预应力混凝土连续刚构桥的施工监控

张淑梅

（河北高速公路集团有限公司张涿分公司，河北 涿州 072750）

0 引言

大跨度预应力混凝土连续刚构桥的几何线形与内力状态不仅与设计有关，而且还依赖于科学合理的施工方法。如何通过对施工过程的控制，在竣工后得到预先设计的应力状态和几何线形，是大跨度预应力混凝土连续刚构桥施工的重点和难点。同时，桥梁施工控制的目的是确保施工过程中结构的安全性和稳定性，保证桥梁成桥桥面线形受力状态符合设计要求，施工控制的结果为大型桥梁实行长期监测提供了依据。

1 工程概况

某大桥跨径组合为55m+90m+55m预应力混凝土连续刚构桥，为全预应力单箱双室结构，箱宽19.75m，悬臂标准宽度为3.5m，采用C50混凝土。箱梁顶板设置2.0%单向横坡，根部梁高5.5m，跨中梁高2.5m，梁高按1.8次抛物线变化；箱梁腹板在墩顶范围内厚90cm，其余梁段腹板厚度由75cm变至50cm；箱梁底板厚除0号梁段横隔板范围内为90cm外，其余各梁段底板厚从箱梁根部的65cm以1.8次抛物线渐变至跨中截面的32cm；箱梁顶板在墩顶范围内厚50cm，其余梁段顶板厚度为30cm。

箱梁为全预应力混凝土结构，顶板束采用19ϕs15.24钢绞线，腹板束采用19ϕs15.24、21ϕs15.24钢绞线，边跨底板束采用15ϕs15.24钢绞线，边跨顶板合龙束采用19ϕs15.24钢绞线，中跨顶、底板合龙束均采用17ϕs15.24钢绞线，横、竖向预应力束采用3ϕs15.24钢绞线。所有预应力钢绞线均采用《预应力混凝土用钢绞线》（GB/T 5224—2014）中的预应力值为1860MPa的低松弛钢绞线。

2 施工方案

箱梁0#梁段长10.0m，两侧各布置11个对称梁段。1#～11#梁段采用挂篮悬臂浇筑施工，13#～15#节段为边跨搭架现浇段。12#节段为边、中跨的合龙段，长2.0m。施工时首先进行边跨合龙，然后进行中跨合龙。施工过程如下：①0#梁段施工；②1#梁段悬臂浇筑施工；③2#梁段～11#梁段悬臂浇筑施工；④边跨现浇段施工；⑤边跨合龙段施工；⑥中跨合龙段施工。

3 预应力混凝土连续刚构桥施工监控的重点内容

3.1 主梁线形测量

3.1.1 主梁挠度、轴线和顶面高程测量

为了开展预应力混凝土连续刚构桥主梁挠度、轴线的精确测量，首先，需要对公路桥梁的观测点位置进行确定。每个悬臂端梁顶部可预置一个中心线点和4个相对高度较高的观测点。为了有利于观测，这些观测点可以用鲜红色油漆进行标注。其次，应用水准仪测量主梁的顶面高程，在主梁顶面混凝土截面上设定4个观测点，针对不同的施工阶段，运用不同的测量方式对某一段主梁进行测量，随后取每次测量的平均值作为测量结果，并且对出现的误差进行校正。

在轴线测量时，可应用钢尺和全站仪通过视准法查验误差，精确测量轴线中心线的前端。需要注意的是，当应用目测法开展轴线测量时，轴线中心线的后视点应超过过渡墩，随后从远点往近距离移动。通过精确测量主梁在不同施工环节的挠度转变值和中心线偏移值，可以明确支模的高程值，也可以获得主梁顶面的具体高程值，随后将支模标高值与具体标高值进行比较，从而达到控制施工质量的目的。

3.1.2 同跨两边对称截面高差

在桥梁工程同一跨度施工中，若两侧施工进度相同，则可以直接测量对称截面的相对高差。若两侧施工进度不一致，则两侧相对高差的测量没有可比照性。在测量过程中，可以将施工速度更快的一侧与施工速度慢的一侧进行高差对比测量。并且进行多次测量后取数据的平均值，作为同跨两边对称截面的高差，从而为施工质量的控制提供数据依据。另外，还需要对施工各个阶段主梁的线性变换进行定期和不定期的测量，确保线性变换在可控的范围内，使得桥梁工程的施工具有统一性。

3.1.3 主梁立模标高测量

一般选用精密水准仪测量模板标高，应挑选温差小的时间段，尽可能降低环境要素导致的误差。模板安装后，施工方应开展模板标高测量，并记录施工后的模板高程。施工人员应在每个施工环节中多次测量立模标高，工程监理还应进行检查，保证立模标高在正常范畴内。并且统计主梁立模标高在混凝土材料养护过程中的变化情况，若发现任何问题，应马上分析原因并采取有效的解决办法。

3.2 线形控制

大跨度混凝土刚构桥无论选用哪种施工方式，都会造成公路桥梁结构的变形。若具体部位误差比较大，则无法确保桥梁工程主梁的正常合龙，因而，为了确保挠度误差在合理的范围内，确保达到设计要求，需要开展线形控制。

桥梁工程主梁施工中的线形控制可分成平面控制和竖向控制两部分。平面控制可确保公路桥梁中心线在水平面内，若是直线公路桥梁，平面控制就会很容易；若是曲线公路桥梁，需要对其结构开展分析，并采取一定的防范对策，以保证满足设计要求；竖向控制是在梁截面上设定一些测试点，并应用这些点开展高程和线形控制。竖向线形控制在预应力混凝土刚构桥工程施工中起着关键作用，若竖向线形控制没有做好，将造成误差比较大，公路桥梁无法合龙。因此，只有做好竖向线形控制，才能保障公路桥梁合龙成功。除此之外，竖向线形控制不仅将造成桥面恒载过大，还会造成预应力钢筋偏角扩大，这也将影响公路桥梁的外观。因而，在公路桥梁工程施工中，务必要加强对竖向线形的控制，保证公路桥梁线形达到预期的效果。

3.3 挠度和预拱度控制

在连续刚构桥挂篮悬臂浇筑过程中，每个箱梁的施工可分成3个步骤：挂篮前行、混凝土浇筑、预应力张拉。为了确保箱梁施工不同阶段的挠度变化，需要测量混凝土浇筑和预应力张拉前后的挠度。在实际测量时，应注重环境温度对测量结果的影响，可以挑选早晨或傍晚温度比较低的时候进行测量。在工程施工过程中，应多次精确测量各梁段的挠度，便于通过挠度变化对工程质量进行控制，若出现挠度超过设计值，应该及时开展校正工作，保证箱梁悬臂端合龙的顺利实施。

预拱度设定是主梁对中控制的主要内容之一。在连续刚构桥箱梁施工中，预拱度的数值一般由设计单位与施工单位根据项目的实际情况给出设定方案，监理工程师确立后方可开展施工。预拱度的设定必须是科学的，可以合理地减少施工过程中造成的各种影响。因而，每个浇筑环节的挠度和模板标高需要在工程施工环节明确。

3.4 施工过程温度控制

温度对主梁挠度有重要影响，温度变化主要体现日照和季节温度变化。对于日照温差控制，主要通过在桥墩和主梁埋设温度传感器，进行实测获得实际温度差，了解日照温差对主梁产生的影响规律，可以为桥梁施工线形和内力控制提供温度依据。季节温差对主梁挠度影响不是很大，只是在成桥之后，季节温差变化可以使桥墩产生轴向收缩，会对主梁产生一定影响。

4 监控实施方案

4.1 应力监测

在该连续刚构桥上部结构的截面（跨中截面、0号块截面根部和1/4截面）布置应力测点，主桥每幅桥梁应力监测截面上各布置9个，全桥两幅共计18个监测截面，全桥应力测点共108个。

4.2 线形监测

为实时监测主梁在整个施工过程中的线形，更好地对连续梁桥挂篮悬臂施工过程中主梁标高进行监控，每施工节段设一个测试截面，主桥两幅共计114个测试断面（每幅57个截面）。线形监测的过程中，需要对连续刚构桥的预拱度进行重点监测，制作预拱度分为施工预拱度和成桥预拱度两个部分。其中施工预拱度是指在节段施工过程中，为抵消各种因素对各箱梁现浇节段在相应阶段产生的总位移而设置的。影响箱梁现浇节段位移的因素有箱梁各节段的结构自重、箱梁混凝土施工阶段产生的收缩徐变、预应力筋束张拉产生的预应力、挂篮和模板的重量、二期恒载等。因此，通过预拱度的监测，减少这些因素的影响。

4.3 温度监测

所有应力测点中均带有温度传感器，在应力测试的同时进行温度监控。温度监控的误差率应该控制在0.1℃以内，温度测量与应力测量同步。

5 结果分析

5.1 应力监测结果

本次应力监测结果以左幅3-3截面和5-5截面为例，进行数据分析，应力监测结果见表1。

表1 各施工阶段应力监测结果 单位：MPa

从表1可以看出，该大桥主桥左幅3-3截面和5-5截面顶板和底板实测应力均为压应力，未出现拉应力，应力控制较好。将实测应力数据与理论应力数据对比分析可知，该主桥实测应力和理论应力曲线趋势一致，实测应力均比理论应力值小，在施工过程中，桥梁结构受力始终处于受控状态，应力监测情况满足施工控制的要求。

5.2 线形监测结果

该主桥箱梁施工完成后，测量左右幅箱梁顶面标高可知：成桥线形与目标线形的相对高差在-14.81～15.91mm，在设计允许的±20mm精度范围内，满足设计要求。

5.3 温度监测结果

本次温度监测结果以左幅3-3截面为例。测试温度受环境及混凝土水化反应影响，随着施工的不断推进，水化反应逐步完成，因此水化热也逐渐下降，桥梁各测点的温度测试值逐渐降低最后趋于稳定。

6 结语

通过对该大跨度预应力混凝土连续刚构桥进行施工监控，监测内容包括应力、线形和温度监测，得出结论如下：

（1）该大桥主桥实测应力和理论应力曲线趋势一致，实测应力均比理论应力值小，在施工过程中，桥梁结构受力始终处于受控状态，应力监测情况满足施工控制的要求。

（2）成桥线形与目标线形的相对高差范围在-14.81～15.91mm，在设计允许的±20mm精度范围内，线形控制符合设计要求。

（3）桥梁主梁结构施工过程中，主梁内力和结构变形均得到了较好的控制，主桥施工全过程属于受控状态，结构各项成桥指标表现良好。