預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁施工監(jiān)控關(guān)鍵技術(shù)研究

李 雙

(中鐵三局集團(tuán)建筑安裝工程有限公司，山西 太原 030006)

1 預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁施工監(jiān)測(cè)的目的和內(nèi)容

1.1 施工監(jiān)控的目的

預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁施工過(guò)程中需要進(jìn)行體系轉(zhuǎn)換，在進(jìn)行各工序施工過(guò)程中容易產(chǎn)生一定的應(yīng)力應(yīng)變和沉降變形。如果不進(jìn)行有效控制，會(huì)對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)、線型和合龍段施工質(zhì)量等產(chǎn)生不良影響。為了有效控制成橋內(nèi)部應(yīng)力、溫度對(duì)施工的影響、線型變化等，需要對(duì)在預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁施工過(guò)程中進(jìn)行質(zhì)量監(jiān)測(cè)，確保施工質(zhì)量。

1.2 施工監(jiān)測(cè)的主要內(nèi)容

通過(guò)對(duì)預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁進(jìn)行施工監(jiān)測(cè)的主要內(nèi)容包括預(yù)應(yīng)力監(jiān)測(cè)、線型監(jiān)測(cè)、溫度監(jiān)測(cè)和合龍段監(jiān)測(cè)。通過(guò)監(jiān)測(cè)，可以分析理論值與實(shí)測(cè)值之間的誤差，為施工過(guò)程中調(diào)整施工參數(shù)，制定施工質(zhì)量控制措施提供了參考依據(jù)。通過(guò)調(diào)整預(yù)應(yīng)力可以改善預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)，防止出現(xiàn)結(jié)構(gòu)破壞。比如通過(guò)調(diào)整預(yù)應(yīng)力張拉力，可以有效預(yù)防混凝土開(kāi)裂。通常狀況下，如果在施工過(guò)程中嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)與規(guī)范進(jìn)行施工，并不需要對(duì)預(yù)應(yīng)力張拉力進(jìn)行過(guò)大調(diào)整。通過(guò)對(duì)監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行分析，調(diào)整模板標(biāo)高，可以保證預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁結(jié)構(gòu)的線型狀態(tài)達(dá)到理想狀態(tài)。

2 預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁施工監(jiān)控的影響因素

2.1 連續(xù)梁結(jié)構(gòu)參數(shù)

1)材料彈性模量。

預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁的結(jié)構(gòu)參數(shù)主要包括材料彈性模量、構(gòu)件截面、預(yù)應(yīng)力、施工荷載、材料容重、混凝土收縮徐變等指標(biāo)。其中材料彈性模量與預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁結(jié)構(gòu)應(yīng)變直接相關(guān)，尤其是目前我國(guó)橋梁多采用超靜定結(jié)構(gòu)，這種情況下彈性模量對(duì)梁結(jié)構(gòu)的影響更大。由于混凝土組成材料的不同，實(shí)際計(jì)算中混凝土彈性模量與計(jì)算值存在一定的差距。為了減小誤差，在施工中必須對(duì)材料進(jìn)行取樣，確定修整參數(shù)。

2)截面尺寸。

在施工過(guò)程中，由于模板安裝誤差等問(wèn)題，會(huì)造成構(gòu)件的實(shí)際尺寸與設(shè)計(jì)尺寸之間存在一定的偏差，而這個(gè)偏差應(yīng)該在一定范圍以內(nèi)。如果混凝土構(gòu)件的截面尺寸偏差較大，會(huì)直接影響結(jié)構(gòu)的撓度變形、內(nèi)力等，在施工過(guò)程中必須進(jìn)行監(jiān)測(cè)，做好控制。

3)材料容重。

材料容重會(huì)直接影響混凝土構(gòu)件的自重，而自重會(huì)影響橋梁應(yīng)力、變形。施工中所采用的材料容重與設(shè)計(jì)材料的偏差越大，對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的影響越大，施工中必須對(duì)混凝土材料和鋼筋進(jìn)行監(jiān)測(cè)，確保符合設(shè)計(jì)要求。

4)預(yù)應(yīng)力。

預(yù)應(yīng)力會(huì)直接影響橋梁結(jié)構(gòu)的應(yīng)力、線型，可有效改善橋梁的受力狀態(tài)。在進(jìn)行預(yù)應(yīng)力鋼絞線張拉時(shí)，會(huì)產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力損失，會(huì)降低預(yù)應(yīng)力，在施工過(guò)程中必須進(jìn)行預(yù)應(yīng)力孔道摩阻損失監(jiān)測(cè)。

5)施工荷載。

當(dāng)采用懸臂法進(jìn)行預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁施工時(shí)，由于施工機(jī)具、施工材料和施工人員在施工過(guò)程中會(huì)對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一定的施工荷載，造成橋梁結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一定的應(yīng)力和應(yīng)變。在施工過(guò)程中必須將施工材料和施工機(jī)具堆放在指定位置，減少臨時(shí)荷載對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的作用。

6)混凝土的收縮徐變。

在預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁懸臂澆筑施工過(guò)程中，由于施工速度快，造成混凝土齡期縮短，會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)的應(yīng)力、線型產(chǎn)生很大影響。另外，溫度和濕度也會(huì)對(duì)混凝土的收縮徐變產(chǎn)生一定的影響，施工中應(yīng)注意監(jiān)測(cè)混凝土養(yǎng)護(hù)環(huán)境。

2.2 施工工藝

預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁施工中大多采用懸臂施工法，由于機(jī)械化程度不高、施工人員技術(shù)水平不足、施工質(zhì)量控制不嚴(yán)格，構(gòu)件制作、安裝誤差等原因，都會(huì)影響施工質(zhì)量，必須做好監(jiān)測(cè)。

2.3 監(jiān)測(cè)誤差

在預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁施工過(guò)程中進(jìn)行監(jiān)控可以保證施工質(zhì)量，但在監(jiān)測(cè)過(guò)程中存在一定的誤差。監(jiān)測(cè)誤差會(huì)直接影響橋梁的結(jié)構(gòu)狀態(tài)，必須正確選擇監(jiān)測(cè)方法，降低誤差。

2.4 溫度變化

溫度變化會(huì)對(duì)橋梁主梁撓度產(chǎn)生很大影響，尤其是當(dāng)橋梁跨越河谷時(shí)影響更大。在不同溫度下，對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的應(yīng)力、撓度進(jìn)行數(shù)據(jù)采集時(shí)，會(huì)產(chǎn)生不同的差異。因此，為了保證監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，必須將溫度的變化進(jìn)行充分考慮，以降低日溫差對(duì)結(jié)構(gòu)的應(yīng)力、撓度的影響。

2.5 混凝土收縮徐變

混凝土收縮徐變對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和撓度會(huì)產(chǎn)生很大的影響，且與混凝土加載齡期直接相關(guān)。由于混凝土的加載齡期一般都比較短，這會(huì)造成混凝土收縮徐變?cè)龃?。另外，由于相鄰橋墩的施工進(jìn)度不一致，產(chǎn)生不同程度的收縮徐變，在合龍口產(chǎn)生較大的高差，進(jìn)而導(dǎo)致合龍困難。

3 施工監(jiān)測(cè)技術(shù)要點(diǎn)分析

3.1 預(yù)應(yīng)力張拉控制

3.1.1測(cè)點(diǎn)布置

為了準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)連續(xù)梁懸臂施工過(guò)程中的受力情況，分別在橋梁頂板、底板布置測(cè)點(diǎn)，主要分布在合龍段、L/4,L/2截面、墩頂截面和墩底橫面，每個(gè)監(jiān)測(cè)面布置6個(gè)檢測(cè)點(diǎn)。

3.1.2監(jiān)測(cè)結(jié)果分析

在預(yù)應(yīng)力張拉控制過(guò)程中，應(yīng)首先在施工中做好預(yù)應(yīng)力管道的安裝，嚴(yán)格控制偏差。對(duì)預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁的張拉力和理論伸長(zhǎng)量進(jìn)行計(jì)算，張拉施工提供技術(shù)參考。張拉過(guò)程中根據(jù)張拉力和張拉伸長(zhǎng)量對(duì)預(yù)應(yīng)力張拉進(jìn)行控制，確保施工質(zhì)量。張拉后進(jìn)行壓漿施工，并保證飽滿度。所得監(jiān)測(cè)斷面的應(yīng)力值詳見(jiàn)表1。

表1 某監(jiān)測(cè)斷面應(yīng)力值觀測(cè)統(tǒng)計(jì)表

通過(guò)數(shù)據(jù)分析得出頂板最大應(yīng)力為-14.8 MPa，底板最大應(yīng)力為-11.5 MPa，均符合規(guī)范要求說(shuō)明預(yù)應(yīng)力張拉對(duì)梁體的受力狀況改善明顯。說(shuō)明采用預(yù)應(yīng)力張拉可有效改善橋梁結(jié)構(gòu)內(nèi)部的應(yīng)力分布狀態(tài)，達(dá)到了對(duì)梁體頂板和底板應(yīng)力控制的目的。

3.2 成橋合龍施工質(zhì)量控制

合龍施工是預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁最重要的施工工序，是橋梁體系轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵。合龍施工過(guò)程中會(huì)受到外部環(huán)境、約束條件、臨時(shí)荷載等因素的影響，產(chǎn)生不同程度的變形。為了保證合龍施工的順利進(jìn)行，首先應(yīng)建立完善的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，在合龍施工全過(guò)程對(duì)關(guān)鍵截面的應(yīng)力和位移進(jìn)行監(jiān)測(cè)。其次，充分考慮環(huán)境溫度的影響，確定合龍的最佳施工實(shí)踐。最后，對(duì)合龍誤差進(jìn)行調(diào)控，確保施工誤差在允許偏差以內(nèi)。

3.3 線型控制

3.3.1觀測(cè)斷面及測(cè)點(diǎn)布置

施工過(guò)程中在梁體每個(gè)施工節(jié)段上都布置了監(jiān)測(cè)斷面，每個(gè)監(jiān)測(cè)斷面布置3個(gè)觀測(cè)點(diǎn)，觀測(cè)結(jié)果可以起到相互對(duì)比的作用。觀測(cè)點(diǎn)采用Φ16 mm鋼筋制作，焊接在頂板鋼筋上，外露約1.5 cm，磨平后刻十字絲并用紅油漆標(biāo)記。

3.3.2觀測(cè)結(jié)果分析

為了保證預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁線型，首先應(yīng)建立科學(xué)合理的觀測(cè)制度，對(duì)平面控制和高程控制測(cè)量進(jìn)行及時(shí)準(zhǔn)確的控制。對(duì)每節(jié)梁塊的施工進(jìn)行跟蹤觀測(cè)，對(duì)觀測(cè)誤差進(jìn)行分析，并及時(shí)進(jìn)行調(diào)整。另外，重視施工中荷載的計(jì)算與檢測(cè)，并重點(diǎn)對(duì)施工氣溫進(jìn)行監(jiān)測(cè)。圖1為某成橋節(jié)段標(biāo)高理論值與實(shí)測(cè)值對(duì)比分析圖，通過(guò)圖上的數(shù)據(jù)分析可知，該成橋監(jiān)測(cè)點(diǎn)上所有節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)標(biāo)高與實(shí)測(cè)標(biāo)高值差值均小于10 mm，滿足規(guī)范要求，說(shuō)明該測(cè)段橋梁線型變化符合設(shè)計(jì)要求。

3.4 加強(qiáng)溫度監(jiān)控

施工中應(yīng)準(zhǔn)確掌握溫度對(duì)梁體所產(chǎn)生的影響，控制主梁的撓曲變形。同時(shí)，由于日照的影響會(huì)使橋梁墩身產(chǎn)生溫度差，導(dǎo)致墩身產(chǎn)生偏移。另外，日照溫度變化較復(fù)雜，現(xiàn)有理論分析尚不能考慮日照溫度的影響，只能通過(guò)監(jiān)測(cè)分析日照溫度變化對(duì)橋梁施工的影響。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)在建預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁橋的預(yù)應(yīng)力張拉、成橋合龍施工質(zhì)量、線型和溫度進(jìn)行監(jiān)控，說(shuō)明各指標(biāo)符合橋梁施工要求。其中通過(guò)對(duì)多個(gè)截面的應(yīng)力進(jìn)行監(jiān)測(cè)，通過(guò)數(shù)據(jù)分析得出頂板最大應(yīng)力為-14.8 MPa，底板最大應(yīng)力為-11.5 MPa，均符合規(guī)范要求說(shuō)明預(yù)應(yīng)力張拉對(duì)梁體的受力狀況改善明顯。另外，通過(guò)對(duì)成橋合龍段高程進(jìn)行監(jiān)測(cè)，成橋監(jiān)測(cè)點(diǎn)上所有節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)標(biāo)高與實(shí)測(cè)標(biāo)高值差值均小于10 mm，滿足規(guī)范要求，說(shuō)明該測(cè)段橋梁線型變化符合設(shè)計(jì)要求。文章分析了預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁施工監(jiān)測(cè)影響因素，全面分析了施工監(jiān)測(cè)關(guān)鍵技術(shù)要點(diǎn)，通過(guò)數(shù)據(jù)分析說(shuō)明橋梁施工質(zhì)量符合要求，對(duì)橋梁施工質(zhì)量進(jìn)行了有效的過(guò)程控制，取得了較好的效果。