大跨径连续刚构桥施工监控技术

1工程概况

扬州市文昌大桥主桥采用78m ＋126m ＋78m

变高度预应力混凝土连续刚构结构，主桥全长282m ，桥面宽45.6m ，横向由2个单箱双室断面组成。单幅桥采用单箱双室直腹板截面，顶板宽度22.3m ，底板宽度15.3m ，翼缘板悬臂分别长3.5m 。由腹板不等高形成1.5％的顶板横坡，单箱梁中轴线处梁高由2.7m （跨中）变至6.7m （支点中）。梁底下缘采用

R ＝384.2m 圆曲线变化。箱梁顶板厚28cm ，底板厚

从28cm 变化到80cm ，边跨直线段从边支点附近

5.12m 范围内从58cm 变至28cm 。跨中箱梁腹板厚45cm 。在两端支点、中跨跨中、两桥墩薄臂处共设置7道横隔梁。

主桥主墩采用双薄臂墩，横桥向宽度1526cm ，顺桥向宽度100cm 。两薄臂墩间距离320cm ，承台尺寸400cm ×1340cm ×1990cm ，单幅桥每个桥墩基

础由11根直径2000mm 的钻孔灌注桩组成。

主桥施工采用悬臂现浇法，共有4个悬臂T 构同时进行，每个T 构两侧均有16个悬浇节段，悬浇完成后通过合龙施工将悬臂体系转换为连续体系，合龙方式采用先顶推、后边跨合龙、最后中跨合龙。在整个施工过程中，主梁高程处于动态变化中，同时随着悬臂的伸长其根部截面的应力也不断增大，因此施工监控的主要目标就是：将主梁变形控制在允许范围内，成桥状态主梁高程达到设计要求；跟踪监测关键截面的应力状况，提供及时预警，保障施工安全。

2监控方法

目前，桥梁的施工控制方法主要可以归纳为3

类：开环控制、反馈控制和自适应控制［1］。根据本项目的实际情况选用目前在桥梁监控中应用较为广

大跨径连续刚构桥施工监控技术

余

郁1，谢鉴云1，承

宇2，段洪杰2

（1.扬州市市政建设处，江苏扬州225002；

2.江苏省交通科学研究院长大桥梁健康检测与诊断技术交通行业重点实验室，江苏南京211112）

摘

要：为了保障施工过程的安全，在文昌大桥的施工过程中，在主桥控制截面布设了应变计，对施工过程中结

构的应力变化进行跟踪监测，为桥梁施工提供安全预警；为了保证成桥线形满足设计要求，对悬浇过程中的主梁挠度进行跟踪监测与控制，为施工提供立模标高，并通过合理设置预拱度来控制梁体线形。关键词：连续刚构桥；应力监测；位移监测；预拱度；应变计中图分类号：U448.23

文献标识码：A

文章编号：1672－9889（2010）02－0037－03

Construction Monitoring Techniques for Long -span Continuous Rigid Frame

Bridge

Yu Yu 1，Xie Jianyun 1，Cheng Yu 2，Duan Hongjie 2

（1.Yangzhou Municipal Construction Department ，Yangzhou 225002，China ；

2.Key Laboratory of Large -span Bridge Health Inspection &Diagnosis Technology Ministry of Communications ，

Jiangsu Transportation Research Institute ，Nanjing 210017，China ）

Abstract ：This article discussed and summarized the stress control and displacement control method of this bridge.The construction control team installed strain transducer in the control sections to monitor the stress changes during the construction and provide the safety warning service.We also montiored the girder deflection during the casting periond to provide elevation ，and set reasonable camber to control the girder alignment.

Key words ：continuous rigid frame bridge ；stress monitoring ；strain transducer ；displacement monitoring ；camber

作者简介：余郁（1970-），女，江苏扬州人，高级工程师，主要研究方向为交通运输规划与管理。

第7卷第2期2010年4月

Vol.7No.2Apr.2010

现代交通技术

Modern Transportation Technology

现代交通技术2010年

泛的自适应控制方法，自适应控制法也称为参数识别修正法，其基本原理是通过施工过程反馈的测量数据不断更新用于施工控制的跟踪分析程序的相关参数，然后根据桥梁结构变形、应力等方面的实测结果与按照参数的初步估计值的理论计算结果的反复比较，来逐步逼近结构设计计算参数的真实值，使计算分析程序较准确地反映实际施工过程，最后以计算分析结果指导下一步施工，使实际输出与目标值逼近，从而实现控制意图［2］。图1所示为自适应施工控制流程。

图1自适应控制方法流程图

连续刚构桥施工监控是一个“施工→量测→识别→修正→预告→施工”的循环过程，在控制过程中需综合考虑变形、内力和稳定性。在施工中采取如下的控制策略：全桥控制截面应力和主梁挠度应在施工过程中实时监测并反馈，整个施工过程中以主梁标高作为主要控制指标，即以变形控制为主，应力为辅，最终确保结构成桥线形和设计线形相一致，并使全桥控制截面应力在安全范围内。

3变形监控［3］3.1

变形计算

施工监控变形计算分析采用正装计算法，较好

地模拟了桥梁结构的实际施工历程，砼收缩、徐变等时间效应在各个施工阶段可逐步计入。本项目采用“桥梁博士”建立平面杆系模型进行计算。建模采用变截面梁单元，计算时考虑混凝土箱梁收缩、徐变和几何非线性的影响，施工阶段的划分按设计图纸预定的施工步骤进行。主桥施工阶段的模拟为T 构悬臂施工，然后先合龙边跨，最后同时合龙中跨。分析计算采用的材料参数如表1所示。全桥合龙、并完成二期恒载后，各单元节点的累计竖向位移曲线见图2。

表1

材料特性表

图2

成桥后各节点累计竖向位移曲线

3.2预拱度设置

连续刚构桥主梁施工过程中的变形控制主要

通过混凝土浇筑前立模标高的调整来实现，而立模标高并不等于设计中桥梁建成后的标高，需要设置一定的预拱度，以抵消施工过程中产生的各种变形（挠度）。因此立模标高的确定如下：

H li =H si +∑f 1i +∑f 2i +f 3i +f 4i +f 5i +f gl

（1）式中：H li 为i 节段立模标高；H si 为i 节段设计标高；∑f 1i 为由i 节段自重及以后各梁段自重在i 节段产生的挠度总和；∑f 2i 为由i 节段预应力及以后各节段预应力在i 节段产生的挠度总和；f 3i 为砼收缩、徐变在i 节段产生的挠度总和；f 4i 为施工临时荷载在i 节段引起的挠度；f 5i 为使用荷载在i 节段引起的挠度；f gl 为挂篮变形值。

通过计算得到的各节点累计竖向位移已包含了∑f 1i 、∑f 2i 、f 3i 、f 4i 、f 5i 这几项因素的作用效应，在立模时考虑预加一个反向的位移以抵消累计竖向位移，即为理论计算预拱度。最终立模标高＝设计高程

＋理论计算预拱度＋挂篮变形量＋调整值。挂篮变

形量根据挂篮静载试验值确定，调整值则是根据实际测量结果给出的修正值。

3.3变形监测

梁段变形监测主要通过采用精密水准仪进行

主梁控制点标高的测量实现：测出砼浇筑前立模底标高，再测出后续工况梁顶控制点标高变化量，最终得出各工况梁段控制点绝对标高。为消除日照温差引起的梁体的不规则变化，位移测量选择在温度变化小、气候稳定的时间段进行，并尽可能缩短测量工作持续的时间。悬浇节段标高测点如图3所示。

图3悬浇节段标高测点

在悬臂施工过程中，为监测两端悬臂是否发生不平衡施工状况，在0#块中心处设置纵向位移观测点，采用全站仪进行不定期观测。此外，还对箱梁轴

材料

使用部位容重/（kN ·m 3

）弹性模

量/MPa

线胀

系数

标准抗压强度/MPa 标准抗

拉强度/MPa C50混

凝土主梁26 3.5×1041×105353薄壁墩26 3.5×10

41×10

5

35

3

钢铰线

主梁

78.5

1.95×105

1×10

5

1860

38··