大跨度混凝土连续刚构桥施工监测分析

2021-01-13温超

山西建筑 2021年2期

温超

(山西路桥第六工程有限公司，山西晋中 030600)

0 引言

大跨度混凝土连续刚构桥属于高次超静定结构，施工难度大，在施工过程中必须做好监测。在施工过程中桥梁结构和荷载状态变化大，结构内力变化和变形也较大。为了确保桥梁施工安全，布置测点对桥梁线形和内力进行监测，将实测值与理论计算值进行对比，分析桥梁结构的实际状态，及时对施工工序进行调整，有效控制误差，使桥梁处于最佳的施工状态。大跨度混凝土连续刚构桥在施工过程中由于受到施工荷载、材料及尺寸偏差、混凝土收缩徐变、温度变化及仪器误差等因素的影响，桥梁线形和应力会产生不同程度变化。桥梁内力和线形是大跨度桥梁施工质量控制的重要指标，在施工现场布置测点对桥梁主梁线形和应力情况进行监测。

通过对桥梁主梁各测点标高和应力变化情况进行监测，将实际监测值与理论计算值进行对比分析，确定桥梁结构的实际施工状态。通过对主梁各梁段标高进行监测分析，及时调整下一梁段立模标高，有效控制主梁线形。对主梁支点截面上下缘和腹板应变花应力变化情况进行监测分析，确定各个施工阶段主梁的应力状态和变化情况，也可用于分析预应力张拉效果，保证桥梁结构处于安全稳定的状态。另外，在桥梁运营施工阶段，也需要进行长期的应力监测，为保证桥梁安全运营和实时维护提供科学可靠的依据。

1 工程概况

某大桥全长909.2 m，桥梁跨径组成为(4×40)m+(2×95)m+(3×40)m+(74+2×140+74)m，其中最大墩高为95 m。桥梁右线设计采用预应力混凝土连续刚构，桥梁跨度为(74+2×140+74)m。桥梁上部结构采用预应力现浇箱梁，采用单箱单室直腹板箱型断面结构。预应力箱梁顶板宽13 m，根部梁高8.5 m，边跨合龙段梁高3.1 m。桥梁下部结构采用空心薄壁式组合桥墩，桩基础采用钻孔灌注桩。桥梁上部结构采用挂篮悬臂施工法，施工中以3个主墩为起点，施工顺序为T构、边跨合龙、中跨合龙，最终完成施工成桥。

2 主梁线形监测

2.1 测点布置

在桥梁悬臂梁端断面上布置主梁线形观测点，每个顶板上布置3个观测点，1个布置在箱梁中线上，另外2个测点以箱梁中心线为对称线，分别布置在距梁边缘0.75 m位置。

2.2 监测结果分析

在施工过程中分别在混凝土浇筑完成后、箱梁预应力张拉后和挂篮移动后对各测点标高进行线形监测，分析主梁挠度变化情况。文章对部分有代表性的观测数据进行统计分析，分析主梁线形变化情况，主梁13号墩4号块浇筑后两中心线高程监测结果如表1所示。

表1 13号墩4号块浇筑后梁中心线高程监测结果

桥梁理论标高计算采用倒退分析法。以成桥后的线形作为计算基点，从主梁最后一个施工阶段倒退分析前一个施工阶段的标高，分别计算各个施工阶段主梁的理论标高值，与实测值对比分析，确定主梁线形的变化情况。通过对已经施工完成阶段的标高进行监测，分析后作为调整下一梁段立模标高的依据，控制标高变化，提高线形精度。

分析表1所示监测数据可知，边跨和中跨各梁段实测标高与理论标高相差不大，其中偏差最大值为5 mm，说明各梁段高程得到了良好的控制，桥梁线形与设计线形基本一致。

3 主梁应力监测

3.1 测点布置

主梁应力观测主要是对梁体施工过程中的应力控制截面和成桥后活载作用的控制截面应力进行观测，将实测值与理论值进行对比分析，确定主梁的应力状况。主梁应力观测测点布置在主梁上下缘和腹板应变花位置，控制截面选取每跨箱梁的支点截面、L/4截面、跨中合龙截面。

3.2 监测结果分析

本项目主梁应力监测采用阶段应力分析法，是在各个施工阶段对桥梁应力监测数据进行收集，并对主梁应力的变化情况进行分析和处理。文章选取部分测点监测数据作为研究对象，主梁支点截面腹板应变花和上下缘阶段应力监测结果如表2，表3所示。

表2 主梁支点截面上下缘阶段应力监测结果 MPa

表3 主梁支点截面腹板应变花阶段应力监测结果 MPa

分析表2，表3主梁应力监测结果，得出在主梁浇筑后和挂篮前移后，主梁支点截面上缘板阶段受拉，下缘板阶段受压，这是由于施工过程中在主梁悬臂端产生了一个向下的弯矩。在主梁预应力张拉后，产生了一个使梁体上翘的反向弯矩，改变了主梁支点截面上下缘的受力状态，是上缘板阶段受压，下缘板阶段受拉。从监测数据的相应正负号变化，可以得出主梁支点截面上下缘和腹板应变花的应力状态变化情况。个别实测应力较大是由于受到施工荷载、材料及尺寸偏差、混凝土收缩徐变、温度变化及仪器误差等因素影响造成的。另外，在施工过程中没有发现桥梁结构出现明显变形和危害桥梁结构的情况。