魯從森

中鐵二十三局集團(tuán)第一工程有限公司 山東日照 276800

連續(xù)梁橋在合攏前的施工過程中一直處于大懸臂狀態(tài)，施工過程中必須保證大懸臂狀態(tài)的施工安全，同時(shí)在橋梁成橋后要做到線形平順，內(nèi)力狀態(tài)合理并符合設(shè)計(jì)規(guī)范要求，本文通過對(duì)施工階段正裝分析，進(jìn)行現(xiàn)場橋梁施工監(jiān)控量測，并采用相應(yīng)的誤差識(shí)別和調(diào)整方法對(duì)大橋進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控量測，以保證大橋順利合攏。

1 工程概況

某單箱雙室懸臂澆筑連續(xù)梁橋，中心樁號(hào)K18+213.5，全長1039.52m，該橋采用的跨徑是75m+130m+75m，如圖1-2所示，結(jié)構(gòu)型式采用預(yù)應(yīng)力砼變截面連續(xù)箱型梁，橫斷面為單箱雙室布置。箱梁底板寬度達(dá)12.25m，頂板寬度達(dá)20.25m，主跨跨中截面最大梁高3.5m，主墩截面最大梁高8.0m，箱梁的縱向線形按照1.8次拋物線進(jìn)行布設(shè)，箱梁采用C55混凝土澆筑。對(duì)主梁懸臂澆筑梁段進(jìn)行了劃分，最大懸臂澆筑梁段的重量為246.5噸。

圖1 大橋總體布置圖

圖2 箱梁標(biāo)準(zhǔn)橫斷面圖

2 總體目標(biāo)與施工監(jiān)控流程

橋梁施工監(jiān)控的工作就是在橋梁施工過程中采用相應(yīng)的措施和手段，控制橋梁結(jié)構(gòu)的線形和內(nèi)力狀態(tài)，保證成橋后的結(jié)構(gòu)線形、橋梁的內(nèi)力狀態(tài)滿足設(shè)計(jì)要求，對(duì)于上部和下部結(jié)構(gòu)內(nèi)力狀態(tài)是否在施工階段一直是安全狀態(tài)也是很關(guān)鍵的因素，該種類型結(jié)構(gòu)橋梁施工的過程與常規(guī)橋梁相比較更為難以控制，受各種材料、施工、環(huán)境影響的因素諸多，例如混凝土的彈性模量、現(xiàn)澆梁段的梁重、與混凝土?xí)r間性相關(guān)的各類參數(shù)等。在理論計(jì)算施工控制參數(shù)的時(shí)候，以上參數(shù)都是初步按照相關(guān)規(guī)范和設(shè)計(jì)圖紙規(guī)定的理論值計(jì)算，與實(shí)際情況存在一定差異。為了消除由設(shè)計(jì)參數(shù)與真實(shí)結(jié)構(gòu)參數(shù)存在差異引起的誤差，因此施工監(jiān)控工作開展過程中需要在施工過程中對(duì)以上參數(shù)進(jìn)行相關(guān)參數(shù)的識(shí)別與后期狀態(tài)的預(yù)測工作。對(duì)于重要的設(shè)計(jì)參數(shù)誤差，要采用相關(guān)的誤差分析方法，對(duì)設(shè)計(jì)計(jì)算參數(shù)進(jìn)行修正，對(duì)常規(guī)的設(shè)計(jì)參數(shù)，要通過優(yōu)化調(diào)整來達(dá)到施工的要求。

（1）設(shè)計(jì)參數(shù)識(shí)別。通過現(xiàn)場實(shí)測、計(jì)算得出結(jié)果，再與理論數(shù)值進(jìn)行相應(yīng)的比較，并對(duì)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行深入分析，從而找到計(jì)算參數(shù)的誤差量。

（2）設(shè)計(jì)參數(shù)預(yù)測。對(duì)現(xiàn)場各類關(guān)心的設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行相應(yīng)的采集工作，根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際測量值與理論計(jì)算值之間的誤差量，采用合適的誤差分析和預(yù)測方法對(duì)即將施工的梁段進(jìn)行后期的預(yù)測。

（3）優(yōu)化調(diào)整。橋梁的施工控制一般按照預(yù)測下個(gè)階段→下個(gè)階段相應(yīng)施工施工→對(duì)本階段進(jìn)行施工監(jiān)控量測→對(duì)本施工階段進(jìn)行監(jiān)控指標(biāo)分析→根據(jù)分析結(jié)果進(jìn)行相應(yīng)的修改→繼續(xù)預(yù)測下個(gè)階段的反復(fù)循環(huán)過程。

如何保證橋梁結(jié)構(gòu)的施工安全，并且讓關(guān)鍵的設(shè)計(jì)控制指標(biāo)如線形、內(nèi)力處于設(shè)計(jì)要求狀態(tài)，如何實(shí)現(xiàn)上述要求的施工控制目標(biāo)，一定要選取合理的施工控制分析理論，結(jié)合設(shè)計(jì)要求，對(duì)施工過程中的橋梁進(jìn)行相關(guān)的施工監(jiān)控量測和控制，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，及時(shí)予以解決。常規(guī)的橋梁結(jié)構(gòu)計(jì)算分析手段已經(jīng)不能夠完全滿足施工監(jiān)控的工作需要，必須根據(jù)現(xiàn)場施工監(jiān)控的結(jié)果與理論分析的結(jié)果進(jìn)行相應(yīng)的自適應(yīng)能力調(diào)整，同時(shí)該施工監(jiān)控控制系統(tǒng)還要能夠提供控制標(biāo)高及內(nèi)力的修正值。具體橋梁施工監(jiān)控工作流程如圖3所示。

圖3 施工監(jiān)控工作流程圖

3 監(jiān)控工作方案

3.1 理論分析

將本橋主橋劃分成有限元模型，本文采用Midas/civil對(duì)其進(jìn)行計(jì)算分析，分別采用RM-TDV對(duì)其進(jìn)行相關(guān)的計(jì)算分析復(fù)核工作，該橋的有限元模型如圖4所示，具體計(jì)算分析結(jié)果如圖5-6所示。

圖4 大橋有限元模型圖

圖5 邁達(dá)斯和TDV施工階段預(yù)拱度值

圖6 二期恒載施加后箱梁頂?shù)装鍛?yīng)力圖（單位：KPa）

3.2 現(xiàn)場測試

（1）線形測量。由于本橋的結(jié)構(gòu)斷面為單箱雙室的型式，故本次橋梁線形施工監(jiān)控?cái)M采用每節(jié)箱梁斷面設(shè)置5個(gè)測控點(diǎn)的方案，每個(gè)關(guān)鍵節(jié)段的箱梁頂板對(duì)稱布置3個(gè)線形測點(diǎn)（與主梁標(biāo)高控制點(diǎn)相同），箱梁的底板布置2個(gè)線形觀測點(diǎn)。如圖7所示。具體測點(diǎn)布設(shè)要求為：選用直徑20mm的螺紋鋼筋，鋼筋要露出橋面砼一定長度，并在鋼筋頭表面進(jìn)行噴涂標(biāo)識(shí)。

圖7 線形測點(diǎn)布置圖

測量程序：每一箱梁節(jié)段施工所對(duì)應(yīng)的施工工序，如掛籃定位、澆筑混凝土前后及主梁混凝土澆筑過程中、預(yù)應(yīng)力張拉前及張拉后等六個(gè)對(duì)應(yīng)的施工環(huán)節(jié)均需要進(jìn)行標(biāo)高測量工作；以便于達(dá)到控制各點(diǎn)的高程符合理論計(jì)算值，并確保主梁的線形平順、合理、正確。

（2）應(yīng)力測量。主橋的箱梁的應(yīng)力測點(diǎn)應(yīng)該合理布置，剛好滿足需要。主橋共設(shè)置13個(gè)斷面（其中上部結(jié)構(gòu)箱梁布設(shè)9個(gè)斷面，下部結(jié)構(gòu)橋墩布設(shè)2個(gè)斷面，箱梁與橋墩的臨時(shí)固結(jié)處布設(shè)2個(gè)斷面）：布設(shè)的箱梁斷面分別布設(shè)于橋墩上方的0#塊兩側(cè)、邊跨、中跨各跨中斷面及主跨四分點(diǎn)斷面處；橋墩斷面位于中間兩個(gè)橋墩底部與承臺(tái)交界處；臨時(shí)固結(jié)處斷面位于墩梁臨時(shí)固結(jié)的結(jié)合面處，測點(diǎn)布置如圖8所示。

圖8 應(yīng)力（應(yīng)變）監(jiān)測截面布置圖

每個(gè)箱梁斷面各設(shè)置6個(gè)應(yīng)力（應(yīng)變）觀測點(diǎn)，每個(gè)橋墩斷面和臨時(shí)固結(jié)處斷面各設(shè)置8個(gè)應(yīng)力（應(yīng)變）觀測點(diǎn)，所有斷面共計(jì)80個(gè)測點(diǎn)，如圖9-10所示。結(jié)構(gòu)應(yīng)力測試工作從橋墩開始施工時(shí)就同步展開，一直持續(xù)到橋梁上部結(jié)構(gòu)合龍結(jié)束時(shí)，在每一個(gè)工況發(fā)生變化時(shí)均要進(jìn)行相應(yīng)的應(yīng)力采集工作并給出相應(yīng)的應(yīng)力測試結(jié)果，以保證橋梁結(jié)構(gòu)的安全性及使用性能。

圖9 箱梁截面應(yīng)力觀測點(diǎn)布置圖

圖10 橋墩、臨時(shí)固結(jié)處截面應(yīng)力觀測點(diǎn)布置圖

（3）溫度監(jiān)控。根據(jù)施工監(jiān)控工作的需要，還需進(jìn)行橋梁結(jié)構(gòu)溫度測試，對(duì)結(jié)構(gòu)溫度場的測試工作可以與結(jié)構(gòu)應(yīng)力測試工作相結(jié)合，本項(xiàng)目采用的應(yīng)變傳感器中已經(jīng)集成了溫度采集功能，在采集應(yīng)變的同時(shí)獲得溫度，以便測量出測點(diǎn)溫度后對(duì)應(yīng)變數(shù)據(jù)進(jìn)行溫度補(bǔ)償，同時(shí)為了在冬季施工中掌握上部結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力波紋管內(nèi)的灌漿料溫度情況，還進(jìn)行了相應(yīng)的溫度傳感器的布設(shè)工作，以便于隨時(shí)在預(yù)應(yīng)力張拉后隨時(shí)掌握預(yù)應(yīng)力波紋管灌漿料的施工時(shí)間和時(shí)機(jī)，以防止溫度過低導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力波紋管內(nèi)灌漿料凍脹的情況發(fā)生。

3.3 誤差控制與調(diào)整

每一箱梁節(jié)段預(yù)應(yīng)力鋼束張拉完畢后，要立即對(duì)箱梁底板線形及關(guān)鍵斷面的應(yīng)力進(jìn)行測試，將現(xiàn)場測試結(jié)果與理論值進(jìn)行比較，并進(jìn)行相應(yīng)的誤差識(shí)別分析?？紤]到應(yīng)力測試結(jié)果可能出現(xiàn)數(shù)據(jù)偏移，在施工過程中應(yīng)以箱梁底板線形的施工監(jiān)控為主要控制參數(shù)，以便于施工監(jiān)控過程中對(duì)箱梁底板線形進(jìn)行隨時(shí)調(diào)整，并且應(yīng)逐節(jié)進(jìn)行梯次調(diào)整，以避免箱梁底板線形在某個(gè)階段變化過大導(dǎo)致明顯折線的現(xiàn)象，確保線型平順，外形美觀。

4 結(jié)論

本文以某單箱雙室懸澆連續(xù)箱梁特大橋?yàn)楣こ瘫尘?，總體介紹了懸臂現(xiàn)澆梁施工監(jiān)控的主要內(nèi)容、技術(shù)要點(diǎn)及總體流程。本特大橋采用懸臂現(xiàn)澆施工監(jiān)控分三大步：理論計(jì)算、現(xiàn)場測試及誤差分析與調(diào)整。最后，給出了懸臂現(xiàn)澆過程中線形誤差控制與調(diào)整方法，以保證大橋順利如期完工。