譚小生，張 璇

(江西省交通工程集團(tuán)公司)

1 工程概況

X 大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋是兩座梁橋除樁位不同外，結(jié)構(gòu)尺寸均相同，以下以左幅連續(xù)剛構(gòu)橋?yàn)橹饕榻B。上部結(jié)構(gòu)為53 m+90 m+53 m，截面形式為三跨預(yù)應(yīng)力混凝土變截面單箱單室箱型。橋墩主橋頂部箱梁內(nèi)設(shè)有兩道橫隔板，其他段落均未設(shè)有橫隔板。箱梁采用底板保持水平、不同腹板高度予以調(diào)整2%橫坡。主梁除了墩頂塊件外，其余單“T”箱梁都為掛籃懸臂澆筑施工，分為10 對(duì)梁段，進(jìn)行對(duì)稱懸臂澆筑。主橋箱梁是三向預(yù)應(yīng)力體系，即縱、橫、豎三向預(yù)應(yīng)力體系。下部結(jié)構(gòu)為薄壁空心墩，橋臺(tái)則采用了重力式橋臺(tái)與柱式橋臺(tái)。

2 大跨度預(yù)應(yīng)力連續(xù)剛構(gòu)橋的特點(diǎn)與穩(wěn)定性分析

2.1 大跨度預(yù)應(yīng)力連續(xù)剛構(gòu)橋的特點(diǎn)

(1)墩梁剛性連接有利于懸臂饒筑施工，且結(jié)構(gòu)無(wú)需安裝支座;

(2)由于混凝土收縮、徐變以及溫度變化與橋壤受力的會(huì)引起一定的變形，這種變形對(duì)上部結(jié)構(gòu)的受力會(huì)產(chǎn)生一定的影響;橋壤柔度比同樣跨度連續(xù)梁要大，橋壤底部的彎矩內(nèi)力較小，在墩梁剛性連接處彎矩仍是結(jié)構(gòu)主要內(nèi)力;

(3)主梁通常采用的是變截面箱型梁，橋墩通常采用的是箱型與矩形的柱式壤或雙薄壁徵;橋梁兩端設(shè)置的伸縮裝置需滿足結(jié)構(gòu)縱向位移的要求，并且，為滿足結(jié)構(gòu)的水平穩(wěn)定性，應(yīng)在橋臺(tái)處設(shè)置控制結(jié)構(gòu)水平位移的擋塊。

2.2 大跨度預(yù)應(yīng)力連續(xù)剛構(gòu)橋的穩(wěn)定性分析

(1)高壤自體穩(wěn)定性分析

大跨度預(yù)應(yīng)力連續(xù)剛構(gòu)橋順橋向壤的抗推剛度小，能夠有效降低上部結(jié)構(gòu)內(nèi)力，減少混凝土收縮、徐變地震、溫度所造成的影響，但高度必須達(dá)到要求，一般墩的設(shè)計(jì)高度不應(yīng)小于1/10，那么對(duì)于高墩的穩(wěn)定性分析就必不可少。對(duì)橋壤進(jìn)行自體穩(wěn)定性分析時(shí)應(yīng)施加的荷載有自重、風(fēng)荷載(包括橫向、縱向兩種)，實(shí)際情況根據(jù)不同的計(jì)算要求可對(duì)荷載進(jìn)行組合。

(2)最大懸臂施工狀態(tài)穩(wěn)定性分析

在大跨度預(yù)應(yīng)力連續(xù)剛構(gòu)橋懸臂的最末塊段施時(shí)，在風(fēng)載與恒載誤差以及掛籃荷載作用下是極其不安全的，因此，對(duì)最大懸臂狀態(tài)的穩(wěn)定性分析具有必要性。這時(shí)的荷載包括了恒載、施工不平衡荷載、風(fēng)載(包括縱向與橫向風(fēng)荷載)、掛籃、跨段重量的施工誤差(混凝土饒筑允許誤差)，將以上荷載在掛籃正常工作、掛籃意外跌落兩種情況下進(jìn)行組合，可對(duì)連續(xù)剛構(gòu)橋進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算。

(3)成橋運(yùn)營(yíng)階段穩(wěn)定性分析

這個(gè)階段的作用荷載包括這幾種:上部恒載與活載組合后產(chǎn)生的墩頂豎直力、壤身自重、汽車(chē)荷載產(chǎn)生的壤頂制動(dòng)力以及風(fēng)荷載。實(shí)際計(jì)算中我們?cè)谟邢拊浖惺┘拥暮奢d包括自重、二期恒載、使壤頂產(chǎn)生最大彎矩(軸力)的車(chē)道荷載、縱向風(fēng)荷載，同樣対荷載進(jìn)行組合，施加于橋梁穩(wěn)定計(jì)算模型中，可在成橋運(yùn)營(yíng)階段對(duì)全橋進(jìn)行穩(wěn)定性分析。

3 大跨度預(yù)應(yīng)力連續(xù)剛構(gòu)橋的施工監(jiān)控方法

3.1 主梁控制截面應(yīng)力監(jiān)測(cè)

對(duì)梁橋施工監(jiān)控而言，梁橋施工監(jiān)控的一項(xiàng)重要內(nèi)容便是對(duì)主梁控制斷面的應(yīng)變的監(jiān)測(cè)，主梁控制斷面的應(yīng)變能夠?qū)⒅髁旱氖芰η闆r進(jìn)行直接的反映，它是結(jié)構(gòu)安全性能評(píng)價(jià)中的一個(gè)重要指標(biāo)。根據(jù)X 橋的特點(diǎn)，對(duì)其采用自動(dòng)應(yīng)變測(cè)量技術(shù)，也就是將橋上預(yù)埋的應(yīng)變計(jì)引線延長(zhǎng)到橋墩處的自動(dòng)數(shù)據(jù)采集箱，從而使得監(jiān)控室內(nèi)的計(jì)算機(jī)能夠接受到測(cè)試信號(hào)，以便能夠?qū)崿F(xiàn)24 小時(shí)連續(xù)跟蹤監(jiān)測(cè)、測(cè)量。

3.2 掛籃結(jié)構(gòu)安全性驗(yàn)算

(1)荷載

荷載主要為這幾種:振動(dòng)器自重及振動(dòng)力、施工機(jī)具等施工荷載、掛籃自重、施工人群荷載、最大節(jié)段混凝土重量等。

(2)計(jì)算工況

混凝土澆筑狀態(tài):當(dāng)節(jié)段混凝土在澆筑完畢時(shí)，還未能考慮到混凝土初凝對(duì)于結(jié)構(gòu)的影響，相當(dāng)于這個(gè)階段的全部混凝土重量都作用在掛籃上，同時(shí)混凝土澆筑與振動(dòng)的輕微沖擊影響，掛籃自重以及施工荷載等。在這些組合荷載的條件下，分別對(duì)吊桿、后錨、底籃、主桁等結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度與剛度進(jìn)行計(jì)算，以便驗(yàn)證掛籃的整體抗傾覆穩(wěn)定性。

行走狀態(tài):行走狀態(tài)主要在施工荷載、掛籃自重等荷載的組合情況下，對(duì)軌道的錨固與吊桿等結(jié)構(gòu)進(jìn)行驗(yàn)算。

3.3 主梁撓度實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)

(1)觀測(cè)方法如下:①通過(guò)對(duì)相對(duì)高程的觀測(cè)來(lái)實(shí)現(xiàn)主梁撓度;②將標(biāo)高中的基準(zhǔn)點(diǎn)設(shè)置到墩頂0 號(hào)塊;③橋上可進(jìn)行標(biāo)高觀測(cè)(將測(cè)站設(shè)置在主梁上);④在早晨太陽(yáng)出來(lái)前進(jìn)行觀測(cè)。

梁體混凝土的溫度較氣溫將會(huì)產(chǎn)生滯后效應(yīng)，而日光的照射并不能讓主梁立刻產(chǎn)生撓曲，同時(shí)在早晨時(shí)段，陽(yáng)光的照射并不強(qiáng)烈，觀測(cè)的時(shí)間能夠視情況延長(zhǎng)、推遲，但是必須在日出后半小時(shí)內(nèi)完成觀測(cè)。為能夠使得箱梁較小的撓度變形也能夠檢測(cè)得到，同時(shí)在外業(yè)觀測(cè)的工作量方面，需要使工作量適當(dāng)，以便能夠滿足設(shè)計(jì)的觀測(cè)精度要求，監(jiān)測(cè)的水準(zhǔn)測(cè)量精度是按工程測(cè)量三等或者國(guó)家二等的要求與方法來(lái)進(jìn)行的，測(cè)量精度能夠達(dá)到測(cè)出＞±1 mm 變形的撓度值。能能夠達(dá)到精度要求，起終點(diǎn)設(shè)在0#塊上的水準(zhǔn)點(diǎn)上，同時(shí)水準(zhǔn)測(cè)量所采用的形式為閉合水準(zhǔn)路線的形式。

在懸臂施工過(guò)程中，主梁一直處于擺動(dòng)狀態(tài)，如果出現(xiàn)兩側(cè)的不平衡荷載，諸如混凝土超方、臨時(shí)荷載堆放不均勻或日照影響等，都會(huì)使主梁產(chǎn)生傾斜，尤其是在跨度大的情況下，這種傾斜情況也就愈發(fā)嚴(yán)重。因此，在主梁的懸臂施工過(guò)程中，特別是掛籃定位過(guò)程中，必須實(shí)時(shí)的了解這種變化。在懸臂施工過(guò)程中安裝主梁實(shí)時(shí)撓度變化測(cè)量裝置，和應(yīng)變測(cè)試一樣，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)撓度的變化，并進(jìn)行掛籃定位修正。

(2)測(cè)點(diǎn)布置

對(duì)主梁撓度變化的測(cè)試是修正掛籃的定位，所在在懸臂施工過(guò)程中，初期并不需要對(duì)其進(jìn)行安裝，而是到了施工到一定長(zhǎng)度是才進(jìn)行安裝。在1#和2#墩上分別安裝3 個(gè)測(cè)點(diǎn)。

(3)測(cè)試工況

由于采用自動(dòng)測(cè)量，測(cè)量數(shù)據(jù)較多，一般主要重視下述三個(gè)工況:掛籃移動(dòng)到位后;澆筑混凝土后;預(yù)應(yīng)力張拉后。

3.4 基礎(chǔ)沉降觀測(cè) 由于橋墩存在沉降變形和收縮徐變的情

3.5 溫度場(chǎng)測(cè)試

(1)測(cè)量方法

在混凝土內(nèi)部預(yù)先埋設(shè)熱敏電阻能夠測(cè)出混凝土箱梁的溫度分布情況，對(duì)于外界氣溫變化，包括了箱梁內(nèi)外的溫度，可利用普通水印溫度計(jì)來(lái)進(jìn)行直接測(cè)量。熱敏電阻中的電阻值可隨周?chē)鷾囟鹊淖儎?dòng)而變動(dòng)，其電阻值可用萬(wàn)用電表來(lái)檢測(cè)，這邊便可得到測(cè)量點(diǎn)上的混凝土溫度，同時(shí)其精度能夠精確到0.1 ℃以上。

(2)測(cè)量時(shí)間

在主梁施工期間選取具有代表的天氣進(jìn)行24 h 連續(xù)觀測(cè)，在每個(gè)季節(jié)中選取分別選取一個(gè)陰雨天、一個(gè)多云天及一個(gè)晴天。在澆筑完0#塊的混凝土后，需對(duì)其進(jìn)行24 h 的連續(xù)觀測(cè);在正常施工期間，選取一個(gè)典型的天氣連續(xù)觀測(cè)3～5 d。

3.6 鋼鉸線管道摩阻損失的測(cè)定

鋼絞線在張拉時(shí)，管道對(duì)造成一定的影響，其管道摩阻將會(huì)使得應(yīng)力產(chǎn)生一定的損失。本次測(cè)試項(xiàng)目的目的在于定量測(cè)定這種摩阻損失，以便能夠確定實(shí)際的預(yù)應(yīng)力。在預(yù)應(yīng)力張拉時(shí)，需對(duì)張拉的兩個(gè)值進(jìn)行控制:張拉力、伸長(zhǎng)量。也就是在應(yīng)力控制方法張拉時(shí)，需要用伸長(zhǎng)值來(lái)對(duì)其進(jìn)行校核。從而將實(shí)際和理論伸長(zhǎng)值的差控制在6%的范圍之內(nèi)。

(1)測(cè)試儀器:采用靜態(tài)應(yīng)變數(shù)據(jù)采集儀與電阻應(yīng)變片進(jìn)行測(cè)量。

(2)測(cè)點(diǎn)布置:在實(shí)際施工的過(guò)程中，可選取一組鋼索，在其張拉過(guò)程中進(jìn)行測(cè)試。分別在鋼索兩端與L/2、L/4 截面上布置測(cè)量點(diǎn)。在預(yù)定的測(cè)點(diǎn)位置處對(duì)波紋管開(kāi)孔，并在此后在鋼鉸線上布置應(yīng)變片，各個(gè)測(cè)點(diǎn)可根據(jù)其操作空間的大小情況來(lái)對(duì)其布置1～2 個(gè)應(yīng)變片。

4 大跨度預(yù)應(yīng)力連續(xù)剛構(gòu)橋的施工監(jiān)控的實(shí)現(xiàn)

為了保證在每個(gè)施工塊段中能夠預(yù)測(cè)出下一塊段的合理立模標(biāo)高，則應(yīng)觀測(cè)目前塊段中每個(gè)施工工序的主梁撓度的變化狀況，以得到實(shí)測(cè)的狀態(tài)。采用修正預(yù)測(cè)控制法與控制參數(shù)誤差分析的方法對(duì)原定的理想狀態(tài)(即計(jì)算得到的撓度狀態(tài))與實(shí)測(cè)狀態(tài)進(jìn)行分析對(duì)比，除去隨機(jī)誤差同時(shí)對(duì)系統(tǒng)誤差進(jìn)行判別。如果存在很明顯的系統(tǒng)誤差，則需要先修正結(jié)構(gòu)計(jì)算相關(guān)數(shù)據(jù)，同時(shí)在參數(shù)誤差識(shí)別進(jìn)行調(diào)整后，進(jìn)行正裝與倒拆分析。正裝分析也就是用來(lái)分析計(jì)算在施工中每個(gè)階段的位移與內(nèi)力，同時(shí)將內(nèi)力累加計(jì)算起來(lái)從而能夠得出在成橋時(shí)的受力狀況?；炷潦湛s徐變的完成時(shí)間一般到達(dá)到三年左右，所在正裝分析在時(shí)間方面，需要從施工初態(tài)開(kāi)始進(jìn)行分階段計(jì)算指導(dǎo)成橋后的三年左右。在施工過(guò)程中，為了能夠確定每個(gè)階段中橋面標(biāo)高狀態(tài)過(guò)程曲線與預(yù)留拱度，應(yīng)根據(jù)橋面的設(shè)計(jì)曲線在成橋后3年左右的時(shí)段對(duì)其進(jìn)行倒拆分析，倒拆分析也就是與正裝分析相反的過(guò)程。完成以上步驟后，修正原定理想狀態(tài)從而可得到新的理想狀態(tài)，這也預(yù)測(cè)了下一個(gè)階段的撓度控制值和立模標(biāo)高。

5 結(jié)束語(yǔ)

結(jié)合了X 大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋的工程特點(diǎn)，對(duì)其建立了現(xiàn)場(chǎng)現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)控系統(tǒng)，開(kāi)展了現(xiàn)場(chǎng)混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)力(應(yīng)變)、撓度和溫度監(jiān)測(cè)。從應(yīng)力結(jié)果可以看出，各個(gè)截面內(nèi)壓應(yīng)力均達(dá)到相關(guān)規(guī)范要求，沒(méi)有高于混凝土材料的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，在橋梁懸臂施工過(guò)程中，各個(gè)截面都處于安全應(yīng)力的狀態(tài)。

［1］朱慈勉.結(jié)構(gòu)力學(xué)［M］.北京:高等教育出版社，2004.

［2］閆曉鵬.材料力學(xué)［M］.北京:清華大學(xué)出版社，2013.

［3］徐秉業(yè).彈性力學(xué)［M］.北京:清華大學(xué)出版社，2007.