大跨度連續(xù)剛構(gòu)特大橋施工監(jiān)控技術(shù)探討

孫坤江

（浙江交工國際工程有限公司，杭州 310051）

1 施工監(jiān)控主要方法

1.1 應(yīng)力監(jiān)測

1）應(yīng)力測試工作包括4 個(gè)部分：安裝和調(diào)試測試項(xiàng)目，在構(gòu)建期間收集數(shù)據(jù)，分析和處理測試數(shù)據(jù)以及匯總測試結(jié)果。

2）按照規(guī)定的測試方向?qū)?yīng)變片安裝在主肋上，并將測試導(dǎo)線引至混凝土表面。鋼絲張力溫度計(jì)的誤差小，性能穩(wěn)定，抗干擾能力強(qiáng)。因此，電壓和溫度監(jiān)控大都使用鋼絲繩張力計(jì)和相應(yīng)的頻率接收器。在清晨或深夜進(jìn)行壓力測量為宜。

1.2 溫度監(jiān)測

在施工監(jiān)測過程中，對箱形梁的溫度分布和溫度效應(yīng)進(jìn)行測試，根據(jù)測得的溫度計(jì)算出結(jié)構(gòu)的溫度效應(yīng)，并將其與測量值進(jìn)行比較，以獲得更準(zhǔn)確的溫度效應(yīng)。這是為以后的施工監(jiān)控工作提供數(shù)據(jù)支持。在中間懸臂和用于24h 溫度測量的懸臂上觀察到溫度變化對梁端部撓度的影響，同時(shí)測試主梁的應(yīng)力和撓度。

1.3 主梁線性監(jiān)測

在施工過程中，主梁線性監(jiān)測必須在施工過程中準(zhǔn)確確定箱形梁在每個(gè)過程中的變形程度，運(yùn)用檢查理論計(jì)算應(yīng)力測量結(jié)果并用于分析梁重量誤差，預(yù)應(yīng)力拉伸誤差，混凝土收縮徐變和梁端高溫度變化的影響，以實(shí)現(xiàn)橋梁設(shè)計(jì)線形。線性控制包括主梁的標(biāo)高監(jiān)視和控制以及橋梁中心線的監(jiān)視和控制。通常，中心線偏差主要發(fā)生在吊籃的前部位置，因此在構(gòu)造梁截面時(shí)，有必要在完成每個(gè)過程之后準(zhǔn)確地測量中心線偏差及高程【1】。

2 連續(xù)剛構(gòu)橋施工控制的內(nèi)容和流程

2.1 連續(xù)剛構(gòu)橋施工控制的內(nèi)容

2.1.1 橋梁下部結(jié)構(gòu)施工

橋梁下部結(jié)構(gòu)施工包含樁基礎(chǔ)或沉井基礎(chǔ)的施工質(zhì)量控制和后期應(yīng)力沉降監(jiān)測，墩臺軸線偏位控制和混凝土強(qiáng)度質(zhì)量，受力轉(zhuǎn)換構(gòu)建安裝質(zhì)量和維護(hù)質(zhì)量控制（如臨時(shí)支座安裝等）。

2.1.2 剛構(gòu)橋上部結(jié)構(gòu)施工方法

剛構(gòu)橋上部施工的主要方法包含：現(xiàn)澆法、預(yù)制節(jié)塊安裝方法、懸臂節(jié)塊施工方法、浮吊整段安裝法。

2.1.3 剛構(gòu)橋上部施工控制主要內(nèi)容

橋梁施工監(jiān)控需要從設(shè)計(jì)到建造及后期運(yùn)營工作的整個(gè)過程，先基于仿生結(jié)構(gòu)使用橋梁數(shù)據(jù)分析橋梁的結(jié)構(gòu)，優(yōu)化設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，最后進(jìn)行計(jì)算以獲得最終結(jié)果，注意每個(gè)節(jié)段澆筑后的梁體撓度監(jiān)測與控制，預(yù)應(yīng)力張拉后的梁體高程和掛籃懸臂澆筑前后梁體的高程變化，整個(gè)橋梁施工過程中的應(yīng)力-應(yīng)變變化曲線，橋梁合龍前的橋梁高程曲線以及其他理論值。隨后，確定橋梁的施工階段和內(nèi)容，最后根據(jù)儀器分析數(shù)據(jù)和環(huán)境因素得出完整的數(shù)據(jù)理論控制計(jì)劃。確定結(jié)構(gòu)線型及內(nèi)力并非易事，必須確保各種內(nèi)外條件，以此來設(shè)置精確的監(jiān)控條件，以選擇最佳監(jiān)測位置、最佳溫度環(huán)境和最佳施工時(shí)間，以及一系列精密儀器，如應(yīng)變檢測計(jì)、溫度傳感器、彈性模量檢測等。準(zhǔn)確使用設(shè)備，并計(jì)劃建立一般工程條件以及精確建立新的地理環(huán)境。在觀察階段，基于各種數(shù)據(jù)分析和液位計(jì)，測量了橋梁建設(shè)項(xiàng)目的應(yīng)力、應(yīng)變和梁位移。在對收集到的橋梁施工數(shù)據(jù)進(jìn)行分析后，將結(jié)果與理論值進(jìn)行比較，工程師必須準(zhǔn)確地掌握偏差，并隨著時(shí)間的推移，調(diào)整和糾正錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)，以避免不必要的問題。

2.2 連續(xù)剛構(gòu)橋施工控制的流程

嚴(yán)格控制橋梁結(jié)構(gòu)，并且必須通過以下方法控制橋梁結(jié)構(gòu)：結(jié)合項(xiàng)目設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)，通過引進(jìn)國內(nèi)先進(jìn)的連續(xù)剛構(gòu)橋施工技術(shù)，運(yùn)用MIDAS CIVIL 線性分析及MIDAS FEA 結(jié)構(gòu)細(xì)部分析軟件進(jìn)行施工模擬分析并監(jiān)控，通過理論數(shù)模調(diào)整模板高程，控制結(jié)構(gòu)的幾何尺寸和整體變形，監(jiān)測內(nèi)力變化情況，結(jié)合實(shí)際施工經(jīng)驗(yàn)不斷調(diào)整，最終滿足橋梁線型和內(nèi)力控制，滿足規(guī)范要求。

3 大跨度橋梁施工控制中的主要影響因素

3.1 結(jié)構(gòu)參數(shù)

1）材料的熱膨脹系數(shù)。

2）物料重量。在橋梁結(jié)構(gòu)中，材料是整個(gè)橋梁穩(wěn)定性的重要因素。由于鋼筋含量不同，因此，在每個(gè)部分的建造過程中密度會發(fā)生變化，這會改變橋梁建筑物的內(nèi)力和外部結(jié)構(gòu)。因此，應(yīng)始終考慮結(jié)構(gòu)變形。

3）結(jié)構(gòu)構(gòu)件的橫截面尺寸。需要進(jìn)行連續(xù)的結(jié)構(gòu)分析，以減少模板錯(cuò)誤。

4）預(yù)應(yīng)力或拉力。管道的摩擦力，預(yù)應(yīng)力鋼筋的橫截面尺寸和彈性模量都會影響預(yù)應(yīng)力值。

5）混凝土的彈性模量。根據(jù)結(jié)構(gòu)內(nèi)力變化的計(jì)算公式，結(jié)構(gòu)的外載荷和材料的彈性模量值會影響結(jié)構(gòu)的變形，特別是連續(xù)剛構(gòu)結(jié)構(gòu)。因此，在施工開始時(shí)，應(yīng)通過將實(shí)際橋梁與模擬橋梁進(jìn)行比較來測試數(shù)據(jù)，以減少不必要的誤差，并在控制分析中不斷修改材料的彈性模量值。

6）施工荷載。當(dāng)橋梁懸臂溢出時(shí)，在結(jié)構(gòu)上會產(chǎn)生很多載荷，這會影響橋梁的絕對高度、工作條件的撓度值以及應(yīng)力和應(yīng)變值。有必要連續(xù)測量軸承壓力，建立仿真模型，最后根據(jù)實(shí)際情況拉動最終的橋梁建筑。

3.2 施工工藝

施工監(jiān)控非常重要。施工管理的嚴(yán)格與否直接影響施工效果，因此，只要最終施工結(jié)果達(dá)到預(yù)期效果，對橋梁工程進(jìn)行監(jiān)控就顯得尤為重要。

3.3 施工監(jiān)測

施工監(jiān)控主要包括應(yīng)力監(jiān)控和應(yīng)變監(jiān)控。通常在施工過程中會產(chǎn)生不必要的影響，如溫度條件、地理因素和設(shè)備的堅(jiān)固性，從而影響最終橋梁施工的完成以及它是否符合預(yù)期的要求。在此過程中，始終進(jìn)行監(jiān)視和管理，并充分進(jìn)行總結(jié)，通過多人進(jìn)行測量，最后得出準(zhǔn)確的結(jié)論。

3.4 結(jié)構(gòu)分析計(jì)算模型

因?yàn)樵跇蛄航ㄔ爝^程中有很多因素。建立計(jì)算模型實(shí)際上會在簡化實(shí)際結(jié)構(gòu)時(shí)引起某些錯(cuò)誤，如邊界條件、節(jié)點(diǎn)連接、結(jié)構(gòu)權(quán)重、荷載條件等。此錯(cuò)誤是不可避免的，但好的實(shí)驗(yàn)方法可最大限度地減少橋梁施工錯(cuò)誤。

3.5 溫度變化

溫度變化包括季節(jié)性溫度差異、日溫度差異、殘留溫度和其他溫度。混凝土導(dǎo)熱系數(shù)小，傳熱速度慢，當(dāng)早晨太陽炎熱或天氣變化迅速時(shí)，箱形梁內(nèi)部的溫度變化緩慢，表面溫度變化迅速，溫度條件呈非線性分布。溫度差導(dǎo)致結(jié)構(gòu)變形，并且變形受支撐的邊界條件和結(jié)構(gòu)本身的形狀限制。結(jié)構(gòu)內(nèi)部的應(yīng)力稱為溫度二次應(yīng)力。例如，在陽光的影響下，屋頂溫度急劇上升并且地板的溫度緩慢變化，這種溫度差會使支腳的懸臂端偏斜，從而降低了屋頂?shù)膲簯?yīng)力和地板的壓應(yīng)力。通過橫向張緊預(yù)應(yīng)力鋼梁并安裝足夠的鋼筋，可以降低溫度的影響并防止箱形梁屋頂出現(xiàn)混凝土裂縫。

3.6 材料收縮、徐變

混凝土的收縮和徐變將直接導(dǎo)致結(jié)構(gòu)變形，因此，整個(gè)橋梁施工過程很短。由于有許多外部因素影響橋梁的施工，因此實(shí)際原理受物理因素的影響。目前，收縮和徐變在中國混凝土上的理論應(yīng)用還不夠全面，因此還需要我們繼續(xù)研究?？梢钥闯鍪湛s和徐變對橋梁施工的影響仍然很大【2】。

4 結(jié)語

隨著中國橋梁建設(shè)的飛速發(fā)展，大跨度連續(xù)剛構(gòu)橋的施工技術(shù)變得越來越成熟。如何確保橋梁竣工后監(jiān)測項(xiàng)目的偏差符合設(shè)計(jì)指標(biāo)，在實(shí)際的施工過程中仍需不斷摸索前進(jìn)。因此，需要進(jìn)行施工監(jiān)視工作，除了將自控與施工部門的外部監(jiān)視有機(jī)結(jié)合之外，還必須圍繞“人、機(jī)械、材料、方法和環(huán)境”因素進(jìn)行施工監(jiān)視和管理工作。充分分析設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)后，科學(xué)合理地制定監(jiān)測計(jì)劃，優(yōu)化施工計(jì)劃和施工工藝，確保其準(zhǔn)確性，消除可能對結(jié)構(gòu)安全和施工安全的不利影響。