市政鋼管混凝土系桿拱橋施工監控要點及對策

李超群 夏宇 羅臨建

摘要：本文以某市政工程大橋施工監控為例，論述了施工監控目的、施工應力監測內容及方法、施工位移監測內容及方法，并總結了施工監測工況關鍵點，對各階段施工監控對策展開了分析。經工程實踐表明，應用于施工控制的施工監控措施、監測手段以及控制方法具備可行性，對鋼管混凝土系桿拱橋的施工具有一定的指導意義。

關鍵詞：鋼管砼系桿拱橋;監測內容及方法;監測工況關鍵點;施工監控對策

中圖分類號：TU398.9? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A

施工監控是鋼管砼系桿拱橋施工工藝關鍵性的保障環節，當拱橋在施工期間，如施工內容和設計狀態不相符時，將導致結構線形以及內力偏離設計，為掌握施工過程中該橋的受力狀況，對施工過程實施施工監測和控制具有十分重要的意義。

1? 工程概況

本工程為某市政系桿拱橋（1～96 m），此系桿拱橋的基礎為鉆孔樁，實體橋墩設計為T形，梁部設計為1～96 m系桿拱狀，橋寬17.1 m。橋梁總體布置見圖1。

2? 施工監控目的

（1）本橋主要監控目的為：明確在拱肋安裝、吊桿張拉、系梁澆筑與落架等作用下，上部結構的變形狀況;（2）對潛在異常情況能夠做到及時發現，并盡快進行調整與糾偏，使其達到設計預期值，同時，保障橋梁施工安全。

3? 橋梁施工應力監測

3.1? 監測截面與測點布置

基于本橋受力特征，對應力監測部位加以明確，其中系梁測試截面10個，拱肋測試截面10個，共計20個斷面，測點布置見下圖所示。

3.2? 測試設備與測點埋設

（1）在應力監測環節，所應用的設備為振弦式傳感器，還有此儀器配套的頻率接收儀;（2）拱肋的應變傳感器采用焊接的方法固定在鋼管表面;（3）測試導線應引出砼表面，并用鉛絲進行牢固綁扎;（4）需要采用剛性保護盒保護應變計導線，保護盒與導線的位置應該盡量避開施工容易干擾的位置;（5）在砼施工中，對傳感器附近，應避免過分振搗。

3.3? 監測方法

（1）觀測時間為每日清晨，應力測試工作人員應做到準時觀測;（2）按照施工圖劃分的施工階段，都應當進行應力計算分析;（3）針對理論計算所得施工階段的應力值，皆根據箱梁設計尺寸、砼等力學參數而加以進一步修正。支架體系按實際設計參數考慮;（4）應根據施工工況，對結構各控制截面應力開展測試，并實時與理論計算應力數值進行比較，發現異常及時預報，并分析查明可能原因，在查明原因之前不得進入下一道施工工序。

4? 橋梁施工位移監測

4.1? 監測目的

確保本橋拱軸線與橋面線形，以便為其相應調整與控制工作給予指導;確保橋梁線形滿足設計和施工技術規范要求。

4.2? 測試截面與測點布置

拱肋和系梁的位移測點分別布置在支座、跨中和L/4跨處，其測點布置見圖5所示。

4.3? 系梁水準點和系梁測點的埋設

（1）系梁端部水準點位置見圖6。每一系梁端布置三個水準點，在高程測量精度方面，應滿足三等水準條件。

（2）可通過直徑達16 mm的螺紋鋼筋來制作水準點以及系梁處所有測點標志（也可以采用專用測量釘布置），需要有效保護各基準點以及測點，防止碰撞各水準點和高程觀測點。

4.4? 位移監測方法

（1）位移監測包括系梁和拱肋位移監測兩方面的工作，在系梁混凝土澆筑前需要及時提供考慮施工預拱度的立模標高，以及在拱肋安裝前及時提供拱肋安裝的定位標高;這些標高需要根據實際貝雷滿堂支架、混凝土彈性模量、自重、施工堆積物等，采用MIDAS/Civil軟件，通過全過程仿真分析計算，并根據現場的實測數據調整得到。（2）實測位移的測量誤差和精度是位移監測需要考慮的重要的內容，現場測量的高程需要達到三等的測量精度，并注意消除測量中的系統誤差和偶然誤差的影響，以提高測量精度。（3）對每一工況的監測位移需要與理論數值進行分析比較，發現位移異常需要及時查明原因。

4.5 支架變形處理

（1）本橋采用先梁后拱施工方案，系梁采用鋼管貝雷滿堂支架施工方案，系梁混凝土澆筑前須開展支架靜載試驗;（2）在支架靜載試驗中，采取分級加載方式，最高加載為設計荷載的1.2倍;（3）立模標高的確定，需要考慮支架實際變形曲線，并參考理論計算數值，另外，由于橋梁寬度為17.1 m，還需要考慮支架橫向不均勻變形的影響。

5? 施工監測工況關鍵點

根據本橋的特點及設計的施工加載程序，施工監測工況要點如下：（1）系梁支架預壓后，基于系梁施工預拱度，對系梁立模標高加以明確。（2）系梁混凝土澆筑前安裝系梁應力監測的振弦應變計;測量各振弦應變計的初始應變值和溫度值。（3）系梁混凝土達設計強度后，在系梁頂部布置位移監測點，并測量梁頂初始豎向位移，測量各振弦應變計的初始應變值和溫度值。（4）待張拉系梁首批縱向預應力鋼束完成，測量梁頂初始豎向位移，測量各振弦應變計數值和溫度值。（5）張拉系梁第一批橫向預應力鋼束后，測量梁頂初始豎向位移，測量各振弦應變計數值和溫度值。（6）根據現場施工監控數據及理論分析計算，給定拱肋安裝的定位標高，現場根據給定的定位標高調整拱肋線形和標高。（7）線形與標高調整到位并焊接成永久拱肋后，監測系梁及拱肋各振弦應變計數值和溫度值。（8）上弦管混凝土澆筑完并達到設計強度90%后，監測系梁及拱肋位移監測點的豎向和水平位移;監測系梁及拱肋各振弦應變計數值和溫度值。（9）下弦管混凝土澆筑完并達到設計強度90%后，監測系梁及拱肋位移監測點的豎向和水平位移;監測系梁及拱肋各振弦應變計數值和溫度值。（10）腹腔下段混凝土澆筑完并達到設計強度90%后，監測系梁及拱肋位移監測點的豎向和水平位移;監測系梁及拱肋各振弦應變計數值和溫度值。（11）拱腳二期混凝土澆筑完并達到設計強度90%后，監測系梁及拱肋位移監測點的豎向和水平位移;監測系梁及拱肋各振弦應變計數值和溫度值。（12）分別對稱安裝并張拉吊桿后，監測所有安裝吊桿索力;監測系梁及拱肋位移監測點的豎向和水平位移;監測系梁及拱肋各振弦應變計數值和溫度值。（13）張拉系梁剩余縱向預應力鋼束，監測所有安裝吊桿索力;監測系梁及拱肋位移監測點的豎向和水平位移;監測系梁及拱肋各振弦應變計數值和溫度值。（14）張拉系梁剩余橫向預應力鋼束，監測所有安裝吊桿索力;監測系梁及拱肋位移監測點的豎向和水平位移;監測系梁及拱肋各振弦應變計數值和溫度值。（15）拆除橋下臨時支架，監測所有安裝吊桿索力;監測系梁及拱肋位移監測點的豎向和水平位移;監測系梁及拱肋各振弦應變計數值和溫度值;如需要進行吊桿補張拉，重復所有相關檢測內容。（16）附屬工程及軌道設備鋪設后，監測所有安裝吊桿索力;監測系梁及拱肋位移監測點的豎向和水平位移;監測系梁及拱肋各振弦應變計數值和溫度值。

6? 各階段施工監控對策分析

6.1? 施工控制影響因素

（1）日照因素、空氣相對濕度因素、環境溫度因素;（2）各吊桿實際張拉力與理論值之間的差異等;（3）施工期間模板變形導致的結構改變;（4）徐變性、預應力的松弛;（5）混凝土徐變、收縮變形。

6.2? 施工控制措施

（1）在結構穩定性達標的基礎上，對結構變形以及應力實施雙控措施，其重點做好變形控制工作。（2）主橋結構施工時的現場模擬分析詳細操作如下：①先根據梁格法，將結構離散為梁單元，拱肋離散成直桿，吊桿模擬成鏈桿單元進行計算;②按照實際施工順序，基于各施工階段的受力情況，開展仿真計算;③跟蹤計算影響結構變化的因素。（3）圍繞全橋結構開展現場測試跟蹤，對導致誤差發生的因素展開分析，并對施工措施作出及時調整。（4）基于分析結果，找到結構的薄弱環節，并監測危險狀態。

6.3? 主要監控指標允許偏差

本橋主要監控指標允許偏差見表1所示。

7? 結論

本文依托某市政項目公路施工監控的案例，論述了施工監控目的、施工應力監測內容及方法、施工位移監測內容及方法，并總結得出如下結論：（1）鋼管砼拱橋施工監控重點：對施工監測工況要點的精準把控;通過結構計算模型可作出準確模擬;精準定位監測元件預埋部位，并對其施以有效保護。（2）鋼管砼拱橋施工監控核心：對系桿與拱肋的立模高程進行合理確定;確保所建立的吊桿張拉方案具備合理性;所制定的監控措施具備合理性，同時規范遵循方案實施監控。（3）進行各類基準點的跟蹤觀測，并保證實施的有效性，將在橋梁施工監控工作方面發揮著重要的作用。

（責任編輯：武多多）

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