠度值分析

通过综合分析项目施工过程中获取的挠度实测数据资料，能够发现预应力连续梁悬臂浇筑施工过程中的挠度变化规律，具体规律内容可归纳为以下几点：

1)随着悬臂从0号块向两端不断伸长，悬臂挠度与混凝土浇筑量呈正相关关系，且挠度发展体现为下挠变形；预应力张拉完成后，悬臂挠度变为上拱趋势。且各工况下，挠度值与悬臂长度呈显著的正相关关系。

2)在正常施工条件下，经现场挠度观测值反馈，悬臂两端挠度值以0号块为对称轴两端数据对称性良好。

3)通过使用三角形观测点布置法，在各施工工况下，同一施工节段上的挠度实测点挠度变化情况基本一致，表明在各施工工况下，箱型梁截面未见明显的扭转变形。

4)通过施工监测数据反馈，连续梁悬臂浇筑各节段在混凝土浇筑、预应力张拉及挂篮推进等各工况下，挠度观测值与设计值总体吻合较好，除部分监测点由于混凝土表面不平整及监测设备调校不合格造成的误差外，其他控制点误差均介于5 mm～10 mm之间[2]。

2.2 预应力连续箱梁实测应力值分析

应力监测方面主要得到以下基本结论：

1)在混凝土浇筑到初凝结束时间段内，由于外部温差、混凝土干缩徐变等因素的耦合影响，混凝土内部传感器反馈的应变未见明显规律。

2)浇筑阶段，在自重荷载作用下的剪力滞后响应影响下，箱梁腹板和顶板交界位置的应变变化幅值较大，顶板中心位置观测点应变值变化次之，箱梁腹板翼缘位置的应变值最小[3]。

3)混凝土浇筑、预应力张拉及二者共同作用下的箱梁截面应变形式分别表现为：中和轴以上受拉应力，中和轴以下受压应力；中和轴以上受压，中和轴以下受拉；全截面受压[3]。

3 结语

对于采用悬臂施工法的预应力连续梁而言，为了保证施工安全和施工精度，必须做好变形及应力两大板块的施工监测工作。该高速公路连续梁桥施工监控工作表明，在主梁预应力张拉完毕后，混凝土干缩及徐变在一定程度上会降低挠度值；考虑到混凝土干缩及徐变是一个长期的过程，因此，在后续营运过程中，也必须做好桥梁监控工作，实时关注主梁相关参数变化情况，定期检测，确保连续梁始终处于良好的工作状态中。