吉林大学 建设工程学院 道桥工程系 长春 130026
摘要：连续刚构桥作为大跨径桥常用的一种桥型，在桥梁工程中得到了广泛应用。该种桥型在施工过程时多采用悬臂浇筑，在施工过程中为悬臂状态，而在成桥状态下为连续刚构超静定体系，结构受力复杂，所以在施工阶段对桥梁的施工监控显得尤为重要。本文通过对一座连续刚构桥的施工监控实例，阐述施工监控的流程，着重对监控的方法进行研究。对同类工程施工监控具有借鉴意义。
关键词：连续刚构 施工监控 桥梁工程 悬臂浇筑
1.工程概述
该桥为跨河桥，交角90度，桥梁为(72m+133m+72m=277m)悬浇T构。下部结构形式为双薄壁墩、群桩基础及柱式桥台、桩基础。采用预应力混凝土变截面连续箱梁，箱梁顶板中心高两侧低，呈双向1.5%横坡，两腹板竖直，箱梁底板水平设置。箱梁在桥墩位置处梁高8.05m，端部及跨中位置梁高2.7m，梁高变化段梁底曲线采用1.5次抛物线。具体桥梁横断面布置图如图1所示。
图1 桥梁横断面布置图
2.施工监控的目的和意义
悬臂浇筑连续刚构桥在施工阶段为悬臂梁，在成桥阶段为超静定刚构，这时结构为复杂的超静定体系，其理想的成桥线形和合理的成桥内力不仅与设计有关，而且还依赖于正确的施工方法。在桥梁的施工过程中，由于实际施工条件的变化、计算模型各参数的偏差、混凝土收缩徐变、制作误差、混凝土方量控制、施工临时荷载、挂篮定位及变形、预应力束张拉、量测误差和环境干扰等因素必将使结构实际状态值偏离设计值。如不及时有效地对系统加以控制和调整，随着主梁悬臂施工长度的增加，线形与内力的偏差逐渐累积、最终将显著偏离设计目标值，因此，须要在施工过程中加入施工控制程序。
3.施工监控的内容和方法
广泛应用于桥梁施工监控中的理论和方法有：灰色系统理论法、卡尔曼滤波法、最小二乘法。卡尔曼滤波法分为离散线性系统和连续线性系统，而在项目的监控过程中，结构的挠度及应力都是离散的数据序列表示的，所以一般采用离散线性系统的滤波法。由于该种方法起步较晚，还存在着如如何应用于设计参数的识别和修正等问题。最小二乘法是数学中较常用的一种方法，在上世纪末首先应用于斜拉桥的施工监控中，并取得了成功。灰色理论在20世纪八十年代兴起，它利用数据处理的方法将看起来毫无规律的原始数据整理成规律行较强的生成数据，并研究这些数据的内在关系。在实际工程中，灰色系统理论得到了很好的检验，具有良好的监控效果。
在灰色系统中，有预测意义的模型是模型，其白化微分方程为：
(1)式中： ─ 待辨识的参数；
─ 原始数据的累加生成数据系列。
离散化后得到相应的预测模型为：
(2)
施工监控要求监控单位准确提供各箱梁节段的立模标高，从而使主桥合拢后的成桥线形尽可能地吻合设计线形(目标线形)。本桥高程线形监控主要做了如下三方面工作：箱梁三条理论线形的计算、箱梁三阶段挠度测量和箱梁实测挠度数据处理。在实施监控之前，必须作好三条箱梁理论线形的的计算，即设计线形、目标线形和预拱度线形的计算。设计线形由大桥设计单位提供；目标线形则是在设计线形的基础上，计入活载和长期徐变的作用。预拱度线形的计算要在大桥施工图中施工阶段基础上进一步细化，把箱梁一个节段施工过程划分为三个阶段进行，即挂篮移动、浇筑混凝土和张拉预应力钢束。
立模标高的确定，现在先详细讲述立模标高的确定依据及方法。
箱梁各节段的实际立模标高按下式确定：
Hin立模=Hi设计+Hi预拱度+Hin累计位移+△Hi调整值+Hi挂篮
式中：
Hi立模—i节点在第n阶段的实际立模高程
Hi设计—i节点的设计高程，该值由设计院提供；
Hi预拱度—i节点的预拱度， 1/2活载+长期徐变，在确定各跨跨中徐变值后，按二次抛物线分布计算其余各点。
Hin累计位移—按设计文件中箱梁施工阶段计算的成桥累计位移。
△Hi调整值—根据挠度观测结果和悬臂梁下挠的趋势而确定的挠度调整值，由于弹模、自重和理论数值的差异以及温度的影响，造成实测值与理论值不符，要在以后阶段中予以调整。
Hi挂篮—挂篮压缩变形。按实测值并根据后续梁段的长度和重量变化进行修正。
上述公式中，Hi设计+Hi预拱度是目标曲线；Hi设计+Hi预拱度+Hin累计位移是预拱度曲线（理论曲线）。
通过对该桥的施工过程仿真分析计算，主桥中跨跨中3年期产生的收缩徐变挠度变形为37.05mm（下挠），主桥中跨跨中1/2汽车和人群荷载产生的挠度变形为23.68mm（下挠）。该桥各块段节点的理论累计位移最大值发生在边跨合拢段和中跨合拢段附近，理论计算边跨合拢段附近的最大值为37.1mm，中跨合拢段附近的最大理论值为52.2mm。
为确保成桥线形满足设计要求，在安装模板时应采取调整挂篮前吊杆高度等方法使底板和翼板标高达到施工控制指令表的要求，立模高程误差要求控制在 ±5mm，并且在混凝土浇筑前对其立模标高进行复测，同时当前梁段施工结束后标高误差控制在±20mm内。立模标高的测点位置为箱梁底板中部及两侧，测量三个测点取均值。1#墩部分立模标高实际控制情况如表1所示，结果表明：采用灰色理论系统对结构进行监控，实际立模标高与理论标高误差在允许范围内，控制效果较好。
表1 1#墩部分立模标高实际控制情况
4 结论
本文对施工监控的流程进行了系统阐述，着重对施工监控的方法进行了研究。研究表明：采用灰色理论系统对结构进行监控，监控结果与有限元模型理论结果进行比较，各施工阶段实测应力值与理论值基本一致，实测应力值在规范限值范围内，保证桥梁施工过程安全，实测应力状态与设计状态基本一致。主梁的边、中跨合龙时两悬臂端部的高差均在容许范围内，成桥线形满足设计要求，线形良好，达到了施工监控满足施工监控要求。
5 参考文献
[1] 曾逢春. 绵阳市城南新区一号桥施工监控技术研究[D].西南交通大学,2016.
[2] 梁瑶.桥梁施工监控技术[J].施工技术,2014,43(S1):338-340.
[3]姚荣.桥梁施工监控技术中的灰色系统预测模型对比分析[J].中外公路,2011,31(05):160-163.
论文作者:薛彦杰
论文发表刊物:《防护工程》2018年第16期
论文发表时间:2018/9/30
标签：线形论文; 标高论文; 挠度论文; 理论论文; 挂篮论文; 悬臂论文; 桥梁论文; 《防护工程》2018年第16期论文;