【多跨刚构——连续梁监控技术研究】 钢构连续梁

　　1 项目概要　　广梧封开西江大桥位于广梧高速公路封开连接线起点位置，横跨西江，主桥跨径组合为（66m+120m+2×138m+120m+66m）=648m，为六跨预应力砼连续-刚构组合体系，墩身采用单薄壁墩，墩高33m左右。其中15#、19#墩为连续墩，16#、17#、18#为固结墩。A12#梁段为不对称块，施工时需在另一侧同步加载平衡重方能进行浇筑。
　　封开西江特大桥主桥具有墩高，跨数多，最大悬臂长度大，以及存在不对称梁段等诸多特点，为了确保主桥在施工过程中结构受力和变形始终处于安全的范围内，且成桥后的主梁线型符合设计要求，结构恒载内力状态接近设计期望，在主桥施工过程中必须进行严格的施工控制。
　　对于分节段悬臂浇筑施工的预应力混凝土连续刚构桥，施工控制根据施工监测所得的结构参数真实值进行施工阶段计算，确定出每个悬浇节段的立模标高，并在施工过程中根据施工监测的成果对误差进行分析、预测和对下一立模标高进行调整，以此来保证成桥后桥面线型、合拢段两悬臂端标高的相对偏差不大于规定值，以及结构内力状态符合设计要求。通过施工过程的数据采集和严格控制，以保证结构的受力合理和线型平顺，避免施工差错，尽可能减少调整工作量，并通过检测监控施工中的结构（含主要临时结构）应力、应变和位移，确保施工安全和过程结构稳定。
　　2 项目前期研究及工作基础
　　（1）施工仿真计算
　　采用成熟的施工控制软件（BAS3.0、平面杆系程序GQJS9.0、空间分析程序Midas Civil和SAP2000等结构计算通用软件）对本桥进行施工控制仿真计算，复核设计计算所确定的成桥状态和施工状态，即对施工过程进行实时仿真，并形成相应的施工仿真分析计算文件。
　　按照施工和设计所确定的施工工序，以及设计所提供的基本参数，对施工过程进行计算，得到各施工状态以及成桥状态下的结构受力和变形等控制数据。主要有：
　　1）各施工状态下以及成桥状态下状态变量的理论数据：主梁标高、墩顶偏位以及控制截面应力应变。
　　2）施工控制数据理论值：主梁各节段立模标高。
　　这些数据与设计方校对确认无误后作为连续刚构桥施工控制的理论轨迹。
　　（2）施工控制有关的基础资料试验数据的收集
　　1）混凝土龄期为3、7、14、28、90天的弹性模量试验以及按规定要求的强度实验；钢筋混凝土容重。
　　2）气候资料：晴雨、气温、风向、风速。
　　3）实际工期与未来进度安排。
　　4）挂篮支点反力及其他施工荷载在桥上布置位置与数值。
　　5）对挂篮及托架的强度、刚度及稳定性进行验算，并应指导加载试验，及时收集有关技术参数。
　　6）在施工控制中还应考虑主梁施工过程中堆放时间较长的各种材料，机具等的影响，作为临时荷载考虑。需要收集的临时荷载有：
　　① 须及时提供施工机具、人员的重量及变化情况；
　　② 一般应禁止在桥面堆放大量材料，如施工确实需要则须将放材料的重量、位置、时间等情况及时通告；
　　③ 在某个施工节段后因挂篮模板的减少导致自身重量的变化、挂篮拆除情况等；
　　④ 合拢前悬臂端压重的设置及拆除情况等；
　　根据设计要求及监控需要，应收集以上参数，以修正设计结构线型，为保证该桥成桥后满足设计要求奠定基础。
　　7）在施工合拢方式相对于原设计改变以后，对修改后的施工方式、修改后的机构进行预拱度的重新计算，并对结构进行内力验算。
　　3 项目研究开发实施方案
　　在确定研究项目后，首先组织项目部和有关人员进行数据的收集整理工作，主要是收集设计图纸中的基本信息，并与设计方、试验室沟通，得出需用的其他信息。连续刚构桥施工过程的影响参数较多。如：结构刚度、梁段的重量、施工荷载、砼的收缩徐变、温度和预应力等。为了消除因设计参数取值的不确切所引起的施工中设计与实际的不一致性，我们在施工过程中对这些参数进行识别和预测。对于重大的设计参数误差，提请设计方进行理论设计值的修改，对于常规的参数误差，通过优化进行调整。对监控方案的总体框架结构进行初步设计。多次邀请设计方召开专项会议对初步方案进行方案讨论、调整。
　　3.1 设计考虑要点
　　1）受力要求：反映连续刚构桥受力的因素主要是主梁的截面内力（或应力）状况。通常起控制作用的是主梁的上、下缘正应力。不论是在成桥状态还是在施工状态，要确保各截面应力的最大值在允许范围之内。
　　2）线型要求：线型主要是主梁的标高。成桥后（通常是长期变形稳定后）主梁的标高要满足设计标高的要求。
　　3）调控手段：由于悬臂施工属于典型的自架设施工方法，在施工过程中的已成结构（悬臂节段）状态是无法事后调整的，因此施工控制时要采用预测控制法。对于主梁内力（或应力）的调整，只能通过严格控制预应力束张拉力的大小来实现。对于主梁线型的调整，调整立模标高是最直接的手段。将参数误差以及其他因素引起的主梁标高的变化通过立模标高的调整予以修正。
　　3.2 实施方案
　　实施方案主要包括：1）施工过程结构变位、应力、应变和温度观测；2）对未来梁段设计参数误差进行预测；3）预告主梁下阶段立模标高；4）重大设计修改。
　　施工一个梁段称为一个阶段，为了改善施工过程中的挂篮和混凝土主梁的受力，每阶段分成3个工况：
　　① 挂篮前移并定位立模；
　　② 浇注全部混凝土；
　　③ 预应力张拉。
　　在各个工况中，主要测试内容如下：
　　（1）主梁挠度观测和平面坐标观测
　　1）测点布置：每一梁段悬臂端20cm左右截面梁顶设立3个标高观测点，同时也作为坐标观测点。同时设立3个临时标高观测点，作为当前梁段控制截面梁底标高用，并给出对应的测点的高程关系。
　　2）测试方法：用精密水准仪测量测点标高，每一个节段完成后应对全部已完梁段主梁挠度复测一次。