預應力連續(xù)梁施工監(jiān)控關鍵技術研究

趙 亞 煒

(山西省晉中路橋建設集團有限公司，山西 晉中 030600)

1 概述

連續(xù)梁橋施工監(jiān)控的目的是通過監(jiān)測采集主梁關鍵截面位置的撓度變形和截面不同位置的應變情況，及時預警施工中出現(xiàn)的各種大變形和大應變問題，確保橋梁成橋過程中的安全性和穩(wěn)定性。以連續(xù)梁懸臂澆筑施工為例，在連續(xù)梁橋懸臂施工過程中，通過控制立模標高值，保證懸臂段合龍后的主梁線形、截面應力滿足設計及規(guī)范要求。在連續(xù)梁施工實踐中，懸臂澆筑施工法和傳統(tǒng)的滿堂支架施工技術相比，懸臂澆筑的施工荷載影響更加明顯，懸臂段的預應力張拉和混凝土澆筑過程中必須在掛籃上完成，目前廣泛使用的簡支轉(zhuǎn)連續(xù)施工技術，涉及到復雜的承載體系轉(zhuǎn)換過程，以上各種施工荷載對主梁結(jié)構的截面內(nèi)力和主梁線形變化造成巨大的影響，在施工荷載作用的累積效應影響下，很容易導致連續(xù)梁的成橋狀態(tài)與設計狀態(tài)存在偏差，導致懸臂段最終無法順利合龍，局部出現(xiàn)嚴重的應力集中問題，為主梁的安全運營埋下巨大隱患。

為了避免連續(xù)梁懸臂施工過程中潛在的各種危險因素，提升連續(xù)梁施工的質(zhì)量和安全性，必須制定具體的連續(xù)梁懸臂澆筑控制方案，做好關鍵控制技術的研究工作，借助應變、位移傳感器采集控制截面的相關參數(shù)，并將監(jiān)測值和理論值進行對比，及時識別和處理好施工過程中出現(xiàn)的各種偏離工況，保證連續(xù)梁的成橋及后期運營質(zhì)量。

2 預應力連續(xù)梁施工監(jiān)控主要內(nèi)容

2.1 變形控制

預應力連續(xù)梁懸臂澆筑過程中施工監(jiān)控主要內(nèi)容包括變形控制和截面應力控制兩方面。變形是截面應力變化的具體表現(xiàn)，截面應力是截面變形的根本動因；其中，變形控制包括結(jié)構幾何參數(shù)和主梁線形控制，構件幾何參數(shù)又可以細分為箱梁尺寸參數(shù)、懸臂澆筑節(jié)段參數(shù)，主梁線形可以細分為平面線形和豎向線形控制兩部分。根據(jù)最新版的JTG/T F50—2011版橋規(guī)對懸臂澆筑預應力連續(xù)梁的施工要求，將其作為本工程施工監(jiān)控的主要依據(jù)。具體的線形控制參數(shù)如表1所示。

表1 線形控制參數(shù)

2.2 截面應力控制

控制截面的不同應力組合狀態(tài)直接關系到主梁成橋和后期運營過程中的承載能力和安全性，必須保證在懸臂澆筑和合龍過程中，全部控制截面的全部應力組合值均滿足設計及規(guī)范要求，控制截面應力需要在對應位置埋設應變傳感器，常用的應變傳感器有應變片和光柵應變系統(tǒng)兩類，應變片的靈敏性稍差，但性價比高，布設方便，精度滿足工程施工要求；光柵靈敏性極高，但造價昂貴，且布設難度較大，一般應用在工程試驗中。應變片將對應位置的真實應變響應傳輸至應力—應變采集終端，并在顯示屏上輸出對應位置的應變—應力變化曲線，將監(jiān)測值和理論計算值對比，分析二者出現(xiàn)誤差的原因，一旦出現(xiàn)控制截面應力異常情況，必須立即停工并卸載，保證各控制截面的應力組合值均滿足規(guī)范和設計要求。

3 預應力連續(xù)梁施工監(jiān)控關鍵技術分析

3.1 工程概況

本工程項目地處省內(nèi)某國省干道主線，結(jié)構形式為預應力連續(xù)變截面箱梁，截面形式為單箱單室，主跨總計20聯(lián)，主梁跨徑分布為40 m+80 m+40 m，設計等級為一級公路，全跨使用掛籃懸臂澆筑拼接施工技術。圖1為主跨及控制截面結(jié)構形式。

3.2 主梁線形監(jiān)控及結(jié)果

全程監(jiān)控主梁澆筑及合龍過程中的主梁線形，并做好主梁線形控制，在懸臂澆筑0號塊位置布設高程基準點，每一節(jié)段上布設3個高程觀測基準點，高程觀測工作借助水準儀完成，觀測點截面分布情況如圖2所示。

以懸臂澆筑施工狀態(tài)為例，選取任意3個澆筑節(jié)段為研究對象，采集現(xiàn)場實際監(jiān)控獲取的澆筑節(jié)段的高程值，并與理論計算值進行對比，具體對比結(jié)果如表2所示。

表2 懸臂澆筑節(jié)段預計高程與實際高程對比情況

分析表2可知，箱型梁頂板標高預計值為設計值與預應力施加后的預拱度和，再剔除結(jié)構變形值；將實際值和預測值對比后可知，全部的誤差值均介于-1.5 cm～1.5 cm范圍內(nèi)，因此，在節(jié)段澆筑施工過程中，主梁線形變化滿足設計及規(guī)范要求。

3.3 控制截面應力監(jiān)控及結(jié)果

選取梁端、跨中、1/4跨截面作為應力控制截面，此外，再隨機選取若干截面作為普通應力控制截面，以實現(xiàn)對控制截面應力監(jiān)測的校驗和補充。圖3為控制截面和普通截面的應力監(jiān)測點布置情況。

根據(jù)本工程建設項目的施工推進情況，項目部施工監(jiān)控組制定了針對性的橋梁施工監(jiān)控方案和實施標準，在2號、3號墩、0號澆筑塊及邊跨的跨中位置埋設混凝土應變片，對采集到的監(jiān)控數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析。通過分析應變值可知，擬監(jiān)控的橋梁施工監(jiān)控對象的各控制截面組合應力值均滿足設計和規(guī)范要求。本文以懸臂段根部箱梁頂板位置的應力組合值為統(tǒng)計分析對象，相應的監(jiān)控結(jié)果如表3所示。

表3 懸臂段根部箱梁頂板位置應力實測值

部分施工階段理論計算值監(jiān)控實測值2號左半幅2號右半幅3號左半幅3號右半幅1號節(jié)段澆筑完成-1.74-1.77-1.57-1.74-1.70預應力張拉完畢-3.87-3.98-3.89-3.87-4.323號節(jié)段澆筑完成-4.48-4.86-4.77-4.48-4.83預應力張拉完畢-6.81-7.50-7.18-6.81-7.205號節(jié)段澆筑完成-6.64-7.48-6.84-6.64-7.23預應力張拉完畢-8.60-9.44-8.69-8.60-9.417號節(jié)段澆筑完成-7.92-8.94-8.32-7.92-8.14預應力張拉完畢-9.94-10.68-10.12-9.94-11.17邊跨張拉后-9.38-10.88-10.47-11.36-11.02結(jié)構體系切換-9.41-9.74-10.02-11.14-10.53跨中張拉后-10.82-11.02-11.7-12.47-12.27

分析表3可知，懸臂澆筑和預應力張拉過程中，懸臂根部箱梁頂板截面應力最大值為12.47 MPa，滿足規(guī)范中的16.2 MPa容許應力值，且箱梁頂板混凝土應力值與施工進度之間呈現(xiàn)明顯的正相關關系，滿足理論計算的基本趨勢，實測值和理論計算值的誤差均介于-2 MPa～2 MPa范圍內(nèi)，表明監(jiān)控精度滿足施工要求。

4 結(jié)語

文章以省內(nèi)某國省干線懸臂澆筑預應力連續(xù)梁橋施工項目為研究案例，明確了懸臂澆筑預應力連續(xù)梁橋的施工監(jiān)控重點內(nèi)容；就橋梁施工過程中的主梁線形及控制截面應力制定了相應的施工監(jiān)控方案，分析了預應力連續(xù)梁的施工監(jiān)控關鍵技術；監(jiān)控結(jié)果表明，主橋施工監(jiān)控達到既定目的，成橋線形及控制截面應力均滿足設計及規(guī)范要求。