郭靖宇，王中民，刘凤侠
（阜阳市公路管理局，安徽 阜阳 236000）
0 前言
对于大跨度连续梁桥，实际施工时，结构弹性模量、自重、预应力、挂蓝变形、混凝土收缩徐变系数、施工临时荷载、温度对结构的内力和变形存在随机影响，桥梁的线形、应力测量也存在误差，这样，结构的原理论设计值与实际测量值难以一致，两者之间会存在偏差。值得注意的是，某些偏差（如主梁的竖向挠度误差）具有累积的特性。若对偏差不加以及时有效的调整，随着主梁悬臂长度的增加，主梁的标高会显著偏离设计值，造成合拢困难或影响成桥的内力和线形，主梁的应力有可能发生积聚而超出设计安全状态，以至发生施工事故。波形钢腹板组合梁桥是一种新型的钢混组合结构，研究其施工过程中的受力分析尤其必要。
1 工程实例
1.1 工程简介
G105线南照淮河公路大桥地处颍上县南照镇和霍邱县周集镇，是跨越淮河、连接阜阳与六安的重要通道。该桥建成于1999年，桥梁全长2328m，全宽20.5m，水泥混凝土桥面。跨径纵向布置（阜阳至六安方向）为（65+98+65）连续波型钢腹板组合梁和（38+68+38）连续波型钢腹板组合梁结构。基础均采用钢筋混凝土钻孔灌注桩，桩径1.5m，主桥墩身为双向下缩型空心墩，南岸跨堤段主墩为实体矩形墩。
主桥上部结构共划分15个节段，0#块节段长度5.2m，1#块～5#块节段长度3.2m，6#块～11#块节段长度4.8m，13#块～15#块节段长度4.8m，12#块合拢段3.2m。主桥墩顶梁高为6.0m，跨中梁高为2.8m。主桥节段划分见图1所示。
图1 主桥施工节段划分（单位：cm）
1.2 监控内容
1.2.1 线形监控
桥梁的成桥线形对桥梁的内力影响很大，因此，变形的控制在施工过程中十分重要。对于大跨径波形钢腹板变截面连续梁桥而言，悬壁挂篮现浇施工是其主要施工方法，施工过程中应根据施工工序给出每梁段合理的立模标高，将实测值与理论值进行综合对比，根据其差异对理论值进行修正，再确定下一阶段的施工立模标高。
本桥监控立模标高计算采用公式如下：
为了保证桥梁施工过程上的线形，在混凝土顶板布置5个变形测点，底板布置3个变形测点高程观测点布置在离块件前端10cm处，采用Φ16钢筋在垂直方向与顶板的上下层钢筋点焊牢固，并要求竖直。测点（钢筋）露出箱梁混凝土表面5cm，测头磨平并用红油漆标记。
图2 变形测点布置图
1.2.2 应力监控
结构关键截面应力监测是桥梁施工监测的重要内容之一，悬臂施工的连续梁由于施工步骤的推进，使每个截面的应力发生变化，因此通过对关键截面的应力进行监测可以对应力进行及时预报，如发现施工过程中应力超出允许值，就应该及时查明原因并及时处理。桥梁在悬臂施工阶段，主梁最不利截面为悬臂根部截面；在合拢后，除悬臂根部截面外，跨中合拢截面也是最不利截面。因此主梁根部截面和跨中截面为监测控制截面，在施工过程中应加强测试。主桥上部结构（65+98+65）m总共布置7个应力测试截面。分别为主跨的1/2L截面、1/4L截面、箱梁根部截面、边跨1/2截面、1/4截面。
图3 测试断面布置示意图（单位：cm）
图4 B、E、C、F截面应力测点布置图（支点截面）
2 施工仿真计算
2.1 仿真计算
张拉过程中理论计算对指导施工方案及保证工程质量方面有很重要的作用。本工程施工过程中对各施工工况模拟，并根据现场实测的数据信息对比，及时调整，科学指导施工。本计算采用midas civil有限元计算软件。
2.2 仿真监控原则
主桥箱梁施工方法都采用悬臂施工法：墩顶块件（即0号块和1号块或0号块）采用在支架现浇施工，其它梁段采用挂篮悬臂对称、平衡浇筑施工，边跨现浇段采用支架现浇施工，各单“T”浇筑至最大悬臂后，先浇筑边跨合龙段，拆除边墩的所有支架之后，浇筑中跨合龙段，张拉剩余预应力束，拆除主墩临时固结完成体系转换，成为三跨连续箱梁，完成二期恒载施工。
挂篮悬臂施工一个梁段称为一个阶段，每阶段可分六个工况：①挂篮前移定位立模；②钢腹板安装就位；③底板混凝土浇筑完毕；④顶板混凝土浇筑完毕；⑤预应力张拉，管道压浆；⑥挂篮移动。
在整个施工过程中对每阶段五个工况、边（中）跨合龙前后、最终成桥前的应力与变形进行监测，以这些监测值为依据，进行有效的施工控制。
应变测试和变形测量贯穿到了整个施工过程中，对测量数据的处理分析及其重要。
对于应变而言，其判断依据是根据修正后的理论状态与实际状态相比较，施工过程中结构的实际应力与设计相差宜控制在+5%以内；对于变形而言，其判断依据是根据修正后的理论变形并考虑挂篮变形等施工因素的综合因素，每节段平面线形控制精度为：桥轴线偏差＜1cm，结构变形测量精度：±2mm。
对测量数据进行分析是保证监测质量的前提，对测量实际数据处理方法主要通过与计算的理论数据相比较的方法进行，当实际数据与理论数据相差较大时，需复核现场和理论数据确认主因并解决后，方可进行下一梁段施工。
图5 波形钢腹板悬臂施工
2.3 监控数据分析
施工过程采用MIDAS CIVIL桥梁专用软件进行分析，全桥共划分50个单元，51个节点。计算共分32个施工阶段。
从图6、图7可知，最大悬臂施工阶段截面最大压应力为10.80MPa，小于18.76MPa，最大拉应力为0.31MPa，小于限值 1.68MPa；从图 8～ 图 11可知，截面最大压应力为11.10MPa，小于18.76MPa。因此，通过理论分析可知，桥梁在施工过程中满足安全性要求。
①线形监控结果
图6 最大悬臂施工阶段截面上缘正应力图（MPa）
图7 最大悬臂施工阶段截面下缘正应力图（MPa）
图8 中跨合拢后截面上缘正应力图（MPa）
图9 中跨合拢后截面下缘正应力图（MPa）
图10 二期恒载施工完成后截面上缘正应力图（MPa）
图11 二期恒载施工完成后截面下缘正应力图（MPa）
图12 主桥实测线形
在悬臂浇筑阶段，对箱梁底板、顶板、钢腹板高程进行控制；中跨合拢段张拉后，测量合拢后全桥各截面顶面高程。高程最大偏差为20mm，在±20mm以内，符合规范要求；相邻阶段高差在10mm以内，符合规范要求；合拢高差6mm，小于20mm，符合规范要求；由图12可看出合拢后箱梁线形接近理论线形。
②应力监测结果
应力监测从上部结构0#块施工开始，在各个块段的混凝土浇筑前后、预应力张拉前后、挂篮移动前后测量所有已施工梁段控制点内力，且通过对关键截面的应力监测来及时指导桥梁施工，最终保证桥梁的施工安全和成桥合理内力。悬臂施工节段和合拢后，应力状态满足规范要求。实测结果以截面D（中跨跨中截面）应力监控结果展示，正号表示受拉，负号表示受压。
3 结论
通过监控有效控制桥梁在施工过程中满足安全性要求，正常使用极限状态下，标准组合、作用短期效应组合下法向应力满足规范要求。高程最大偏差为20mm，在±20mm以内，符合规范要求；相邻阶段高差在10mm以内，符合规范要求；合拢高差小于20mm，符合规范要求；合拢后箱梁线形接近理论线形。应力监测从上部结构0#块施工开始，在各个块段的混凝土浇筑前后、预应力张拉前后、挂篮移动前后测量所有已施工梁段控制点内力，且通过对关键截面的应力监测来及时指导桥梁施工。根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTG D62-2004要求，施工阶段预应力钢筋混凝土构件C50混凝土容许压应力应小于 22.68MPa（657με），拉应力应小于 1.855MPa（54με）。受力状态满足要求。本桥梁监控成功将在施工流程，技术管控、施工组织、技术创新等多方面得到总结与提高，并凝练成相关总结报告，为今后施工同类波形钢腹板桥的施工提供监控原始依据以及宝贵的实践经验。
