复线特大连续刚构桥悬臂施工控制分析

夏 豪 吴志鹏

(贵州大学土木工程学院，贵州 贵阳 550025)



复线特大连续刚构桥悬臂施工控制分析

夏 豪 吴志鹏

(贵州大学土木工程学院，贵州 贵阳 550025)

通过对某一复线特大连续刚构桥悬臂施工过程各阶段的控制截面进行理论分析，并结合现场挠度及应力的测试，找出了施工过程中该桥受力控制截面的挠度及应力变化规律，并得出了有益的结论，为该类型桥梁的设计、施工、监控提供参考。

连续刚构，悬臂施工，挠度测试，应力测试

1 工程概况

盐津河二桥位于贵州省仁怀市盐津河水库上，是市政道路老路拓宽工程。桥梁结构形式为5×20 m现浇箱梁+130 m+230 m+130 m连续刚构桥+3×20 m现浇箱梁，全长672 m。左右幅分离布置，左幅为已建盐津河桥，右幅为本次新建盐津河二桥。

2 悬臂施工控制内容

考虑到本桥位于盐津河大峡谷地区，经设计研究决定采用挂篮对称悬臂浇筑，同时为了保证大桥悬臂施工过程处于可控范围内，必须在大桥悬臂施工过程中对大桥进行监控。对于本桥，控制的工作主要有：1)施工监控理论计算；2)设计参数识别；3)设计参数预测；4)优化调整。

3 全桥各施工阶段的有限元分析

根据设计图纸，全桥共划分为206个单元，其中主梁单元156个，桥墩单元50个。主梁按全预应力构件进行计算，考虑部分普通钢筋参与结构受力，不考虑横向预应力。由于主梁顶面设置双向横坡，因此在输入纵向预应力钢束时需要区分其在截面上的实际高度，从而将全桥纵向预应力钢束划分为304种类型，其中顶板束128种类型，腹板束120种类型，中跨底板束18种类型，边跨底板束24种类型，合龙段顶板连接束14种类型。

按照设计和施工方案所确定的施工工序对大桥的施工过程进行模拟，将施工步骤共划分为105个施工阶段。每个主梁节段的悬臂施工由3个阶段组成，即挂篮拆除及安装(对应挂篮前移就位)、挂篮加载(对应梁段混凝土浇筑)、转移锚固(对应预应力钢束张拉锚固，梁段开始受力)。

4 大桥施工控制

大跨径桥梁设计要求和实际施工是矛盾的统一体，由于结构是逐节段、长期施工形成的，如现场实际施工材料的力学参数及预应力损失等都会与设计有一定差异，节段立模、测量误差以及环境温湿度变化对结构变形的影响等因素在设计过程中难以考虑到。

为保证桥梁在施工过程中结构受力和变形始终处于安全的范围内，且成桥后的主梁线形符合设计要求，结构恒载内力状态接近设计期望，在主桥施工过程中进行监控，通过现场监测所得的结构参数真实值进行施工阶段计算，确定出每个悬浇节段的立模标高，并在施工过程中根据施工监测的成果对误差进行分析、预测和对下一立模标高进行调整，以此来保证成桥后桥面线形、合龙段两悬臂端标高的相对偏差不大于规定值以及结构内力状态符合设计要求。为大桥安全顺利建成提供技术保障。

4.1 高程监控测点的布置

主梁截面标高观测控制点：施工单位在进行立模标高放样时，每个主梁标高观测截面横断面应采用不少于6点控制(桥面上3个控制点和底模上3个控制点)，以确保放样的精度误差达到控制要求。在每个主梁标高观测截面箱梁顶部埋设3个钢筋桩，并在主梁0号块位置设置水准点，且要求该水准点应在每隔半个月校核一次，保证主梁标高满足观测精度。

每施工一个悬臂节段一般要进行如下4个测试：块件浇筑前；块件浇筑后；预应力张拉前；预应力张拉后。

4.2 大桥线形控制分析

通过对仁怀市城南大道盐津河二桥悬臂施工过程中实测挠度整理分析，可以发现：

1)悬臂施工过程中，主梁的挠度变形呈波浪形态变化，即混凝土浇筑后，主梁下挠，预应力张拉后，主梁上挠，挂篮行走后主梁下挠。随着施工节段的加长，变化幅度也越大。

2)对理论计算来说，每一个桥墩的中跨侧和边跨侧，挠度变形大部分是对称的，但是实测结果并非如此，同一个T构都表现为预应力张拉后跨中侧上挠值均小于边跨侧上挠值。

3)对比6号墩7号墩两个T构，预应力张拉后，同一个节段6号墩7号墩预应力张拉后的上挠值均小于7号墩上挠值，但是两者大体上呈现相同的规律。

4)通过对同一号块箱梁上的6个挠度监测点实测数据分析发现，在各工况下的挠度变形不是相等的，差值变化在±2 mm，一方面可以说明在各工况下箱梁没有出现横向扭转，另一方面施工过程中主梁各个位置的挠度变化是有差异的。

5)实测值与理论值比较：1号～10号块，实测挠度与理论值挠度差值较大，差值范围±2 mm，原因是1号～10号块施工挠度变化值较小，测量过程中测量误差所占比例较大。11号～31号块，观测挠度与理论挠度差值相对1号～10号较小，两者相差在(±4～±8)mm之间；通过实测值与理论值比较，本桥在悬臂施工过程中的主梁刚度得到了很好的控制，在可控范围内。

4.2.1 控制截面及测点布置

连续刚构施工监控的截面应力观测主要包括施工状态和成桥状态下主梁的应力观测。观测主要内容是主梁部分结构外缘由压弯引起的法向应力。对于预应力混凝土类型的桥梁，根据经验，采用埋入式钢弦式应变传感器较为有效。控制截面的选取原则：主要是根据施工仿真分析选取施工过程中和成桥后主梁的最大正负弯矩截面、截面变化处，要求两岸的控制截面对称布置，以增加观测结果的可比性，便于分析；监测截面的布置原则：由于应力测量一般是针对截面法向应力进行的，因此均将测点布置在靠近控制截面上下缘，方向与截面法向一致。

4.2.2 截面测试应变处理

通过对仁怀市城南大道盐津河二桥悬臂施工期间的实测应变进行整理并结合理论数值分析，可得到以下规律：

1)除根部截面0号～7号施工阶段，各控制截面顶板和底板都处于受压状态，并且应变值呈现波浪形，即混凝土浇筑后及挂篮行走后，顶板压应变均减小，预应力张拉后，顶板和底板压应变均增大，但最大弹性压应力没有超过C55级混凝土的最大设计容许值。

2)对于根部截面底板在0号～7号施工过程中拉应变逐渐减小，但最大弹性拉应力没有超过C55级混凝土的最大设计容许值。

3)底板和顶板测量值相比，底板实测应变与理论计算值在0号～14号 施工阶段内实测误差比较大，原因是底板在该施工阶段应力变化值较小，温度和混凝土收缩徐变影响较大；底板实测应变与理论值相比误差较小，原因是顶板应变在施工过程中变化较大。

4)各施工控制截面成桥后顶板应变累积值和底板应变累积值几乎相等，与理论值比较分析可知结构内力状态接近设计期望。

5 结语

1)测量时机的选择：设计时所提供的每个施工节段的相应桥面标高和其他变形值一般是基于某种标准气温下的设计值，而大型连续刚构桥往往跨季节、跨昼夜施工，温度变化特别是日照温差的变化对于连续刚构结构的变形影响是复杂的，将温差变化所引起的结构从实测变形值中分离出来相当复杂，因此尽量选择温度变化小的时机进行测量，力求将温度、日照对施工监控的影响降低到最小限度。为此大桥的测量时机宜选择在清晨气温相对稳定时测量。

2)由于本桥是复线桥，因而在本桥施工过程中新桥与旧桥设置临时通道，由于旧桥交通量大及过往车辆频繁，因此在桥梁施工控制过程中应注意老桥对新桥的影响，这主要变形在挠度监控数据的采集。

3)在施工控制过程中应考虑施工材料和施工机具的影响，施工材料和机具应集中放置在0号块上，因为在挠度测量中发现，荷载大小和距离0号块的距离对挠度值影响最明显，荷载越大离0号块越远，预应力张拉后上挠值越小，同时会出现严重的不对称性。

[1]杨雅勋，李子青.预应力混凝土连续刚构桥主梁应力测试技术研究.铁道建筑，2007(8)：1-4.

[2]刘成龙.虎门大桥270 m连续刚构桥是测量控制与挠度监测.西南交通大学学报，1998(1)：36-37.

[3]张世辉，李亚东.大跨度连续刚构桥悬臂施工阶段应力测试分析.四川建筑，2007(4)：161-162.

[4]张开银，邹晓军，方晓睿，等.预应力混凝土梁桥应力测试技术.武汉理工大学学报(交通科学与工程版)，2003(2)：174-177.

[5]郑秋芳.大跨度混凝土连续刚构桥的标高控制.广东土木与建筑，2007(3)：38-39.

Analysis on cantilever construction control of double line large continuous rigid frame bridge

Xia Hao Wu Zhipeng

(CivilEngineeringCollege,GuizhouUniversity,Guiyang550025,China)

Through the theoretical analysis on all phases control section in a double line large continuous rigid frame bridge cantilever construction process, and combining with the field deflection and stress test, found out the deflection and stress variation of bridge force control section in construction process, gained useful conclusions, provided reference for bridge design, construction, monitoring.

continuous rigid frame, cantilever construction, deflection test, stress test

1009-6825(2015)18-0179-02

2015-04-20

夏 豪(1989- )，男，在读硕士； 吴志鹏(1991- )，男，在读硕士

U448.23

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