波形钢腹板桥梁施工监测要点和措施探讨

刘 翠

(中电建冀交高速公路投资发展有限公司，河北 石家庄 050000)

0 引言

伴随我国桥梁工程施工水平不断提升，桥梁施工水平及各类新型技术手段层出不穷。其中，波形钢腹板桥梁作为当前一种较为新型的处理模式，其箱梁顶板、底板一般采用混凝土结构处理，而腹板则采用波形钢腹板，通过较为合理的连接控制，确保桥梁整体结构更为轻便，并且能够具备较强的实际效益[1]。

1 施工监测要点

太行山高速公路邯郸段龙虎河大桥主桥11#墩至14#墩上部结构为三跨，跨径(45+80+45)m，波形钢腹板是此类结构应用中较重要的一类技术手段。为实现对于建设过程中波形钢腹板桥梁施工效果的优化，应重点把握好整个施工过程中涉及的多个处理环节，尤其要切实把握好对于钢材料以及混凝土材料的合理应用，促使其施工价值得到体现，即既要外观美观可靠，还要保障整个大跨径桥梁工程的结构性能。为此，需加强对于日常质量的监控，以便有效实现整体桥梁设计通行能力。

1.1 严格监测几何参数

在波形钢腹板桥梁施工处理时，较为常见的错误问题是几何参数不合理，这也是较重要的施工监测要点。龙虎河大桥选用的波形钢腹板波长1.60 m，波高0.22 m，水平面板宽0.43 m。波形钢腹板跨中至中墩墩顶采用多达四种型号的产品，涉及的几何参数相对较多，需加强全面监管，例如波纹板厚度、波纹高度、平板长度、倾斜角度以及斜板投影长度等，均需在施工过程中详细监控，力求各项几何参数都能够较为合理有序，符合相关规范要求[2]。

1.2 严格监测预应力配束

实现对预应力施工操作的把关监测也是较为关键的一环，其需要加强对于配束方式的控制，确保预应力效果更为突出。在波形钢腹板桥梁施工处理中，预应力配束监测需重点把握好对于体外及体内预应力束筋方式的搭配应用，结合不同施工需求采取较为适宜的配束方式，保障其能够有效抵抗荷载以及自重，维系整个桥梁工程项目的稳定性。在预应力配束监测控制中，应考虑波形钢腹板PC组合梁桥的施工控制与预应力混凝土桥梁施工控制的不同之处，如预应力混凝土梁桥施工中的预拱度线形控制时，主梁剪切刚度引起的变形一般较小。但是，波形钢腹板PC组合梁桥由于其腹板剪切刚度相对较小，剪切变形引起的竖向变形往往不容忽视，尤其在悬臂施工过程中剪切变形的影响较大。在施工中波形钢腹板要经过制作、运输、吊装、定位、连接等环节，对于悬臂浇筑法施工的波形钢腹板PC箱梁桥，需要严格控制波形钢腹板的空间形态[3]。

1.3 监测结构连接部位

在波形钢腹板桥梁施工处理中，加强桥梁结构连接部位的监测同样也是比较关键的，其需要切实把握好对于结构连接方式以及连接规范性的检查，确保其能够最终具备较为理想的实际稳定性能。例如对于焊接操作或者是高强度螺栓连接方式的选择，就需要考虑不同结构的连接需求，综合不同连接方式的优缺点，考虑最佳连接方式的应用价值。在波形钢腹板和横隔板的连接处理中，更需重点围绕着嵌入型或翼缘型方式进行恰当选择和规范操作[4]。在龙虎河大桥监控计算中将箱梁离散为48个单元、49个节点，下部结构离散为60个单元、64个节点，采用空间计算软件Midas Civil建立的结构有限元模型如图1所示，其中桥梁的横隔板作用以节点荷载的形式体现。

图1 龙虎河大桥有限元模型图

1.4 监测结构变形

在施工过程中波形钢腹板桥梁会受到诸多因素的影响发生结构变形，变形会造成桥梁结构实际坐标(立面标高、平面位置)发生偏移，造成桥线形形状与设计要求不符。而对于波形钢腹板桥梁，尤其要在施工过程对这些偏移变形进行监测，可通过掌握各结构的变形状况，使得变形幅度可控，并根据变形发展调整施工方式，避免形成不良结构稳定性威胁。在波形钢腹板实际应用过程中，因为其具备较为明显的三维柔性，更需重点围绕弯曲变形问题进行详细分析，避免出现较为明显的抗弯刚度不足问题。对于监测发现的结构变形问题，需要施工管理人员以及技术人员进行分析，力求结构不受破坏性干扰，最大程度上保障波形钢腹板桥梁的稳定性。

2 监控测量控制措施

为保证监控工作顺利进行，须先建立监控实施过程中的各项工作制度，成立监控检测工作小组，建立与大桥施工、监理单位的有效对接以确保监控工作的顺利开展。在现场监控过程中，为保证监控质量，明确以下工作内容。

2.1 明确施工监控理论

本次桥梁监控量控的目的是把桥梁施工控制的理论和方法应用于波形钢腹板桥梁的实际施工过程，根据施工中实测到的结构反应来修正计算模型及参数取值，当计算模型与实际结构相吻合后，才能得到比较准确的控制调整措施，再用计算模型来指导过程中的施工。

2.1.1 建模思路与基本假定[5]

(1)波形钢腹板与上下混凝土翼缘板固结作业，不发生相对滑移或剪切破坏。

(2)弯矩由波形钢腹板箱梁顶底板承受，剪力由波形钢腹板承受，弯矩和剪力不发生相互作用。

(3)计算中按全断面均匀受力计算。

2.1.2 主要计算参数

主梁为波形钢腹板钢混组合结构，混凝土部分采用C55混凝土，混凝土密度为2 600 kg/m3(计算中梁块重力取值均按此考虑)，C55混凝土弹性模量为3.50×104MPa，混凝土材料的收缩徐变特性按照规范规定取值；钢腹板采用Q345D钢材，弹性模量为2.06×105MPa，密度为7 850 kg/m3。

2.1.3 截面几何特性

在波形钢腹板PC组合箱梁桥中，因波形钢腹板承受轴向力与桥轴方向的弯曲能力几乎为零，故在其构件刚度计算中可忽略波形钢腹板而仅考虑混凝土截面。具体如图2、图3所示。

图2 11#墩、14#墩墩顶横断面图(cm)

图3 0#块横断面图(cm)

2.2 监控控制具体内容

施工监控工作的内容包括但不限于以下内容：

(1)收集相关资料、熟悉设计图纸，与设计人员讨论，充分了解设计意图。

(2)根据设计的理论目标状态，如预拱度设置、容许误差、受力情况等，编制施工监控方案与实施细则。

(3)建立结构仿真分析模型，进行施工监控计算，依据设计意图确定控制目标状态。

(4)根据实测数据，判别实际状态与理论状态的偏离，及时采取措施加以纠正，严防误差或离散值的积累，及时下达下一阶段的施工控制命令。

(5)根据监控计算，确定内力及线形控制断面，布设温度、应力、位移传感器或测点。

(6)各阶段结构状态参数(温度、应力、位移)与环境因素(大气温度、风速等)的监测与控制。

(7)对结构线形和关键截面应力测试结果进行综合分析，提出处理意见并上报各有关方面。

(8)监控的阶段性成果直接指导施工，桥梁竣工后编制施工监控总结报告，提交建设单位。

2.3 施工监控调整流程

桥梁施工过程因受不可控因素的影响，会造成波形钢腹板桥梁结构坐标与设计发生偏差。当偏差的程度影响到桥梁实体内力和线形时，就要对施工工序进行调整。具体过程如图4所示。

图4 施工调整顺序图

3 结语

综上所述，波形钢腹板桥梁施工模式在当前桥梁工程项目中的有效应用具备明显优势，波形钢腹板桥梁自重较轻，能够更好地实现对于整体桥梁施工水平的优化。本文通过将太行山高速公路邯郸段龙虎河波形钢腹板组合大桥详细监测结果与施工过程对接，发现科学监测对确保施工质量起到较好的效果，希望通过对施工监测要点和质量控制措施的介绍，对同类波形钢腹板桥梁质量保障起到一定的借鉴作用。