【预应力混凝土变截面连续箱梁桥施工监控分析】 预应力混凝土连续箱梁
时间：2019-04-10 03:17:06 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘要：本文结合工程，论述了预应力混凝土变截面连续箱梁桥施工监测的内容，在墩柱沉降观测和挂篮试验的基础上，对线形监测进行分析，施工监测达到了预期效果，保证了桥梁线形平顺，确保行车舒适。
关键词：连续梁桥;挂篮施工；线形监测
Abstract: combining with the project, this paper discusses the change of the prestressed concrete continuous box girder bridge construction monitoring section of the content, in the pier column settlement observation and hanging basket and on the basis of the research on line monitoring analysis, construction monitoring the desired effect, to ensure the smooth linear bridge, ensure driving comfort.
Keywords: continuous girder bridge; Hanging basket construction; Linear monitoring
中图分类号：U445文献标识码： A 文章编号：
预应力混凝土连续梁桥施工广泛采用悬臂挂篮法，这种无支架、无障碍的施工方法适用于通航河流、深山峡谷和城市等环境。由于结构需要从悬臂体系转换为连续体系，这导致了主梁复杂的内力以及位移变化。为确保最终的成桥线形，必须对预应力混凝土变截面连续箱梁桥施工监控进行分析。
1依托工程简介
X大桥是某市兴建的一座大桥，主桥上部结构为55m+88m+55m三跨预应力混凝土变截面连续箱梁体系，采用悬臂现浇的施工方法。主桥0#与l#块之和总长10m，2#-12#块长3.0-4.0m，13#块合拢段长2.0m，14#-17#块边跨现浇段长9.92m。箱梁根部中心处梁高4.6m，跨中中心处梁高23m，箱梁高度从距墩心lm处到距墩中心35m处按二次抛物线变化，边跨11.92范围内为直线段。
该桥设计基本资料如下:
(1)设计荷载:公路-I级，设计行车速度为V=4Okm/h，人群荷载按《城市桥梁设计荷载标准》第4.1.9.1条执行。
(2)梁体混泥土容重取26.5kN/m3。
(3)施工荷载:挂篮、机具、人员等共按550kN计。
(4)二期荷载:包括9cm厚的混凝土铺装41.6kN/m3、人行道、栏杆、防水层及保护层等附属设务重员31.0 kNh/m3 ,合计72.6kN/m考虑。
2施工监测的内容
悬浇施工监测主要围绕主梁线形进行。主梁的挠度监测是主要内容，其他监测(应力、温度、截面尺寸及材料力学指标等)为辅助内容。具体内容有:
(l)挠度监测:按照行走挂篮前后、浇筑节段前后、张拉预应力前后周期性地对主梁顶板预理挠度观测点进行水准测量；
(2)应力监测:张拉预应力前后量测主梁中预理的应变计；
(3)温度监测:在典型气候条件下，测量顶板至底板的温度梯度变化以及相应挠度和应力变化；
(4)材料力学特性监测:检测混凝土的容重、强度、弹性模星、徐变参数；
(5)其他内容:主梁截面几何尺寸、立模标高复测、预应力张拉力的检测，若条件允许还需测定预应力管逆摩阻损失。
3墩柱沉降观测和挂篮试验
3.1 墩柱沉降观测
为了观测桥梁墩柱在整个施工过程中的沉降，需要在承台浇筑混凝土前将沉降观测点焊接于钢筋笼，保证混凝土浇筑后测点露出表面5cm以上。南幅桥的两个墩台上各布置6个沉降观测点，主桥全桥共布置12个沉降观测点。
墩柱沉降观测点与桥梁水准监测网联测。采用选择环线闭合水准测星方法。墩柱沉降的首次观测为承台混凝土形成强度以后，时间大约是混凝土浇筑完成一个星期之后，观察应重复进行两次，取平均值作为观测初始纬果。观测次数应按“先密后疏”原则，施工初期加密观测周期，待沉降变形达到规定的稳定程度后，逐步减少测试次数。及时对各周期的观测成果进行处理，并选取与实际情况接近或一致的参考进行平差计算和精度评定。
在近八个月的沉降观测中，6#墩和7#墩分别设置的六个点的沉降数位和趋势墓木保持了平行的状态，表明整个桥体状态良好，虽有个别下沉不一致，但沉降量及其差异较小，对整体不产生破坏性作用。还根据相关的实测沉降观测资料推算后的工后沉降符合的标准:
(l)桥墩台均匀沉降量中最大位为12mn:满足规定要求的沉降小于等于20mm
(2)相邻墩台6#墩和7#墩分别大致的沉降为1lmm与12mm，满足相邻墩台沉降量之差小于等于5mm的规定。
3.2挂篮试验
为了消除挂篮的作弹性变形量影响，准确测定弹性变形量得出真实的荷载——弹性变形关系，必须对挂篮进行试旅。此次试验对挂篮在工作时的受力吨位及受力位片进行袋装砂土预压模拟。试验步骤:
(1)计算悬浇过程中拄篮的最大静载重取1.2倍，最大静载重作为总重。本桥的最大静载重为150t.则每套挂篮试压的总重为180t。
(2)在挂篮底模、侧模及下横梁上布置挠度观测点，并测定各点的初始标局。
(3)在试压过程中，将砂土袋按压载总重的20%、40%、60%、80%、120%5级逐级加载，然后同样5次卸载，测定每一级荷载所对应的挠度值。
(4)根据加载、卸载过程的挠度值绘制挂篮荷载——弹性变形曲线，供梁体线形控制计算使用。
满载后静置3天测点挠度基本没有变化，挂篮挠度最大值出现在模板中线的最外缘，平均值在2Omm左右，而全部卸载至稳定后测得挠度遗留5mm，由于挠度产生原因包括挂篮杆件的变形、销钉空隙、精轧螺纹钢伸长量及模板的变形等因素，不易分开测量，故可认为累计弹性变形值15mm，非弹性变形5mm。挂篮各测点的弹性变形值与试验荷载基本呈线性关系，即构件在材料线弹性范围内工作；在各级荷载作用下，各测点的弹性变形值比计算值小，挂篮结构在载重系数为1.2时均处于正常工作范围，挂篮各部件均满足结构的设计要求。
4线形监测分析
X大桥于2009年3月开始主梁悬施工控制，2009年11月下旬边跨顺利合拢， 12月上旬中跨成功合拢。悬臂端高程偏位及相对价高差均满足规范要求。
4.1梁体阶段挠度分析
本桥共12个悬臂施工段，不同的节段施工监控的重点不同(通过理沦分析和实测发现，悬臂阶段较少(前5个阶段)时，施工时各阶段挠度和累积挠度值均很小，这些挠度值几乎淹没在测量误差中，此时主要控制挂篮的变形，准确预测挂篮变形，保证挂篮的施工质量。8#块及以后节段的施工，主要现场监测主梁挠度变形，定量分析实测值与理论计算值的吻合程度，并测量出梁底板实际标高：在10#及12#段的施工中，全面考虑预拱度以确保合拢前梁体高程在可控范围内。以下均以南幅7#墩为例。
（1）混凝土浇注引起的主梁阶段挠度
结果显示：南幅7#墩T构悬臂施工时，随着悬臂接长，浇注混凝土使悬臂阶段下挠量逐渐增加，实测从浇筑8#块阶段最大下沉7mm到浇筑12#块阶段最大下沉28mm，而且墩两侧的梁体挠度基本对称。实测数据与计算值基本吻合，误差在5mm以内。
（2）边跨合拢引起的梁体阶段挠度
图1为边跨合拢引起主梁挠度理论与实测值。挠度是由锁定边跨、浇筑合拢段混凝土、张拉边跨预应力三部效应的总和。其中张拉边跨顶应力是主要因素。
图1 边跨合拢引起的梁体阶段挠度
上图可以看出，南幅7#墩计算与实测值的误差不超过5mm。一方面由于张拉边跨预应力效应的滞后，靠中跨侧梁体的阶段挠度有待继续上升;另一方面，边跨合拢后主梁变为超静定结构，此时边界约束条件变化会引起主梁的位移和应力的变化，而且墩梁固结处的约束并非完全的固结，异致边跨侧各截面实际上挠量大于理论值，中跨侧各截面实测小于理论值。
4.2主梁累计位移分析
对南幅7#墩合拢边跨后、合拢中跨张拉顶应力后的累计挠度进行观测。
（1）边跨合拢后梁体累积挠度
图2边跨合拢后7#墩南幅梁体累积挠度
（2）中跨合拢后梁体累积挠度
图3 中跨合拢后7#墩南幅梁体累积挠度
从图2和3可以看出，体系转换导致梁体位移不稳定，节点位移在一段时间有变化，梁体有一定的转动后逐渐趋于稳定。张拉合拢段预应力后，实测阶段位移变化与理论很接近，由于累积误差的原因，导致部分实测累积位移小上理沦位。
4.3全桥合拢后线形监控结果分析
图4 合拢后桥面高程实测与预计值差值的拟合
图4为全桥合拢后南幅桥面高程和预计值的差值拟合。桥面高程各截面平均值通过五次多项式拟合得到的各截面高程需要调整值，用计算高程+调整值+找平层厚度即等于所需要的所有截面铺装高程值。从全桥桥面检测来看，总的施工监测达到了预期效果，保证了桥梁线形平顺，确保行车舒适。
参考文献：
[1]张继尧、王昌将.悬臂浇筑预应力混凝土连续梁桥[M]北京:人民交通出版社，2004.
[2]雷俊卿.桥梁悬臂施工与设计.[M]北京:人民交通出版社，2000.2
[3]胡建周.抚顺永安斜拉桥施工阶段主梁的受力分析[M].辽宁:大连理工大学，2002
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