大跨度桥梁施工控制的理论和方法在中小跨度桥梁中的应用

浅析大跨度桥梁施工控制的理论和方法在中小跨度桥梁中的应用[摘要]把大跨度桥梁施工控制的理论和方法应用于井田坝大桥的实际施工过程，对该桥施工期间的线型、混凝土应力等内容进行有力的控制和调整，并确保在全桥建成以后桥梁的内力状态与外形曲线与设计尽量相符。

[关键词]大跨度桥梁；中小跨度桥梁；施工监控中图分类号：k928.78文献标识码：a文章编号：1009-914x（2013）17-0101-03一、井田坝大桥施工监控特点井田坝大桥位于四川省s105线广元市青川县沙洲镇至木鱼镇段宝珠寺水库沙洲井田坝附近，其上部结构形式为52m+95m+52m三向预应力混凝土连续刚构桥，顶板下弯束、边跨合拢束采用 15s？15.2钢铰线，顶板非下弯束采用12s？15.2钢铰线，中跨底板束和中跨合拢束采用 15s？15.2钢铰线，边跨底板束采用 15s？15.2钢铰线，横向预应力采用 12s？15.2钢铰线，竖向预应力采用2s？jl32精轧螺纹钢筋。

（如图1）二、施工监控原则及依据1.施工监控、监测系统的目的通过施工监控，可保证各施工阶段的安全，以及施工过程中结构线形、变位和各部位应力状态符合设计要求；对施工过程结构状态的变化进行有效的预测和控制，优化施工工序，提高施工质量。

2.施工监控、监测系统依据《公路工程技术标准》（jtg b01-2003）；《公路桥涵设计通用规范》（jtd d60-2004）；《公路工程质量检验评定标准》（jtgf80/1-2004）；《公路桥涵施工技术规范》（jtj041-2000）。

《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（jtg d62-2004）.三、施工监控、监测的工作内容1.主要工作内容1）各梁段的变形及标高实施控制，监测箱梁中轴线平面位置和对梁体主要断面的应力进行跟踪监控。

2）对桥墩墩顶按主跨合拢顺序进行变形监控，使主桥建成后，在设计合拢温度下，桥墩线形垂直。

2.信息采集需要进行现场测定的参数主要包括：1）实际材料的物理力学性能参数；2）实际施工中的荷载参数；3）实际截面几何参数；4）挂篮刚度；5）实际环境参数。

3.合拢段温度监控箱梁混凝土内温度测试采用埋入式温度传感器，测试截面为中跨及边跨1/ 4截面和1/2截面，箱梁温度测量时间间隔不大于30分钟，观测时间区段为合拢前7天。

4.运用施工监控、监测进行信息分析针井田坝大桥的具体情况，初步确定施工中轴线偏差的误差容许值为±10mm，主梁标高的容许误差值为±20mm。

利用施工监控、监测实时计算调整控制目标。

四、井田坝大桥施工监控方法（一）基础施工监测1、观测方案在主墩承台的4个角位置，各布设一个永久性观测点，采用全站仪测量其空间位置的变化，判别其沉降不均的程度等。

2、观测频率：沉降观测于主梁每完成两侧各六个施工段后进行一次，全桥完工后进行一次。

3、观测成果在施工单位的配合下，对主承台四个角位置的永久性观测点进行其空间位置的观测。

以确定在施工过程中随加载所产生的沉降及不均匀性沉降过程。

4、结果分析从设在左右两幅承台上的沉降观测测点的观测结果可看出，承台每侧的沉降值很小。

（二）混凝土弹性模量及混凝土容重测试1、弹性模量测试①测试方法：在施工现场制作3个150mm×150mm×300mm的混凝土试件（同条件养护）进行现场测试。

按试验规程作相应龄期的破坏试验，以确定弹性模量测试时的加载量。

②混凝土弹性模量测试结果统计：经测试，该组混凝土试件的弹性模量测试值为35.4gpa。

2、混凝土容重测定①测试方法：现场随机取四组混凝土标准测试件，并在施工同等情况下养护28天，对其进行混凝土容重的测定，最后取所测混凝土试件容重的平均值作为测试终值。

②测试结果评定：对以上试件的测试结果进行评定混凝土容重平均值25.43（单位：kn/m3）。

（三）应力监测1、墩柱应力监测2、主梁施工悬臂阶段纵向内应力监①测点设置：主梁控制截面为1号梁段截面、1/4跨梁段截面、跨中梁段（距合拢段1-2m处）截面。

主梁控制截面应力测点布置位置顶板三个测点、底板三个测点。

②监测时机：1号块、1’号块施工段完成后至桥面铺装完成后。

3、主梁施工悬臂截面应力监测频率：根据施工需要，在开始的2个悬臂施工段施工中于每施工段悬臂后和预应力张拉后各进行一次观测，从2号块、2’号块施工段起，在各施工段完成、挂篮前移到位后进行一次观测，即时提供检测数据。

每次观测在一天中的相同时刻进行。

4、监测成果统计根据各施工阶段的实测应力情况，对各主梁施工悬臂截面纵向内应力监测截面应力监测成果进行统计，统计结果取每个应力监测截面3个顶板测点及3个底板测点实测应力的平均值。

5、监测成果分析根据以上统计结果，分别绘制出上部应力监测截面在整个上部悬臂施工施工阶段各部位的实测应力值及理论计算值间的对比曲线图。

从理论计算值与现场实测值对比来看，应力测试结果同理论计算值间的变化规律基本吻合，且大部分应力实测值小于理论计算值，而且最终的应力累计值也远远小于结构混凝土的设计强度，结构受力安全。

（四）上部悬臂浇注过程线形控制1.悬臂浇注梁段线形控制1）桥梁施工线形监控：在该桥的施工阶段，由于考虑到目前同类桥梁建成后大多出现运营一段时间后梁体出现不同程度下挠的问题，拟在成桥时使梁体的标高高出设计高程。

2）分析计算：根据设计图纸和施工中每个梁段的实测资料进行计算分析调整，得出下一个梁段的预抛值，再由挂篮压重试验的荷载—变形曲线关系和梁段的设计标高，确定施工梁段的立模标高。

3）施工控制误差分析：分析施工控制误差的影响因素，对不同的因素（如混凝土的容重变化、预应力失加大等）采取一些有效的办法进行模拟分析，采用计算模型进行误差分析，之后采用敏感性分析，得出何种因素是主要因素并提出建议。

4）主跨结构设计参数识别：通过混凝土弹性模量试验，可以识别设计取值的正确与否；通过预应力管道摩阻损失试验，可以识别设计取值的正确与否；结合控制的实时跟踪分析。

5）立模标高计算：第i梁段的立模标高及其后各施工阶段的标高可用下列公式表示：应力张拉后。

）合拢控制：合拢前根据设计合拢的措施和次序，进行桥梁变形状态控制计算。

根据计算结果，提供全桥合拢施工控制标高，以及各合拢过程的各工况下桥梁变形状态。

成桥后3个月时达到施工目标高程（设计高程）的计算分析。

五、井田坝大桥施工监控成果1.施工过程标高控制方法①在两岸选择一处通视良好且固定不变的位置为水准控制点，记为bm点，每次测量时均以此bm点为后视点进行引测。

②每节段砼浇注前在梁体顶板前端中轴线位置预埋钢筋测点，记为hd，预埋钢筋的端部应做成圆球状以便立水准尺，并保证预埋钢筋测点的端部高出砼面3～5mm。

（图2）③每节砼浇注前，在挂篮模板或挂篮前端适当的位置设置挂篮挠度观测点，记为g，此点的设置应保证浇注砼前后均能观测到该点的标高，并且位置同节段砼前端对应，以便准确测出挂篮前端的挠度。

④在每节段砼浇注前，测量出该节段”梁体底板前端中部位置的立模标高”，记为d前，同时测量出挂篮挠度观测点g点的标高，记为g前。

⑤砼浇注后，测量出挂篮挠度观测点g点的标高，记为g后，同时测量出预埋在顶板前端中轴线位置的钢筋测量点hd的标高。

⑥推算挂篮的挠度及底板标高：挂篮挠度f=g后-g前；砼浇注后底板的标高：d=d前+f⑦计算hi（hi为顶板预埋钢筋端部至梁体底板d点的高差：hi=hd-d忽略梁体的收缩对两者间距离的影响后，此hi恒为不变。

⑧测量各工况下各梁段梁体底板前端di位置的标高：以两岸的bm点为基准，测量出各节段梁体顶板预埋钢筋观测点的标高hdi，则：di=hdi-hi其中：di为各节段底板前端位置在对应工况下的标高：i=1，2，3，……hdi为各对应工况下各节段梁体顶板预埋钢筋测点的标高：i=1，2，3，……hi为各节段梁体顶板预埋钢筋测点至梁体底板前端d点处的高差：i=1，2，3，……⑨测量各工况下各梁段梁体顶板前端h’di位置的标高：以两岸的bm点为基准，测量出各节段梁体顶板预埋钢筋观测点的标高hdi，则：h’di=hdi-hi（对应位置处预埋钢筋观测点顶端至混凝土顶面的距离）2.施工过程标高控制成果在桥梁施工控制中以控制底板标高为主。

本桥的各梁段端部底板合龙成桥后实测标高、控制标高、梁段立模标高、累计变形量的结果来看：该大桥的线性控制达到了预期的目的，大桥顶板和底板的线性平顺，没有突变，跨中的预拱度设置也符合使用的要求。

成桥后90天各节段实测标高和理论标高比较曲线图见图（红线为合拢后90天值，兰线为合拢后值）。

从具体数据可以看出：大桥的实际标高和监控目标值比较吻合，桥面线性平顺，满足使用要求。

其中个别点在铺装前的标高有一定出入，这是由于施工过程中的混凝土浇注引起的，通过桥面铺装进行了调整，但不影响桥的梁部受力和行车舒适度要求。

（图3）六、合龙段施工1、压重的重量调整由于施工单位采用不拆除挂蓝施工，因此需要对t构悬臂端的实际压重进行调整，根据计算，需要在t构悬臂端压重16t（以包括合拢吊架自重的一半，即边跨压重13t，合拢吊架自重为6t考虑，中跨压重16t），合拢段浇筑混凝土时，边浇筑边减轻压重，使合拢段处于平衡加载过程，浇筑完毕卸除边跨压重13t。

在压重完毕应对12号块及12’号块的标高进行复核，以确保结构安全。

2、中跨合拢顶推根据实际施工的状态进行计算，在成桥状态3650天后，主墩墩顶在收缩荷载作用下水平位移为4mm，在徐变荷载作用下水平位移为10mm，故中跨合拢时应将墩顶顶开14mm，以消除成桥后收缩及徐变荷载的作用效应。

根据计算，将墩顶顶开14mm的情况下，所需的顶推力大小为450kn。

当顶推力大小为112.5kn时，1号主墩水平位移为1.0mm，2号主墩水平位移为1.2mm。

1号墩跨中水平位移为7.2mm，2号墩跨中水平位移为7.3mm，跨中相对水平位移为14.5mm。

当顶推力大小为225kn时，1号主墩水平位移为4.5mm，2号主墩水平位移为5.3mm。

1号墩跨中水平位移为12.8mm，2号墩跨中水平位移为13.2mm，跨中相对水平位移为26.0mm。

当顶推力大小为337.5kn时，1号主墩水平位移为10.1mm，2号主墩水平位移为11.1mm。

1号墩跨中水平位移为18.6mm，2号墩跨中水平位移为19.1mm，跨中相对水平位移为37.7mm。

当顶推力大小为450kn时，1号主墩水平位移为15.7mm，2号主墩水平位移为16.9mm。

1号墩跨中水平位移为20.3mm，2号墩跨中水平位移为21.1mm，跨中相对水平位移为49.2mm。

由于计算的墩顶位移采用主梁0号块的水平位移反映，因此顶推时采用主墩的中心对应的0号块位置进行水平位移控制点，在两岸设置单独的测站，顶推施工时检测0号块的水平位移。