大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋施工監(jiān)控

陳勝

（大連理工大學(xué)土木建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司 遼寧大連 116024）

0 引言

隨著我國施工技術(shù)的發(fā)展，我國的道路橋梁建設(shè)獲得了迅猛的發(fā)展。預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁是我國橋梁建設(shè)中較為常見的一種施工方式，它由于施工簡單、抗震作用好、橋梁變形小、舒適度高等成為大跨度公路橋梁的最佳選擇。預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁選擇連續(xù)施工中采用變截面的方式處理梁體內(nèi)部的截面受力問題，施工過程中采用的混凝土澆筑量大，包括橋墩、支架、懸臂等，都為混凝土澆筑。澆筑的過程中容易發(fā)生倒塌。在以往的工程中，四川隆敘鐵路瀘州大橋、天興洲大橋公路、天興洲大橋鐵路、深圳鹽壩高速、京福高速連接線、綏芬河新華立交橋等大橋在施工中都出現(xiàn)過連續(xù)橋梁施工梁體坍塌事故，造成多人傷亡及經(jīng)濟(jì)損失。研究大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)橋梁施工監(jiān)控對(duì)預(yù)防施工事故的發(fā)生有著重要的意義。

1 連續(xù)橋梁施工的影響因素

1.1 截面參數(shù)

對(duì)大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)橋梁施工而言，截面參數(shù)對(duì)于施工截面尺寸的影響較大。截面參數(shù)的誤差，如慣性矩誤差、截面面積誤差等，都易加劇梁體結(jié)構(gòu)內(nèi)部變形或影響內(nèi)力狀態(tài)的變化。因此，截面參數(shù)的動(dòng)態(tài)監(jiān)控就顯得必不可少。通過動(dòng)態(tài)監(jiān)控截面參數(shù)，可及時(shí)的了解截面參數(shù)的誤差，并及時(shí)的糾正誤差，已到達(dá)控制連續(xù)橋梁施工中內(nèi)部結(jié)構(gòu)的形變的目的。

1.2 材料參數(shù)

不同的施工材料有著不同的屬性。對(duì)于橋梁結(jié)構(gòu)而言，施工材料的彈性模量屬性直接影響著混凝土施工的質(zhì)量。預(yù)應(yīng)力混凝土施工后受環(huán)境因素、施工技術(shù)影響本身彈性模量可變性較大，因此更需要監(jiān)控施工材料參數(shù)，通過分析施工材料參數(shù)變化分析混凝土彈性模量的變化，在施工中按照混凝土實(shí)際的彈性模量值和變化情況應(yīng)對(duì)及處理，從而減少混凝土彈性變化對(duì)于梁體結(jié)構(gòu)造成的施工安全隱患。

1.3 溫度參數(shù)

溫度是影響預(yù)應(yīng)力混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)變化的重要因素。混凝土結(jié)構(gòu)施工后因內(nèi)外部結(jié)構(gòu)發(fā)生溫差，加上水泥水化熱的影響，混凝土?xí)a(chǎn)生收縮和徐變?；炷两Y(jié)構(gòu)的收縮和徐變可能會(huì)導(dǎo)致橋梁結(jié)構(gòu)內(nèi)部或表面產(chǎn)生裂縫，加劇預(yù)應(yīng)力混凝土橋體結(jié)構(gòu)的變形，從而影響橋體結(jié)構(gòu)的可靠性、穩(wěn)定性、安全性。

1.4 荷載參數(shù)

大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)橋梁結(jié)構(gòu)具有較大的自重，特別是結(jié)構(gòu)構(gòu)件較大的橋體部分，自重較大。此外，在施工過程中，橋體上堆放的施工材料、施工人員、施工設(shè)備等這些都會(huì)加劇橋體結(jié)構(gòu)的荷載。荷載變化在施工過程中處于變化狀態(tài)。了解橋體結(jié)構(gòu)的荷載參數(shù)，分析由于材料、人員等這些容重造成的荷載變化及其荷載變化關(guān)系，有助于更加精準(zhǔn)的了解施工過程中混凝土應(yīng)該增加的預(yù)應(yīng)力。

2 施工監(jiān)控的流程和方法

2.1 施工監(jiān)控的流程

大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)橋梁施工流程為：施工測(cè)量→施工參數(shù)識(shí)別→施工修正→預(yù)告→施工循環(huán)。由于大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)橋梁施工主要的控制對(duì)象為主梁的標(biāo)高和內(nèi)力，控制管理主梁標(biāo)高和內(nèi)力的基礎(chǔ)就是信息采集，在通過識(shí)別軟件對(duì)采集的信息進(jìn)行識(shí)別和修正，將這些參數(shù)應(yīng)用到具體的施工管控和應(yīng)急預(yù)案制定之中去，為施工管控提供參考和決策的依據(jù)。

2.2 施工方法

大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)橋梁施工監(jiān)控主要應(yīng)用信息監(jiān)控技術(shù)、信息管理技術(shù)等實(shí)現(xiàn)對(duì)于信息的采集與具體的監(jiān)測(cè)管理。首先，信息采集需要在混凝土連續(xù)橋梁梁體上安裝上智能傳感器作為監(jiān)控系統(tǒng)的終端設(shè)備，以便于實(shí)時(shí)的對(duì)施工狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控和信息采集。其次，應(yīng)用仿真模擬技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)等構(gòu)建仿真模擬系統(tǒng)，對(duì)即時(shí)監(jiān)控和采集的信息進(jìn)行分析處理，計(jì)算和總結(jié)下一個(gè)階段的施工參數(shù)。由于下一階段的施工參數(shù)來源于前一階段及已完成工程，因此這些參數(shù)對(duì)于下一個(gè)施工階段的施工方案有著重要的指導(dǎo)作用。這些依靠監(jiān)測(cè)后分析得出的施工參數(shù)有助于準(zhǔn)確的分析梁體的受力狀態(tài)，對(duì)于后期施工的監(jiān)控管理奠定了良好的基礎(chǔ)。再者，后期施工要依據(jù)前期的施工參數(shù)作為決策依據(jù)，了解后期施工方案的有效性和精準(zhǔn)性，通過將實(shí)際監(jiān)測(cè)分析得到的參數(shù)與計(jì)劃方案對(duì)比，用于全面分析方案的可行性，并在分析基礎(chǔ)上對(duì)原施工方案進(jìn)行標(biāo)高的調(diào)整，有助于提高標(biāo)準(zhǔn)的準(zhǔn)確性。最后，應(yīng)用監(jiān)控管理系統(tǒng)對(duì)大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)橋梁的結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行計(jì)算分析，了解各個(gè)結(jié)算的施工誤差，分析梁體所受的恒載、移動(dòng)荷載、徐變、體系轉(zhuǎn)化、預(yù)應(yīng)力，結(jié)合各項(xiàng)參數(shù)對(duì)橋體懸臂標(biāo)高、橋面線性、內(nèi)力狀態(tài)等進(jìn)行調(diào)整，提高施工過程中的安全性和可控狀態(tài)。

3 施工監(jiān)控案例

某高速公路橋?yàn)?5m+3×64m+45m變截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋。該梁橋的設(shè)計(jì)寬度為26m，兩幅橋建設(shè)，中間部位預(yù)留寬度為1m的后澆帶，主橋單幅箱梁為單箱室截面。主梁支點(diǎn)處標(biāo)高4m，跨中標(biāo)高2m，梁底二次拋物線y=4f（L-x）×L2變化。設(shè)計(jì)箱底寬度為7.25m，箱頂寬度為13.25m，箱梁翼緣寬度橋內(nèi)側(cè)、外側(cè)分別是2.5m和3.5m。箱梁應(yīng)用三向預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)施工。結(jié)合工程概況，我認(rèn)為該預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋施工監(jiān)控重點(diǎn)內(nèi)容如下：

3.1 加強(qiáng)箱梁預(yù)應(yīng)力的監(jiān)控

考慮到連梁在施工過程中截面上下緣的應(yīng)力變化，建議在主梁懸澆的過程中按照靜定結(jié)構(gòu)控制橋體截面，并在橋體截面部位安裝智能傳感器，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)主梁截面的預(yù)應(yīng)力，分析預(yù)應(yīng)力變化，并結(jié)合監(jiān)測(cè)的信息對(duì)施工方案及時(shí)調(diào)整。懸臂施工時(shí)，主梁處的截面與0號(hào)快懸臂根部截面一致，具有同等的重要性。主梁合龍后，跨中段的截面成為參數(shù)成為又一重點(diǎn)控制內(nèi)容。此外，設(shè)置在主梁截面部位的傳感器還可用于監(jiān)測(cè)混凝土內(nèi)部的收縮和徐變，以及受溫度影響下內(nèi)部結(jié)構(gòu)的形變，橋體受荷載變化的現(xiàn)象等。通過綜合分析這些影響參數(shù)，可進(jìn)一步對(duì)連續(xù)梁橋的設(shè)計(jì)限制進(jìn)行多次調(diào)整，提高橋體結(jié)構(gòu)在施工過程中的安全性和可靠性。

3.2 加強(qiáng)橋體的線性監(jiān)控

在連續(xù)梁橋的兩側(cè)設(shè)置大地監(jiān)控網(wǎng)點(diǎn)，基于交匯法和全站測(cè)儀檢測(cè)墩點(diǎn)的精確三維坐標(biāo)，然后布置軸線對(duì)主梁進(jìn)行標(biāo)高和懸臂端梁的標(biāo)點(diǎn)，在利用線性分析法對(duì)連續(xù)梁橋各段的標(biāo)高進(jìn)行調(diào)整，提高成橋線性的準(zhǔn)確性，從而提高施工質(zhì)量。

4 結(jié)語

連續(xù)橋梁施工監(jiān)控是隨時(shí)隨地了解大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁施工各個(gè)階段梁內(nèi)力和變形參數(shù)的基礎(chǔ)條件。通過了解施工中發(fā)生的梁內(nèi)力及變形數(shù)據(jù)，可以有效的對(duì)大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)橋梁施工狀態(tài)安全情況進(jìn)行有效的評(píng)價(jià)，并結(jié)合安全評(píng)價(jià)的結(jié)果對(duì)施工做安全預(yù)警，不斷的規(guī)范和優(yōu)化連續(xù)橋梁施工中的設(shè)計(jì)要求，提高橋梁結(jié)構(gòu)的安全系數(shù)，確保施工的安全和橋梁施工的質(zhì)量，減少施工中事故的發(fā)生。因此，建議施工企業(yè)加強(qiáng)對(duì)于大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)橋梁施工中的動(dòng)態(tài)監(jiān)控，強(qiáng)化施工中對(duì)于梁體結(jié)構(gòu)健康狀況的數(shù)據(jù)管控。