潘威

【摘 要】隨著社會(huì)的進(jìn)步、經(jīng)濟(jì)的騰飛，我國(guó)的交通事業(yè)蒸蒸日上，公路及橋梁的荷載等級(jí)、交通流量、行車(chē)速度等必然會(huì)隨之提高，還有一些不可預(yù)測(cè)的自然破壞力也將會(huì)危及橋梁的安全，這就對(duì)橋梁提出了越來(lái)越高的要求。若在橋梁建設(shè)時(shí)進(jìn)行嚴(yán)格的施工監(jiān)控，并預(yù)留長(zhǎng)期觀測(cè)點(diǎn)，將會(huì)給橋梁創(chuàng)造長(zhǎng)期的安全監(jiān)控條件，從而給橋梁運(yùn)營(yíng)階段的養(yǎng)護(hù)工作提供科學(xué)可靠的數(shù)據(jù)，有效地保證橋梁的安全使用。

【關(guān)鍵詞】大跨徑 橋梁 施工 控制

1 前言

施工控制是大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋施工質(zhì)量的保證。連續(xù)剛構(gòu)體系在施工過(guò)程中要經(jīng)歷多次體系轉(zhuǎn)換，結(jié)構(gòu)單元數(shù)量、荷載逐步變化，是一種復(fù)雜的超靜定結(jié)構(gòu)。隨著混凝土澆筑（或塊件拼裝）過(guò)程變化，橋梁實(shí)際狀態(tài)與設(shè)計(jì)理想狀態(tài)的誤差必然導(dǎo)致主梁各節(jié)段的內(nèi)力值和位移值與設(shè)計(jì)值偏離，為了保證工程質(zhì)量，就需要有一個(gè)科學(xué)合理的施工控制系統(tǒng)，來(lái)綜合考慮各種影響因素，嚴(yán)格監(jiān)控整個(gè)施工過(guò)程中結(jié)構(gòu)的變形、應(yīng)力情況，達(dá)到指導(dǎo)施工的目的，以確保橋梁的成橋線形及結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)符合設(shè)計(jì)要求。

2 施工控制的目的

對(duì)大跨徑橋梁進(jìn)行施工控制主要是達(dá)到以下目的：

（1）通過(guò)對(duì)施工過(guò)程的模擬分析，對(duì)施工方案的可行性做出評(píng)價(jià)。

（2）通過(guò)施工控制分析，可以確定各施工理想狀態(tài)的線形和位移，為施工提供目標(biāo)與決策依據(jù)。

（3）通過(guò)施工控制的實(shí)時(shí)跟蹤分析，可對(duì)隨后施工狀態(tài)的線形及位移做出預(yù)測(cè)，提供施工控制參數(shù)，使施工沿著設(shè)計(jì)的軌道進(jìn)行，保證施工質(zhì)量和施工安全。

3 施工監(jiān)控的方法

3.1 主跨結(jié)構(gòu)施工監(jiān)控

施工監(jiān)控為施工控制提供必要的反映施工實(shí)際情況的數(shù)據(jù)與信息。在每一節(jié)段的主梁施工過(guò)程中，都需要觀測(cè)橋梁頂面的撓度，為控制分析提供實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，同時(shí)，在立模，節(jié)段澆筑，預(yù)加力張拉控制前后也需要觀測(cè)其撓度變化和相應(yīng)的應(yīng)力變化，以便與分析預(yù)測(cè)值比較，并為狀態(tài)修正提供依據(jù)。

結(jié)構(gòu)施工監(jiān)控分為結(jié)構(gòu)線形及位移監(jiān)控，應(yīng)力監(jiān)控與橋梁溫度場(chǎng)測(cè)量三部分。

3.1.1 主跨結(jié)構(gòu)的位移監(jiān)控

位移監(jiān)控應(yīng)分為豎直面內(nèi)的線形及位移監(jiān)控與水平面的線形及位移監(jiān)控兩個(gè)部分，通過(guò)兩個(gè)面內(nèi)測(cè)量才能準(zhǔn)確掌握主跨的真實(shí)狀況，有效地控制主跨的施工質(zhì)量，保證施工安全。

撓度的觀測(cè)資料是施工控制中控制成橋線形最主要的依據(jù)。在每個(gè)施工塊件上布置兩個(gè)對(duì)稱(chēng)的高程觀察點(diǎn)，這樣不僅可以測(cè)量箱梁的撓度，同時(shí)可以觀察橋梁是否發(fā)生扭轉(zhuǎn)變形。在施工過(guò)程中，對(duì)每個(gè)截面都需要進(jìn)行立模時(shí)、混凝土澆筑前、混凝土澆筑后、張拉預(yù)應(yīng)力后的標(biāo)高觀測(cè)，以便觀測(cè)各點(diǎn)撓度的變化歷程進(jìn)而提供合理的立模標(biāo)高，同時(shí)監(jiān)控方提供的立模標(biāo)高經(jīng)監(jiān)理方確認(rèn)后必須要求施工單位準(zhǔn)確執(zhí)行。高程控制點(diǎn)順橋向布置在距懸臂施工的梁段前端20cm，橫橋向布置在距箱梁兩個(gè)腹板1.5m處的翼板上。測(cè)點(diǎn)采用直徑20mm的Ⅱ級(jí)鋼筋加工制成垂直焊接或挷扎固定在最外層構(gòu)造鋼筋或最近的箍筋上，測(cè)點(diǎn)頂面高出箱梁混凝土頂面3cm，并經(jīng)磨光后涂紅漆標(biāo)記。

（1）0號(hào)塊高程測(cè)點(diǎn)布置。布置0號(hào)塊高程測(cè)點(diǎn)是為了控制頂板的設(shè)計(jì)標(biāo)高，同時(shí)也作為以后各懸澆節(jié)段的高程觀察的基準(zhǔn)點(diǎn)。每個(gè)“T”零號(hào)塊的頂板各布置11個(gè)高程觀測(cè)點(diǎn)。

（2）各懸澆節(jié)段的高程觀測(cè)點(diǎn)布置。每個(gè)節(jié)段各設(shè)3個(gè)測(cè)點(diǎn)，頂板中心布置一個(gè)，另外兩個(gè)可對(duì)稱(chēng)布置在距箱梁兩個(gè)腹板1.5m處的翼板上，離塊件前端20cm。

3.1.2 主跨結(jié)構(gòu)應(yīng)力監(jiān)控

應(yīng)力監(jiān)控是大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋施工監(jiān)控的一個(gè)重要內(nèi)容。其不僅是要在施工過(guò)程中對(duì)結(jié)構(gòu)各重要控制截面進(jìn)行適時(shí)的應(yīng)力監(jiān)視，以起到危險(xiǎn)預(yù)警作用，而且要提供結(jié)構(gòu)在當(dāng)前荷載條件下真實(shí)的應(yīng)力狀態(tài)，從而為結(jié)構(gòu)參數(shù)識(shí)別提供依據(jù)。

通過(guò)主跨結(jié)構(gòu)應(yīng)力監(jiān)控可迅速知道主跨受力狀況，如剪力滯效應(yīng)等，并及時(shí)判定主跨應(yīng)力是否超限，從而可知主跨安全狀況。因此，必須進(jìn)行應(yīng)力跟蹤觀測(cè)，該項(xiàng)觀測(cè)在每一施工階段都要進(jìn)行，并貫穿整個(gè)施工過(guò)程。

在大橋箱梁的關(guān)鍵截面布置應(yīng)力觀測(cè)點(diǎn)，具體位置在箱梁的根部，合攏段等截面布置應(yīng)力測(cè)點(diǎn)。應(yīng)力觀測(cè)采用鋼弦式應(yīng)力計(jì)和配套的頻率接收儀進(jìn)行。

（1）測(cè)試儀器的選擇。應(yīng)力觀測(cè)的儀器根據(jù)對(duì)多種應(yīng)力測(cè)試儀器性能的比較，考慮到適合長(zhǎng)期觀察，并能保證足夠的精度，故選用質(zhì)量高的鋼弦式應(yīng)力計(jì)和配套的頻率接收儀作為觀測(cè)儀器。該應(yīng)力計(jì)的溫度誤差小，性能穩(wěn)定，抗干擾能力強(qiáng)，特別適合于應(yīng)力長(zhǎng)期觀測(cè)。

（2）測(cè)點(diǎn)布置。箱梁的每個(gè)測(cè)試截面可布置4個(gè)應(yīng)力測(cè)點(diǎn)。 “T”的根部截面，合攏段截面各布置4個(gè)測(cè)點(diǎn)，其中頂板、底板橫向各布置2個(gè)應(yīng)變計(jì)觀測(cè)箱梁應(yīng)力。

（3）應(yīng)力計(jì)的埋設(shè)。應(yīng)力計(jì)按預(yù)定的測(cè)試方向固定在主筋上，測(cè)試導(dǎo)線引至混凝土表面。施工過(guò)程中注意對(duì)應(yīng)力計(jì)和引出導(dǎo)線的保護(hù)。

3.1.3 主跨結(jié)構(gòu)溫度觀測(cè)

溫度是影響主梁撓度的主要因素之一。溫度變化包括季節(jié)性溫度和日溫變化兩個(gè)部份。

其中局部溫度變化是主要的影響因素，它不但會(huì)引起結(jié)構(gòu)內(nèi)力分布的改變（如日照單面墩壁），而且一定會(huì)引起結(jié)構(gòu)應(yīng)力分布的改變，同時(shí)也會(huì)引起結(jié)構(gòu)的各個(gè)方向的撓曲、偏移。例如：主梁頂、底板溫差不但會(huì)引起頂、底板應(yīng)力的增減，而且會(huì)引起主梁豎向撓曲變形；主梁左、右側(cè)腹板溫差不但會(huì)引起左、右腹板應(yīng)力的變化，而且會(huì)引起主梁橫向偏移；墩身兩側(cè)的溫差也會(huì)引起墩身產(chǎn)生側(cè)向偏移或沿縱向偏移，從而導(dǎo)致主梁因剛體轉(zhuǎn)動(dòng)而產(chǎn)生懸臂端豎向位移。

溫度觀測(cè)的項(xiàng)目應(yīng)包括：主梁箱外大氣溫度、主梁箱內(nèi)大氣溫度、主梁梁體溫度和溫度梯度。測(cè)點(diǎn)布置考慮到各個(gè)“T”的溫度大致相同，故只選一個(gè)“T”的一個(gè)懸臂典型截面作為溫度測(cè)量的對(duì)象并布置相應(yīng)溫度測(cè)點(diǎn)。測(cè)溫度的鉑電阻先貼在鋼筋上，作防潮和防機(jī)械損傷處理后埋入混凝土內(nèi)，測(cè)試導(dǎo)線引到混凝土表面。

3.2 橋墩施工監(jiān)控

一般來(lái)說(shuō)，可在墩根部，中部或截面變化處設(shè)置應(yīng)力，應(yīng)變測(cè)點(diǎn)，在墩根部，墩中部或系梁處，墩頂部設(shè)置變位測(cè)點(diǎn)，必要時(shí)還應(yīng)設(shè)置溫度測(cè)點(diǎn)，以全面監(jiān)控橋墩在大橋施工過(guò)程中的應(yīng)變，變位狀態(tài)，校正設(shè)計(jì)參數(shù)，并幫助確定預(yù)拋高值和預(yù)偏量值。

3.2.1 橋墩應(yīng)力監(jiān)控

本監(jiān)控方案在主墩的墩底及墩頂變截面上下50cm處布置應(yīng)力測(cè)點(diǎn)，每個(gè)截面布置4個(gè)鋼弦式應(yīng)變計(jì)。

3.2.2 橋墩變位監(jiān)控

橋墩的變位測(cè)點(diǎn)設(shè)置在墩的根部，中部和墩頂截面變化處，在測(cè)點(diǎn)位置貼反光片，配合全站儀進(jìn)行墩的變位監(jiān)控。

3.2.3 橋墩的溫度監(jiān)控

對(duì)橋墩進(jìn)行溫度監(jiān)控，以獲得與應(yīng)力及變位相對(duì)應(yīng)的大氣溫度以及空心薄壁墩的溫度，為控制分析服務(wù)。選擇一個(gè)墩的一個(gè)截面作為測(cè)試對(duì)象，進(jìn)行適時(shí)觀測(cè)。

3.3 基礎(chǔ)沉降監(jiān)控

測(cè)試的內(nèi)容為在承臺(tái)頂設(shè)置不均勻沉降觀測(cè)點(diǎn)。

3.4 混凝土彈模、容重的測(cè)定和收縮、徐變系數(shù)的確定

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)的參數(shù)一般是按規(guī)范取用，這對(duì)設(shè)計(jì)是可以的，但對(duì)于結(jié)構(gòu)施工控制則應(yīng)對(duì)部分主要設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行實(shí)際測(cè)定，以便在施工前對(duì)部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行一次修正，從而進(jìn)一步修正原設(shè)計(jì)線形，為該橋在成橋后滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求奠定基礎(chǔ)。具體測(cè)定工作的進(jìn)行應(yīng)根據(jù)大橋所在自然環(huán)境情況，所用材料情況，施工工藝及工序情況來(lái)加以測(cè)定，需測(cè)定的參數(shù)如下：采取現(xiàn)場(chǎng)取樣，分別測(cè)定混凝土在3天、7天、14天、28天、60天、3個(gè)月、6個(gè)月和1年齡期的彈模，為主跨預(yù)拱度修正提供數(shù)據(jù)?；炷寥葜氐臏y(cè)定也采用現(xiàn)場(chǎng)取樣，在實(shí)驗(yàn)室用常規(guī)方法測(cè)定。

3.4.1 混凝土彈性模量的測(cè)定

混凝土彈模的測(cè)試主要是為了測(cè)定混凝土彈性模量（E）隨時(shí)間（t）的變化過(guò)程，即E—t曲線。采用現(xiàn)場(chǎng)取樣然后通過(guò)萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)試壓的方法，分別測(cè)定在3天、7天、14天、28天、60天、3個(gè)月、6個(gè)月和1年齡期的E值，以得到完整的E—t曲線。

3.4.2 混凝土容重的測(cè)量

《公路橋梁設(shè)計(jì)通用規(guī)范》給出了鋼筋混凝土的容重范圍2.5～2.6噸/米3，然而對(duì)于不同的混凝土組成，其容重也存在著差異，因此有必要對(duì)混凝土的容重進(jìn)行測(cè)定，容重一般以進(jìn)行容重實(shí)驗(yàn)來(lái)測(cè)定。對(duì)于每座橋梁，主梁混凝土容重試驗(yàn)至少應(yīng)進(jìn)行兩次，如有需要（混凝土配合比改變，主要材料來(lái)源改變等）應(yīng)多做幾次。

容重試驗(yàn)的混凝土試件制作，應(yīng)依照《水泥混凝土試驗(yàn)規(guī)程》中<混凝土抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)》的試件要求進(jìn)行制作。

混凝土容重測(cè)試是現(xiàn)場(chǎng)取樣，采用實(shí)驗(yàn)室常規(guī)方法進(jìn)行測(cè)定。

3.4.3 主梁混凝土收縮、徐變?cè)囼?yàn)

預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋在懸臂澆筑的施工過(guò)程中，由于混凝土的收縮、徐變，將引起預(yù)應(yīng)力鋼材的松弛，將導(dǎo)致主梁懸臂端的下?lián)?。因此?duì)混凝土收縮、徐變效應(yīng)的準(zhǔn)確估計(jì)，對(duì)準(zhǔn)確預(yù)測(cè)由于混凝土收縮、徐變產(chǎn)生的下?lián)嫌兄鴽Q定性的意義。

由于混凝土的收縮、徐變對(duì)橋梁變位影響較大，應(yīng)專(zhuān)門(mén)進(jìn)行3天、7天、14天、28天、90天等加載齡期的徐變，收縮試驗(yàn)數(shù)據(jù)測(cè)試得出相應(yīng)的收縮、徐變系數(shù)。試驗(yàn)所用原材料及配合比與大橋混凝土所用原材料及配合比一致。

4 結(jié)語(yǔ)

橋梁大跨徑的最終形成，必須經(jīng)歷一個(gè)漫長(zhǎng)而又復(fù)雜的施工與體系轉(zhuǎn)換過(guò)程。通過(guò)理論計(jì)算，可以得到各施工階段的理想立模標(biāo)高值。但是，實(shí)際施工過(guò)程中各種誤差干擾著橋梁形成的正確性，可能致使合攏困難、成橋線形與內(nèi)力狀態(tài)偏離設(shè)計(jì)要求，給橋梁施工安全、外形、可靠性、行車(chē)條件及經(jīng)濟(jì)性等方面帶來(lái)不同程度的損害。因此，為了確保橋面線形良好、符合設(shè)計(jì)要求，在施工過(guò)程中，實(shí)施有效的施工控制是非常必要的。