波形鋼腹板橋梁施工監(jiān)測要點和措施探討

劉 翠

(中電建冀交高速公路投資發(fā)展有限公司，河北 石家莊 050000)

0 引言

伴隨我國橋梁工程施工水平不斷提升，橋梁施工水平及各類新型技術手段層出不窮。其中，波形鋼腹板橋梁作為當前一種較為新型的處理模式，其箱梁頂板、底板一般采用混凝土結構處理，而腹板則采用波形鋼腹板，通過較為合理的連接控制，確保橋梁整體結構更為輕便，并且能夠具備較強的實際效益[1]。

1 施工監(jiān)測要點

太行山高速公路邯鄲段龍虎河大橋主橋11#墩至14#墩上部結構為三跨，跨徑(45+80+45)m，波形鋼腹板是此類結構應用中較重要的一類技術手段。為實現(xiàn)對于建設過程中波形鋼腹板橋梁施工效果的優(yōu)化，應重點把握好整個施工過程中涉及的多個處理環(huán)節(jié)，尤其要切實把握好對于鋼材料以及混凝土材料的合理應用，促使其施工價值得到體現(xiàn)，即既要外觀美觀可靠，還要保障整個大跨徑橋梁工程的結構性能。為此，需加強對于日常質(zhì)量的監(jiān)控，以便有效實現(xiàn)整體橋梁設計通行能力。

1.1 嚴格監(jiān)測幾何參數(shù)

在波形鋼腹板橋梁施工處理時，較為常見的錯誤問題是幾何參數(shù)不合理，這也是較重要的施工監(jiān)測要點。龍虎河大橋選用的波形鋼腹板波長1.60 m，波高0.22 m，水平面板寬0.43 m。波形鋼腹板跨中至中墩墩頂采用多達四種型號的產(chǎn)品，涉及的幾何參數(shù)相對較多，需加強全面監(jiān)管，例如波紋板厚度、波紋高度、平板長度、傾斜角度以及斜板投影長度等，均需在施工過程中詳細監(jiān)控，力求各項幾何參數(shù)都能夠較為合理有序，符合相關規(guī)范要求[2]。

1.2 嚴格監(jiān)測預應力配束

實現(xiàn)對預應力施工操作的把關監(jiān)測也是較為關鍵的一環(huán)，其需要加強對于配束方式的控制，確保預應力效果更為突出。在波形鋼腹板橋梁施工處理中，預應力配束監(jiān)測需重點把握好對于體外及體內(nèi)預應力束筋方式的搭配應用，結合不同施工需求采取較為適宜的配束方式，保障其能夠有效抵抗荷載以及自重，維系整個橋梁工程項目的穩(wěn)定性。在預應力配束監(jiān)測控制中，應考慮波形鋼腹板PC組合梁橋的施工控制與預應力混凝土橋梁施工控制的不同之處，如預應力混凝土梁橋施工中的預拱度線形控制時，主梁剪切剛度引起的變形一般較小。但是，波形鋼腹板PC組合梁橋由于其腹板剪切剛度相對較小，剪切變形引起的豎向變形往往不容忽視，尤其在懸臂施工過程中剪切變形的影響較大。在施工中波形鋼腹板要經(jīng)過制作、運輸、吊裝、定位、連接等環(huán)節(jié)，對于懸臂澆筑法施工的波形鋼腹板PC箱梁橋，需要嚴格控制波形鋼腹板的空間形態(tài)[3]。

1.3 監(jiān)測結構連接部位

在波形鋼腹板橋梁施工處理中，加強橋梁結構連接部位的監(jiān)測同樣也是比較關鍵的，其需要切實把握好對于結構連接方式以及連接規(guī)范性的檢查，確保其能夠最終具備較為理想的實際穩(wěn)定性能。例如對于焊接操作或者是高強度螺栓連接方式的選擇，就需要考慮不同結構的連接需求，綜合不同連接方式的優(yōu)缺點，考慮最佳連接方式的應用價值。在波形鋼腹板和橫隔板的連接處理中，更需重點圍繞著嵌入型或翼緣型方式進行恰當選擇和規(guī)范操作[4]。在龍虎河大橋監(jiān)控計算中將箱梁離散為48個單元、49個節(jié)點，下部結構離散為60個單元、64個節(jié)點，采用空間計算軟件Midas Civil建立的結構有限元模型如圖1所示，其中橋梁的橫隔板作用以節(jié)點荷載的形式體現(xiàn)。

圖1 龍虎河大橋有限元模型圖

1.4 監(jiān)測結構變形

在施工過程中波形鋼腹板橋梁會受到諸多因素的影響發(fā)生結構變形，變形會造成橋梁結構實際坐標(立面標高、平面位置)發(fā)生偏移，造成橋線形形狀與設計要求不符。而對于波形鋼腹板橋梁，尤其要在施工過程對這些偏移變形進行監(jiān)測，可通過掌握各結構的變形狀況，使得變形幅度可控，并根據(jù)變形發(fā)展調(diào)整施工方式，避免形成不良結構穩(wěn)定性威脅。在波形鋼腹板實際應用過程中，因為其具備較為明顯的三維柔性，更需重點圍繞彎曲變形問題進行詳細分析，避免出現(xiàn)較為明顯的抗彎剛度不足問題。對于監(jiān)測發(fā)現(xiàn)的結構變形問題，需要施工管理人員以及技術人員進行分析，力求結構不受破壞性干擾，最大程度上保障波形鋼腹板橋梁的穩(wěn)定性。

2 監(jiān)控測量控制措施

為保證監(jiān)控工作順利進行，須先建立監(jiān)控實施過程中的各項工作制度，成立監(jiān)控檢測工作小組，建立與大橋施工、監(jiān)理單位的有效對接以確保監(jiān)控工作的順利開展。在現(xiàn)場監(jiān)控過程中，為保證監(jiān)控質(zhì)量，明確以下工作內(nèi)容。

2.1 明確施工監(jiān)控理論

本次橋梁監(jiān)控量控的目的是把橋梁施工控制的理論和方法應用于波形鋼腹板橋梁的實際施工過程，根據(jù)施工中實測到的結構反應來修正計算模型及參數(shù)取值，當計算模型與實際結構相吻合后，才能得到比較準確的控制調(diào)整措施，再用計算模型來指導過程中的施工。

2.1.1 建模思路與基本假定[5]

(1)波形鋼腹板與上下混凝土翼緣板固結作業(yè)，不發(fā)生相對滑移或剪切破壞。

(2)彎矩由波形鋼腹板箱梁頂?shù)装宄惺埽袅τ刹ㄐ武摳拱宄惺?，彎矩和剪力不發(fā)生相互作用。

(3)計算中按全斷面均勻受力計算。

2.1.2 主要計算參數(shù)

主梁為波形鋼腹板鋼混組合結構，混凝土部分采用C55混凝土，混凝土密度為2 600 kg/m3(計算中梁塊重力取值均按此考慮)，C55混凝土彈性模量為3.50×104MPa，混凝土材料的收縮徐變特性按照規(guī)范規(guī)定取值；鋼腹板采用Q345D鋼材，彈性模量為2.06×105MPa，密度為7 850 kg/m3。

2.1.3 截面幾何特性

在波形鋼腹板PC組合箱梁橋中，因波形鋼腹板承受軸向力與橋軸方向的彎曲能力幾乎為零，故在其構件剛度計算中可忽略波形鋼腹板而僅考慮混凝土截面。具體如圖2、圖3所示。

圖2 11#墩、14#墩墩頂橫斷面圖(cm)

圖3 0#塊橫斷面圖(cm)

2.2 監(jiān)控控制具體內(nèi)容

施工監(jiān)控工作的內(nèi)容包括但不限于以下內(nèi)容：

(1)收集相關資料、熟悉設計圖紙，與設計人員討論，充分了解設計意圖。

(2)根據(jù)設計的理論目標狀態(tài)，如預拱度設置、容許誤差、受力情況等，編制施工監(jiān)控方案與實施細則。

(3)建立結構仿真分析模型，進行施工監(jiān)控計算，依據(jù)設計意圖確定控制目標狀態(tài)。

(4)根據(jù)實測數(shù)據(jù)，判別實際狀態(tài)與理論狀態(tài)的偏離，及時采取措施加以糾正，嚴防誤差或離散值的積累，及時下達下一階段的施工控制命令。

(5)根據(jù)監(jiān)控計算，確定內(nèi)力及線形控制斷面，布設溫度、應力、位移傳感器或測點。

(6)各階段結構狀態(tài)參數(shù)(溫度、應力、位移)與環(huán)境因素(大氣溫度、風速等)的監(jiān)測與控制。

(7)對結構線形和關鍵截面應力測試結果進行綜合分析，提出處理意見并上報各有關方面。

(8)監(jiān)控的階段性成果直接指導施工，橋梁竣工后編制施工監(jiān)控總結報告，提交建設單位。

2.3 施工監(jiān)控調(diào)整流程

橋梁施工過程因受不可控因素的影響，會造成波形鋼腹板橋梁結構坐標與設計發(fā)生偏差。當偏差的程度影響到橋梁實體內(nèi)力和線形時，就要對施工工序進行調(diào)整。具體過程如圖4所示。

圖4 施工調(diào)整順序圖

3 結語

綜上所述，波形鋼腹板橋梁施工模式在當前橋梁工程項目中的有效應用具備明顯優(yōu)勢，波形鋼腹板橋梁自重較輕，能夠更好地實現(xiàn)對于整體橋梁施工水平的優(yōu)化。本文通過將太行山高速公路邯鄲段龍虎河波形鋼腹板組合大橋詳細監(jiān)測結果與施工過程對接，發(fā)現(xiàn)科學監(jiān)測對確保施工質(zhì)量起到較好的效果，希望通過對施工監(jiān)測要點和質(zhì)量控制措施的介紹，對同類波形鋼腹板橋梁質(zhì)量保障起到一定的借鑒作用。