论阜六铁路大跨度连续梁施工监测与控制

摘要： 本文结合颍河特大桥主桥（连续箱梁桥）悬臂浇筑施工监控，对大跨度预应力混凝土连续梁悬臂浇筑施工控制技术进行了深入的研究工作，阐述了大跨度连续梁施工监测与控制，为大跨度连续梁施工提供借鉴。

Abstract： Combined with Ying River Extra Large Bridge （continuous box girder bridge） cantilever casting construction monitoring， this paper deeply researches the large-span prestressed concrete continuous beam cantilever casting construction control technology and describes the large-span continuous beam construction monitoring and control， provides the reference for the construction of large-span continuous beam.

关键词： 连续梁；悬臂浇筑；混凝土；特大桥

Key words： continuous beam；cantilever casting；concrete；extra large bridge

中图分类号：U445 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）03-0116-02

1 研究背景

目前，上海铁路局已把桥梁施工控制纳入施工管理工作中，主要从人工测量、分析与预报发展进行自动监测和分析，由计算机进行自动控制，这样会形成比较完善的桥梁施工控制系统。我们在施工中，除了重视对桥梁施工的控制，还要重视桥梁服役状态的控制工作。在桥梁中埋设测点，主要是为了避免突发事件的发生，方便随时了解桥梁的健康状况。

2 工程简介

颍河特大桥是阜六铁路主跨长度最大的桥，连续箱梁全长261.7m，计算跨度为（70+120+70）m，设计桥面总宽度为13.5m，其中箱梁底宽6.8m。全桥共分为67个梁段，悬臂浇筑法施工，采用C55耐久性混凝土；其中0#梁段长度13m，一般梁段长度分成3.0m、3.5m、4.0m，合龙段长度2.0m，边跨现浇段长度9.85m。

3 连续梁悬臂浇筑施工阶段应力（应变）监测

3.1 连续梁应力（应变）测点布置 为获取桥梁应力监控数据，共设置14个监测截面，每截面设6个应变计，顶板应变计布置在顶板顶部主筋下方，底板应变计布置在底板顶层主筋的下方。根据监控方案与施工进度，定期读取并记录应变计读数。以0#块张拉前应力为基准，提取关键工序前后的应变数值进行分析。

3.2 应力监测结果分析 通过对0#块监测截面应力、4#块应力、7#块应力、8#块应力和13#块应力监测的数据分析，可以得出在混凝土浇筑后，顶板压应力有减小或不变，底板混凝土压应力有增大。这样预应力钢筋张拉后就会增加混凝土压应力，底板混凝土压应力增加较小或略有减小。顶板混凝土的应力变化更为活跃，顶板压应力大于底板压应力。

4 连续梁悬臂浇筑施工阶段温度监测

桥梁基础、承台和主梁等大体积结构，由于施工期间水泥的水化热反应就会导致温度产生变化，在受到约束时就会产生较大的温度应力，这样就会引起砼开裂。产生的裂缝对结构的承载力、防水性能和耐久性等都会产生很大的影响，因此，在桥梁结构大体积的砼施工过程中，需要定期进行温度监控，这样才能对温控措施进行指导。

4.1 水化热分析

4.1.1 38号墩和38号墩0#块水化热温度监测 温度测点布置如下：顶板和腹板的沿厚度方向布置3个温度传感器，0#块内侧和外侧分别布置一个温度传感器，用来监测环境温度。浇筑完成后3-4小时开始温度采集。

4.1.2 水化热监测结果分析

对37和38号墩0#块的水化热监测情况统计规律：

①37号墩0#块顶板芯部最高温度为68.9℃，顶板外侧最高温度为41.7℃，顶板内侧最高温度为50.3℃。顶板内侧和内环境温差最高为47.3℃，顶板外侧与外环境温差最高为42.1℃。37号墩0#块腹板芯部最高温度为72.1℃，腹板外侧最高温度为26.3℃，腹板内侧最高温度为51.2℃。腹板内侧和内环境温差最高为41.2℃，腹板外侧与外环境温差最高为25.6℃。

②38号墩0#块顶板芯部最高温度为68.1℃，顶板外侧最高温度为50.9℃，顶板内侧最高温度为48.5℃。顶板外侧与外环境温差最高为50.6℃。37号墩0#块腹板芯部最高温度为55.5℃，腹板外侧最高温度为45.7℃，腹板内侧最高温度为36℃。腹板外侧与外环境温差最高为51.6℃。

③混凝土浇筑完1天左右，水化热温度达到最高值。水化热产生的温度变化对混凝土养护的影响不能忽略。水化热反应一般会持续一周左右，之后温度趋于平稳。

④顶板中间测点和腹板中间测点温度最高，靠外侧测点温度最低。这是由于中间混凝土散热不好而外侧混凝土散热充分所致。

4.2 温度场分析 影响主梁挠度的最重要因素之一就是温度，而温度变化包括日温度变化和季节温度变化两个部分。季节温差对主梁挠度的影响比较简单，其变化是均匀的，可采集各节段在各施工阶段的温度，直接输入即可计算挠度。相对季节温度变化而言日温度变化较为复杂，尤其是不容的日照会引起主梁地板的温度差，使之发生挠曲引发墩身偏移。因此，为保证大桥施工达到设计要求内力状态和线形，必须对结构实际温度进行实地监测。

4.2.1 37号墩和38号墩各监测段温度监测布置 37号墩和38号墩悬臂段温度测点断面分别位于大桥各跨度的L/4、L/2，3L/4截面。特大桥的0#块，边跨的4#块、8#块、13#块以及中跨的7#块和中跨合龙段上布有温度测点。温度的采集采用带有温度监测功能的应变传感器，和应变一同采集。温度测点一般在顶板底板各布置一个。

4.2.2 温度场监测结果分析 从37号墩的各监测段的温度监测情况来看：①混凝土浇筑1天后由于水化热反应，温度达到最大值，之后温度下降，7天左右水化热反应完成，之后温度趋于平稳。②水化热反应完成以后，各监测点的温度变化受季节和环境的影响最大，温度基本上随季节和环境的温度变化而变化。③浇筑混凝土时，由于先浇筑底板，所以底板的温度升高比顶板温度升高快，水化热完成后，顶板和底板的温度都随环境温度变化。但由于日照原因，顶板温度比底板温度高。

4.3 竖向温度梯度监测

4.3.1 测点布置 为了测试多种季节条件下的箱梁温度场，结合施工进度情况，选取颍河特大桥46# T构中跨4号块和12号块附近截面（共两个截面）作为箱梁温度场的测试断面。

4.3.2 竖向温度梯度数据分析 通过数据分析可得出以下结论：①太阳辐射是影响混凝土箱梁温度场分布的重要因素；②在晴天时候，混凝土梁体温度变化明显；③在阴雨天情况下，混凝土梁体温度与外界气温变化缓慢，温度变化不明显；④箱梁体内的温度变化明显滞后于外界环境温度变化，一般在3个小时左右。通过对箱梁顶板、箱梁腹板和箱梁底板的数据分析，箱梁顶板温度从上表面到下表面下降的非常快，底板的温度沿梁高方向变化缓慢。经过数据对比，发现温度在箱梁顶板中间位置变化最为明显，在腹板顶处位置要比顶板中间位置变化缓和；温度在腹板中间位置相对稳定，腹板温度变化比顶板要小的多；而对于底板，太阳辐射也会对两侧的测点产生影响，温度值有一定的变化，而底板中间位置不受太阳辐射作用，温度较为稳定。

5 竖向温度梯度对结构变形影响的分析

5.1 试验方法及数据分析 因为0#块在温度变化过程中高程相对固定，在零号块墩顶位置选取高程基准点，在每个梁段前端位置设置高程测点。本次试验时的施工工况为13号块预应力筋张拉后，加上0号块前端，共有14个高程测点。对所选高程测点，进行了全天监测，观测高程随温度变化情况，以分析温度作用对施工期间梁体变形挠度的影响。

通过对中跨侧测点相对高程、边跨侧测点相对高程、中跨侧测点相对高程和边跨侧测点相对高程数据的比较分析，可以得出以下结论：①两侧数据基本对称一致，说明本桥两侧结构刚度等基本一致，标高稍有差别，是因高程测量工作受环境因素、人为读数习惯等影响所致；②早上11：00之前梁体基本上未发生下挠，在下午13：00以后所测数据中开始出现下挠的情况，14：00以后数据显示梁体变形下挠明显，晚上19：00仍然处在较大的下挠状态，原因为梁体温度变化滞后环境温度3个小时左右，环境温度大概在9：00左右以后上升较快，梁体温度则大概在12：00以后上升较快，并且应变在应力产生后一定时间才表现出来；③早上8：00到10：00有上挠的趋势，说明夜间负温差产生的作用在梁体内部一直到10：00左右仍有影响；④两天早上6：00多所测标高基本一致，说明夜间的负温差使得白天下挠的梁体在夜间上挠，在早上时刻，恢复到标高的基准状态。

5.2 环境温度对合龙精度影响 在合龙两端施工工况不同的情况下，环境温度的变化会对合龙精度产生较大的影响 ①环境温度对边跨合龙精度的影响。以最大温差为13.5℃计算，最大悬臂状态时，连续梁悬臂端部在温度作用下最大下挠10.6mm左右。而边跨直线现浇段在温度作用挠度变形较小，可以忽略不计。故在温度作用下，合龙口高差不是一个定值，它随环境温度的变化而不断变化。在合龙口锁定时就要考虑温度作用对合龙口高差的影响，从而对合龙口高差进行控制。②环境温度对中跨合龙精度的影响。以最大温差为13.5℃计算，最大悬臂状态时，连续梁悬臂端部在温度作用下最大下挠10.6mm左右，在临时固结拆除后，中跨合龙前悬臂端部在温度作用下最大下挠24.4mm。在两悬臂T构施工进度不一致的情况下，温度作用对两悬臂端的挠度影响相差较大，应予以重视，以尽可能消除温度作用对合龙的精度影响。

6 编制大跨度预应力混凝土连续梁悬臂浇筑施工监控指南

上海局建设处和合肥电化指挥部针对大跨度预应力混凝土连续梁悬臂浇筑施工监控编制了指南。包含：总则、术语、基本规定、监控计算分析、现场检测、监控实施组织和常见施工质量问题分析。

7 结论与建议

7.1 结论 ①影响悬臂浇筑铁路连续箱梁施工阶段受力状态的主要因素预应力大小、挂篮系统变形、温度梯度及环境温度变化。②预应力施工的精度对桥梁受力和线形有重要影响。③施工中挂篮系统变形监测是控制桥梁线形的主要手段。④箱梁温度梯度对桥梁变形的影响不可忽视。⑤合龙前对环境温度引起的桥梁变形进行监测对精确合龙有积极意义。

7.2 建议 ①严格按照施工工序进行施工，如遇特殊情况需要改变施工工序时，需要征得设计及监控单位的许可，并对结构产生的影响进行分析研究，及时提出施工应对措施。②做好安全生产措施，严格按照相关规定进行安全生产。③观测方法应符合相关要求，并对观测时间、观测时的日照情况和温度情况进行详细的记录。④支架现浇段的预压情况应进行详细的测量并做记录，并应设置可行的模板标高调节装置。⑤接近合龙时，应进行两悬臂结构标高联测，以便及时准确的对标高误差进行调节。

参考文献：

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