淺談波形鋼腹板PC組合結(jié)構(gòu)橋梁監(jiān)控技術(shù)

張帥奇

摘要：懸臂施工是目前大跨徑橋梁施工采用的較普遍的方法之一，而波形鋼腹板PC組合結(jié)構(gòu)橋梁，是利用波形鋼腹板代替混凝土腹板承受荷載作用，展現(xiàn)了波形鋼腹板具有較強(qiáng)的剪切屈曲強(qiáng)度的力學(xué)性能，而橋梁監(jiān)控工作是保證成橋后橋梁正常運(yùn)營的重要手段。

關(guān)鍵詞：波形鋼腹板;混凝土;監(jiān)控;墩柱

中圖分類號(hào)：U415

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

DOI： 10.15913/j.cnki.kjycx.2019.08.023

1 引言

針對(duì)波形鋼腹板PC組合結(jié)構(gòu)橋梁結(jié)構(gòu)的特殊性，應(yīng)對(duì)墩柱、波形鋼腹板及鋼混結(jié)合部的應(yīng)力測點(diǎn)的布設(shè)進(jìn)行分析，及時(shí)監(jiān)控橋梁應(yīng)力情況，在施工過程中及時(shí)對(duì)應(yīng)力、線形、索力、溫度等項(xiàng)目進(jìn)行檢測，消除并減少橋梁實(shí)際線形和內(nèi)力與設(shè)計(jì)目標(biāo)值的偏差，計(jì)算出成橋后橋梁線形和結(jié)構(gòu)恒載受力狀況，并無限接近設(shè)計(jì)期望值，確保滿足設(shè)計(jì)要求，保證橋梁順利合龍。

2 監(jiān)控工作主要內(nèi)容

2.1 主梁線形控制網(wǎng)

主梁0#塊頂板位置，設(shè)局部控制測量點(diǎn)同時(shí)加強(qiáng)保護(hù)。相應(yīng)在各墩柱0#塊建立的控制測量點(diǎn)與所建立導(dǎo)線控制點(diǎn)聯(lián)測。

2.2 主梁立模標(biāo)高

在標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段澆筑混凝土前，及時(shí)記錄主梁標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段的實(shí)際立模標(biāo)高，以便掌握施工放樣誤差.為測試數(shù)據(jù)的誤差分析積累資料。

2.3 主梁豎向撓度監(jiān)測

在主梁每個(gè)節(jié)段前端布置測點(diǎn)，結(jié)合施工工況，測試主梁各塊段的撓度變形情況。主梁豎向撓度采用電子精密水準(zhǔn)儀，配合銦鋼瓦尺進(jìn)行測量。

2.4 合龍前的線形聯(lián)測

橋梁合龍前對(duì)合龍段兩端進(jìn)行聯(lián)測，同時(shí)測量不同時(shí)段合龍口的高差及合龍段長度，為合龍時(shí)間的選擇提供參考。

2.5 成橋線形的測量

橋梁成橋后測量全橋線形，掌握最終的成橋線形。

2.6 橋塔位移

橋塔位移通過在主塔頂端安裝傾角儀進(jìn)行監(jiān)測。

3 測試方法

3.1 應(yīng)力監(jiān)測

應(yīng)力監(jiān)測包括主梁控制中主墩、截面、索塔3項(xiàng)監(jiān)測內(nèi)容。應(yīng)力測試一般采用振弦式傳感器，振弦式傳感器是應(yīng)用被張緊的鋼弦做為敏感元件，利用其固有頻率與張拉力的函數(shù)關(guān)系，根據(jù)固有頻率的變化反映作用力的大小。

3.2 溫度監(jiān)測

溫度監(jiān)測主要測試索、塔、主梁溫度。溫度測試可結(jié)合應(yīng)力監(jiān)測進(jìn)行，選用具有測溫功能的應(yīng)變傳感器，應(yīng)力和溫度兩項(xiàng)可同時(shí)測試。

溫度變化包括日溫度變化和季節(jié)變化兩種，日常溫度變化快，影響程度大。季節(jié)溫差影響主梁、塔柱的撓度，較為單一，變化幅度小。對(duì)于箱梁截面內(nèi)外溫差和溫度在截面上的分布情況，必須在梁體上布置溫度觀測點(diǎn)并及時(shí)觀測記錄，獲得準(zhǔn)確的溫度變化規(guī)律。

3.3 索力監(jiān)測

索力測試采用壓力傳感器與頻率法相結(jié)合的方法進(jìn)行。選擇代表性的斜拉索安裝壓力環(huán)，結(jié)合油表張拉讀數(shù)綜合測試索力。同時(shí)對(duì)頻率法測試中的索力系數(shù)進(jìn)行標(biāo)定，并采用頻率法對(duì)橋梁其余的多數(shù)斜拉索索力進(jìn)行測試。

為了確保索力測試的準(zhǔn)確性，選擇代表性斜拉索安裝壓力環(huán)傳感器，結(jié)合壓力環(huán)來校驗(yàn)振動(dòng)法的測試結(jié)果，除此之外，在斜拉索張拉過程中，結(jié)合千斤頂油表讀數(shù)對(duì)頻率法測試結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，從而準(zhǔn)確掌握拉索的索力。

3.4 冬歇期橋梁檢測

冬季嚴(yán)寒天氣施工難度大且質(zhì)量難以保證，氣溫低于0℃時(shí)預(yù)應(yīng)力管道灌漿養(yǎng)護(hù)存在極大困難，極易造成脹裂等病害，而該橋梁為全線控制工程，一旦出現(xiàn)質(zhì)量缺陷難以根治，出于施工質(zhì)量的考慮，冬季氣溫較低時(shí)停止施工進(jìn)入冬歇期。根據(jù)橋梁現(xiàn)場施工情況，針對(duì)橋梁冬歇期規(guī)劃監(jiān)控工作，成立專門的橋梁冬歇期監(jiān)控小組，負(fù)責(zé)現(xiàn)場的監(jiān)控量測、數(shù)據(jù)分析及特殊情況處治，同時(shí)對(duì)已施工完成的節(jié)段，建立冬歇期橋梁結(jié)構(gòu)模型，計(jì)算冬歇期主梁的撓度變化情況及各控制斷面的應(yīng)力變化情況，保證橋梁在冬歇期處于受控狀態(tài)，為來年氣溫回暖施工提供數(shù)據(jù)支持。

3.5 橋梁施工期相關(guān)數(shù)據(jù)收集

橋梁施工過程中，收集與施工監(jiān)控相關(guān)的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，比如截面尺寸、主梁實(shí)際立模標(biāo)高、材料特性（容重、彈模等）、各工序施工持續(xù)時(shí)間、施工方案、掛籃圖紙及計(jì)算參數(shù)等。

4 測點(diǎn)布置

4.1 主梁變形測點(diǎn)布置

0#塊高程（撓度）應(yīng)力測點(diǎn)布置：0#塊高程測點(diǎn)共布設(shè)3個(gè)測點(diǎn)，分別位于主梁0#塊墩中心線，或者利用施工單位在O#塊附近布置的局部高程控制點(diǎn)。

主橋撓度測試斷面見圖1.各懸臂澆筑標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段的撓度（高程）觀測點(diǎn)布置：主橋1-8節(jié)段每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段各設(shè)3個(gè)測點(diǎn)，見圖2;9 - 24節(jié)段每個(gè)節(jié)段各設(shè)5個(gè)測點(diǎn)，位于頂板，見圖3;澆筑砼箱梁時(shí)，在各澆筑段前端距下一分段10 cm斷面處的位置預(yù)埋（φ16 mm，外露3-5 cm）觀測點(diǎn)。

4.2 應(yīng)力測點(diǎn)布置

根據(jù)結(jié)構(gòu)分析計(jì)算，主梁無索區(qū)最大懸臂狀態(tài)下（9#塊掛索前）的彎矩見圖4，主梁最大懸臂狀態(tài)下的彎矩見圖5，二期恒載施工完成后即成橋狀態(tài)主梁彎矩見圖6，汽車活載作用下主梁彎矩見圖7.

從圖8可看出，在合龍前，主梁最不利受力斷面為懸臂根部，主梁成橋后，最大負(fù)彎矩位于主梁根部，最大正彎矩位于跨中。運(yùn)營階段，在汽車活載作用下，邊跨最大正彎矩位于邊跨第17#塊節(jié)段與18#塊節(jié)段交界處，中跨最大正彎矩位于跨中。

根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果確定主梁應(yīng)力監(jiān)測斷面，具體布置為：1#斷面位于第1跨17#與18#節(jié)段交界處（運(yùn)營荷載作用下邊跨最大正彎矩），2#斷面位于第1跨第1根拉索與主梁交界處，3#斷面位于第1跨箱梁根部，4#斷面位于第2跨箱梁根部，5#斷面位于第2跨第1根拉索與主梁交界處，6#斷面位于第2跨跨中，7#、8#為23墩主梁根部，9#斷面為第3跨跨中，10#斷面位于主梁根部，II#斷面位于第4跨17#與18#節(jié)段交界處，其中第1#、3#、4#、6# - ll#斷面用于橋梁健康監(jiān)測，采用埋入式光纖應(yīng)變傳感器，其他斷面為施工監(jiān)控測試斷面，采用振弦式應(yīng)變傳感器。每個(gè)斷面共布置16只傳感器，具體布置見圖9.

4.3 鋼腹板應(yīng)力測點(diǎn)布置

選擇主橋第1跨、第2跨主梁根部斷面，在各腹板上布置應(yīng)變花，對(duì)比鋼腹板與混凝土腹板的剪應(yīng)力，監(jiān)測施工過程中剪應(yīng)力的變化狀況，具體布置見圖10.

4.4 內(nèi)襯混凝土測點(diǎn)布置

選擇主橋第1跨、第2跨主梁根部斷面，在各腹板內(nèi)襯混凝土上布置剪力花，具體布置見圖11.

4.5 橫向應(yīng)力測點(diǎn)布置

本橋橋面較寬，且在拉索作用下存在橫向應(yīng)力，因此選擇第1跨、第2跨第1根拉索與主梁交界處布置應(yīng)力監(jiān)測斷面，每個(gè)斷面布置4只傳感器，具體見圖12.

4.6 主塔應(yīng)力測點(diǎn)布置

選擇各索塔與主梁固結(jié)位置，具體為距梁頂50 cm，在每個(gè)索塔根部布置應(yīng)力測點(diǎn)，具體布置見圖13.

4.7 橋墩應(yīng)力監(jiān)測

選擇22、24#橋墩根部距承臺(tái)頂面50 cm位置設(shè)置應(yīng)力監(jiān)測斷面，每個(gè)斷面布置4只應(yīng)力傳感器，具體見圖14.

5 總結(jié)

大跨徑波形鋼腹板PC組合結(jié)構(gòu)橋梁懸臂掛籃施工加大了橋梁監(jiān)控的工作難度，本文主要是在監(jiān)控過程中及時(shí)進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，重點(diǎn)對(duì)波形鋼腹板PC組合結(jié)構(gòu)橋梁的施工監(jiān)控控制要點(diǎn)以及應(yīng)力測點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)計(jì)算分析，并提出相應(yīng)對(duì)策，確保橋梁順利合龍，有效提高了橋梁耐久性。

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