大跨连续箱梁桥悬臂施工监控要点浅析

董洪鹏

摘要：本文结合国内某大跨连续箱梁桥的施工监控实践，阐述了大跨连续箱梁桥悬臂施工监控中的主要影响因素、施工监测要点及方法，通过模拟桥梁施工过程，计算出桥梁每个施工阶段理论数值，通过与现场布置的传感器实测数据进行对比，用以校正计算结果的正确性和合理性，最终达到悬臂施工桥梁按设计标高顺利合龙的目的，为同类工程施工监控提供参考。

关键词：施工监控；悬臂施工；模型；连续梁

前言

在当今经济飞速发展的时代，跨江跨河等大跨境桥梁的需求也越来越多，要求也越来越高，经过几十年的技术创新，预应力混凝土连续梁桥悬臂施工占据了目前桥梁施工的半壁江山，之所以该种工艺收到广泛使用，源于其有许多优点，但随之也会面对很多新的问题。其中最主要的问题就是对施工过程中桥梁的线形控制与应力控制，以保证桥梁能够顺利合龙，受力均匀。综上所述，桥梁悬臂施工监控就显得尤为重要。

一、大跨连续箱梁桥工程概况

某特大桥孔跨布置为2×24+7×32+（48+80+48）预应力连续梁+6×32+2×24m，全长为716m， 3跨跨径组合为48m+80m+48m，桥墩4个，主桥下部结构过渡墩为矩形墩、承台、钻孔灌注桩基础。梁体为单箱单室变截面连续箱梁，利用菱形挂蓝逐块悬臂施工。

二、主要影响因素研究

大跨径连续箱梁桥施工控制的主要目标是使施工实际状态尽量与理想设计状态（线形与受力）相吻合。要达到这个目标，就必须全面掌握可能使施工状态偏离理想设计状态的所有可能因素，以便对施工实施进行有的放矢的有效控制。大跨连续箱梁桥施工监控中主要影响因素现分述如下：

1.各参数因素

桥梁悬臂施工过程中各结构参数是一定要考虑的重要影响因素。主要包括：预加应力、材料弹性模量、材料热膨胀系数、材料容重、施工荷载、结构构件截面尺寸等。

2.建设工艺

施工监控是为施工服务的，反過来，施工水平的高低又直接影响监控目标的实现。在施工监控过程中必须计入施工条件不可避免的构件制作、安装等方面存在的误差，以使施工状态控制在可接受范围之中。

3.监控措施

施工监控是桥梁施工控制的最主要手段之一。监控包括变形监控、温度监控、应力监控以及稳定性监控等。由于量测设备、传感器安装、测量方式、数据收集、环境状态等方面存在误差，所以，结构监控总是存在误差，从而不能完全真实反映结构的实际受力状态，从而会使控制者对结构状态的认识产生一定的偏差。所以，保证测量的可靠性对控制极为重要。

4.结构分析计算模型

结构分析计算模型是对实际桥梁结构的仿真模拟，即通过各种假定、边界条件处理、以及一些必要的简化来建立计算模型。由于模拟手段的限制，各种假定和简化导致了计算模型与实际情况之间存在误差，所以，在建模过程中，要做大量的工作，以使计算模型误差所产生的影响减到最低限度。

5.温度场

施工过程中温度环境的变化对悬臂施工桥梁结构的变形与受力影响很大，在施工监控中温度场是必须要考虑的重要因素。如果在过程中忽略了该项因素，就会使真实状态数据发生偏差，从而失去控制的有效性与真实性，所以，施工监控中必须考虑温度场对悬臂施工过程中应力的影响。

6.收缩、徐变

对大体积混凝土桥梁结构而言，材料的收缩、徐变对结构本身受力、内部应力、变形等都有较大影响，主要原因是因为大跨径、大体积混凝土桥梁施工中普遍存在加载龄期小、各阶段龄期相差大等原因引起的，控制中要提起重视，加以注意，以达到采用尽量理想的、合理的、符合实际的收缩徐变参数和施工计算模型。

三、监控要点分析

1.高程控制

控制高程，目的是保证悬臂施工连续梁桥的成桥线形，同时便于监控实施者实时了解箱梁内部实际受力，以帮助判断结构在最终成桥状态时能否达到设计要求的各项性能指标。

控制线形的具体方法就是对悬臂施工中高程进行控制，在理论计算值的基础上再考虑一个由多因素影响的预抛高值，在每一施工梁块浇筑之前，对底模的设计位置预抬一定高度，随着施工过程的进行，此预抬值逐渐降低，直至全桥合龙预抬值减小为零，使桥梁线位最终达到设计位置。

2.应力监控

悬臂施工连续箱梁桥在施工过程中以及最终合龙状态的受力情况能否与设计理论值相符合是施工控制中必须明确的重要问题。监控实施者一般通过结构应力的监测来了解实际应力情况，如发现实际应力与理论（设计/计算）应力状态差值超限就要立即停工，查找导致误差较大的原因及研究应对措施，使之在允许范围内变化。

3.温度场监控

大跨度桥梁结构的结构温度是一个复杂的随机变量，为保证桥梁施工达到理论内力状态和线形，必须对梁体结构温度进行实地监测。通常情况下，悬臂施工阶段体系温差不会产生梁体变形，但由于箱梁温度场的复杂性，梁体悬臂端也会产生一定的挠度变形，通过查阅一些资料反映，由于急冷急热产生的体系温差会引起较大的弯曲变形，从而导致实测挠度与计算挠度产生较大的误差。

4.抗倾覆控制

对于采用两边对称悬臂浇筑的大跨径连续箱梁桥来说，整个施工过程中，梁的抗倾覆稳定性也非常重要。在“T”形刚构的悬臂施工过程，要经历一段相当长的时间，尤其是对梁体的每一阶段进行浇筑施工的时候，结构处于一种“T”形的大悬臂状态，整个梁体处于无支撑的悬臂状态，两端偏差较多，容易导致梁体倾覆，造成重大人员伤亡、财产等重大损失。

5.安全控制

大跨径混凝土联系箱梁桥悬臂施工过程中安全控制始终是施工过程中要控制的重要内容，如果施工过程中的安全得不到保证，何谈得上其他控制与桥梁的建成。在建设过程中由于建筑材料、建设规模、结构形式等不尽相同，影响施工安全的因素也不尽一样，在施工监控中需根据实际情况，确定安全控制重点。

四、结束语

该文的撰写过程，都是在现场实践的基础上完成的，各个参数的选取与测试数据的获得也都是现场完成的。这就为模型建立的准确性提供了保障，通过与实测数据的对比，大部分控制点的高程在允许的误差范围内，全桥成桥线形平顺，与设计线形比较吻合。通过观察每个控制截面的应变传感器的频率变化情况，来计算出相应位置应力变化情况，通过应力变化量实测数据与理论控制数据的对比，大部分数据相对误差在10%范围内，均在控制范围之内。在温度的控制测量中，混凝土在浇筑初期温度上升迅速，水化热效应明显，大概26小时后达到温度峰值，为腹板中间的位置。随后温度开始缓慢下降。本文在参阅国内外有关资料与研究成果的基础上，着重对预应力混凝土连续梁桥在施工过程中受力状态和线形进行了测试分析，并结合实际监控结果验证本文介绍方法的合理性及其实用性，是一种值得借鉴的控制方法。

参考文献：

[1]刘刚亮，王中文.虎门大桥辅航道270m连续刚构悬臂施工控制[D].桥梁建设，2001.

[2]刘飞鹏.连续梁桥施工控制与ANSYS仿真分析[D].武汉：武汉理工大学土木工程与建筑学院，2006.

[3]曹立波.松花江大桥90.5 m+3×138 m+90.5 m悬臂施工监控研究与实践[D].石家庄：石家庄铁道学院，2008.