(大連理工現(xiàn)代工程檢測(cè)有限公司，遼寧大連 116024)

1 項(xiàng)目概況

某不對(duì)稱剛構(gòu)橋，橋梁全長(zhǎng)281 m，為53+128+92預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋，橋面凈寬9.5 m，其中0號(hào)臺(tái)為擴(kuò)大基礎(chǔ)，重力式混凝土橋臺(tái);1號(hào)墩為墻式基礎(chǔ)，實(shí)心雙矩形橋墩，墩高35 m;2號(hào)墩為鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，異型橋墩，墩高86.5 m;3號(hào)墩為挖孔灌注樁基礎(chǔ)，混凝土輕型橋臺(tái)。1號(hào)墩“T”形上構(gòu)箱體0號(hào)塊高6.2 m，有11對(duì)懸澆節(jié)段;2號(hào)墩“T”形上構(gòu)箱體0號(hào)塊高9.5 m，有20對(duì)懸澆節(jié)段，合龍段梁高3.2 m，上構(gòu)連續(xù)箱體為單箱室構(gòu)造。全橋混凝土強(qiáng)度等級(jí)分配為樁基C30、墩身C40、連續(xù)箱體C50、橋面 C50。

本橋?yàn)榈湫偷亩?、梁不?duì)稱剛構(gòu)橋，其結(jié)構(gòu)受力特性與施工方法具有一定的代表性。橋梁布置圖見(jiàn)圖1。

圖1 橋梁布置圖

2 施工控制的目標(biāo)與內(nèi)容

施工監(jiān)控總的來(lái)說(shuō)要實(shí)現(xiàn)兩個(gè)目標(biāo):1)要保證結(jié)構(gòu)在施工過(guò)程中的安全;2)要實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)文件所規(guī)定的成橋狀態(tài)。反映在實(shí)際施工控制中，通常分為線形控制與應(yīng)力監(jiān)測(cè)兩個(gè)方面。

對(duì)于不對(duì)稱連續(xù)剛構(gòu)橋，施工控制以線形控制為主，確保合龍段兩側(cè)斷面高差滿足規(guī)范要求。

施工過(guò)程中，對(duì)各節(jié)段的施工進(jìn)行動(dòng)態(tài)控制，對(duì)某節(jié)段各工況下的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，并通過(guò)計(jì)算模擬與預(yù)測(cè)本節(jié)段的變形結(jié)果進(jìn)行分析比較，確定實(shí)際施工狀態(tài)與模擬計(jì)算之間的差別，分析對(duì)下一節(jié)段的影響。

通過(guò)分析數(shù)據(jù)，如果實(shí)測(cè)線形與目標(biāo)線形不一致是由梁段的幾何尺寸與設(shè)計(jì)不一致引起的，則在理論計(jì)算中進(jìn)行本節(jié)段模型幾何尺寸調(diào)整，分析調(diào)整對(duì)目標(biāo)線形產(chǎn)生的影響，確定最終的調(diào)整方法;如果實(shí)測(cè)線形與目標(biāo)線形不一致是由與時(shí)間有關(guān)的效應(yīng)引起的，則調(diào)整相關(guān)計(jì)算參數(shù)，使計(jì)算模型適應(yīng)目前的實(shí)測(cè)結(jié)果。調(diào)整參數(shù)后，需要進(jìn)行重新計(jì)算，分析之前的目標(biāo)線形對(duì)修改計(jì)算后的目標(biāo)線形的影響，以便確定是否需要對(duì)線形進(jìn)行再次優(yōu)化，并在調(diào)整后的基礎(chǔ)上對(duì)后續(xù)階段的施工進(jìn)行預(yù)測(cè)指導(dǎo)。

在線形控制的同時(shí)，需要對(duì)結(jié)構(gòu)應(yīng)力進(jìn)行監(jiān)測(cè)。通過(guò)在結(jié)構(gòu)控制斷面預(yù)埋應(yīng)力監(jiān)測(cè)設(shè)備對(duì)結(jié)構(gòu)施工過(guò)程中各控制工況進(jìn)行應(yīng)力數(shù)據(jù)采集。應(yīng)力控制以滿足橋梁規(guī)范中規(guī)定施工階段應(yīng)力限制為最基本控制條件，發(fā)現(xiàn)異常變化則停止施工，查找原因進(jìn)行調(diào)整，確保結(jié)構(gòu)在施工過(guò)程中的受力安全。

3 施工控制過(guò)程

3.1 施工控制理論計(jì)算

計(jì)算采用平面桿系有限元計(jì)算模型?；炷潦湛s徐變與預(yù)應(yīng)力損失等均按照J(rèn)TG D62-2004公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范選取。施工工序、施工時(shí)間、各材料參數(shù)與荷載等均按照施工單位提供的資料進(jìn)行正裝模擬計(jì)算。

根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)以及結(jié)構(gòu)實(shí)際情況，采用如下假定:

1)本橋?yàn)槿A(yù)應(yīng)力構(gòu)件，計(jì)算中未考慮普通鋼筋參與受力;2)墩身底部與承臺(tái)按固結(jié)約束考慮。全橋主梁與橋墩均采用梁?jiǎn)卧M，邊界條件與施工過(guò)程一致，所有約束均為剛性約束。

3.2 結(jié)構(gòu)預(yù)拱度的設(shè)置

3.2.1 預(yù)拱度的設(shè)置

結(jié)構(gòu)的預(yù)拱度通常分為施工預(yù)拱度與成橋預(yù)拱度。結(jié)構(gòu)某節(jié)點(diǎn)的施工預(yù)拱度=施工過(guò)程中的總變形量+成橋預(yù)拱度;結(jié)構(gòu)某節(jié)點(diǎn)的成橋預(yù)拱度=成橋收縮徐變量+1/2活載頻遇值;成橋收縮徐變量為結(jié)構(gòu)完成之日至設(shè)計(jì)設(shè)定的某個(gè)時(shí)間下為成橋狀態(tài)之間結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的收縮徐變。本橋按照結(jié)構(gòu)完成8年后達(dá)到成橋狀態(tài)進(jìn)行成橋收縮徐變計(jì)算。

3.2.2 施工過(guò)程梁段立模標(biāo)高的確定

在懸臂澆筑過(guò)程中，梁段立模標(biāo)高的確定關(guān)系到主梁線形是否平順、成橋標(biāo)高是否符合設(shè)計(jì)要求，同時(shí)是施工控制的核心。所采取的公式為:

其中，Hlm為立模標(biāo)高;Hsj為設(shè)計(jì)標(biāo)高;fyg為施工預(yù)拱度;fgl為掛籃的變形;fwc為誤差調(diào)整值。

其中掛籃變形量根據(jù)掛籃靜載試驗(yàn)結(jié)果得出;誤差調(diào)整值則通過(guò)分析上一節(jié)段的結(jié)構(gòu)變形量與理論變形量之間的差別得到。

3.3 掛籃計(jì)算與靜載試驗(yàn)

3.3.1 掛籃計(jì)算

施工控制需要對(duì)掛籃進(jìn)行計(jì)算，主要計(jì)算內(nèi)容有:各主要構(gòu)件計(jì)算、掛籃行走與混凝土澆筑等工況下掛籃抗傾覆計(jì)算、掛籃結(jié)構(gòu)整體計(jì)算及掛籃結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性計(jì)算等。

3.3.2 掛籃靜載試驗(yàn)

掛籃靜載試驗(yàn)的目的:

1)消除掛籃的非彈性變形;2)檢驗(yàn)掛籃承載能力;3)得到各種荷載等級(jí)下掛籃各部位的變形量。

掛籃靜載試驗(yàn)加載重量通常為懸澆節(jié)段最大塊件重量的1.2倍。加載時(shí)0號(hào)塊兩側(cè)掛籃要同步對(duì)稱加載，避免對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不對(duì)稱彎矩。

3.4 施工過(guò)程線形控制

對(duì)于橋梁施工測(cè)量，首先建立全橋坐標(biāo)控制網(wǎng)，建立兩個(gè)以上不受施工影響的高程控制基準(zhǔn)點(diǎn)，施工中在各0號(hào)塊和墩身、承臺(tái)等位置布置標(biāo)高觀測(cè)基準(zhǔn)點(diǎn)和沉降觀測(cè)點(diǎn)，定期進(jìn)行校核。

在不對(duì)稱連續(xù)剛構(gòu)橋施工過(guò)程中，線形控制的主要觀測(cè)內(nèi)容有:

1)橋墩沉降、偏轉(zhuǎn)觀測(cè);2)懸澆段端部撓度觀測(cè);3)主梁軸線測(cè)量。

懸澆過(guò)程中，影響懸澆段端部撓度的因素有很多，包括掛籃本身彈性變形量、結(jié)構(gòu)懸臂變形(撓度變形與轉(zhuǎn)角變形)、橋墩沉降變形、溫度變化對(duì)懸臂造成的變形以及由于不對(duì)稱荷載造成橋墩偏轉(zhuǎn)產(chǎn)生的懸臂端的撓度變形。

在施工控制中，通過(guò)對(duì)測(cè)量結(jié)果的分析處理得到各影響因素產(chǎn)生的變形量。

在懸澆梁段施工控制中，分別對(duì)各節(jié)段空模狀態(tài)、混凝土澆筑后、預(yù)應(yīng)力束張拉后以及掛籃前移到位四個(gè)工況進(jìn)行標(biāo)高測(cè)量。標(biāo)高測(cè)量分別觀測(cè)在梁頂?shù)装逦恢妙A(yù)埋的觀測(cè)點(diǎn)的標(biāo)高，得到各工況的撓度變化量。對(duì)于懸臂較大、梁剛度較小的階段，各懸臂節(jié)段在測(cè)量本節(jié)段斷面標(biāo)高的同時(shí)，需要對(duì)前幾個(gè)節(jié)段的斷面標(biāo)高觀測(cè)點(diǎn)進(jìn)行相應(yīng)工況測(cè)量，得到大懸臂狀態(tài)下變形較大位置的撓度變形情況。

3.5 施工過(guò)程應(yīng)力監(jiān)測(cè)

應(yīng)力監(jiān)測(cè)通常選擇在各控制截面位置預(yù)埋應(yīng)力傳感設(shè)備，對(duì)各主要工況進(jìn)行應(yīng)力監(jiān)測(cè)，得到實(shí)測(cè)應(yīng)力值，通過(guò)與理論預(yù)測(cè)值進(jìn)行對(duì)比，保證結(jié)構(gòu)受力安全。本橋在各0號(hào)塊端部截面與橋墩控制斷面預(yù)埋了鋼弦式應(yīng)力傳感器。

對(duì)各懸澆節(jié)段、體系轉(zhuǎn)換階段以及頂推等關(guān)鍵施工階段進(jìn)行應(yīng)力監(jiān)測(cè)。例如，對(duì)梁段預(yù)應(yīng)力束張拉前后進(jìn)行應(yīng)力數(shù)據(jù)采集，可以很大程度上避免應(yīng)力結(jié)果受到混凝土收縮徐變與溫度變化的影響。

3.6 合龍段控制

3.6.1 對(duì)合龍段工序進(jìn)行優(yōu)化

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況以及工期的要求，對(duì)設(shè)計(jì)合龍工序進(jìn)行了一定調(diào)整。對(duì)合龍段施工工序進(jìn)行優(yōu)化，首先保證結(jié)構(gòu)安全，其次保證優(yōu)化后能夠達(dá)到設(shè)計(jì)要求的成橋狀態(tài)。通過(guò)優(yōu)化能夠節(jié)約施工成本，加快施工工期。

3.6.2 預(yù)防由于張拉預(yù)應(yīng)力導(dǎo)致混凝土開(kāi)裂的措施

近年來(lái)，連續(xù)剛構(gòu)張拉底板預(yù)應(yīng)力束時(shí)頻繁出現(xiàn)底板開(kāi)裂現(xiàn)象。施工控制中，采取了多種方法防止裂縫出現(xiàn):

1)施工中強(qiáng)調(diào)對(duì)預(yù)應(yīng)力筋的定位要準(zhǔn)確，防崩鋼筋與定位筋的數(shù)量與位置必須嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行，尤其是對(duì)轉(zhuǎn)角較小的預(yù)應(yīng)力筋要格外注意，保證防崩鋼筋卡在波紋管凹槽內(nèi)，并保證錨固長(zhǎng)度以抵抗外崩力;

2)分別在合龍段附近增加了4道橫隔板，以保證結(jié)構(gòu)受力安全。橫隔板對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)的受力以及防止底板開(kāi)裂具有十分重要的作用;

3)對(duì)合龍段預(yù)應(yīng)力張拉順序進(jìn)行優(yōu)化。將整個(gè)張拉過(guò)程改為進(jìn)行多批張拉，每批張拉后及時(shí)注漿，以增加截面有效面積，并避免連續(xù)張拉相近的預(yù)應(yīng)力束。

3.6.3 頂推控制

連續(xù)剛構(gòu)體系成橋之后，由于收縮徐變將導(dǎo)致結(jié)構(gòu)下?lián)?。邊跨的下?lián)隙刃∮谥锌?，?dǎo)致橋墩向中跨方向偏移。因此，對(duì)于收縮徐變導(dǎo)致結(jié)構(gòu)撓度變形較大的剛構(gòu)橋來(lái)說(shuō)，頂推工作必不可少。墩高不對(duì)稱連續(xù)剛構(gòu)，其矮墩受力更為顯著，頂推時(shí)以控制矮墩位移為主，保證矮墩在成橋后收縮徐變作用下受力合理，當(dāng)中跨梁段完成混凝土收縮、徐變后，在橋址處氣溫達(dá)到設(shè)計(jì)平均氣溫時(shí)，使得剛構(gòu)梁兩個(gè)主墩軸線達(dá)到處于鉛垂位置的理想狀態(tài)。

由于中跨合龍時(shí)，當(dāng)?shù)仄骄鶜鉁丶s為25℃，高于設(shè)計(jì)合龍溫度15℃。根據(jù)計(jì)算，溫度增加頂推力1000 kN，中跨合龍時(shí)合龍口施加頂推力合力大小為3500 kN。

本橋選用在合龍段兩側(cè)斷面預(yù)埋作用在截面上的頂推撐桿的方式。頂推采用在合龍段端部斷面預(yù)埋鋼板，焊接頂推桿，千斤頂位于兩頂推桿之間。頂推桿采用兩根12b槽鋼通過(guò)綴板連接，在保證其軸心受壓的情況下需要對(duì)其穩(wěn)定性進(jìn)行驗(yàn)算。

整個(gè)頂推過(guò)程，采用分級(jí)頂推，通過(guò)在墩中心線梁頂處設(shè)置全站儀棱鏡觀測(cè)墩頂水平位移、測(cè)量千斤頂伸長(zhǎng)量控制梁端位移以及控制頂推力三方面控制頂推過(guò)程，當(dāng)任何一方面達(dá)到理論計(jì)算量則完成頂推。頂推力施加的同時(shí)需要對(duì)兩主墩墩頂位移及合龍口相對(duì)位移進(jìn)行監(jiān)測(cè)，采取頂推力與位移雙控，頂推力與位移值其中1項(xiàng)達(dá)到設(shè)計(jì)值后終止頂推作業(yè)，隨即鎖定合龍段。實(shí)際施工中施加頂推力達(dá)到3500 kN時(shí)，實(shí)測(cè)梁體位移值均未達(dá)到相應(yīng)設(shè)計(jì)位移值。設(shè)計(jì)頂推力3500 kN時(shí)的梁體位移值見(jiàn)表1。頂推時(shí)間選擇在晚上，以便頂推完成后進(jìn)行勁性骨架的安裝，監(jiān)測(cè)實(shí)際頂推過(guò)程位移與頂推力情況。

表1 頂推位移量表 cm

產(chǎn)生頂推力達(dá)到計(jì)算值后，梁體位移未達(dá)到設(shè)計(jì)值的原因，最主要的是在計(jì)算模擬過(guò)程中，未考慮普通橋墩對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)剛度的影響。

3.6.4 其他注意事項(xiàng)

1)澆筑混凝土?xí)r間選擇在晚上溫度較低的時(shí)段，并加強(qiáng)養(yǎng)護(hù);2)合龍段混凝土中適當(dāng)添加膨脹劑，本橋選用HJUEA低堿膨脹劑，用量為水泥用量的4%，在施工中應(yīng)增加混凝土的拌合時(shí)間，并延長(zhǎng)養(yǎng)護(hù)時(shí)間;3)合龍段兩側(cè)斷面混凝土鑿毛要徹底，并且應(yīng)在混凝土具有一定強(qiáng)度后再進(jìn)行鑿毛，否則影響接頭質(zhì)量;4)合龍前應(yīng)對(duì)近幾日的天氣情況進(jìn)行預(yù)報(bào)，避免在劇烈降溫天氣澆筑混凝土;5)在合龍前后應(yīng)及時(shí)清除橋面荷載，尤其是不對(duì)稱荷載，減小由于橋墩偏轉(zhuǎn)對(duì)大懸臂結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的標(biāo)高影響;6)頂推時(shí)，根據(jù)頂推力的大小，千斤頂噸位應(yīng)在最大頂推力的1.2倍左右。

4 結(jié)語(yǔ)

1)對(duì)于不對(duì)稱連續(xù)剛構(gòu)橋，各“T”懸澆節(jié)段撓度變形量不同，對(duì)施工控制工作提出了更高要求。模擬計(jì)算參數(shù)的選取需要在整個(gè)施工過(guò)程中進(jìn)行不斷修正，以便對(duì)結(jié)構(gòu)變形量進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)測(cè)，得到準(zhǔn)確的預(yù)拱度，保證結(jié)構(gòu)合龍兩側(cè)高差滿足規(guī)范要求。2)對(duì)施工過(guò)程中測(cè)量數(shù)據(jù)要進(jìn)行分析處理，出現(xiàn)不一致情況需要進(jìn)行分析調(diào)整，確保線形達(dá)到目標(biāo)線形。3)在施工控制過(guò)程中，對(duì)預(yù)應(yīng)力筋的定位以及張拉噸位要嚴(yán)格控制，并根據(jù)設(shè)計(jì)情況適當(dāng)增加措施防止混凝土開(kāi)裂。4)不對(duì)稱連續(xù)剛構(gòu)橋各“T”之間由于成橋后收縮徐變產(chǎn)生的撓度變形不同，因此要準(zhǔn)確控制頂推過(guò)程，包括頂推值選取、頂推過(guò)程中頂推力與結(jié)構(gòu)位移控制。

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