丁 然

（霸州市交通運輸局公路管理站，河北 霸州065700）

0 引言

對高次超靜定橋跨結(jié)構(gòu)（多跨連續(xù)梁、連續(xù)剛構(gòu)或斜拉橋），成橋時要達到理想的內(nèi)力狀態(tài)和成橋線形，不僅與設(shè)計有關(guān)，同時還取決于科學合理的施工方法。施工過程中，控制澆筑過程和調(diào)整主梁的標高，以達到設(shè)計要求的內(nèi)力狀態(tài)和線形狀態(tài)，是在連續(xù)梁橋施工中尤其重要的問題[1]。

建設(shè)一座大型橋梁是一個復雜且耗時較長的過程。在施工過程中，隨著施工的不斷進行，結(jié)構(gòu)體系也在不斷轉(zhuǎn)變。往往由于設(shè)計參數(shù)的誤差、結(jié)構(gòu)計算分析模型的誤差、施工時的誤差等多種因素，以及溫度變化、濕度變化、時間等的作用，導致橋梁結(jié)構(gòu)實際的內(nèi)力狀態(tài)和線形狀態(tài)與理想設(shè)計狀態(tài)產(chǎn)生偏差。當這些偏差積累到一定程度，如果不能及時識別和調(diào)整，當成橋時，將難以保證結(jié)構(gòu)的線形、內(nèi)力狀態(tài)，乃至結(jié)構(gòu)安全[2]。

1 工程概況

涪江一橋是合川區(qū)一座橫跨涪江的預應力拱式梁橋（見圖1），溝通著合陽與南屏區(qū)。其歷史悠久，曾發(fā)揮著重要作用。但該橋面相對較窄，橋面寬僅為10m，能通過的車流量和人流量較少。由于荷載標準較低（汽車—13，拖—60級），長期的超載使其梁橋路面變得坑坑洼洼，病害嚴重，已進行多次加固設(shè)計。目前，橋梁采用機動車限重，單向行駛通行，已然成為城市交通的瓶頸地段。因此，城市交通的發(fā)展迫切需要進行合川涪江一橋的拆建，來改善南北城的交通瓶頸、排除橋梁結(jié)構(gòu)的安全隱患，使之有利于整體打造兩岸城區(qū)，提升城市整體形象；有利于實現(xiàn)“商旅活城”的戰(zhàn)略目標；有利于增強城區(qū)輻射和帶動力，帶動城鎮(zhèn)的繁榮發(fā)展。

圖1 涪江一橋（預應力拱式梁橋）立面圖（單位：cm）

2 主要監(jiān)控內(nèi)容

對于采用懸臂澆筑法施工的預應連續(xù)梁橋而言，其主要任務(wù)是：通過結(jié)構(gòu)參數(shù)監(jiān)測的實測值來進行施工過程中施工階段的計算。大跨度預應力混凝土連續(xù)梁橋施工監(jiān)控的任務(wù)是：控制連續(xù)梁橋的施工過程，確保在施工過程中橋梁結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和變形始終處于容許的安全范圍內(nèi)，確保成橋狀態(tài)符合設(shè)計要求[3]。施工監(jiān)測服務(wù)于施工控制，測試內(nèi)容也是圍繞施工控制進行。為了保證整個施工控制的順利進行，需要測試如下內(nèi)容：（1）線型監(jiān)測；（2）主梁斷面應力監(jiān)測；（3）溫度監(jiān)測；（4）混凝土彈性模量試驗。

2.1 線形監(jiān)測

線形監(jiān)控的主要目標是對全橋進行線形監(jiān)控，向施工單位提供預拱度等參數(shù)，保證橋梁順利合龍，使全橋最終線形符合設(shè)計要求[4]。

為了監(jiān)測到測點對應梁底的標高值，預先精確測量出測點鋼筋的實際高度，通過水準儀可以測到測點端頭的實際標高值，再減去鋼筋的實際高度，就可以測量到測點對應梁底的實際標高值。

2.2 應力監(jiān)測

橋梁施工控制中一個非常重要的監(jiān)測項目就是應力監(jiān)測，通過應力監(jiān)測可以掌握結(jié)構(gòu)的應力狀況，及時分析結(jié)構(gòu)應力是否超過規(guī)范限制，保證施工安全[5]。因此，在整個施工過程中的每個施工階段都應該進行應力跟蹤監(jiān)測。

合川區(qū)涪江一橋上部結(jié)構(gòu)的一些主要控制截面合理布置應力測點，以方便觀察主要控制截面在各個施工階段的應力分布和應力變化，根據(jù)當前施工階段向前計算至竣工階段，預測后面施工中可能出現(xiàn)的應力狀態(tài)，并且預測當進行下一階段施工時當前已施工的結(jié)構(gòu)構(gòu)件是否出現(xiàn)應力超過規(guī)定范圍，以便幾時采取措施調(diào)整本施工階段的變量。由于混凝土振搗時電阻應力傳感器容易被破壞，即使不破壞，也無法保證電阻應力傳感器的絕緣度。此外，貼在混凝土表面的應變片是否可靠也難以保證，易產(chǎn)生漂移，長期監(jiān)測時也不是很可信。采用鋼弦應力計監(jiān)測主梁主要控制截面的應力，與外界物質(zhì)不直接相關(guān)，是一種密封式保證體系，通過測定鋼弦應力計的頻率就可以得到混凝土的應力。

2.3 溫度監(jiān)測

在大跨度橋梁的施工和成橋階段，結(jié)構(gòu)溫度變化是一個比較復雜的隨機變量，影響因素非常多，如橋梁地理位置、布置方位、自然條件（如當日照輻射強度、周圍環(huán)境溫度、風向風速）等因素，并且彼此有著密切關(guān)系。而在結(jié)構(gòu)設(shè)計階段，結(jié)構(gòu)溫度的變化很難預測，因此，必須對施工階段的實際溫度實施監(jiān)測，以保證橋梁最終成橋狀態(tài)的內(nèi)力和線形符合設(shè)計要求。監(jiān)測時需要特別注意的是測量整體溫度和結(jié)構(gòu)局部溫度，必須將兩者結(jié)合起來[6]。

橋梁結(jié)構(gòu)處于時刻變化的溫度場中，由于溫度變化常會導致截面標高和應力產(chǎn)生變化，在測量過程中就有了不確定因素，如果要完全解決溫度問題難度很大[7]。依據(jù)以往施工溫度監(jiān)測的經(jīng)驗，涪江一橋的溫度監(jiān)測工作通過對周圍氣溫的測量，推算出結(jié)構(gòu)溫度對結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)的影響，這種方法有較好效果。具體做法是：在進行其他測試任務(wù)時，采用氣溫表測量箱內(nèi)和箱外的溫度，測量精度控制在0.5℃以內(nèi)。

3 施工監(jiān)控精度要求

（1）施工監(jiān)控總目標為控制成橋時梁底曲線與設(shè)計值的誤差不超過20mm。

（2）箱梁每個節(jié)段澆筑完成時，澆筑梁段的允許誤差應符合以下要求：①梁段軸線偏差在10mm以內(nèi)；②懸臂梁段的高程偏差在-5～15mm之間；③兩懸臂端合龍前相對高差在15mm以內(nèi)；④梁段頂面高程差在-10～10mm之間。

（3）完成立模時，模板尺寸和位置偏差應符合以下要求：①梁段長度誤差在10mm以內(nèi)；②梁段縱向中線最大偏差控制在10mm以內(nèi)；③梁段底模標高與預拱度偏差在3mm 以內(nèi)；④梁段底模同一端兩角高差在2mm以內(nèi)。

（4）張拉完預應力鋼束后，如果梁端測點實測標高和控制小組預測標高的偏差超過了±20mm，那么需要分析誤差產(chǎn)生的原因，確定下一施工階段的調(diào)整措施。

（5）當平整度和軸線偏差超過允許值范圍時，應及時修正，修正滿足要求后方可進行下一階段的施工。

（6）其他允許偏差要求按《公路工程質(zhì)量檢驗評定標準》（JTG F80—2004）[8]檢查控制。

（7）如有其他異常情況影響標高和應力控制，調(diào)整方案也應經(jīng)施工監(jiān)控領(lǐng)導小組分析研究，提出控制意見。

4 施工階段實測應力分析

針對主要施工階段，例如中跨根部、1/4 處及跨中截面實測應力。受拉為正，受壓為負。

中跨根部截面上緣應力對比見圖2，中跨根部截面下緣應力對比見圖3。

從圖2、圖3 可見，中跨根部截面上緣和下緣的應力實測值與理論值吻合度較好，各施工階段應力變化規(guī)律一致，應力誤差在設(shè)計允許范圍內(nèi)。

圖2 中跨根部截面上緣應力對比圖

圖3 中跨根部截面下緣應力對比圖

1/4 處截面上緣應力對比見圖4，1/4 處截面下緣應力對比見圖5。從圖4、圖5 可見，1/4 處截面上緣和下緣的應力實測值與理論值吻合度較好，各施工階段應力變化規(guī)律一致，應力誤差在設(shè)計允許范圍內(nèi)?？缰薪孛嫔暇?、下緣應力實測值如表1、表2所示。

圖4 1/4處截面上緣應力對比圖

圖5 1/4處截面下緣應力對比圖

表1 跨中截面上緣應力實測值

表2 跨中截面下緣應力實測值

跨中截面上緣應力對比圖見圖6，成橋線形實測值與理論值見圖7。從圖6、圖7 可見，跨中截面上緣和下緣的應力實測值與理論值吻合度較好，各施工階段應力變化規(guī)律一致，應力誤差在設(shè)計允許范圍內(nèi)。

圖6 跨中截面上緣應力對比圖

圖7 跨中截面下緣應力對比圖

5 成橋線形分析

成橋階段，除個別測點受混凝土收縮徐變、混凝土齡期及溫度等因素的影響產(chǎn)生了較大偏差外，其余大部分測點實測值與理論計算值誤差均控制在20mm以內(nèi)（見圖8），滿足設(shè)計規(guī)范要求。

圖8 成橋線形實測值與理論值對比圖

6 結(jié)論

（1）根據(jù)預應力拱式梁橋的理論計算分析，確定了施工階段監(jiān)控的主要內(nèi)容，即應力監(jiān)測、線形監(jiān)測和溫度監(jiān)測，據(jù)此布置了各監(jiān)測內(nèi)容的測試截面和截面測點。

（2）通過對各施工階段的應力監(jiān)測，結(jié)合中跨根部、1/4 處及跨中三個控制截面的理論值進行分析，分析表明主要控制截面的應力實測值和理論計算值的變化趨勢吻合度較好，符合施加荷載時的應力分布規(guī)律。澆筑新節(jié)段時，已澆筑節(jié)段上緣壓應力減小，而下緣壓應力增大，而當張拉縱向預應力鋼束時，上緣壓應力增大，而下緣壓應力減小。

（3）施工監(jiān)控的實測值和理論計算值存在一定誤差，少數(shù)測點測值誤差偏大，在應力曲線圖中表現(xiàn)較大的波動性，這是由于結(jié)構(gòu)容易受混凝土齡期、收縮徐變及溫度等外界因素的影響，而在理論計算模型中很難合理考慮以上因素。但從整體上看，主要控制截面的實測應力值與理論應力值的變化規(guī)律比較一致。

（4）在整個施工過程中，主梁實測壓應力最大值為13.54MPa，出現(xiàn)在中跨合龍段的截面下緣，小于規(guī)范限值；而測試截面基本沒有出現(xiàn)無拉應力的情況。

（5）通過對成橋后標高的測量，成橋后的預拱度與設(shè)計預拱度吻合度較好，與設(shè)計值相比，少數(shù)測點與設(shè)計值誤差較大，其余測點均控制在20mm以內(nèi)。

[1] 姚敏紅，馬保林，崔平如.大跨徑預應力連續(xù)剛構(gòu)橋梁豎向變形施工監(jiān)控[J].公路工程，2010（4）：132-136.

[2] 駱佐龍，董峰輝.連續(xù)梁橋懸臂施工狀態(tài)可靠度分析[J].公路工程，2013（3）：162-164.

[3] 葛耀君.分段施工橋梁分析與控制[M].北京：人民交通出版社，2003.

[4] 徐君蘭.大跨度橋梁施工控制[M].北京：人民交通出版社，2000.

[5] 張謝東，石明強，蔡素軍，等.剛構(gòu)連續(xù)組合梁橋監(jiān)測監(jiān)控技術(shù)研究[J].公路工程，2008（4）：140-143，147.

[6] 雷俊卿.橋梁懸臂施工與控制[M].北京：人民交通出版社，2000.

[7] 鄧聚龍.灰理論基礎(chǔ)[M].武漢：華中科技大學出版社，2002.

[8] JTG F80—2004，公路工程質(zhì)量檢驗評定標準[S].