浅谈波形钢腹板PC组合结构桥梁监控技术

张帅奇

摘要：悬臂施工是目前大跨径桥梁施工采用的较普遍的方法之一，而波形钢腹板PC组合结构桥梁，是利用波形钢腹板代替混凝土腹板承受荷载作用，展现了波形钢腹板具有较强的剪切屈曲强度的力学性能，而桥梁监控工作是保證成桥后桥梁正常运营的重要手段。

关键词：波形钢腹板;混凝土;监控;墩柱

中图分类号：U415

文献标识码：A

DOI： 10.15913/j.cnki.kjycx.2019.08.023

1 引言

针对波形钢腹板PC组合结构桥梁结构的特殊性，应对墩柱、波形钢腹板及钢混结合部的应力测点的布设进行分析，及时监控桥梁应力情况，在施工过程中及时对应力、线形、索力、温度等项目进行检测，消除并减少桥梁实际线形和内力与设计目标值的偏差，计算出成桥后桥梁线形和结构恒载受力状况，并无限接近设计期望值，确保满足设计要求，保证桥梁顺利合龙。

2 监控工作主要内容

2.1 主梁线形控制网

主梁0#块顶板位置，设局部控制测量点同时加强保护。相应在各墩柱0#块建立的控制测量点与所建立导线控制点联测。

2.2 主梁立模标高

在标准节段浇筑混凝土前，及时记录主梁标准节段的实际立模标高，以便掌握施工放样误差.为测试数据的误差分析积累资料。

2.3 主梁竖向挠度监测

在主梁每个节段前端布置测点，结合施工工况，测试主梁各块段的挠度变形情况。主梁竖向挠度采用电子精密水准仪，配合铟钢瓦尺进行测量。

2.4 合龙前的线形联测

桥梁合龙前对合龙段两端进行联测，同时测量不同时段合龙口的高差及合龙段长度，为合龙时间的选择提供参考。

2.5 成桥线形的测量

桥梁成桥后测量全桥线形，掌握最终的成桥线形。

2.6 桥塔位移

桥塔位移通过在主塔顶端安装倾角仪进行监测。

3 测试方法

3.1 应力监测

应力监测包括主梁控制中主墩、截面、索塔3项监测内容。应力测试一般采用振弦式传感器，振弦式传感器是应用被张紧的钢弦做为敏感元件，利用其固有频率与张拉力的函数关系，根据固有频率的变化反映作用力的大小。

3.2 温度监测

温度监测主要测试索、塔、主梁温度。温度测试可结合应力监测进行，选用具有测温功能的应变传感器，应力和温度两项可同时测试。

温度变化包括日温度变化和季节变化两种，日常温度变化快，影响程度大。季节温差影响主梁、塔柱的挠度，较为单一，变化幅度小。对于箱梁截面内外温差和温度在截面上的分布情况，必须在梁体上布置温度观测点并及时观测记录，获得准确的温度变化规律。

3.3 索力监测

索力测试采用压力传感器与频率法相结合的方法进行。选择代表性的斜拉索安装压力环，结合油表张拉读数综合测试索力。同时对频率法测试中的索力系数进行标定，并采用频率法对桥梁其余的多数斜拉索索力进行测试。

为了确保索力测试的准确性，选择代表性斜拉索安装压力环传感器，结合压力环来校验振动法的测试结果，除此之外，在斜拉索张拉过程中，结合千斤顶油表读数对频率法测试结果进行对比分析，从而准确掌握拉索的索力。

3.4 冬歇期桥梁检测

冬季严寒天气施工难度大且质量难以保证，气温低于0℃时预应力管道灌浆养护存在极大困难，极易造成胀裂等病害，而该桥梁为全线控制工程，一旦出现质量缺陷难以根治，出于施工质量的考虑，冬季气温较低时停止施工进入冬歇期。根据桥梁现场施工情况，针对桥梁冬歇期规划监控工作，成立专门的桥梁冬歇期监控小组，负责现场的监控量测、数据分析及特殊情况处治，同时对已施工完成的节段，建立冬歇期桥梁结构模型，计算冬歇期主梁的挠度变化情况及各控制断面的应力变化情况，保证桥梁在冬歇期处于受控状态，为来年气温回暖施工提供数据支持。

3.5 桥梁施工期相关数据收集

桥梁施工过程中，收集与施工监控相关的各项数据，比如截面尺寸、主梁实际立模标高、材料特性（容重、弹模等）、各工序施工持续时间、施工方案、挂篮图纸及计算参数等。

4 测点布置

4.1 主梁变形测点布置

0#块高程（挠度）应力测点布置：0#块高程测点共布设3个测点，分别位于主梁0#块墩中心线，或者利用施工单位在O#块附近布置的局部高程控制点。

主桥挠度测试断面见图1.各悬臂浇筑标准节段的挠度（高程）观测点布置：主桥1-8节段每个标准节段各设3个测点，见图2;9 - 24节段每个节段各设5个测点，位于顶板，见图3;浇筑砼箱梁时，在各浇筑段前端距下一分段10 cm断面处的位置预埋（φ16 mm，外露3-5 cm）观测点。

4.2 应力测点布置

根据结构分析计算，主梁无索区最大悬臂状态下（9#块挂索前）的弯矩见图4，主梁最大悬臂状态下的弯矩见图5，二期恒载施工完成后即成桥状态主梁弯矩见图6，汽车活载作用下主梁弯矩见图7.

从图8可看出，在合龙前，主梁最不利受力断面为悬臂根部，主梁成桥后，最大负弯矩位于主梁根部，最大正弯矩位于跨中。运营阶段，在汽车活载作用下，边跨最大正弯矩位于边跨第17#块节段与18#块节段交界处，中跨最大正弯矩位于跨中。

根据上述计算结果确定主梁应力监测断面，具体布置为：1#断面位于第1跨17#与18#节段交界处（运营荷载作用下边跨最大正弯矩），2#断面位于第1跨第1根拉索与主梁交界处，3#断面位于第1跨箱梁根部，4#断面位于第2跨箱梁根部，5#断面位于第2跨第1根拉索与主梁交界处，6#断面位于第2跨跨中，7#、8#为23墩主梁根部，9#断面为第3跨跨中，10#断面位于主梁根部，II#断面位于第4跨17#与18#节段交界处，其中第1#、3#、4#、6# - ll#断面用于桥梁健康监测，采用埋入式光纤应变传感器，其他断面为施工监控测试断面，采用振弦式应变传感器。每个断面共布置16只传感器，具体布置见图9.

4.3 钢腹板应力测点布置

选择主桥第1跨、第2跨主梁根部断面，在各腹板上布置应变花，对比钢腹板与混凝土腹板的剪应力，监测施工过程中剪应力的变化状况，具体布置见图10.

4.4 内衬混凝土测点布置

选择主桥第1跨、第2跨主梁根部断面，在各腹板内衬混凝土上布置剪力花，具体布置见图11.

4.5 横向应力测点布置

本桥桥面较宽，且在拉索作用下存在横向应力，因此选择第1跨、第2跨第1根拉索与主梁交界处布置应力监测断面，每个断面布置4只传感器，具体见图12.

4.6 主塔应力测点布置

选择各索塔与主梁固结位置，具体为距梁顶50 cm，在每个索塔根部布置应力测点，具体布置见图13.

4.7 桥墩应力监测

选择22、24#桥墩根部距承台顶面50 cm位置设置应力监测断面，每个断面布置4只应力传感器，具体见图14.

5 总结

大跨径波形钢腹板PC组合结构桥梁悬臂挂篮施工加大了桥梁监控的工作难度，本文主要是在监控过程中及时进行经验总结，重点对波形钢腹板PC组合结构桥梁的施工监控控制要点以及应力测点进行详细计算分析，并提出相应对策，确保桥梁顺利合龙，有效提高了桥梁耐久性。

参考文献：

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