连续梁桥施工过程中的监测问题探究

连续梁桥施工过程中的监测问题探究

【摘 要】连续梁桥的悬臂施工控制是根据施工监测所得的参数真实值进行施工阶段计算，提供箱梁实际立模标高，而且通过对结构应力、应变、变形及温度等物理量的测量来了解结构各构件在每一施工阶段的实际受力状况及变形情况，对出现的误差进行分析、预测和对下一立模标高进行调整，及时发现问题，采取相应的技术措施，使桥梁结构受力合理，线形符合设计要求，以此来保证成桥后桥面线形、合拢段两悬臂端标高的相对偏差不大于规定值以及要求对结构内力状态符合设计要求。所以实施施工监测是桥梁施工控制的最基本手段之一。

【关键词】连续梁桥；施工监测；环境参数；误差分析；受力调整；结构内力

０ 引言

监测包括应力监测、变形监测等内容，为了确保施工控制的顺利实施，施工过程中各项技术参数的准确性测定至关重要，它是进行施工控制的必要初始参数，它为施工计算提供了实测依据，是最终实现施工控制最关键的一个步骤。

１ 施工监测内容

１．１ 现场测量的参数

１．１．１ 混凝土的容重、弹性模量、抗压强度 预应力混凝土连续梁桥的施工中，混凝土力学性能的变异性对施工控制计算的影响很大。主梁混凝土的实际容重与设计取值直接引起恒载的计算差异。混凝土的弹性模量实际值与设计值的差异会引起主梁刚度的差异。计算时混凝土容重与弹性模量与真实值之间的偏差，将直接导致施工时主梁的实际挠度与计算挠度之间的偏差。混凝土的材料的离散性比较大，并且混凝土的弹性模量也会随着时间的变化而发生变化，因此需要对施工中的混凝土进行专门的弹性模量测试。在施工控制过程中，施工控制单位必须现场试验，采集计算用的混凝土的容重、弹性模量、抗压强度。

１．１．２ 混凝土的收缩、徐变系数

混凝土的收缩、徐变系数对分段施工的连续梁桥的施工计算影响较为显著。但混凝土的收缩、徐变系数的试验室测试需要一个较长的周期及较大的投资设备，到目前为止，还没有满意的方法可以用来进行施工现场的混凝土收缩、徐变系数的测定。在桥梁施工中，由于混凝土龄期短，混凝土徐变、收缩影响大，必须加以分析和控制。影响混凝土收缩徐变的因素很多，主要有水泥品种、集料性质、混凝土配合比、外加剂和其他成分、加载龄期、环境温度、试件尺寸、应力持续时间、应力大小等。

１．１．３ 预应力钢束的材料性能参数

预应力钢束的材料性能参数主要有弹性模量、抗拉强度、孔道摩阻等。这些参数可采用厂家给定的参考值，必要时经试验获取。对于孔道摩阻损失，需要现场测试。

１．１．４ 温度

温度对大跨径连续梁桥结构的受力和变形影响很大。施工控制过程中为了考虑温度对桥梁施工的影响，还需对材料的线膨胀系数和热导系数进行测试。施工控制过程中，大多采用材料供应商提供的数据，在施工控制过程中进行识别与修正。

１.2 施工中的荷载参数 １．２．１ 一期恒载

一期恒载为桥梁主梁的自重，原则上是根据设计资料进行统计，但是由于施工过程中构件的尺寸很难完全做到跟设计文件的尺寸相同，而且混凝土的容重也必定会跟设计文件中的设计值有一定差异，所以施工控制计算的时候要考虑施工实际状态下构件的尺寸与设计尺寸之间的误差。包括梁体内钢筋的重量、预埋件的重量等。

１．２．２ 二期恒载 施工控制计算时，主梁的二期恒载也是根据设计资料与现场调查相结合，并采用现场测试的材料参数来计算。二期恒载的统计内容包括:桥面铺装、人行道板、栏杆、路缘石、灯柱、输水和输气管线等。

１．２．３ 施工荷载

施工荷载主要考虑施工过程中主要施工设备荷载的大小及作用位置，根据施工单位提供的资料及施工方案，经现场核对来确定。

１．２．４ 施工临时荷载

施工过程中，由于施工的需要，会有一些临时荷载作用在己完成的梁体上，比如堆放材料、对结构的临时约束等，在施工控制实时计算中要考虑临时荷载对控制指标的影响。

１．３ 实际截面的几何参数

截面尺寸的误差将引起主墩、主梁恒载和抗弯刚度的误差，施工过程中应将此部分的误差控制在较小的范围内，对施工控制计算中刚度的影响并不是很大，但是结构尺寸的变化会引起恒载的变化，而恒载的变化则直接会引起主梁挠度的变化，因此施工控制计算要考虑几何尺寸的变化对恒载的影响。

１.4 挂篮刚度

大跨径连续梁桥悬臂浇筑施工法的主要设备就是挂篮，挂篮的变形则会引起标高的变化，因此施工控制计算中要事先考虑挂篮的刚度。挂篮的刚度由施工单位进行静力加载试验来确定，在施工过程中，还要通过实测变形进行分析校核，然后进行信息反馈对挂篮的刚度进行修正。

１.5 实际环境参数

温度是影响主梁挠度的最主要的因素之一。温度变化相当复杂，包括季节温差、日照温差、骤变温差、残余温度、不同温度场等，在原定控制状态中又无法知道温度的实际变化情况。日温度变化比较复杂，尤其是日照作用，会引起主梁顶、底板温度差，使主梁发生挠曲，同时，也会引起墩身偏移。通常都是将控制理想状态定位在某一特定温度下，从而将温度变化对结构的影响相对排除。

２ 施工过程中的具体监测 ２．１ 应力监测

在大桥上部结构的控制截面布置应力量测点，以观测在施工过程中这些截面的应力变化及应力分布情况。每一节段施工完毕，均要分析应力误差，并预测下一节段当前己完节段或即将施工节段是否会出现不满足强度要求的状态，根据预测结果来确定是否在本施工阶段对可调变量实施调整。

主梁的测点位置主要是根据施工各阶段主梁的内力分布情况，兼顾成桥静动载试验点要求等综合来确定，一般选择在主梁的根部、1/2跨、1/4跨截面处。应力测试时间选择在各个关键施工阶段完成后随即进行。

２.2 线形监测

２．２．１ 测点的布置

线形监测用的高程控制点多布置在离块件前端10cm的横截面处，每个截面上布置2个或3个高程控制点，同一截面上的高程控制点应对称布置。另外，零号块测点布置在块件的中心处梁顶及薄壁处梁顶。高程控制点用直径16mm的钢筋在垂直方向与顶板主筋点焊牢固，并要求垂直，测点钢筋露出混凝土表面2cm，顶端磨平并用红油漆标记。

２．２．２ 数据采集

在进行主梁分段施工时，标高测量主要在以下几个阶段进行:主梁各节段混凝土浇筑之前、预应力筋张拉前、预应力筋张拉之后、挂篮行走之后。在桥梁施工的其它阶段还要进行一些测量，主要有:边跨合拢之前、边跨合拢之后、中跨合拢之前、中跨合拢之后、桥面铺装之前、桥面铺装之后等。

２.3 温度观测 在桥梁施工过程中，温度对结构的影响很大。温度对结构的影响有对结构内力的影响和结构线形的影响。在季节温度变化和日照温度变化两种因素中，日照温度很复杂，尤其是日照作用会引起主梁顶、底板的温度差，使主梁发生挠曲，同时也会引起墩身两侧的温度差，使墩身产生偏移。而季节温差对主梁挠度的影响比较简单，由于其变化的均匀性，不会使主梁发生挠曲，也不会使墩发生偏移，而是通过使墩身产生轴向伸缩从而导致主梁的挠度发生变化。

２.4 时间观测

混凝土的收缩、徐变与混凝土的龄期有关，施工控制中的计算，需要考虑混凝土的收缩与徐变，因此必须记录各节段施工完成时间。施工过程中随时都可能发生无法预见的事情，会影响其中某一个工序的进行，导致施工产生较长的停顿，在施工控制计算中要采用实际的施工时间进行计算分析。

３ 结束语

总之，施工监测监控是大型桥梁结构施工不可缺少的部分，是一项技术性、时间性、协调性要求都很强的工作，其贯穿于整个施工过程，并牵涉到许多与施工有关的关键技术问题，只有参建各方相互协作、共同努力才能达到预期的结果。

【参考文献】

［1］段明德．大跨度预应力混凝土桥梁施工的线形控制[J]．铁道建筑技术，1996（5）.

［2］李传习，夏桂云．大跨度桥梁结构计算理论[M].北京：人民交通出版社，2002.