論某連續(xù)剛構(gòu)橋懸臂現(xiàn)澆施工監(jiān)控技術(shù)

摘要 橋梁工程工序復(fù)雜、質(zhì)量控制細(xì)目多、質(zhì)量控制難度大，采取有效的施工監(jiān)控措施，可保證橋梁工程施工質(zhì)量。文章以貴陽(yáng)經(jīng)金沙至古藺高速公路小沖大橋連續(xù)剛構(gòu)橋工程為依托，研究連續(xù)剛構(gòu)橋懸臂現(xiàn)澆施工監(jiān)控技術(shù)，論述連續(xù)剛構(gòu)橋施工技術(shù)難點(diǎn)，探討施工監(jiān)控方法及監(jiān)控內(nèi)容，分析案例橋梁右幅橋梁監(jiān)控效果，驗(yàn)證橋梁施工監(jiān)控的有效性，對(duì)同類工程開(kāi)展施工監(jiān)控具有較強(qiáng)指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞 剛構(gòu)橋;懸臂現(xiàn)澆;施工監(jiān)控;預(yù)拱度

中圖分類號(hào) U448.23 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2096-8949（2022）12-0099-03

收稿日期：2022-04-22

作者簡(jiǎn)介：王禮勇（1989—），男，本科，工程師，從事高速公路與橋梁建設(shè)工作。

0 引言

橋梁工程是路橋項(xiàng)目工程的節(jié)點(diǎn)工程，施工難度大，不利影響因素多，施工過(guò)程控制不力，施工階段極易造成橋梁合龍困難、成橋線形偏差過(guò)大等問(wèn)題，對(duì)橋梁建設(shè)質(zhì)量、橋梁服役后的運(yùn)營(yíng)安全也會(huì)產(chǎn)生重要影響。通過(guò)有序開(kāi)展橋梁施工監(jiān)控工作，可有效糾正施工偏差，保證橋梁建設(shè)質(zhì)量[1]?；诖?，該文以貴陽(yáng)經(jīng)金沙至古藺高速公路小沖大橋連續(xù)剛構(gòu)橋工程為例，對(duì)該橋梁懸臂現(xiàn)澆段施工監(jiān)控技術(shù)展開(kāi)研究，對(duì)保障橋梁建設(shè)質(zhì)量具有重要意義。

1 工程概況

貴陽(yáng)經(jīng)金沙至古藺高速公路小沖大橋，全長(zhǎng)915.6 m，主橋?yàn)?1 m+150 m+150 m+81 m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)，雙向六車道設(shè)計(jì)，下部結(jié)構(gòu)最深樁基礎(chǔ)77 m，墩高88 m，上部結(jié)構(gòu)分為左右兩幅，單幅寬度16.55 m。主橋0號(hào)塊采用托架法施工，標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段采用掛籃懸澆施工，中跨合龍段采用吊架施工;邊跨合龍段采用支架現(xiàn)澆施工。

2 連續(xù)剛構(gòu)橋梁技術(shù)特點(diǎn)和難點(diǎn)

（1）施工場(chǎng)地地形、地貌條件復(fù)雜。高速橋梁工程，大多需要跨過(guò)河流、山谷，地質(zhì)條件、地形地貌復(fù)雜，為適應(yīng)相應(yīng)的地形地貌，節(jié)約施工造價(jià)，常采用較高跨徑。

（2）支架搭設(shè)位置較高。橋梁需要橫跨較寬的河流、山谷，橋跨凈空較高，支架施工工程量大，支架搭設(shè)位置較高[2]。

（3）橋跨跨徑大，施工階段結(jié)構(gòu)撓度變化大，橋體線形控制困難。橋梁建設(shè)過(guò)程中，需要用到大量的預(yù)制預(yù)應(yīng)力構(gòu)件及預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)，結(jié)構(gòu)撓度變化不易控制，易對(duì)橋梁線型產(chǎn)生影響。

（4）預(yù)應(yīng)力體系復(fù)雜，涉及管道施工工序繁多，管道長(zhǎng)度較長(zhǎng)。橋梁施工需應(yīng)用到復(fù)雜的預(yù)應(yīng)力體系，涉及較多長(zhǎng)度較大的管道，管道曲線多，增加了橋梁工程施工的難度。

3 施工監(jiān)控

3.1 施工監(jiān)控方法及工況劃分

案例橋梁采用自適應(yīng)控制法進(jìn)行施工監(jiān)控，可根據(jù)動(dòng)態(tài)施工數(shù)據(jù)反饋，實(shí)時(shí)識(shí)別橋梁施工偏差，通過(guò)分析偏差成因，實(shí)施有針對(duì)性的糾偏措施，達(dá)到動(dòng)態(tài)糾偏的目的[3-4]。剛構(gòu)橋主橋箱梁懸澆施工，每個(gè)施工節(jié)段的工期約8～10 d。合龍施工前，也需要對(duì)各施工工況實(shí)施有效監(jiān)控。

3.2 結(jié)構(gòu)計(jì)算

根據(jù)施工圖紙中標(biāo)記用的構(gòu)件尺寸、材料信息，建立橋梁Midas Civil有限元模型。通過(guò)仿真模型，對(duì)橋梁在各施工階段的應(yīng)力變化狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，了解橋梁在各施工階段的應(yīng)力變化情況，模擬橋體線形在各施工階段變化情況，為后續(xù)施工提供指導(dǎo)。

3.3 預(yù)拱度設(shè)置

箱梁懸臂施工階段，隨梁體向懸臂段伸出，受結(jié)構(gòu)自重影響，撓度隨之增大，為抵消箱梁撓變影響，需合理設(shè)置各階段的預(yù)拱度，預(yù)拱值計(jì)算公式如下：

（1）

式中，——第n施工階段中i節(jié)點(diǎn)的高程;——i節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)高程;——i節(jié)點(diǎn)預(yù)拱度;——撓度調(diào)整值;——掛籃壓縮變形。

3.4 應(yīng)力監(jiān)控

受量測(cè)手段、儀器精度、儀器布設(shè)位置等影響，理論測(cè)算結(jié)構(gòu)應(yīng)力數(shù)據(jù)與橋梁結(jié)構(gòu)實(shí)際應(yīng)力會(huì)存在偏差，故應(yīng)系統(tǒng)性識(shí)別結(jié)構(gòu)應(yīng)變情況，并合理采取誤差糾偏措施，以確保通過(guò)測(cè)試計(jì)算出的結(jié)構(gòu)應(yīng)力數(shù)據(jù)能夠反映橋梁結(jié)構(gòu)實(shí)際應(yīng)力狀態(tài)。

應(yīng)變計(jì)選用ZRQ-N3000鋼弦式應(yīng)變計(jì)，保證結(jié)構(gòu)應(yīng)力狀態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)反饋的準(zhǔn)確性[5]。為保證橋梁安全性能，監(jiān)測(cè)截面應(yīng)設(shè)置在橋梁最不利受力截面，為此，將監(jiān)測(cè)斷面設(shè)置在跨中合龍段、墩頂0號(hào)塊附近，見(jiàn)圖1;箱梁梁底傳感器布設(shè)在梁底端部、中心線處，箱梁頂布設(shè)在縱斷面1/4、1/2、3/4處，見(jiàn)圖2。

箱梁懸澆施工流程：

（1）掛籃前移和模板安裝。

（2）混凝土箱梁澆筑、振搗、養(yǎng)護(hù)。

（3）預(yù)應(yīng)力索張拉。

箱梁應(yīng)力監(jiān)測(cè)，應(yīng)以箱梁懸澆流程，合理劃分監(jiān)測(cè)階段，監(jiān)測(cè)期間綜合考慮大幅溫變等因素造成的結(jié)構(gòu)應(yīng)力狀態(tài)變化。因混凝土澆筑至硬化要一定時(shí)間，應(yīng)力測(cè)量應(yīng)在各工況結(jié)束8 h后進(jìn)行。為保證位移測(cè)量準(zhǔn)確性，降低環(huán)境溫度變化對(duì)構(gòu)件位移監(jiān)測(cè)的影響，選擇在凌晨5：00—7：00時(shí)段測(cè)量構(gòu)件位移值。

4 剛構(gòu)橋右幅合龍監(jiān)控分析

根據(jù)施工圖紙標(biāo)定的橋梁尺寸和構(gòu)件材料信息，建立剛構(gòu)橋空間模型，見(jiàn)圖3所示。在澆筑完橋梁1#墩右幅5號(hào)塊后，小里程端實(shí)測(cè)撓度變化為?9.8 mm（下?lián)希?，大里程端?shí)測(cè)撓度變化為?27.1 mm（下?lián)希瑑啥藫献冇?jì)算理論值為?20.5 mm（下?lián)希?。為保證邊跨順利合龍，以兩端撓變計(jì)算理論值為控制參數(shù)，結(jié)合實(shí)際撓變數(shù)值，合理確定各號(hào)塊預(yù)拱度[6-7]。剛構(gòu)橋節(jié)段劃分見(jiàn)圖4，1#墩6號(hào)塊預(yù)拱度見(jiàn)表1。

由圖5可知，1#墩6號(hào)塊梁頂部位，撓度實(shí)測(cè)值、理論值偏差最大為7 mm，最大偏差出現(xiàn)節(jié)段為在大里程端6號(hào)塊施工后，未超過(guò)控制限值。

以該橋梁1#墩2號(hào)截面為例，通過(guò)對(duì)比該監(jiān)測(cè)截面的實(shí)測(cè)應(yīng)力與模型理論應(yīng)力偏差，得出該截面在不同施工節(jié)段的應(yīng)變曲線，見(jiàn)圖6。

由圖6可知：1#墩2號(hào)截面應(yīng)變實(shí)測(cè)值、理論值偏差均在3 MPa以內(nèi)，偏差值最大值出現(xiàn)在7號(hào)塊上緣，最大偏差為2.7 MPa，符合控制要求。

5 監(jiān)控效果分析

該文所依托的橋梁，右幅兩跨中合龍段施工前兩端底高程見(jiàn)表2。根據(jù)表2數(shù)據(jù)可知，案例橋梁兩中跨高程差分別為?0.03 m、?0.07 m。根據(jù)案例橋梁中跨合攏段長(zhǎng)度數(shù)據(jù)、橋面坡度數(shù)據(jù)，該橋梁大、小里程兩端合龍段理論高程差控制值為?0.06 m，兩中跨實(shí)測(cè)高程差與理論值偏差分別為0.03 m、?0.01 m，滿足監(jiān)控要求。

在該橋梁右幅完成結(jié)構(gòu)體系轉(zhuǎn)換后，通過(guò)對(duì)比該橋梁右幅線形實(shí)際監(jiān)測(cè)值與理論值偏差，可知最大正偏差為13 mm，偏差出現(xiàn)位置在橋梁右邊跨的12-13號(hào)截面;最大負(fù)偏差值為?32 mm，偏差位置出現(xiàn)在橋梁右邊跨7-8A號(hào)截面，均滿足監(jiān)控要求，可知線形處于監(jiān)控允許范圍以內(nèi);右幅成橋后，對(duì)比關(guān)鍵截面應(yīng)力理論值、實(shí)測(cè)值偏差，可得成橋后截面應(yīng)變曲線[8]，見(jiàn)圖7。

由圖7可知：該橋梁關(guān)鍵截面實(shí)測(cè)應(yīng)力與理論應(yīng)力值偏差均在2 MPa以內(nèi)，實(shí)際相比與理論值吻合度較好，截面應(yīng)力滿足控制要求。

綜上可知，通過(guò)開(kāi)展橋梁施工監(jiān)測(cè)，可有效強(qiáng)化成橋線形控制，保證橋梁建設(shè)整體質(zhì)量。

6 結(jié)論

該文以實(shí)體工程為依托，研究了懸臂現(xiàn)澆施工監(jiān)控技術(shù)，系統(tǒng)論述了施工監(jiān)控內(nèi)容、監(jiān)控流程。通過(guò)建立橋梁三維空間模型，模擬橋梁各施工階段的應(yīng)力變化，通過(guò)對(duì)比實(shí)測(cè)值與理論值偏差，根據(jù)偏差差值大小，分析偏差產(chǎn)生成因，并對(duì)偏差超出允許范圍的構(gòu)件斷面，采取有針對(duì)性的糾偏措施，為后續(xù)合龍施工奠定良好基礎(chǔ)。監(jiān)測(cè)斷面設(shè)置于橋梁最不利受力截面，在保證最不利受力截面處于良好受力狀態(tài)的前提下，可為其他結(jié)構(gòu)、斷面留足冗余，保證橋梁交付后的運(yùn)營(yíng)安全。

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