第９卷第６期 ２ ０ １ １年１ ２月 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｗａｔｅ水利与建筑工程学报 ｒ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ ａｌ１ｄ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕ试Ｅｎ ｎｅｅｒｉｎｇ Ｖ０１．９ Ｎ０．６ Ｄｅｃ．，２０１ １ 某变截面连续箱梁施工监控技术与实践 梁 峰 ，刘离榕２ （１．上海先行建设监理有限公司，上海２０００７０；２．中交三公局第四工程分公司，重庆４０１１４７） 摘要：系统地阐述了变截面连续箱梁的施工监控方法，通过ＧＱＪＳ、桥梁博士两个软件对渝西南某大桥 梁施工过程中应力状态、标高进行了理论分析。通过在现场布设相关测试元器件对控制截面混凝土的 应力状态、温度及桥面标高的监测，结果表明，监测数据均在规范和设计要求的误差范围内，能够保证桥 梁的施工安全。该施工方法与监控方案合理可行，可为同类型桥梁的施工控制提供参考。 关键词：变截面连续箱梁；理论分析；应力控制；标高控制 中图分类号：Ｕ４４５ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７２—１１４４（２０１１）０６＿＿０１３４—０５ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ａｎｄ Ｉｔｓ Ｐｒａｃｔｉｃｅｓ ｆｏｒ ａ Ｃｅｒｔａｉｎ Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｒｉａｂｌｅ Ｃｒｏｓｓ．ｓｅｃｔｉｏｎ Ｂｏｘ Ｇｉｒｄｅｒ ＬＩＡＮＧ Ｆｅｎｇ ，ＬＩＵ Ｌｉ—ｔｏｎｇ２ （１．Ｓｈａｎｇｈａｉ Ｘｉａｎｘｉｎｇ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｓｕｐｅｒｖｉｓｉｏｎ Ｏ．，ＬｔＣｄ．，Ｓｈａｎｇｈａｉ ２０００７０，Ｃｈｉｎａ； ２．ＣＣＣＣ—ＴＨＢ Ｆｏｕｒｔｈ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｏ．， ．，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ ０１１４４７，Ｃｈｉａ）ｎ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ａｎｄ ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｖａｒｉａｂｌｅ ｃｒＯｓｓ—ｓｅｃｔｉｏｎ ｂｏｘ ｇｉｒｄｅｒ ａｒｅ ｅｘ． ｐｏｕｎｄｅｄ ｈｅｒｅ ｓｙｓｔｅｍａｔｉｃａｌｌｙ，ａｎｄ ｔｈｅ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ ａｎａｌｙｓｉｓ ａｒｅ ｃｏｎｄｕｃｔｅｄ ｆｏｒ ｔｈｅ ｓｔｒｅｓｓ ｓｔａｔｅ ａｎｄ ｅｌｅｖａｔｉｏｎ ｄｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ａ ｂｒｉｄｇｅ ｉｎ ｓｏｕｔｈｗｅｓｔ Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ ａｌｅ ｃｏｎｄｕｃｔｅｄ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ｔｗｏ ｓｏｆｔｗａｒｅｓ ｏｆ ＧＱＪＳ ａｎｄ Ｄｏｃｔｏｒ Ｂｒｉｄｇｅ Ｓｙｓｔｅｍ．Ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｒｅｌｅｖａｎｔ ｏｎ—ｓｉｔｅ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ ｓｔｒｅｓｓ ｓｔａｔｅ ａｎｄ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｏｆ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｅｃ— ｔｉｏｎ ａｓ ｗｅｌｌ ａｓ ｔｈｅ ｄｅｃｋ ｅｌｅｖａｔｉｏｎ。ｉｔ ｉｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｍｅａｓｕｒｅｄ ｄａｔａ ｃｏｕｌｄ ｓａｔｉｓｆｙ ｔｈｅ ｒｅｑｕｉｒｍｅｎｔｓ ｏｆ ｓｐｅｃｉｉｆｃａｔｉｏｎ ａｎｄ ｄｅｓｉｇｎ，ＳＯ ｔｈｅ ｓａｆｅｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｂｒｉｄｇｅ’Ｓ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｃｏｕｌｄ ｂｅ ｅｎｓｕｒｅｄ．Ｔｈｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｐｒｏｇｒａｍ ａｒｅ ｒｅａｓｏｎａｂｌｅ ａｎｄ ｐｒａｃｔｉｃａｂｌｅ．ａｎｄ Ｃａｎ ｐｒｏｖｉｄｅ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ ｓｉｍｉｌａｒ ｂｒｉｄｇｅｓ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｖａｒｉａｂｌｅ ｃｒｏｓｓ－ｓｅｃｔｉｏｎ ｂｏｘ ｇｉｒｄｅｒ；ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ；ｓｔｒｅｓｓ ｃｏｎｔｒｏｌ；ｅｌｅｖａｔｉｏｎ ｃｏｎｔｒｏｌ １桥梁施工监控的意义、目的和内容 随着交通运输需求的日益增长和桥梁建设技术 水平的不断提高，桥梁的跨度不断增大。与此同时， 桥梁监控已经是桥梁施工中 可或缺的一部分 科 学合理的施工方法与监控方案为最大限度保证桥梁 后的外形和内力状态符合设计要求。施工监控内容 包括应力控制和变形控制，其中变形控制即标高控 制，主要体现在施工控制模拟结构分析、施 工监测以 及施工误差分析等方面ｌ１， 。它呵以实时监测桥梁 内部结构的受力状态，形象反映箱梁成型和受力数 据，指导控制施工过程，将桥梁设计者的意图很好地 建设与运营安全、大跨径桥梁的理想几何线形与合 理的内力状态提供了技术支持，并为后续桥梁施工 贯彻到桥梁施工中，保证桥梁的结构稳定。 提供可靠数据和积累技术资料ｌ】Ｉ３ Ｊ。为此，李松ＨＪ、 任伟＿５ｊ等分别提出了大跨度桥梁悬臂施工集成化监 控系统和精细模拟方法。当然，一个好的监控方案， 是要根据具体的施工条件来制订的。 对于变截面连续箱梁来说，施工监控的目的就 足确保施Ｔ过程中结构的安令，保证桥梁结构形成 ２工程概况 该大桥位于渝西南某河段，左、右幅桥纵面位于 ｉ＝一０．４０９％直线段上。桥跨布置为４８ ｍ＋８０ ｍ＋ ４８ ｍ，共３跨。桥梁为全预应力混凝土变截面连续箱 梁，由上、下行分离的两个单箱双窀箱型截面组成。 箱梁根部高度４．５ ｍ，跨中高度２．０ ｍ。箱体顶板宽 收稿日期：２０１Ｉ一０９，０８ 修稿日期：２０１Ｉ １０—２１ 作者简介： （１９７Ｉ…）， ｊ（汉媛），『ＩＩ爪 奠人，ｒ 帅，ｉ 一 从。¨１ 小ｌ 施ｌ及 ／，－ ｆ。！ 第６期 梁 峰，等：某变截面连续箱梁施工监控技术与实践 １３５ １６．９９ Ｉｎ，厚２８ ｃｍ，设１．５％的横坡；底板宽ｌ１．４９ ｍ， 箱梁根部底板厚６２．４ ｃｍ，跨中底板厚２８ ｃｍ，箱梁高 度以及箱梁底板厚度从跨中至根部按１．８次抛物线 变化，跨中腹板厚度４５ ｃｍ，根部腹板厚度６５ ｃｍ；主桥 边跨采用三向预应力。下部构造主桥采用实心花瓶 墩结构，钻孔灌注桩基础，桥台为桩板式轻型桥台。 ３施工监控方法与理论分析 结构分析是施工控制的主要工作内容之一，该 项工作根据施工过程与成桥运营情况来完成各施工 上部构造按全预应力混凝土设计，中跨８０ ｎｌ及４８ ｍ 状态及成桥后的内力、应力与位移计算，进而确定出 结构各施工阶段的应力与位移理论值。全桥离散单 元如图１所示 ——— ——一— 】．：： （１Ｔ５ ７ｉ ｗ（ｂ） 图１全桥单元离散图 采用公路桥梁结构设计系统ＧＱＪＳ软件，对该 连续刚构桥各施工阶段的内力、应力及预拱度进行 较详尽的分析。采用桥梁博士Ｖｅｒｓｉｏｎ ３．０进行校核 计算。代表性的施工阶段计算简图如图２。 （ｂ） ｒ巾『Ｉ｛怂僭阶段简 图２悬臂阶段计算简图 根据已有工程经验［，一 ，在采用软件的计算结 果上，设置附加预拱度边跨为３ ｃｍ，中跨跨中为５ ｃｍ，图３为关键施工第４１、４２阶段时主梁各截面最 大、最小正应力。由图３可知，在这两个施工阶段 中，最大压应力分别为１３．０７ ＭＰａ和１３．１６ ＭＰａ，施 工阶段的应力均满足要求。 其余各点按二次抛物线沿桥跨进行分配，以此 合理地预估后期的收缩徐变变形量。 水利与建筑工程学报 第９卷 干 一— ～ ３６ ５３ ７１ ８８ ｌ０６ — 、一ｌ： 需 。 １ ２３ １４ｌ １ ５８ 单元轴水平比例１：ｌ ００ 数值轴垂直比例１：ｌ ４ｌ （ａ）序幅施Ｊ。阶段庸 １ ３ １ ６ 弗ｑ Ｉ．ＦＸ ｒｌＨＩ承 １儿ｊ 』 ／Ｊ 缘一 缘 一 Ｒ Ｏ 轴水、ｒ比例１：Ｉ Ｏ０数值轴 直比例１：１ ４０ （ｂ） 幅施Ｉ．阶段应力Ｉ蚓 图３施工阶段应力图 ４施工监控实施方案 ４．１系统组成 每一个悬浇梁段都需要进行立模时、混凝土浇筑后 张拉预应力钢束前、张拉完预应力钢束后这三种工 况的标高观测，以便观测各点的挠度及箱梁曲线的 变化历程，以确保箱梁悬臂端的合拢精度及桥面的 成桥线形。 ４．２．１ ０ 块高程测点布置 施工监控涉及监控分析、施工、测试等方面的工 作。其工作程序如下： （１）监控分析人员根据现场测试及测量的各种 有关数据，及时地输入计算机对结构进行各种参数 的分析，从而确定下一阶段施工控制值，按程序发送 下一阶段施工工序通知单； （２）施工单位对各施工阶段进行现场测量（标 高、结构实际尺寸、施工偏差等），并及时掌握现场施 工荷载变化情况，将有关数据资料反馈给监控分析 人员； 布置０ 块高程测点是为了控制顶板的设计标 高，在各墩顶面标记出固定水准点，作为以后各悬浇 节段高程观察的基准点。 （１）各墩柱及０ 块施工完毕，悬浇施工前应测 量０ 块的竣工位置。要求测量０ 块两端部顶面共 计８个点的标高，布置如图５所示。 （３）测试人员测试出控制截面混凝土的应力状 态，量测控制点的温度，将有关资料反馈给监控分析 人员： 删］ 二二］ 、、—————————————／【 （４）重复上述步骤进行下一阶段施工控制，直 到大桥合拢。整个工作程序见图４。 图５ ０ 块标高测点布置示意图（单位：ｅｍ） （２）线形测量受温度影响很大，因此测量应在 气温相对稳定时段进行，且应保证在一定时限内完 成，并同步测量环境温度、应力等。 （３）要检查每段的轴线位置，在浇注３段左右 图４监控系统组成 后应对桥梁轴线进行一次复核。 ４．２．２悬浇节段高程测点钢筋用红油漆标记 各悬浇节段在其端部设置标高测点。采川，／，ｉ４ 俐筋，币 顾板Ｉ 钢筋点 。ｔ连接 测 （钢 施ｌ 过 １ ｘ，Ｊ ４．２线形测量 挠度及平而化置观测资料是施Ｔ控制中控制成 桥线形最卡 的依 ，尤为弧要 第６期 梁峰，等：某变截面连续箱梁施工监控技术与实践 １３７ 筋）外露混凝土表面２ ｃｍ，悬浇阶段高程控制点布 须进行应力跟踪观测。该项观测在每一施工阶段都 置同图５。 要进行，并贯穿整个施工过程，且应力测试时间应选 ４．３应力测量 在气温稳定时段与高程测量同步进行。 除主跨结构线形及位移监测外，主跨结构应力 选取施工过程中受力不利的截面为控制截面。 监测也是施工控制的一个重要监测内容，通过该项 主梁主要选取１ 节段、跨中截面共３个控制截面设 应力监测可迅速知道主跨受力状况，及时判定主跨 置测点。每个截面布置８个测点，如图６。 应力是否超限，从而可知道主跨安全状况。因此，必 图６箱梁应力测点布置图 ４．４温度测试 温度是影响主梁挠度的最主要因素之一，特别 ５施工监控监测数据及分析 是昼夜温差，可能引起主梁悬臂端较大的挠度变化， ５．１桥梁标高监控 不同的太阳照射方向将会引起桥墩的挠曲变形，从而 桥梁标高监控结果如图７、图８所示。从中可 使主梁产生偏转，季节温度的变化也将导致结构的变 以发现，桥梁成桥阶段竖向变形值对称，与设计值吻 形。因此，温度的现场测试选温度相对稳定的时刻， 合较好。左幅桥跨中标高扣除二期恒载，留有８．１ 一般选清晨日出之前进行，以消除日照温差的影响。 ｃｍ的富裕预拱度，边跨留有３．９ ｃｍ及３．９ ｃｍ，右幅 温度测试采用埋设高阻值热敏电阻ＳＷＦ３—１Ｚ， 桥跨中标高扣除二期恒载，仍留有１０ ｃｍ的富裕预 用ＦＬＵＫＥ４５高精度数字繁用表测读。高阻值热敏 拱度，边跨留有２．７ ｃｍ及３．６ ｃｍ，基本满足后期混 电阻不受导线长度的影响，误差为±０．２℃，安设比 凝土徐变收缩、预应力损失等因素的要求，从而确保 较方便。由于本桥跨径小，悬臂段短，根据工程经 了桥梁在长期的运营阶段能够保持平顺的线形和合 验，可以不进行专门的温度测试，只需在温度变化大 理的内力状态。可见，主梁高程及线形变位控制达 的季节，不同温度时段进行变形监测，依此修正立模 到了较高的精确度，结构变位及高程变化特点符合 标高，即可达到控制精度 预应力混凝土连续箱梁特点。 ３５９ ０ ３５８ ９ ３ ５８ ８ ３５８ ７ 蜷３５８ ６ ３５８．３ ３５８ ２ ｏ ４ ８ １２ １６ ２０ ２４ ２８ ３２ ３６ ４ｏ ４４ 施』 节点号 图．７左幅桥面设计标高与实测标高线形比较 ５．２桥梁截面应力监控 间选在气温稳定时段与高程测量同步进行的。 除主跨结构线形及位移监测外，主跨结构应力 不同监控断面各应力监测点位如图９所示。边 监测也是施工控制的一个重要监测内容，通过该项 跨底板预应力束张拉后其实测应力如表１所示，中 应力监测可迅速知道主跨受力状况，及时判定主跨 跨底板预应力束张拉后其实测应力如表２、表３所 应力是否超限，从而可知道主跨安全状况。因此，对 示。其中箱梁混凝土弹性模量取３．８×ｌＯ４ ＭＰａ。 整个施工过程进行了应力跟踪观测，且应力测试时 １３８ 水利与建筑工程学报 第９卷 ｇ＼恒嚣目蜷 ３ ５ ３ ３ ３ ５ ５ ５ ３ ５ ３ ３ ３ ５ ５ ５ ３ ５ ９ ８ ８ ８ ８ ８ ８ ８ ８ ０ ９ ８ ７ ６ ５ ４ ３ ２ 图８右幅桥面设计标高与实测标高线形比较 图９应力监测点位示意图 表１左幅边跨合拢段应力 单位：ＭＰａ ６结语 表２左幅中跨合拢段应力 单位：ＭＰａ 桥梁施工监控作为桥梁施工技术的重要组成部 分，对于桥梁施工宏观质量控制，保证桥梁建设安全 有着非常重要的意义。本文对主桥的施工进行了逐 节段监控，并依据实测有关参数对理论模型加以修 正，通过监测数据的对比分析表明，实测应变值扣除 收缩徐变的影响，应力值与理论值基本一致；实测应 力值在规范和设计限值范围内；桥面纵、横、侧线型 均流畅平顺。工程实践表明，该大桥所采用的施工 方法与监控方案合理可行，能满足工程的要求，可为 同类型桥梁的施工控制提供借鉴。 参考文献： ［１］ 向中富．桥梁施工控制技术［Ｍ］．北京：人民交通出版 社，２００１． ［２］黎双邵，张勇，黄沛．监测与监控技术在桥梁施工中的 作用［Ｊ］．中国港湾建设，２００８，２（２）：５７—５８． ［３］余建球．桥梁施工监控实施方案［Ｊ］．江西建材，２０１０， 表３右幅中跨合拢段应力 单位：ＭＰａ （２）：８０－８１． ［４］李松，陈钒，唐英．大跨度桥梁悬臂施工集成化监控 系统设计［Ｊ］．四川Ｉ建筑，２００５，２５（３）：６１—６２． ［５］任伟，李闻涛，许世展，等．大跨径桥梁施工监控精细模拟 及数据分析［Ｊ］．西安科技火学学报，２００９，２９（５）：５５４－５５８． ［６］范立础．预应力混凝十连续梁桥［Ｍ］．北京：人民交通 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