泐马河大桥V墩及0号段施工控制技术

张 昕

（上海同济建设工程质量检测站，上海 200092）

1 工程概况

泐马河大桥为上海轨道交通16号线跨越一内河航道的轨道交通高架桥，主桥为87.5 m+145 m+87.5 m三跨V形墩预应力混凝土变高度连续刚构桥，截面形式为单箱单室。V形墩理论高度19.44 m，开口宽度为36.234 m，开口夹角为85.964°，斜腿截面为4.5 m（横向宽）×1.6 m（纵向厚）的矩形，斜腿交点处的墩底截面尺寸为4.5 m×4.5 m。0号段长39 m，斜腿中心线与梁底交点处理论梁高7.215 m，墩顶箱梁截面高5.5 m，主梁在与V形墩固结处设置1.8 m厚横隔板。V形墩及上部0号段设计混凝土强度等级为C60，V形墩与箱梁0号段结构如图1所示。

图1 V形墩及0号段结构示意图（单位：mm）

2 V墩及0号段施工方案

V形墩与0号段采用平衡支架法施工。V形墩采用水平分层法浇筑施工，0#块箱梁采取竖向分层浇筑，混凝土分两次浇筑完毕，第一次浇筑箱梁底板至腹板顶，第二次浇筑箱梁顶板。

2.1 V形墩施工方案

V形墩斜腿部分采用圆管形钢支架，通过钢板与其焊接形成外部劲性骨架系统；采用定型钢模作为模板体系，并利用对拉杆控制浇筑过程中模板的变形。图2为V形墩外支架体系立面图。

图2 V形墩外支架立面图

V形墩斜腿混凝土分两次浇筑：第一次浇筑至标高7.1 m处，为墩底底座及斜腿根部；第二次浇筑至标高13.87 m处，为斜腿与0号段底板弧线交接处。施工时竖向荷载主要由下部底座球形钢支座、临时支承块及底部两侧钢模支架体系承担，水平荷载主要由外置式劲性骨架及纵向水平拉杆承担。

主要的施工顺序为：支架搭设并预压后安装V形墩钢板底座，再进行V形墩底座钢筋绑扎和外侧模板安装固定，然后浇筑V形墩底座混凝土（第一次浇筑）；等混凝土强度达到90%后对结合面进行凿毛处理，并绑扎斜腿钢筋和安装斜腿上部的外侧模板，然后浇筑V墩斜腿混凝土（第二次浇筑），等混凝土强度达到要求后对结合面进行凿毛处理。

2.2 0号段施工方案

0号段主梁节段长39 m，腹板高度5.5 m～6.396 m，同时由于两侧公路桥梁限制，箱梁翼板与箱体不能整体一次浇筑，且混凝土体积大，钢筋、各向预应力钢束及其孔道密集交错，因此混凝土浇筑必须采用纵向分段、水平分层的施工方法。

整个0号段的支架体系为三角区内的T形平衡内支架和部分V墩外支架，图3为T形平衡内支架立面图。斜腿两侧之间的0号段施工荷载由T形内支架承担，斜腿外侧0号段部分施工荷载由V形墩外支架承担。混凝土浇筑采取纵向水平分层浇筑的措施，先浇筑箱梁底板及与V形墩斜腿顶部相交部分，以形成稳定的倒三角结构，然后再浇筑箱梁腹板，浇筑顶板混凝土。

图3 T形平衡内支架立面图

0号段主要施工顺序为：V形墩斜腿浇筑完成以后搭设T形平衡内支架，在支架上铺设箱梁底模及腹板侧模并绑扎钢筋，然后浇筑箱梁底板及腹板混凝土，待混凝土强度达到70%后对结合面进行凿毛处理，搭设箱梁顶板支架绑扎钢筋，浇筑顶板混凝土，最后张拉预应力钢筋并拆模。

3 施工控制难点分析及对策

3.1 施工控制难点

在0号段浇筑前，V墩为斜悬臂结构，在自身重力和后续0号段重力的作用下，斜腿根部将产生一定的水平力和弯矩。若支架刚度不足，V墩将会产生过大的变形。如不加以控制，则有可能使V墩开裂，甚至导致施工的安全性不足。由于受到场地和支架布设的限制，对V墩结构的变形进行直接监测存在较大难度。结合该桥结构特点和V墩的施工方法，V墩结构的施工控制实质就是V墩支架的变形控制。

3.2 施工控制内容

施工过程中，为防止V墩根部开裂，不仅要进行V墩外支架的变形监测，以保证支架的稳定性和结构施工的安全性。同时，为了检验V墩结构的应力状态，需对关键截面进行应力测试。因此，V墩及0号段的施工控制需以支架变形监测为主，并结合V墩结构及临时拉杆的应力监测。

3.2.1 支架变形监测

几何变形控制主要针对施工时的V墩外支架、平衡架的关键控制点进行变形监测。支架的变形不仅在一定程度反映了V墩的变形，同时可使支架和拉杆在施工中的安全稳定得到有效的控制，使构件的变形均处于合理范围内。

考虑到施工监测的便利及各控制指标之间的对应关系，选定各对拉杆在V墩外支架上的锚固点为支架变形的监测点，立面布置如图4所示。该测点的水平位移为对拉杆的实际伸长量，与对拉杆的内力存在物理对应关系。

图4 V墩外支架变形测点布置图

3.2.2 应力监测

应力监测包括V墩和0号段结构的控制截面应力和临时对拉杆应力。

V墩及0号段控制截面的应力是施工控制的重要内容之一，是整个施工过程中的安全预警系统。通过某个施工阶段实测截面的应力或应力变化量来判断结构是否处于合理的受力状态，以此来保证结构的安全性。根据结构的受力特性，纵桥向选择的应力测点如图5所示。

图5 V墩及0号段应力测试断面布置图

临时拉杆在施工中起到重要的作用，不仅增加V墩模板支架的刚度，而且可以通过张拉来控制V墩的变形，改善V墩结构的受力。故在施工中有必要对其受力进行监测。采用压力传感器来测试拉杆应力。

3.2.3 支架结构的稳定性控制

无论采用何种施工方法，支架结构的稳定性极为重要。采用满堂支架结合临时对拉杆的施工方法时，两侧混凝土须对称浇筑，拉杆受力须均匀。V墩外支架和T形平衡架的稳定性包括支架的整体稳定性和主要局部构件的稳定性。

3.2.4 施工安全控制

V墩及0号段的施工安全控制是施工控制的重要内容，同时施工安全控制又是V墩及0号段支架的变形控制、结构构件的应力控制和支架结构稳定性控制的综合体现。

4 施工控制结果分析

表1为V墩支架变形及V墩与0号段结构应力的主要监测工况。采用ANSYS有限元程序对支架结构进行施工过程计算分析，将变形计算结果作为支架变形监测的理论控制值。

表1 主要监测工况一览表

4.1 支架变形监测结果

表2为V墩与0号段施工过程中左墩左侧支架测点水平变形的监测结果，以此为例来说明V墩及0号段施工控制的成果。支架最大变形发生在整个V墩与0号段混凝土浇筑后的工况（工况5），支架测点6在此时实测的水平变形值为11 mm。在整个V墩与0号段施工过程中，水平变形的实测值与理论值相差较小，其误差均在3 mm之内。无论是理论计算结果还是实测结果都表明，支架的变形均较小，支架系统的整体刚度较大。

表2 左墩左侧支架变形监测结果一览表（单位：mm）

4.2 应力监测结果

结构的应力监测是反映结构是否处于安全状态的最直观的指标。在V形墩与0号段施工过程中，V墩的应力状态是控制重点之一，主要是防止V墩底部内侧拉应力过大而使混凝土过早开裂。在V墩底部和与0号段结合处的两侧斜腿上布置了应变计（如图5所示），从而对各阶段测点的应力状态进行监测。

表3为左墩斜腿控制截面应力实测值与理论值对比（压应力为负值）。从表3的数据可以看出，实测值均大于理论计算值。除了在浇筑V墩底部混凝土时，斜腿内侧出现较小的拉应力外，在其他施工工况中，V墩结构全截面受压。理论值与实测值之间的最大偏差在1.5 MPa以内，且误差偏于结构受力安全的一侧。从各个工况之间的应力增量来看，控制截面应力变化趋势与计算值基本相符，有效地验证了各施工阶段结构的实际受力状况。

表3 左墩应力监测结果一览表（单位：MPa）

5 结语

根据泐马河大桥V形墩与0号段的结构特点和施工方案，研究确定了以V墩外支架的变形监测，与V墩及0号段结构关键控制断面的应力监测相结合的施工控制方法。

根据实测数据与理论计算数据的比较分析可以得出，无论是结构线形状态还是控制截面的应力状态都基本相符。个别工况的应力实测值与理论值相差较大，但数值变化趋势相同，充分掌握了V墩与0号段施工过程中结构受力状态的变化。工程实践结果表明，针对泐马河大桥V墩与0号段的施工控制方法合理，可以为同类结构施工控制提供有益的借鉴。

[1]石雪飞,项海帆.斜拉桥施工控制方法的分类分析[J].同济大学学报,2001,29(1).

[2]石雪飞,郑信光,张凯生.悬臂浇筑混凝土斜拉桥施工控制[J].桥梁建设,2001，(5).

[3]阮欣,石雪飞.大跨径预应力混凝土梁桥施工控制的现状与展望[J].公路交通科技,2004,21(11).