預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋施工監(jiān)測與控制

謝東升 黃齊龍

(湖北省路橋集團有限公司， 湖北 武漢 430056)

大跨度連續(xù)剛構(gòu)橋具備跨越性能較強、受力科學(xué)、行車平穩(wěn)、經(jīng)濟性較好的特點，在國內(nèi)大跨徑橋梁中所占比重較大。通常來說，連續(xù)剛構(gòu)橋的作業(yè)采取掛籃懸臂現(xiàn)澆的形式，在實際作業(yè)時，因為材料、人員管理、施工技術(shù)、環(huán)境及施工效率等各方面因素，導(dǎo)致橋梁線形就內(nèi)力和原本設(shè)計方案存在較大的矛盾性，有時合攏都存在較大的難度。因此在實際作業(yè)過程中，一定要動態(tài)監(jiān)測橋梁受力及線性情況，并且有效調(diào)整、監(jiān)測及控制，可見施工監(jiān)控具備極其重要的實際價值及意義。

1 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋的分析

連續(xù)剛構(gòu)橋原本發(fā)源于 T型鋼構(gòu)橋，其優(yōu)勢主要體現(xiàn)在可以在混凝土梁式橋的施工過程中運用懸臂。此橋梁架構(gòu)早在19世紀(jì)中期時就有相關(guān)例子，那時橋梁基本上是選用支架施工技術(shù)，其具體結(jié)構(gòu)涵蓋了簡支架、懸臂架、連續(xù)梁等。如今，這些結(jié)構(gòu)不斷發(fā)展，漸漸衍生出了無支架施工技術(shù)及預(yù)應(yīng)力工藝。到19世紀(jì)末期，開始出現(xiàn)了在混凝土構(gòu)件里添加鋼筋、低碳鋼筋施工技術(shù)，進而使預(yù)應(yīng)力得到強化。20世紀(jì)時期，憑借高強度鋼絲強化預(yù)應(yīng)力的方法獲得了極大的成功，并且促進了預(yù)應(yīng)力混凝土施工工藝的普及。懸臂施工技術(shù)主要就是使體系平衡得到有效控制，之后在20世紀(jì)中期，衍生了T型架構(gòu)。1985年，澳大利亞第一次修建了門道橋，主梁的施工材料選擇高強度混凝土，標(biāo)志著建筑的突破性成就，并且有效推動了連續(xù)剛構(gòu)橋的建設(shè)及發(fā)展。目前，材料及科技的不斷發(fā)展，漸漸運用輕型化的混凝土材料，再加上高效率施工設(shè)備的運用，極大地推動著連續(xù)鋼構(gòu)橋的建設(shè)及發(fā)展。

2 實測相關(guān)參數(shù)

通常來說，應(yīng)該基于相關(guān)規(guī)范運用結(jié)構(gòu)設(shè)計的各項參數(shù)，并且有些設(shè)計參數(shù)一定要采取現(xiàn)場的實測數(shù)據(jù)，進而在實際施工之前，有效修訂各項結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)，借助結(jié)構(gòu)計算的各項結(jié)果，能對原設(shè)計線形進行修訂，進而使該橋在竣工之后能符合各項設(shè)計條件。通常來說，測定參數(shù)包括：商品混凝土的3d、7d、14d、28d、3月、半年及1年齡期的彈模。此外，借助現(xiàn)場取樣及實驗室測驗的方式進行商品混凝土容重的測量[1]。主跨應(yīng)力、撓度的決定因素包括商品砼的收縮、徐變，應(yīng)該有效測定樣本，可是因為監(jiān)控立項相對較晚，但是相關(guān)測驗的時長基本上在一年以上，借助部分試樣進行短期測量，進而得到所需的數(shù)據(jù)信息。

3 橋梁主跨模擬施工運營階段的結(jié)構(gòu)分析

在結(jié)構(gòu)施工控制中，結(jié)構(gòu)分析尤其重要，結(jié)構(gòu)分析應(yīng)該選擇非線性有限元方式，并且通常能將結(jié)構(gòu)施工方式劃分成倒退分析及前進分析，并且一定要先分析結(jié)構(gòu)，然后完成橋梁主跨的施工。橋梁主跨應(yīng)該選擇懸澆施工的方式，并且監(jiān)控人員應(yīng)該基于具體的施工方案，對施工流程及成橋運營狀況進行有效分析，借助專業(yè)工具，基于具體的施工規(guī)劃及實測數(shù)據(jù)信息，精確計算施工狀態(tài)和成橋后的內(nèi)力、位移，進而使各施工環(huán)節(jié)中內(nèi)力與位移理論值得到明確，并且確定橋梁的預(yù)拱度。

4 主跨結(jié)構(gòu)施工監(jiān)測

4.1 主跨結(jié)構(gòu)線形及位移監(jiān)測

位移監(jiān)測包括豎直面、水平面內(nèi)的線形與位移監(jiān)控，并基于此可以獲得主跨的實際情況，進而使主跨的整體質(zhì)量得到有效保障?？刂茦蛄壕€形主要還是應(yīng)該有效監(jiān)控橋梁撓度的施工，并且真正落實重要位置的高程監(jiān)控。在具體的施工塊件上，進行高程觀測點的設(shè)置，并且設(shè)置成對稱的形式，不但能測定箱梁的撓度，還能針對箱梁的扭轉(zhuǎn)變形狀況進行監(jiān)測。在實際施工時，應(yīng)該在立模后、商品混凝土澆灌前后、鋼絞線張拉施工前后高程監(jiān)測各個截面，進而有效控制各點的撓度與箱梁曲線狀況，使箱梁懸臂端的合攏精度與橋面的成橋線形得到極大的保障[2]。高程控制點應(yīng)該在距塊件前端20cm的位置設(shè)置，借助規(guī)格為Ф14的鋼筋來焊接結(jié)構(gòu)鋼筋，還能保持豎直的狀態(tài)。測點的具體設(shè)置：本項目零號塊的頂板設(shè)計高程測點的數(shù)量11個，嚴格規(guī)定頂板的設(shè)計標(biāo)高，并且當(dāng)成是后續(xù)各懸澆節(jié)段的標(biāo)準(zhǔn)高程觀察點，如圖1所示。其他各懸澆節(jié)段設(shè)置5個測點，如圖2所示。曲線繪制取施工階段中2、4兩點的設(shè)計標(biāo)高、預(yù)拱度、預(yù)測立模標(biāo)高及現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)，對橋梁立面線形情況進行有效控制。并且取施工階段中 1、3、5點的水平坐標(biāo)實測數(shù)據(jù)，進行曲線的繪制，防止橋軸線出現(xiàn)平面偏離的現(xiàn)象。

圖1 測點的布置

圖2 懸澆節(jié)段測點的設(shè)置

4.2 主跨結(jié)構(gòu)應(yīng)力、溫度監(jiān)測

監(jiān)控主跨結(jié)構(gòu)應(yīng)力，能有效掌握主跨的受力情況，并且在第一時間判斷主跨應(yīng)力有沒有達到設(shè)計的相關(guān)條件、有沒有在計算剖析的預(yù)期區(qū)間內(nèi)，進而掌握主跨安全的實際情況。溫度能在很大程度上影響主梁撓度，借助監(jiān)控主跨各節(jié)段溫度的方式，能得到一定應(yīng)力、位移情況下的自然溫度與主跨箱體溫度，有效研究其對撓度所造成的實際影響?，F(xiàn)今，大多數(shù)的應(yīng)力傳感器都能對應(yīng)變及溫度情況進行監(jiān)測。借助應(yīng)變及實測的彈模，能將應(yīng)力計算出來，見式（1）。

式（1）中：σ-應(yīng)力；ε-應(yīng)變；Es-商品混凝土或鋼材彈模。

基于預(yù)定的監(jiān)測方向，在主筋上固定傳感器，測試導(dǎo)線應(yīng)該設(shè)置在商品砼表面，并且在實際施工時，保障傳感器及導(dǎo)線的安全。應(yīng)該每天都要進行原始數(shù)據(jù)的采集工作，并且應(yīng)該在早上 9點前進行此操作，并且要在實際記錄中明確施工階段及時間。完成數(shù)據(jù)的采集工作之后，基于各塊件張拉的實測應(yīng)力值繪制曲線，并且基于曲線對相應(yīng)的變化規(guī)律進行深入的分析，還能對比各施工階段的理論應(yīng)力值。

5 施工控制

施工控制能劃分成應(yīng)力控制及線形控制。應(yīng)力控制的基本準(zhǔn)則是有效對比實測值及理論值、規(guī)范容許值。線形控制準(zhǔn)則能使合攏誤差更加符合設(shè)計及相應(yīng)的使用條件，進而使橋梁在使用運營階段的優(yōu)質(zhì)線形得到保障。因為相較于實際狀況來說，理論計算分析參數(shù)及計算假定還是有明顯的偏差，并且因為施工、測量誤差等方面的因素。有效監(jiān)測橋梁位移、應(yīng)力及溫度情況之后，能將施工情況及理論計算兩者間的矛盾顯現(xiàn)出來，并且完成定量分析，這也就能及時進行糾正及優(yōu)化。在橋梁的施工階段，能有效監(jiān)測橋梁主跨施工，并且基于監(jiān)測數(shù)據(jù)開展誤差研究，進而預(yù)測橋梁線形與位移，并且針對施工規(guī)劃進行有效調(diào)整，還能優(yōu)化橋梁施工過程，這就能有效提升施工的安全及質(zhì)量，使橋梁應(yīng)力及線形滿足設(shè)計條件。

6 結(jié)束語

綜上所述，橋梁施工控制屬于朝陽學(xué)科，旨在對橋梁施工進行指導(dǎo)，并且完善過程控制，使橋梁線形得到有效控制，使內(nèi)力也能滿足相應(yīng)的設(shè)計條件。文章提出科研工作者今后應(yīng)該做到幾點：橋梁控制不但應(yīng)該控制工程的實際施工過程，還應(yīng)該有效監(jiān)測橋梁運營階段。鑒于此，開發(fā)性能良好、使用壽命長的應(yīng)力溫度傳感器尤為重要，在實際施工過程中，應(yīng)該進行傳感器埋設(shè)，長期監(jiān)測橋梁運營階段。多學(xué)科配合，研制出完善的智能控制研究體系，設(shè)計出完善的分析軟件，可以對相關(guān)數(shù)據(jù)進行實時監(jiān)測及分析，把相關(guān)結(jié)果用圖像的方式顯示出來，這就能有效推動橋梁監(jiān)測的信息化、系統(tǒng)化及智能化進程。在監(jiān)控的過程中，一定要累積橋梁結(jié)構(gòu)監(jiān)測經(jīng)驗，構(gòu)建完善的理論及方式，為橋梁設(shè)計方案的制定奠定堅實的數(shù)據(jù)及理論基礎(chǔ)。

[1]劉春.連續(xù)剛構(gòu)橋施工監(jiān)控仿真及施工階段穩(wěn)定性分析[D].重慶：重慶大學(xué)，2014.

[2]蔣文洋.高墩大跨連續(xù)剛構(gòu)橋施工關(guān)鍵技術(shù)與病害研究[D].成都：西南交通大學(xué)，2013.