淺析某多跨變截面連續(xù)梁橋施工監(jiān)控技術(shù)

俞梁友

(蘇州三元交通工程建設(shè)有限公司，江蘇 蘇州　700074)

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淺析某多跨變截面連續(xù)梁橋施工監(jiān)控技術(shù)

俞梁友

(蘇州三元交通工程建設(shè)有限公司，江蘇 蘇州700074)

摘要：結(jié)合某橋多跨變截面連續(xù)梁橋施工監(jiān)控技術(shù)進(jìn)行探討，詳細(xì)介紹了有限元模型建立理論、線形監(jiān)控、應(yīng)力監(jiān)控等內(nèi)容，為類(lèi)似橋梁施工監(jiān)測(cè)提供參考。

關(guān)鍵詞：變截面；連續(xù)梁橋；有限元模型；線形監(jiān)控；應(yīng)力監(jiān)控

1工程概況

本工程屬于 343 省道一部分，吳淞江大橋跨越的蘇申內(nèi)港線，是蘇州地區(qū)及其重要的航道之一，同時(shí)也是蘇州至上海的重要航道，河道寬60 m 左右，按照蘇州市航道規(guī)劃，該航道將建設(shè)成Ⅲ級(jí)航道。新建吳淞江大橋主橋跨徑設(shè)計(jì)為(50+80+50) m，上部結(jié)構(gòu)為三跨變截面全預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁，分別兩個(gè)中幅箱梁與兩個(gè)邊幅箱梁構(gòu)成，中幅箱梁寬度為13 m，邊幅寬度為9.5 m，加上兩個(gè)側(cè)分帶寬度，總寬度為47 m。設(shè)計(jì)荷載標(biāo)準(zhǔn)：公路-I 級(jí)；人群-3.5 kN/m2；大橋立面圖見(jiàn)圖1。

圖1　某大橋立面圖

橫向布置為：4 m(人行道)+5 m(非機(jī)動(dòng)車(chē)道)+2 m(側(cè)分帶)+12.25 m(機(jī)動(dòng)車(chē)道)+0.5(中央隔離墩)+12.25 m(機(jī)動(dòng)車(chē)道)+2 m(側(cè)分帶)+5 m(非機(jī)動(dòng)車(chē)道)+4 m(人行道)=47 m。橫向坡度為雙向各2%；

航道標(biāo)準(zhǔn)：Ⅲ級(jí)航道：B=60 m，H=7.0 m，b=36 m，h=3.5 m。設(shè)計(jì)最高通航水位2.400 m。

主橋?yàn)?50+80+50) m變截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁，混凝土采用C50混凝土，箱梁由頂板形成單向2%的橫坡。中幅箱梁為單箱單室截面，兩箱翼緣銜接處設(shè)置100 cm的現(xiàn)澆段。每個(gè)箱底寬7.0 m，每個(gè)箱頂寬13.25 m，箱梁翼緣寬度每側(cè)均為3.125 m；邊幅箱梁箱頂寬9.5 m，箱梁懸臂2.25 m，底寬5 m。箱梁頂板厚度一般為28 cm，中墩支點(diǎn)處取78 cm；箱梁腹板厚度取用范圍為55～80 cm；主梁箱梁采用三向預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，邊幅箱梁為雙向預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，其中縱、橫向預(yù)應(yīng)力采用φs15.20 高強(qiáng)度低松弛預(yù)應(yīng)力鋼絞線，標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度f(wàn)pk=1 860 MPa，縱向預(yù)應(yīng)力錨具采用YJM15 型，橫向預(yù)應(yīng)力錨具采用BM15-5 型?？v向鋼束張拉控制應(yīng)力取用σcon=0.72fpk,橋面板豎向預(yù)應(yīng)力采用二次張拉工藝，第一次張拉噸位為32.7 t，第二次張拉為檢查張拉，張拉噸位也為32.7 t。連續(xù)箱梁采用掛籃懸臂澆筑施工，邊跨端部搭設(shè)支架現(xiàn)澆施工。節(jié)段劃分：0 號(hào)塊全長(zhǎng)12.0 m(墩旁支架施工)，1~3號(hào)塊長(zhǎng)3.0 m，4~5號(hào)塊長(zhǎng)3.5 m，6~7 號(hào)塊長(zhǎng)4 m，8~9號(hào)塊長(zhǎng)4.5 m，邊跨支架現(xiàn)澆段長(zhǎng)8.92 m，邊跨合攏段和中跨合攏段長(zhǎng)均為2.0 m。

2施工階段工況

根據(jù)施工具體條件及現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，結(jié)合實(shí)際，確定該橋的全橋仿真理論計(jì)算工況為43個(gè)。

0 號(hào)塊混凝土澆筑—0 號(hào)塊預(yù)應(yīng)力張拉—0 號(hào)塊安裝掛籃—1 號(hào)塊混凝土澆筑—1 號(hào)塊預(yù)應(yīng)力張拉—掛籃前移到 1 號(hào)塊—2 號(hào)塊混凝土澆筑—2 號(hào)塊預(yù)應(yīng)力張拉—掛籃前移至 2 號(hào)塊—3 號(hào)塊混凝土澆筑—3 號(hào)塊預(yù)應(yīng)力張拉—掛籃前移至 3 號(hào)塊—4 號(hào)塊混凝土澆筑—4 號(hào)塊預(yù)應(yīng)力張拉—掛籃前移至 4 號(hào)塊—5 號(hào)塊混凝土澆筑—5號(hào)塊預(yù)應(yīng)力張拉—掛籃前移至 5 號(hào)塊— 6號(hào)塊混凝土澆筑—6 號(hào)塊預(yù)應(yīng)力張拉— 掛籃前移至 6 號(hào)塊— 7 號(hào)塊混凝土澆筑—7 號(hào)塊預(yù)應(yīng)力張拉—掛籃前移至 7 號(hào)塊—8 號(hào)塊混凝土澆筑— 8 號(hào)塊預(yù)應(yīng)力張拉— 掛籃前移至 8 號(hào)塊— 9 號(hào)塊混凝土澆筑—9號(hào)塊預(yù)應(yīng)力張拉—邊跨現(xiàn)澆段混凝土澆筑— 前移兩邊跨掛籃作為邊跨合攏支架—邊跨合攏段水箱壓重— 現(xiàn)澆邊跨合攏段混凝土—邊跨合攏段水箱卸載—邊跨現(xiàn)澆段預(yù)應(yīng)力張拉—拆除臨時(shí)支撐，使永久支座參與受力，采取措施使得永久支座形成固定支座，形成單懸臂結(jié)構(gòu)— 拆除邊跨現(xiàn)澆段支架— 留一個(gè)跨中掛籃準(zhǔn)備中跨合攏，其余掛籃移至墩頂，準(zhǔn)備中跨合攏—中跨合攏段水箱壓重— 現(xiàn)澆中跨合攏段混凝土，同時(shí)水箱卸載— 拆除形成固定支座墩活動(dòng)支座約束，張拉合攏段應(yīng)力術(shù)—拆除全部掛籃— 橋面系施工。

3施工監(jiān)控理論分析與現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控

3.1有限元模型

采用大型有限元軟件建立有限元模型，全橋共有79個(gè)節(jié)點(diǎn)，78個(gè)單元。

3.2測(cè)點(diǎn)布置

(1)高程測(cè)量

箱梁標(biāo)高監(jiān)測(cè)點(diǎn)主要設(shè)置在每個(gè)懸臂施工階段的端頭，距端部10 cm，其中0#塊設(shè)置3 個(gè)監(jiān)測(cè)斷面(中部和兩端部)，每個(gè)斷面設(shè)置 5 個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，用φ12鋼筋植入混凝土中，露出混凝土約2 cm，端頭磨平，用紅油漆圈起標(biāo)注。標(biāo)高監(jiān)測(cè)點(diǎn)由施工方負(fù)責(zé)埋設(shè)，用水準(zhǔn)儀或高精度全站儀測(cè)量測(cè)點(diǎn)標(biāo)高。盡量選擇在穩(wěn)定溫度場(chǎng)進(jìn)行測(cè)量。在0#塊箱梁頂板底板處設(shè)置臨時(shí)水準(zhǔn)點(diǎn)。箱梁標(biāo)高監(jiān)測(cè)點(diǎn)主要設(shè)置在每個(gè)懸臂施工階段的端頭，距端部15 cm，高出箱梁頂面混凝土5 cm。每個(gè)斷面設(shè)置3 個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，其中0#塊設(shè)置3個(gè)監(jiān)測(cè)斷面。標(biāo)高監(jiān)測(cè)點(diǎn)由施工方負(fù)責(zé)埋設(shè)。用水準(zhǔn)儀或高精度全站儀測(cè)量測(cè)點(diǎn)標(biāo)高。

(2)應(yīng)變測(cè)量

綜合施工設(shè)計(jì)等眾多實(shí)際因素，箱梁的應(yīng)力測(cè)試斷面宜優(yōu)先位于0號(hào)塊附近(懸臂梁根部)、L/4斷面和合攏段(L/2)等關(guān)鍵截面處，其中L為橋梁主跨長(zhǎng)度。兩邊幅主橋共22個(gè)截面，(其中單幅0號(hào)塊中部2個(gè)，根部截面4個(gè)、L/4處截面2個(gè)、中跨跨中1個(gè)，邊跨跨中2個(gè))，兩中幅主橋共22個(gè)斷面(其中單幅0號(hào)塊中部2個(gè)，根部截面4個(gè)、L/4處截面2個(gè)、中跨跨中1個(gè)，邊跨跨中2個(gè))。

3.3監(jiān)控成果

(1)主橋線形

現(xiàn)澆連續(xù)梁橋掛籃的內(nèi)力變形控制對(duì)于結(jié)構(gòu)施工受力和成橋變形影響較大，在掛籃安裝前，必須進(jìn)行試壓，確切弄清掛籃的受力和變形情況，對(duì)掛籃進(jìn)行實(shí)時(shí)觀察。在此基礎(chǔ)上計(jì)算立模標(biāo)高，本橋的9#、10#墩梁段測(cè)點(diǎn)，各工況下其變化值不大，從而可認(rèn)為撓度的監(jiān)控工作是令人滿(mǎn)意的，篇幅所限，本文只給出南Z9墩中跨頂板中點(diǎn)結(jié)果對(duì)比圖。

圖2　南Z9 墩中跨頂板中點(diǎn)各塊梁端在澆筑后標(biāo)高變化/m

圖3　南Z9墩中跨頂板中點(diǎn)各塊梁端在預(yù)應(yīng)力張拉后標(biāo)高變化/m

(2)主橋應(yīng)力

在施工過(guò)程中，主橋應(yīng)力、應(yīng)變均控制在允許范圍內(nèi)。需要說(shuō)明的是，個(gè)別傳感器在施工過(guò)程中被損壞，所以文中對(duì)應(yīng)部分的數(shù)據(jù)系傳感器損壞前的數(shù)據(jù)。由于溫度、混凝土的收縮、徐變會(huì)引起應(yīng)變，在靜定(合攏前)情況下這種應(yīng)變不會(huì)引起應(yīng)力，而計(jì)算應(yīng)力是通過(guò)測(cè)量的應(yīng)變乘以混凝土彈模而得到的，故在體系轉(zhuǎn)換前，應(yīng)扣除這種應(yīng)變。從各截面的應(yīng)力變化來(lái)看，底面應(yīng)力大于頂面應(yīng)力，腹板處應(yīng)力大于中心線和翼緣應(yīng)力，由圖可知：應(yīng)力的實(shí)際測(cè)試值的變化趨勢(shì)與理論計(jì)算值相差不大；分析各截面的應(yīng)力數(shù)值，各斷面以壓應(yīng)力為主，最大壓應(yīng)力小于12 MPa，在橋梁整個(gè)施工過(guò)程中，結(jié)構(gòu)的安全性能得到滿(mǎn)足。篇幅所限，本文只給出南幅9號(hào)墩各張拉階段0號(hào)塊中部截面(18-18截面)應(yīng)力結(jié)果，見(jiàn)表1。

表1　南幅9 號(hào)墩各張拉階段0 號(hào)塊

續(xù)表1

5結(jié)語(yǔ)

橋梁的施工監(jiān)控決定了結(jié)構(gòu)施工安全性能能否滿(mǎn)足要求和結(jié)構(gòu)最終使用壽命的長(zhǎng)短,做好施工過(guò)程中的監(jiān)測(cè)監(jiān)控工作是十分重要和必要的。該橋竣工后成橋變形、內(nèi)力均達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)，使用性能良好，其施工監(jiān)控技術(shù)方法可供類(lèi)似工程參考借鑒。

參考文獻(xiàn)：

[1]李淑連. 大型橋梁的施工監(jiān)控[J]. 黑龍江交通科技，2011，(8)：157.

[2]趙會(huì)強(qiáng).大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁施工監(jiān)測(cè)監(jiān)控技術(shù)的探討[J].工程建設(shè)與設(shè)計(jì)，2011，(5)：164-170.

Analysis on construction monitoring technology of a multispan variable cross-section continuous girder bridge

YU Liang-you

(Suzhou Sanyuan Traffic Engineering Construction Co.,Ltd., Suzhou,Jiangsu 700074，China)

Abstract:Discusses the combination of construction monitoring technology of variable cross section continuous beam bridge bridge, introduces the finite element model theory, alignment monitoring, stress control of the content, to provide reference for similar bridge construction monitoring.

Keywords:variable cross-section; continuous girder bridge; finite element model; alignment monitoring; stress monitoring

中圖分類(lèi)號(hào)：U448

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：C

文章編號(hào)：1008-3383(2016)01-0063-03

作者簡(jiǎn)介：俞梁友(1981-)，男，蘇州人。

收稿日期：2015-11-02