大跨度連續(xù)梁橋施工監(jiān)測(cè)分析

喬中美

（河北省高速公路集團(tuán)有限公司廊坊分公司，河北 廊坊 065000）

0 引言

近年來(lái)，隨著我國(guó)交通運(yùn)輸行業(yè)的不斷發(fā)展，大跨度連續(xù)梁橋成為高速公路、高速鐵路上的一種重要橋梁結(jié)構(gòu)形式，因此，大跨度連續(xù)梁的施工質(zhì)量控制非常重要。橋梁施工監(jiān)測(cè)作為檢驗(yàn)施工質(zhì)量的關(guān)鍵性技術(shù)，伴隨大跨度連續(xù)梁橋施工的整個(gè)過(guò)程。為保證大跨度連續(xù)梁的施工質(zhì)量，近年來(lái)大跨度連續(xù)梁橋施工監(jiān)測(cè)成為國(guó)內(nèi)外專家學(xué)者研究的重要課題[1]。在大跨度連續(xù)梁橋施工階段進(jìn)行施工監(jiān)測(cè)，可以保證橋梁的施工質(zhì)量，確保橋梁在運(yùn)營(yíng)階段線形平穩(wěn)，受力良好。橋梁施工監(jiān)測(cè)主要監(jiān)測(cè)橋梁施工過(guò)程中撓度及應(yīng)力的變化情況，通過(guò)對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與理論值進(jìn)行對(duì)比分析，從而保證大跨度連續(xù)梁橋的安全穩(wěn)定[2]。本文將京秦高速潮白河特大橋施工監(jiān)測(cè)期間的標(biāo)高與應(yīng)力實(shí)測(cè)值與理論值進(jìn)行比較分析，從而研究施工階段大跨度連續(xù)梁橋的受力情況。

1 工程概況

京秦高速潮白河特大橋位于廊坊市香河縣梁家務(wù)村西北，橋梁跨越潮白河。橋梁起點(diǎn)樁號(hào)為K38+844.137，終點(diǎn)樁號(hào)為K40+142.051，橋梁總長(zhǎng)1 297.914m，分左右兩幅，單幅橋?qū)?7m。下部結(jié)構(gòu)采用柱式橋墩、肋板式橋臺(tái)，樁基礎(chǔ)。橋梁上部結(jié)構(gòu)共計(jì)12 聯(lián)，本文選取第一聯(lián)（52+85+52）m 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁為研究對(duì)象。該聯(lián)橋梁結(jié)構(gòu)立面布置如圖1 所示。

圖1 橋梁結(jié)構(gòu)立面布置圖 （單位：m）

2 大跨度連續(xù)梁橋線形監(jiān)測(cè)

隨著大跨度連續(xù)梁橋懸臂澆筑施工的逐步向前推進(jìn)，已澆筑部分橋梁的線形很難進(jìn)行再一次調(diào)整，而且隨著澆筑段的不斷推進(jìn)，橋梁自重逐漸增大，撓度也會(huì)不斷積累。在各施工階段，應(yīng)確保橋梁的線形誤差滿足規(guī)范要求。若誤差值存在偏大的情況，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行調(diào)整，否則將會(huì)造成橋梁合龍困難，線形不合理等現(xiàn)象[3-4]。在本次京秦高速潮白河特大橋的線形監(jiān)測(cè)中，為準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)橋梁的線形變化，確保成橋后的線形與設(shè)計(jì)線形基本吻合，本次施工監(jiān)測(cè)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工情況制定了監(jiān)測(cè)方案。

2.1 監(jiān)測(cè)點(diǎn)位布置

大跨度連續(xù)梁橋在進(jìn)行線形監(jiān)測(cè)時(shí)需要在各梁段上埋設(shè)鋼筋作為控制高程的測(cè)量點(diǎn)位，然后采用精密水準(zhǔn)儀或高精度全站儀對(duì)連續(xù)梁施工各階段進(jìn)行高程測(cè)量。埋設(shè)的鋼筋應(yīng)在各梁段混凝土澆筑前預(yù)埋，同時(shí)應(yīng)使鋼筋頭部露出混凝土表面5cm，將端頭進(jìn)行打磨平整然后噴涂紅色油漆，方便識(shí)別測(cè)量[5]。各梁端高程控制測(cè)量點(diǎn)位布置如圖2所示。

圖2 橋梁線形監(jiān)測(cè)點(diǎn)位布置圖

2.2 監(jiān)測(cè)控制要點(diǎn)

為使橋梁實(shí)際線形盡量與設(shè)計(jì)理論線形吻合，在測(cè)量完高程數(shù)據(jù)后應(yīng)及時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，將實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)與理論數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，并及時(shí)糾偏，為下一步施工提供參考依據(jù)，必要時(shí)進(jìn)行二次測(cè)量。應(yīng)盡可能地減少人為及測(cè)量器材等因素引起的誤差，本次線形監(jiān)測(cè)選用精密水準(zhǔn)儀與高精度全站儀進(jìn)行測(cè)量[6]。

2.3 線形監(jiān)測(cè)結(jié)果分析

京秦高速潮白河特大橋的線形監(jiān)測(cè)采用精密水準(zhǔn)儀和高精度全站儀對(duì)懸臂澆筑的各施工階段進(jìn)行測(cè)量控制，并保證了大橋的順利合龍[7]。京秦高速潮白河特大橋最大懸臂階段測(cè)點(diǎn)高程實(shí)測(cè)值與理論值結(jié)果如表1、表2 所示；成橋階段測(cè)點(diǎn)高程實(shí)測(cè)值與理論值結(jié)果如表3、表4所示。

表1 1#墩最大懸臂階段測(cè)點(diǎn)高程匯總表 單位：m

表2 2#墩最大懸臂階段測(cè)點(diǎn)高程匯總表 單位：m

由表1、表2 可知，在京秦高速潮白河特大橋懸臂澆筑施工過(guò)程中，大跨度連續(xù)梁橋的線形控制較為合理，測(cè)量點(diǎn)位的高程實(shí)測(cè)值與理論值相比最大差值為14mm，誤差值在規(guī)范允許的合理范圍內(nèi)。由表3、表4 可知，京秦高速潮白河特大橋成橋后，橋梁的實(shí)測(cè)線形與設(shè)計(jì)線形較為吻合，測(cè)點(diǎn)高程實(shí)測(cè)值與理論值誤差在16mm 范圍內(nèi)，誤差值滿足規(guī)范要求。說(shuō)明了本次大跨度連續(xù)梁橋線形監(jiān)測(cè)技術(shù)方案在實(shí)際施工中得到了很好的應(yīng)用，為橋梁順利合龍?zhí)峁┝思夹g(shù)保障。

表3 1#墩成橋階段測(cè)點(diǎn)高程匯總表 單位：m

表4 2#墩成橋階段測(cè)點(diǎn)高程匯總表 單位：m

3 大跨度連續(xù)梁橋應(yīng)力監(jiān)測(cè)

應(yīng)力監(jiān)測(cè)沒(méi)有線形監(jiān)測(cè)直觀，應(yīng)力監(jiān)測(cè)需要預(yù)埋傳感器進(jìn)行測(cè)量。通過(guò)對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的應(yīng)力監(jiān)測(cè)，可以實(shí)時(shí)了解橋梁的實(shí)際受力狀態(tài)，為施工提供參考依據(jù)，通常作為橋梁健康監(jiān)測(cè)的一項(xiàng)指標(biāo)。應(yīng)力監(jiān)測(cè)主要監(jiān)測(cè)主梁的關(guān)鍵控制截面上鋼筋應(yīng)力或混凝土應(yīng)變?cè)诟魇┕るA段的變化情況，然后根據(jù)實(shí)測(cè)值與理論值進(jìn)行對(duì)比分析，為橋梁的施工控制提供參考依據(jù)[8]。在京秦高速潮白河特大橋的應(yīng)力監(jiān)測(cè)中，為保證成橋階段的橋梁內(nèi)力與設(shè)計(jì)內(nèi)力更加吻合，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工的實(shí)際情況特制定詳細(xì)的應(yīng)力監(jiān)測(cè)方案。

3.1 測(cè)點(diǎn)布置

本橋應(yīng)力監(jiān)測(cè)主要在各梁段端部、1/4L、1/2L 處的截面上預(yù)先埋設(shè)應(yīng)力或應(yīng)變傳感器監(jiān)測(cè)各點(diǎn)應(yīng)力的變化。通過(guò)扎絲將傳感器綁扎在測(cè)試截面處，傳感器預(yù)埋完成后要做好數(shù)據(jù)線保護(hù)及測(cè)試數(shù)據(jù)調(diào)試工作[9]。各應(yīng)力測(cè)點(diǎn)傳感器埋設(shè)具體位置如圖3～圖4所示。

圖3 應(yīng)力測(cè)點(diǎn)橫斷面布置圖

圖4 應(yīng)力測(cè)點(diǎn)側(cè)面布置圖

3.2 監(jiān)測(cè)控制要點(diǎn)

本次監(jiān)測(cè)周期較長(zhǎng)，應(yīng)選用適合長(zhǎng)期觀測(cè)且具有較高精度的埋入式傳感器，經(jīng)過(guò)多種傳感器對(duì)比后最終選取了長(zhǎng)沙金碼生產(chǎn)的振弦式混凝土應(yīng)變計(jì)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。對(duì)梁體關(guān)鍵測(cè)試截面的選擇至關(guān)重要，通過(guò)對(duì)關(guān)鍵截面的應(yīng)力監(jiān)測(cè)，分析橋梁應(yīng)力的變化趨勢(shì)，在橋梁施工過(guò)程中可建立預(yù)警監(jiān)控機(jī)制，從而保證施工安全[10]。

3.3 應(yīng)力監(jiān)測(cè)結(jié)果分析

在橋梁施工過(guò)程中根據(jù)實(shí)際的施工過(guò)程對(duì)預(yù)應(yīng)力張拉后的各測(cè)點(diǎn)應(yīng)力值進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，結(jié)合本次橋梁施工過(guò)程的有限元仿真模型的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，京秦高速潮白河特大橋施工過(guò)程中的各測(cè)試截面的應(yīng)力監(jiān)測(cè)結(jié)果對(duì)比如圖5～圖6及表5所示。

圖5 1#截面各梁段應(yīng)力監(jiān)測(cè)結(jié)果對(duì)比圖

圖6 2#截面各梁段應(yīng)力監(jiān)測(cè)結(jié)果對(duì)比圖

表5 3#截面各梁段應(yīng)力監(jiān)測(cè)結(jié)果對(duì)比表 單位：MPa

由圖5～圖6及表5可知，京秦高速潮白河特大橋在施工過(guò)程中連續(xù)箱梁的頂板和底板始終保持受壓狀態(tài)，且各控制截面測(cè)點(diǎn)的實(shí)測(cè)應(yīng)力值與理論應(yīng)力值的變化趨勢(shì)一致，說(shuō)明了該橋受力狀況較好。所有測(cè)點(diǎn)的實(shí)測(cè)應(yīng)力值與理論應(yīng)力值差值均小于1.5MPa，滿足規(guī)范要求。

4 結(jié)論

本文對(duì)京秦高速潮白河特大橋的施工監(jiān)測(cè)進(jìn)行分析，根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果得到如下結(jié)論：

（1）京秦高速潮白河特大橋在懸臂澆筑施工過(guò)程中，大跨度連續(xù)梁橋的線形控制較為合理，測(cè)量點(diǎn)位的高程實(shí)測(cè)值與理論值相比最大差值為14mm，誤差值在規(guī)范允許的合理范圍內(nèi)。

（2）全橋合龍后橋梁的實(shí)測(cè)線形與設(shè)計(jì)線形較為吻合，測(cè)點(diǎn)高程實(shí)測(cè)值與理論值誤差在16mm范圍內(nèi)，誤差值滿足規(guī)范要求。

（3）施工過(guò)程中，連續(xù)箱梁的頂板和底板始終保持受壓狀態(tài)，且各控制截面測(cè)點(diǎn)的實(shí)測(cè)應(yīng)力值與理論應(yīng)力值的變化趨勢(shì)一致，說(shuō)明該橋受力狀況較好。所有測(cè)點(diǎn)的實(shí)測(cè)應(yīng)力值與理論應(yīng)力值差值均小于1.5MPa，滿足規(guī)范設(shè)計(jì)要求。