陳 春 苗

(廣東威實(shí)工程試驗(yàn)檢測(cè)有限公司，廣東 廣州　511363)

0　引言

鋼管混凝土系桿拱橋?qū)儆谕獠快o定內(nèi)部高次超靜定結(jié)構(gòu)，對(duì)系梁內(nèi)力、成橋拱軸線形以及吊桿、臨時(shí)索的張拉力等有嚴(yán)格的要求，每個(gè)節(jié)點(diǎn)位置的變化都會(huì)引起結(jié)構(gòu)內(nèi)力的重新分配[1]。由于結(jié)構(gòu)各構(gòu)件之間剛度相差懸殊，受混凝土收縮徐變、溫度變化、風(fēng)荷載、吊桿力、施工臨時(shí)荷載、臨時(shí)索和預(yù)應(yīng)力張拉等因素干擾，使力與變形的關(guān)系十分復(fù)雜。

在橋梁施工計(jì)算中，雖然可以采用多種計(jì)算方法，計(jì)算出各施工階段構(gòu)件的內(nèi)力和變形，但是按理論計(jì)算指導(dǎo)橋梁施工時(shí)，結(jié)構(gòu)的實(shí)際變形和內(nèi)力卻未必能達(dá)到相符的結(jié)果[2,3]。這主要是由于設(shè)計(jì)時(shí)所采用的計(jì)算參數(shù)諸如材料的彈性模量、構(gòu)件重度、混凝土收縮徐變系數(shù)、施工中溫度變化以及施工臨時(shí)荷載等與實(shí)際工程中不完全一致所引起的[4]。

復(fù)雜橋梁在施工中表現(xiàn)出來(lái)的這種理論與實(shí)際的偏差具有累加性，如不加以及時(shí)有效地控制和調(diào)整，結(jié)構(gòu)線形最終會(huì)偏離設(shè)計(jì)目標(biāo)，影響成橋后的內(nèi)力狀態(tài)[5]。因此，采用施工監(jiān)測(cè)、控制是保證橋梁達(dá)到設(shè)計(jì)要求的重要手段，是橋梁施工過(guò)程中不可缺少的工序[6]。

本文將以某下承式鋼管混凝土系梁拱橋?yàn)槔?，介紹該橋梁在施工監(jiān)控中各測(cè)點(diǎn)位移變化和成橋后標(biāo)高，主要包括拱腳縱向位移、拱肋豎向位移以及成橋后橋面標(biāo)高和拱肋標(biāo)高以及相應(yīng)分析。

1　工程概況

某下承式鋼管混凝土系桿拱橋計(jì)算跨徑為85 m。主橋分左右兩幅，其中一幅橫斷面布置為：0.25 m(欄桿)+1.00 m(人行道)+2.50 m(非機(jī)動(dòng)車道)+0.50 m(機(jī)非分隔帶)+11.50 m(機(jī)動(dòng)車道)+5.00 m(中央分隔帶)，另一幅沿中央分隔帶中心線對(duì)稱布置。主橋中橫梁為T形截面的預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，端橫梁為Z形截面的現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，系梁系桿為矩形斷面，橫梁和系桿均采用C50混凝土。拱肋采用圓端型鋼管，內(nèi)填C50微膨脹自密實(shí)高強(qiáng)混凝土，拱軸線為二次拋物線。全橋吊桿共60根，每幅橋30根。主橋橋墩為異型框架墩墩身，采用C40混凝土。

本工程主橋?yàn)橐豢邕^(guò)河結(jié)構(gòu)，河中不設(shè)墩，施工方案選擇先拱后梁河中無(wú)支架施工方案。由于拱肋吊裝前未進(jìn)行支架預(yù)壓以及拱肋安裝存在誤差，鋼拱肋吊裝完成后，拱軸線標(biāo)高與設(shè)計(jì)值出現(xiàn)偏差，北側(cè)拱軸線標(biāo)高最大低于設(shè)計(jì)值66 mm，南側(cè)最大低于設(shè)計(jì)值34 mm。為保證后期施工過(guò)程和成橋后，橋梁線形和結(jié)構(gòu)內(nèi)力滿足規(guī)范和設(shè)計(jì)要求，應(yīng)進(jìn)行橋梁線形監(jiān)控。主橋線形測(cè)試階段編號(hào)見(jiàn)表1。

表1　主橋線性測(cè)試階段編號(hào)

2　線形測(cè)點(diǎn)布置

橋梁結(jié)構(gòu)變形測(cè)試分為豎直方向上的線形及位移測(cè)試、水平方向上的線形及位移測(cè)試兩個(gè)部分，通過(guò)兩個(gè)面內(nèi)的測(cè)量來(lái)掌握橋跨結(jié)構(gòu)的空間幾何狀況。根據(jù)設(shè)計(jì)施工圖施工順序并結(jié)合分析計(jì)算結(jié)果，布置相應(yīng)的位移和線形測(cè)點(diǎn)。主要包括拱腳縱橋向水平位移、鋼管拱肋豎向位移、拱肋標(biāo)高以及橋面標(biāo)高。位移和線形量測(cè)釆用精密水準(zhǔn)儀和全站儀配合棱鏡。為盡量減少大氣溫度的影響，觀測(cè)工作宜安排在早上九點(diǎn)前進(jìn)行。

1)拱腳縱橋向水平位移測(cè)點(diǎn)布置：每個(gè)拱腳1個(gè)測(cè)點(diǎn)，共4個(gè)測(cè)點(diǎn)，固定鉸支座側(cè)測(cè)點(diǎn)編號(hào)為：GJ-1(南)、GJ-3(北)，活動(dòng)鉸支座側(cè)測(cè)點(diǎn)編號(hào)為：GJ-2(南)、GJ-4(北)。

2)鋼管拱肋位移及線形測(cè)點(diǎn)布置：布置于吊桿上錨固端墊板位置，每片拱肋15個(gè)測(cè)點(diǎn)，共30個(gè)測(cè)點(diǎn)，編號(hào)從固定鉸支座側(cè)到活動(dòng)鉸支座側(cè)依次增大。南側(cè)測(cè)點(diǎn)編號(hào)為GL-1～GL-15，北側(cè)測(cè)點(diǎn)編號(hào)為GL-16～GL-30，如圖1所示。

3)橋面標(biāo)高測(cè)點(diǎn)布置：成橋后，橋面標(biāo)高測(cè)點(diǎn)布置于行車道和人行道邊緣，并按照15根吊桿對(duì)應(yīng)位置等間距布置。編號(hào)從固定鉸支座側(cè)到活動(dòng)鉸支座側(cè)依次增大。南側(cè)測(cè)點(diǎn)編號(hào)為QM-1～QM-15，北側(cè)測(cè)點(diǎn)編號(hào)為QM-16～QM-30。

3　拱腳水平位移

拱腳縱橋向水平位移監(jiān)測(cè)以鋼拱肋吊裝完成為測(cè)試初始值。拱腳各測(cè)點(diǎn)累計(jì)位移的實(shí)測(cè)值與理論值見(jiàn)表2，圖2。

1)固定支座側(cè)測(cè)點(diǎn)實(shí)測(cè)累計(jì)位移與理論累計(jì)位移最大差值出現(xiàn)在系梁永久束張拉完成后，GJ-1測(cè)點(diǎn)和GJ-3測(cè)點(diǎn)均相差8.3 mm。橋面鋪裝完成后，活動(dòng)鉸支座側(cè)兩測(cè)點(diǎn)的實(shí)測(cè)累計(jì)位移與理論累計(jì)位移差值分別達(dá)到了-19.1 mm和-20.1 mm。其余兩者差值基本保持在5.5 mm以內(nèi)。

2)隨著施工過(guò)程的進(jìn)行，各拱腳位移實(shí)測(cè)與理論值變化趨勢(shì)相同。除個(gè)別測(cè)點(diǎn)外，各測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)吻合較好。整體上施工控制過(guò)程良好，結(jié)構(gòu)整體剛度與理論值相近。

表2　拱腳水平位移(一)　mm

4　拱肋豎向位移

拱肋豎向位移監(jiān)測(cè)以鋼拱肋吊裝完成為測(cè)試初始值。本文中選取南北拱肋跨中截面測(cè)點(diǎn)和3/4截面測(cè)點(diǎn)累計(jì)位移的實(shí)測(cè)值與理論值，具體數(shù)值見(jiàn)表3，圖3。

1)跨中測(cè)點(diǎn)實(shí)測(cè)累計(jì)豎向位移與理論值相差最大的測(cè)點(diǎn)出現(xiàn)在臨時(shí)索張拉3 850 kN的GL-8測(cè)點(diǎn)，為21.5 mm。3/4拱肋測(cè)點(diǎn)兩者相差最大的測(cè)點(diǎn)出現(xiàn)在臨時(shí)索張拉3 450 kN的GL-16測(cè)點(diǎn)，為21.1 mm。其余大部分相差基本保持在15 mm以內(nèi)。

2)整個(gè)施工過(guò)程中，拱肋理論計(jì)算變形值和實(shí)測(cè)值變化趨勢(shì)基本一致。3/4截面測(cè)點(diǎn)實(shí)測(cè)位移和理論位移相差不大，跨中截面測(cè)點(diǎn)在第二階段和第十階段兩者相差稍大，但差值穩(wěn)定。在橋面鋪裝完成后，跨中截面和3/4截面測(cè)點(diǎn)的實(shí)測(cè)值與理論值相差均在8 mm以內(nèi)。

表3　拱腳水平位移(二)　mm

5　成橋線形

本文列出成橋后北側(cè)橋面標(biāo)高和南側(cè)拱肋標(biāo)高，成橋線形如表4，圖4所示。表4中序號(hào)1～15對(duì)應(yīng)測(cè)點(diǎn)QM-1～QM-15以及測(cè)點(diǎn)GL-1～GL-15。

實(shí)測(cè)標(biāo)高與設(shè)計(jì)標(biāo)高趨勢(shì)一致，橋面和拱肋實(shí)測(cè)標(biāo)高均比設(shè)計(jì)標(biāo)高低，北側(cè)橋面標(biāo)高實(shí)測(cè)值與設(shè)計(jì)值差值保持在45 mm左右。南側(cè)拱肋實(shí)測(cè)標(biāo)高比設(shè)計(jì)標(biāo)高最大低47 mm。主要原因?yàn)楣袄叩跹b完成，拱軸線出現(xiàn)較大偏位，偏位差值基本與初始差值一致。成橋后，橋梁線形較為平順，說(shuō)明橋梁整體受力較為合理。

表4　成橋線形　m

6　結(jié)語(yǔ)

本橋采用先拱后梁的施工工藝進(jìn)行施工，施工過(guò)程中重要節(jié)點(diǎn)工況應(yīng)進(jìn)行跟蹤監(jiān)測(cè)和跟蹤計(jì)算，重點(diǎn)進(jìn)行了結(jié)構(gòu)位移和線形監(jiān)測(cè)。主要結(jié)論如下：

1)施工過(guò)程中，各測(cè)點(diǎn)位移實(shí)測(cè)值與理論值變化趨勢(shì)一致并且數(shù)值大小吻合較好，結(jié)構(gòu)實(shí)際剛度與理論值相差較小。成橋后，拱肋和橋面標(biāo)高偏位與初始偏位一致，線形較為平順，橋梁整體內(nèi)力較為合理。2)端橫梁澆筑前，支架安裝應(yīng)預(yù)留一定拋高并及時(shí)進(jìn)行支架預(yù)壓，拋高量應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行計(jì)算，確保拱肋安裝完成后標(biāo)高滿足設(shè)計(jì)要求。3)臨時(shí)索、預(yù)應(yīng)力以及吊桿張拉對(duì)結(jié)構(gòu)的位移影響顯著，應(yīng)根據(jù)實(shí)際測(cè)試結(jié)果及時(shí)調(diào)整施工方案，保證結(jié)構(gòu)內(nèi)力和變形符合要求。

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