市政鋼管混凝土系桿拱橋施工監(jiān)控要點(diǎn)及對(duì)策

李超群 夏宇 羅臨建

摘要：本文以某市政工程大橋施工監(jiān)控為例，論述了施工監(jiān)控目的、施工應(yīng)力監(jiān)測(cè)內(nèi)容及方法、施工位移監(jiān)測(cè)內(nèi)容及方法，并總結(jié)了施工監(jiān)測(cè)工況關(guān)鍵點(diǎn)，對(duì)各階段施工監(jiān)控對(duì)策展開了分析。經(jīng)工程實(shí)踐表明，應(yīng)用于施工控制的施工監(jiān)控措施、監(jiān)測(cè)手段以及控制方法具備可行性，對(duì)鋼管混凝土系桿拱橋的施工具有一定的指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：鋼管砼系桿拱橋;監(jiān)測(cè)內(nèi)容及方法;監(jiān)測(cè)工況關(guān)鍵點(diǎn);施工監(jiān)控對(duì)策

中圖分類號(hào)：TU398.9? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

施工監(jiān)控是鋼管砼系桿拱橋施工工藝關(guān)鍵性的保障環(huán)節(jié)，當(dāng)拱橋在施工期間，如施工內(nèi)容和設(shè)計(jì)狀態(tài)不相符時(shí)，將導(dǎo)致結(jié)構(gòu)線形以及內(nèi)力偏離設(shè)計(jì)，為掌握施工過(guò)程中該橋的受力狀況，對(duì)施工過(guò)程實(shí)施施工監(jiān)測(cè)和控制具有十分重要的意義。

1? 工程概況

本工程為某市政系桿拱橋（1～96 m），此系桿拱橋的基礎(chǔ)為鉆孔樁，實(shí)體橋墩設(shè)計(jì)為T形，梁部設(shè)計(jì)為1～96 m系桿拱狀，橋?qū)?7.1 m。橋梁總體布置見(jiàn)圖1。

2? 施工監(jiān)控目的

（1）本橋主要監(jiān)控目的為：明確在拱肋安裝、吊桿張拉、系梁澆筑與落架等作用下，上部結(jié)構(gòu)的變形狀況;（2）對(duì)潛在異常情況能夠做到及時(shí)發(fā)現(xiàn)，并盡快進(jìn)行調(diào)整與糾偏，使其達(dá)到設(shè)計(jì)預(yù)期值，同時(shí)，保障橋梁施工安全。

3? 橋梁施工應(yīng)力監(jiān)測(cè)

3.1? 監(jiān)測(cè)截面與測(cè)點(diǎn)布置

基于本橋受力特征，對(duì)應(yīng)力監(jiān)測(cè)部位加以明確，其中系梁測(cè)試截面10個(gè)，拱肋測(cè)試截面10個(gè)，共計(jì)20個(gè)斷面，測(cè)點(diǎn)布置見(jiàn)下圖所示。

3.2? 測(cè)試設(shè)備與測(cè)點(diǎn)埋設(shè)

（1）在應(yīng)力監(jiān)測(cè)環(huán)節(jié)，所應(yīng)用的設(shè)備為振弦式傳感器，還有此儀器配套的頻率接收儀;（2）拱肋的應(yīng)變傳感器采用焊接的方法固定在鋼管表面;（3）測(cè)試導(dǎo)線應(yīng)引出砼表面，并用鉛絲進(jìn)行牢固綁扎;（4）需要采用剛性保護(hù)盒保護(hù)應(yīng)變計(jì)導(dǎo)線，保護(hù)盒與導(dǎo)線的位置應(yīng)該盡量避開施工容易干擾的位置;（5）在砼施工中，對(duì)傳感器附近，應(yīng)避免過(guò)分振搗。

3.3? 監(jiān)測(cè)方法

（1）觀測(cè)時(shí)間為每日清晨，應(yīng)力測(cè)試工作人員應(yīng)做到準(zhǔn)時(shí)觀測(cè);（2）按照施工圖劃分的施工階段，都應(yīng)當(dāng)進(jìn)行應(yīng)力計(jì)算分析;（3）針對(duì)理論計(jì)算所得施工階段的應(yīng)力值，皆根據(jù)箱梁設(shè)計(jì)尺寸、砼等力學(xué)參數(shù)而加以進(jìn)一步修正。支架體系按實(shí)際設(shè)計(jì)參數(shù)考慮;（4）應(yīng)根據(jù)施工工況，對(duì)結(jié)構(gòu)各控制截面應(yīng)力開展測(cè)試，并實(shí)時(shí)與理論計(jì)算應(yīng)力數(shù)值進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)預(yù)報(bào)，并分析查明可能原因，在查明原因之前不得進(jìn)入下一道施工工序。

4? 橋梁施工位移監(jiān)測(cè)

4.1? 監(jiān)測(cè)目的

確保本橋拱軸線與橋面線形，以便為其相應(yīng)調(diào)整與控制工作給予指導(dǎo);確保橋梁線形滿足設(shè)計(jì)和施工技術(shù)規(guī)范要求。

4.2? 測(cè)試截面與測(cè)點(diǎn)布置

拱肋和系梁的位移測(cè)點(diǎn)分別布置在支座、跨中和L/4跨處，其測(cè)點(diǎn)布置見(jiàn)圖5所示。

4.3? 系梁水準(zhǔn)點(diǎn)和系梁測(cè)點(diǎn)的埋設(shè)

（1）系梁端部水準(zhǔn)點(diǎn)位置見(jiàn)圖6。每一系梁端布置三個(gè)水準(zhǔn)點(diǎn)，在高程測(cè)量精度方面，應(yīng)滿足三等水準(zhǔn)條件。

（2）可通過(guò)直徑達(dá)16 mm的螺紋鋼筋來(lái)制作水準(zhǔn)點(diǎn)以及系梁處所有測(cè)點(diǎn)標(biāo)志（也可以采用專用測(cè)量釘布置），需要有效保護(hù)各基準(zhǔn)點(diǎn)以及測(cè)點(diǎn)，防止碰撞各水準(zhǔn)點(diǎn)和高程觀測(cè)點(diǎn)。

4.4? 位移監(jiān)測(cè)方法

（1）位移監(jiān)測(cè)包括系梁和拱肋位移監(jiān)測(cè)兩方面的工作，在系梁混凝土澆筑前需要及時(shí)提供考慮施工預(yù)拱度的立模標(biāo)高，以及在拱肋安裝前及時(shí)提供拱肋安裝的定位標(biāo)高;這些標(biāo)高需要根據(jù)實(shí)際貝雷滿堂支架、混凝土彈性模量、自重、施工堆積物等，采用MIDAS/Civil軟件，通過(guò)全過(guò)程仿真分析計(jì)算，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)調(diào)整得到。（2）實(shí)測(cè)位移的測(cè)量誤差和精度是位移監(jiān)測(cè)需要考慮的重要的內(nèi)容，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量的高程需要達(dá)到三等的測(cè)量精度，并注意消除測(cè)量中的系統(tǒng)誤差和偶然誤差的影響，以提高測(cè)量精度。（3）對(duì)每一工況的監(jiān)測(cè)位移需要與理論數(shù)值進(jìn)行分析比較，發(fā)現(xiàn)位移異常需要及時(shí)查明原因。

4.5 支架變形處理

（1）本橋采用先梁后拱施工方案，系梁采用鋼管貝雷滿堂支架施工方案，系梁混凝土澆筑前須開展支架靜載試驗(yàn);（2）在支架靜載試驗(yàn)中，采取分級(jí)加載方式，最高加載為設(shè)計(jì)荷載的1.2倍;（3）立模標(biāo)高的確定，需要考慮支架實(shí)際變形曲線，并參考理論計(jì)算數(shù)值，另外，由于橋梁寬度為17.1 m，還需要考慮支架橫向不均勻變形的影響。

5? 施工監(jiān)測(cè)工況關(guān)鍵點(diǎn)

根據(jù)本橋的特點(diǎn)及設(shè)計(jì)的施工加載程序，施工監(jiān)測(cè)工況要點(diǎn)如下：（1）系梁支架預(yù)壓后，基于系梁施工預(yù)拱度，對(duì)系梁立模標(biāo)高加以明確。（2）系梁混凝土澆筑前安裝系梁應(yīng)力監(jiān)測(cè)的振弦應(yīng)變計(jì);測(cè)量各振弦應(yīng)變計(jì)的初始應(yīng)變值和溫度值。（3）系梁混凝土達(dá)設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，在系梁頂部布置位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)，并測(cè)量梁頂初始豎向位移，測(cè)量各振弦應(yīng)變計(jì)的初始應(yīng)變值和溫度值。（4）待張拉系梁首批縱向預(yù)應(yīng)力鋼束完成，測(cè)量梁頂初始豎向位移，測(cè)量各振弦應(yīng)變計(jì)數(shù)值和溫度值。（5）張拉系梁第一批橫向預(yù)應(yīng)力鋼束后，測(cè)量梁頂初始豎向位移，測(cè)量各振弦應(yīng)變計(jì)數(shù)值和溫度值。（6）根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)及理論分析計(jì)算，給定拱肋安裝的定位標(biāo)高，現(xiàn)場(chǎng)根據(jù)給定的定位標(biāo)高調(diào)整拱肋線形和標(biāo)高。（7）線形與標(biāo)高調(diào)整到位并焊接成永久拱肋后，監(jiān)測(cè)系梁及拱肋各振弦應(yīng)變計(jì)數(shù)值和溫度值。（8）上弦管混凝土澆筑完并達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度90%后，監(jiān)測(cè)系梁及拱肋位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)的豎向和水平位移;監(jiān)測(cè)系梁及拱肋各振弦應(yīng)變計(jì)數(shù)值和溫度值。（9）下弦管混凝土澆筑完并達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度90%后，監(jiān)測(cè)系梁及拱肋位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)的豎向和水平位移;監(jiān)測(cè)系梁及拱肋各振弦應(yīng)變計(jì)數(shù)值和溫度值。（10）腹腔下段混凝土澆筑完并達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度90%后，監(jiān)測(cè)系梁及拱肋位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)的豎向和水平位移;監(jiān)測(cè)系梁及拱肋各振弦應(yīng)變計(jì)數(shù)值和溫度值。（11）拱腳二期混凝土澆筑完并達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度90%后，監(jiān)測(cè)系梁及拱肋位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)的豎向和水平位移;監(jiān)測(cè)系梁及拱肋各振弦應(yīng)變計(jì)數(shù)值和溫度值。（12）分別對(duì)稱安裝并張拉吊桿后，監(jiān)測(cè)所有安裝吊桿索力;監(jiān)測(cè)系梁及拱肋位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)的豎向和水平位移;監(jiān)測(cè)系梁及拱肋各振弦應(yīng)變計(jì)數(shù)值和溫度值。（13）張拉系梁剩余縱向預(yù)應(yīng)力鋼束，監(jiān)測(cè)所有安裝吊桿索力;監(jiān)測(cè)系梁及拱肋位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)的豎向和水平位移;監(jiān)測(cè)系梁及拱肋各振弦應(yīng)變計(jì)數(shù)值和溫度值。（14）張拉系梁剩余橫向預(yù)應(yīng)力鋼束，監(jiān)測(cè)所有安裝吊桿索力;監(jiān)測(cè)系梁及拱肋位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)的豎向和水平位移;監(jiān)測(cè)系梁及拱肋各振弦應(yīng)變計(jì)數(shù)值和溫度值。（15）拆除橋下臨時(shí)支架，監(jiān)測(cè)所有安裝吊桿索力;監(jiān)測(cè)系梁及拱肋位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)的豎向和水平位移;監(jiān)測(cè)系梁及拱肋各振弦應(yīng)變計(jì)數(shù)值和溫度值;如需要進(jìn)行吊桿補(bǔ)張拉，重復(fù)所有相關(guān)檢測(cè)內(nèi)容。（16）附屬工程及軌道設(shè)備鋪設(shè)后，監(jiān)測(cè)所有安裝吊桿索力;監(jiān)測(cè)系梁及拱肋位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)的豎向和水平位移;監(jiān)測(cè)系梁及拱肋各振弦應(yīng)變計(jì)數(shù)值和溫度值。

6? 各階段施工監(jiān)控對(duì)策分析

6.1? 施工控制影響因素

（1）日照因素、空氣相對(duì)濕度因素、環(huán)境溫度因素;（2）各吊桿實(shí)際張拉力與理論值之間的差異等;（3）施工期間模板變形導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)改變;（4）徐變性、預(yù)應(yīng)力的松弛;（5）混凝土徐變、收縮變形。

6.2? 施工控制措施

（1）在結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性達(dá)標(biāo)的基礎(chǔ)上，對(duì)結(jié)構(gòu)變形以及應(yīng)力實(shí)施雙控措施，其重點(diǎn)做好變形控制工作。（2）主橋結(jié)構(gòu)施工時(shí)的現(xiàn)場(chǎng)模擬分析詳細(xì)操作如下：①先根據(jù)梁格法，將結(jié)構(gòu)離散為梁?jiǎn)卧?，拱肋離散成直桿，吊桿模擬成鏈桿單元進(jìn)行計(jì)算;②按照實(shí)際施工順序，基于各施工階段的受力情況，開展仿真計(jì)算;③跟蹤計(jì)算影響結(jié)構(gòu)變化的因素。（3）圍繞全橋結(jié)構(gòu)開展現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試跟蹤，對(duì)導(dǎo)致誤差發(fā)生的因素展開分析，并對(duì)施工措施作出及時(shí)調(diào)整。（4）基于分析結(jié)果，找到結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié)，并監(jiān)測(cè)危險(xiǎn)狀態(tài)。

6.3? 主要監(jiān)控指標(biāo)允許偏差

本橋主要監(jiān)控指標(biāo)允許偏差見(jiàn)表1所示。

7? 結(jié)論

本文依托某市政項(xiàng)目公路施工監(jiān)控的案例，論述了施工監(jiān)控目的、施工應(yīng)力監(jiān)測(cè)內(nèi)容及方法、施工位移監(jiān)測(cè)內(nèi)容及方法，并總結(jié)得出如下結(jié)論：（1）鋼管砼拱橋施工監(jiān)控重點(diǎn)：對(duì)施工監(jiān)測(cè)工況要點(diǎn)的精準(zhǔn)把控;通過(guò)結(jié)構(gòu)計(jì)算模型可作出準(zhǔn)確模擬;精準(zhǔn)定位監(jiān)測(cè)元件預(yù)埋部位，并對(duì)其施以有效保護(hù)。（2）鋼管砼拱橋施工監(jiān)控核心：對(duì)系桿與拱肋的立模高程進(jìn)行合理確定;確保所建立的吊桿張拉方案具備合理性;所制定的監(jiān)控措施具備合理性，同時(shí)規(guī)范遵循方案實(shí)施監(jiān)控。（3）進(jìn)行各類基準(zhǔn)點(diǎn)的跟蹤觀測(cè)，并保證實(shí)施的有效性，將在橋梁施工監(jiān)控工作方面發(fā)揮著重要的作用。

（責(zé)任編輯：武多多）

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