探讨某连续刚构桥梁的施工监控

王 鹏

（贵州桥梁建设集团有限责任公司,贵州 贵阳 550001）

0 引言

分节段施工法是大跨径预应力混凝土连续钢构桥上部结构施工的常用手段，在施工环节需对应力变化指标、桥梁线型进行严格控制，是该类钢构桥施工的技术难点，需结合施工现场情况采取有效措施保障桥梁成型状态[1-3]。该文基于某大跨径预应力混凝土连续钢构桥的工程监控案例，进行主要技术措施、应变监测、应力监测等技术分析，从而确保结构应力变化符合设计要求、合龙段标高相对偏差控制在允许范围内、桥梁线型合规。

1 工程概况

某大跨径预应力混凝土连续钢构桥全长1 799.50 m，主桥梁为三跨预应力混凝土连续刚构桥，桥宽为90 m+150 m+90 m，主桥梁为薄壁空心墩、变截面箱梁，跨中梁与边支点高度为3.5 m，桥梁中支点高度为9 m。箱梁0#节段长度为12 m，其余节段长度在3~4.5 m不等，墩顶和中跨跨中处设置横梁，全桥共主跨合龙段1个，边跨合龙段2个，合龙段长度约2 m。

该桥梁箱梁体为竖向、纵向结合的预应力体系，竖向预应力来源为ψj32精轧螺纹钢，纵向预应力来源为Φδ15.20高强度低松弛钢绞线。选用悬臂浇筑工艺施工，立模浇筑0#节段形成T构，此为项目工艺核心，随后于该节段梁体安装挂篮，并对1~17#节段进行对称浇筑。采用墩台上搭设支架的方案，进行边跨现浇段、合龙段的同步施工，中跨合龙段最后浇筑。

2 施工监控的原则

2.1 线型监控原则

连续刚构桥梁施工过程中，线型控制的关键在于保障施工立模预拱度参数准确，通常在桥梁建设完成且其变形性相对稳定后，进行主梁标高的现场勘测，确认其符合设计要求[4-5]。需对施工环节悬浇段箱梁的位移值严格控制，同时严密检测挠度数据，使其符合设计精度。通过加强施工现场检测，对工艺偏差加以整改，进行误差分析后选择最佳的调整策略，为现浇段施工精度提升奠定基础。

2.2 内力监控原则

内力监控是控制主梁质量的有效手段，通过严格把控施工工艺流程、技术要点，确保桥梁完工后的结构应力符合批准方案，降低混凝土应力、腹板剪切力不足导致的质量风险，避免主梁结构安全事故出现。

3 施工监控的方法

反馈控制法是闭环控制手段，即采用自适应策略以反馈控制为基础进行系统误差调节，通过自我调整解决反馈控制精度不足的弊端。桥梁施工实践不可能与理论预测完全一致，故此须结合项目实际情况加强现场勘测，分析理论与实践误差来源，对工艺流程、技术指标等加以调整，减小理论模型计算值与实际数据之间的误差[6]。

自适应控制方法即在项目施工过程中进行施工、测量、运算、评估，随后重新进行上述工序以完成模型优化的效果，通过对模拟值和实测值的比对，增强项目吻合性。通过上述流程获取模型数据，对各个不同工序施工过程最理想状态参数进行识别校正，采取反馈控制措施，严格把控主梁施工流程。不断重复、修正、识别后，对比各工况情况，保持实际数据与计算模型的一致，从而有效监控主梁施工过程，提高项目参数准确性。

4 施工监控模型分析

施工中借助Midas civil软件严格控制项目工序，遵循施工设计图参数指标，结合主梁结构数据，校正项目工况，确保施工质量。通过多重校准，确保桥梁结构受力指数符合方案要求，并借助参数精度控制提高线型标准，确保浇筑的箱梁预拱度指标符合方案规定，对设计单位参数校对，确保工艺指标合规。

利用公式（1）进行主梁预拱度的计算，预拱度数值计算时，应考虑活载挠度的影响。

式中，∑if1——桥梁i截面上已浇筑梁段产生的挠度和；∑if2——转换施工体系过程中产生的挠度和；fi——i节段浇筑梁体对应的预拱度值；∑if3和∑if4——分别为i截面上桥梁浇筑段的施工荷载下产生的挠度值和半数荷载情况下产生的挠度值。

利用Midas civil软件结合项目工艺标准和参数精度进行桥梁有限元模型的构建，对施工状况在线模拟，以该项目实际情况为基础，共设计20个桥墩单元、191个变截面梁单元，合计211个计算单元。

5 过程控制与分析

5.1 主梁线型测量

0号块高程测点为控制桥梁线型的关键，将该测点作为基准点以分析不同节段的高程。施工过程中需结合项目需求和方案指标，对主梁底板、顶板标高进行严格控制，结合基准点对比不同高程观测点数据[7-8]。在0号块两个墩顶，选合适位置布置9个高程观测点，取三个断面分别布置三个高程观测点，观测点多选取横断面中间位置、悬臂板与承托交接点，详见图1和图2所示。施工过程中需对技术参数严格控制，加强现场测量，控制混凝土浇筑后高程、挂篮移动后高程、挂篮立模高程等数据，确保技术参数符合方案要求[9]。

图1 0号块高程测点布置示意图（单位：m）

图2 各节段高程测点布置示意图

5.2 墩底沉降及墩顶偏位观测

用沉降钉或钢筋作基准点，对墩底处预埋件标高进行测量，使其高出墩底承台面5 cm并做醒目标识，可于墩顶处合适位置设置反射镜片与标识协同观测墩底沉降、墩顶偏移等情况。在桥墩墩底承台合适位置选择观测点，监测桥梁的沉降数据，并在墩顶位置设置观测点观测墩顶偏移情况，详见图3和图4所示。

图3 桥墩沉降测点布置示意图

图4 Pm19墩底沉降变形曲线

5.3 结构应力监测

混凝土在持续荷载作用力影响下总应变mε可用下列表达式计算：

该大桥主梁选用8个控制界面进行应力控制，分别选取主梁主跨中截面、中跨1/4截面、边跨跨中截面、桥墩控制截面、墩顶两侧截面等作为控制截面，详见图5所示。

图5 大桥的应力应变测试截面位置示意图（单位：cm）

根据方案预设，将传感器放置于主梁应变监测截面，按照固定位置、方向与混凝土主筋固定连接，结合施工方案图纸、技术指标，控制传感器与顶板混凝土距离为8 cm，详见图6所示。按规定方法引导传感器导线，并对其外表面进行保护。预应力张拉后，应对每处悬浇段混凝土浇筑后的应变数据进行检测，了解预应力张拉情况下不同节段的应力水平，并将检测值与设计数据相比对。

图6 大桥控制截面应变测点布置图（单位：cm）

5.4 温度测试

桥梁截面应力值和挠度值与温度密切相关，日照条件会直接影响表面温度，从而导致主梁顶板与底板间出现温差，从而导致向量内产生次应力，并使主梁挠度弯曲。

应根据系统要求，加强监测点温度变化的数据检测，可选用振弦式应变计，测量不同时间点、目标点的温度值，并绘制温度变化曲线。测试时间应选择清晨，减小日照产生的温差，也可以通过温度校正的方式，消除日照因素导致的温度变化。

5.5 数据分析

根据系统要求，跨径L大于100 m时，悬臂浇筑预应力混凝土梁顶面高程允许偏差为30 mm，实际施工过程中需严格控制桥梁顶面高程差，将误差控制在规定范围内[10]。

桥梁预应力全面张拉后，桥梁结构的最大压应力为15 MPa，最大拉应力为0.056 MPa，结合系统参数、技术指标分析，桥梁结构拉压应力储备值降低，但均在混凝土材料的强度允许值范围内。

6 结论

监测结果显示，该大桥Pm19和Pm20墩0~17#节段在施工过程中工艺流程准确，挂篮定位精度高，均符合项目要求和参数规范，经过对大桥施工工艺的全流程监控，将桥梁线型、应力指标控制在标准范围内，技术参数符合系统要求，证实该桥梁施工效果可观。

该桥梁为大跨度预应力混凝土连续钢构桥，施工监控与工艺参数分析同步执行，项目施工数字化程度显著提升，信息化水平有所改善，确保了桥梁施工质量。