广东省基础工程集团有限公司 广东广州 510000
摘要：挂篮悬臂浇筑预应力混凝土连续梁桥的施工是一个复杂的过程，在施工阶段采取监控措施对于保证最终的质量和成桥线形与受力状态满足设计要求是十分必要的。本文以某连续梁桥为工程背景，分析研究了挂篮施工的监控要点，仅供参考。
关键词：连续梁桥；施工；监控；监测；控制
引言
近年来，随着我国交通事业的发展以及桥梁施工技术的快速发展，预应力混凝土桥梁悬臂浇筑法已广泛地应用到大中型桥梁施工中。悬臂浇筑法以已经完成的墩顶段为起点，借助一对可以独立行走的挂篮逐段、对称地向两侧浇筑延伸，最终实现中跨和边跨合拢，从而完成整个桥梁施工。作为悬臂浇筑法施工的关键组成部分，挂篮技术决定了桥梁施工的质量、进度和安全等。因此，有必要对挂篮施工全过程实行监控，以确保施工的安全和成桥后线形与受力状态满足设计要求。
1 工程概况
某大桥是项目实施过程中的一个关键性工程,路线全长5.309km。全桥跨径布置为:3×30m先简支后连续小箱梁+(35+60+35)m变截面连续箱梁+21×30m预制小箱梁+(48+80+48)m变截面连续箱梁+4×30m先简支后连续小箱梁，桥梁总长1153.0m。
某段连续梁桥跨境布置为(48+80+48)m，如图1所示。上部结构采用单箱双室预应力混凝土连续箱梁桥，桥梁顶板宽17.0m，底板宽11.0m；主墩支点处4.0m长等高段梁高5.0m，合龙段及边跨支点处7.0m等高段梁高2.4m，其余梁高按二次抛物线规律变化。桥梁分11个节段进行施工，0#段长度4.0m，1#～11#段布置为7×3.0m+4×4.0m+2.0m(合龙段)，挂篮悬浇段为3#～11#段。
2 挂篮施工预拱度
连续梁桥对28#、29#墩墩梁临时固结，采用菱形挂篮进行施工，挂篮系统主要由主桁系统、底平台系统、模板系统、悬吊系统、行走系统、锚固系统和施工平台等组成。本桥施工的挂篮重量为55t，为最大悬浇段重量的0.36倍，满足《公路桥涵施工技术规范》(JTJ/TF50－2011)的要求。
0#～2#块以及边跨现浇段在落地支架上进行浇筑，其余节段挂篮施工，按照边跨合龙→中跨合龙的合龙顺序进行施工。
2.1 挂篮安装与预压
对运送到现场的合格的挂篮系统，需要对主桁架进行试拼装，之后按照拼装顺序安装挂篮，并进行预压，检验挂篮系统在各种工况下的受力情况和机具设备的运行情况，消除挂篮的非弹性变形，保证系统的强度、刚度和稳定性。
采用砂袋对挂篮系统进行分级预压，待挂篮预压稳定后进入下一级预压，分60%、80%、100%和120%四级进行，获得挂篮的变形值，作为最后进行施工控制的预抛高值的参考依据。
2.2 预拱度设置
在桥梁悬臂施工阶段，桥梁体系为静定的悬臂体系，而成桥后为超静定的连续梁体系，前后发生了体系转化，引起桥梁挠度的变化；在二期桥面铺装的过程中，桥梁的挠度增加；此外，考虑到成桥后运营期荷载因素、环境因素和混凝土收缩徐变等因素的影响，桥梁下挠增大，因此在设计施工阶段有必要设置一定的预拱度以保证桥梁的合理线形。
桥梁悬臂施工阶段的预拱度主要是通过设置预抛高来实现的，预抛高值主要由挂篮弹性变形和模型计算预拱值组成，前者通过现场堆载预压确定，后者则通过计算和经验确定合理的预拱值。
结合设计图纸，采用Midas/CIVIL软件建立有限元模型，进行施工阶段分析，通过在不同的施工阶段移动挂篮、浇筑混凝土、张拉预应力束等工序，确定下一阶段的预拱度值。
结合有限元模型，分析桥梁在不同的施工阶段的施工荷载作用下的挠度值，考虑荷载长期效应组合引起的收缩徐变影响，计算出在不同阶段的桥梁预拱度值，图3所示为沿桥跨长度的预拱度计算值分布图。
结合现场挂篮预压情况，挂篮的弹性变形值在0.012～0.022m的范围内，为安全起见通常取值0.02m。结合不同节段的预拱度值和挂篮变形值，可得每个节段的预抛高值。
根据预抛高值来确定底板的立模标高，从而确定该节段的混凝土浇筑高程和线形。
3 桥梁施工监控体系
桥梁施工控制的原则是在满足安全性要求的前提下，对线形、应力进行控制，以线形控制为主、应力控制为辅。对预应力混凝土连续箱梁桥挂篮悬臂施工而言，通常采用杆系单元进行有限元分析，获得各阶段设计荷载和收缩徐变作用下的挠度值，从而确定预拱度值。本项目采用前进分析法和倒退分析法联合进行施工控制，从而达到设计成桥线形。
3.1 桥梁线形监测
梁体线形对合龙精度与成桥线形有重要影响，是连续梁施工控制的主要环节。连续箱梁桥的施工线形监控内容包括:箱梁的线形、高程监控和箱梁的轴线偏差(水平线形)监控。主桥高程控制的目的是准确提供每一个箱梁节段的立模标高。由于悬臂施工中箱梁挠度受混凝土自重、弹性模量、收缩徐变、日照温差、预应力、结构体系转换、施工荷载和桥墩变位等因素影响，导致箱梁计算挠度与实测挠度有差异。实际立模标高应根据实测结果，分析挠度产生差异的主要因素后调整给出，使梁体成桥后达到预期线型。
在对梁板标高和中轴线测量时，现场实测值与设计计算值高程应小于±20mm，中轴线偏位小于5mm，合龙段是全桥施工的重点，也是线形控制的重点，悬臂的合拢精度应为:平面中线位置互差小于±10mm，悬臂端高差小于±20mm。
3.2 应力监测
在挂篮施工的过程中，悬臂端不断延长，桥梁根部的应力不断增大，对桥梁的实际受力状况进行监测和评价是确保施工安全顺利进行的前提。对桥梁某些特征断面设置应力应变测点，监测在不同施工工况下的应力大小，确保混凝土不开裂和施工安全。
对悬臂根部、L/4、L/2断面设置应变测点，每个断面顶板、底板各3个测点，分别监测每个新节段浇筑前后、张拉前后的应力应变数据，分析桥梁的应力状态。实际上，在实际的应变测试中，应变成分含有一定的非混凝土应变分量，在计算应力时予以进行应力修正。
3.3 温度监测
对于大跨度预应力混凝土连续梁桥的挂篮悬臂施工而言，由于工期长而引起桥梁环境温度变化较大，且对于新浇筑的节段而言，水化热会引起很大的温度应力。由于悬臂状态时结构为静定的，在上下表面温度变化均匀时，悬臂上各点能够自由伸缩，其位移均发生变化；对于合龙施工阶段，温度的大小直接影响合龙的精度和效果。
在实际监测中，混凝土内部的温度是通过0.1℃的热敏电阻和附带温度测量功能的振弦应变计测出；环境温度则可以通过温度计得到。
3.4 合龙阶段施工控制
合龙阶段涉及到桥梁结构体系的转化，由静定体系转变成超静定体系，且合龙时的成桥线性影响着桥梁的受力状态和外观美感。
由于受到各种因素和监测误差的影响，通常在合龙前的两端悬臂受力状态不同，且有时两悬臂端不等高而影响合龙精度，一般合龙段施工前应在两侧悬臂端配置平衡重，使其在混凝土浇筑前后两侧保持基本平衡。
合龙前监测悬臂端高程和环境温度的变化规律，以便确定最佳合龙时间。有时设置了临时锁定，其作用在于对自重、温度变化和施工荷载引起的变形起到约束作用，并考虑温度升降引起的压力、拉力。合龙时以两侧平衡设计、临时锁定为设计重点，确保最后的合龙状态。
4 结论
综上所述，对于挂篮悬臂浇筑的连续梁施工来说，施工监控是其施工质量和安全的重要保障，并始终贯穿于桥梁施工中。通常结合工程控制论的方法来选取某些监测项目对桥梁的施工全过程进行监测，主要是通过线形(高程)、应以应变和温度等参数来保证的。实践证明，本工程通过对项目每个施工阶段进行详细控制，实时监测各节段的应力和线性，对合龙阶段进行控制，最终确保桥梁施工安全和成桥线形与受力状态符合设计要求。此研究结果可为今后的此类型桥梁施工提供参考借鉴。
参考文献
[1] 赵虎.预应力混凝土连续梁桥挂篮施工方法及控制[J].城市建设理论研究:电子版.2015, 5(34)
[2] 杨旭博.预应力混凝土连续梁桥挂篮施工方法及控制技术[J].工业c.2015(59):114-115
[3] 娄渊浩.预应力混凝土连续梁桥挂篮施工方法及控制技术[J].工程技术:全文版.2016 (5):00097-00097
论文作者:王珏
论文发表刊物:《基层建设》2017年2期
论文发表时间:2017/4/18
标签：挂篮论文; 悬臂论文; 桥梁论文; 线形论文; 混凝土论文; 应力论文; 预应力论文; 《基层建设》2017年2期论文;