施 工 技 术
CONST RUCTI O N TECHNOLOGY 2008年12月
第37卷 增刊
丁 锋
(中铁电气化局集团有限公司，北京 100036)
[摘要]结合西安某4跨预应力连续桥梁工程，着重介绍了大跨度桥梁悬臂法挂篮施工过程中应力状态和几何线形 等的监测控制。在消除环境温度和桥上临时荷载等测量数据的影响后，与设计控制值进行比较、分析和判断，以便总体把握结构的状态，确保结构施工安全。 仓库监控[关键词]大跨度桥梁；悬臂法挂篮；监测控制
[中图分类号]T U393.3 [文献标识码]A [文章编号]100228498(2008)S120214203
Con structi on M on itor i n g Con trol of
Can tilever Hang i n g Ba sket i n L ong 2span Br i dge
D ing Fe ng
(China CREC Rail w ay Electrification B ureau Group Co .,L td .,B eijing 100036,China )
Abstract:Combining with s ome f our -s pan p restressed continuous bridge engineering in Xi ’线材生产
an,the monit oring contr ols of stress state and geometric align ment during cantilever hanging basket constructi on of l ong -s pan bridge are intr oduced .Af 2ter eli m inating the influences of envir on mental te mperature and te mporary l oads in bridge,monit oring contr ol values are compared and analyzed with design values t o gras p wholly the state of structure and t o ensure constructi on security .
Key words:l ong 2s pan bridge;cantilever hanging basket;monit oring contr ol
[收稿日期]2008207207
[作者简介]丁 锋，中铁电气化局集团有限公司工程师，北京市万寿路南口金家村一号 100036，电话:(010)51872003,E 2mail:df0606@126
1 工程概况
西安快速干道一期东段第九标段K18+657168～
K18+861168立交桥工程跨越陇海线铁路(K1067+316)，为3跨变截面、1跨等截面共4跨预应力连续桥
梁。桥全长204m，主跨72m，边跨44m，左右半幅不对称布置，左幅44m +44m +72m +44m，右幅44m +72m
+44m +44m 。桥面总宽(13×2+4)m，桥面总面积5304m 2
。该桥跨越陇海下行铁路正线和西安东站牵
出线一条，与铁路斜交角度23°40′00″，均为电气化铁路，轨面距梁底高度815m，至承力索高718m 。
本桥桥面横坡115%，主梁采用单箱室大悬臂截面，两侧翼缘悬挑长各315m，箱梁顶宽1310m，箱梁底宽由主墩墩顶510m 向两边渐变为5154m，支点处梁高
318m，跨中及边跨梁高210m，梁底按圆曲线形变化。
两腹板斜置，主梁顶板厚0125～0155m，翼板厚0115～
0145m，腹板厚0157m，箱梁设有纵、横两向预应力筋。
桥梁为直线桥，位于竖曲线上，凸竖曲线半径4800m，两侧纵坡分别为3122%和01430%。
2 施工方案
根据设计要求，主跨采用挂篮悬臂法、边跨采用支架现浇法施工。挂篮及中跨合拢段吊架采用型钢支架制作,0号(见图1)现浇段支架采用万能杆件拼装而
图1 T 构总体布置
成，边跨现浇段支架采用碗扣式脚手架拼装。现浇部分共分8个节段对称施工。左右两幅2个0号现浇节段长12m，合拢段长2m，其它各节段长315～410m 。主跨挂篮后横梁截面如图2所示。
3 主要技术参数
1)施工荷载 ①最重梁段(3号) 8013t;②最长
梁段(7、8号)400cm，自重28152×215=7113t;③0号块梁体重量 413155t,0号块梁体两侧端面截面惯性矩I =14192m 4
;④施工荷载 200kg/m 2
，共计1014t 。
2)采用C50混凝土，弹性模量E =3145×104
N /mm 2
。3)挂篮技术指标 ①挂篮自重4616t，挂篮质量与
梁段混凝土的质量比:4616/8013=0158>015，挂篮偏重;②挂篮抗倾覆稳定系数≥115;③整体变形f ≤L /
4
12
图2 挂篮后横梁截面示意
400，局部变形<5mm 。4 技术难点
采用挂篮悬臂法施工大跨度预应力混凝土连续梁桥属于无支架施工法的一种，其实质是利用悬臂施工的原理，依托墩柱两侧临时支架在桥墩两侧对称进行施工，形成自平衡体系，逐节段移动挂篮进行浇注，如此循环直至合拢，结构由悬臂状态经体系转换变为稳定安全的连续梁。利用连续梁成桥设计的负弯矩预应力筋为支承，是连续梁分段悬臂浇注施工的受力特点，这样也就增加了结构受力的复杂性和施工难度。悬浇过程中各独立T 构梁体处于负弯矩受力状态，随着T 构的依次合拢，梁体也依次转化为正负弯矩交替布置形式，而悬臂施工就是靠合拢段底部预应力的张拉来适应这一体系转化的，因此在合拢段预应力张拉前确保其混凝土质量和减小可能产生的正弯矩尤其重要。桥梁的最终应力状态和几何线形的控制是挂篮悬臂法施工中最为困难的问题之一。此外，受铁路行车振动等不确定因素的影响，梁体受力、变形复杂。所以，在施工过程中，必须对主梁的线形和控制断面应力进行监测，在消除因环境温度和桥上临时荷载等测量数据的影响后，与设计控制值进行比较、分析和判断，以便总体把握结构的状态，确保结构施工安全。
5 监控原理
监控的主要内容有：主梁挠度、控制断面应力、支墩变位、临时支墩反力、中轴线偏差、裂纹观察等。
施工控制阶段分为挂篮前移立模完毕、试压前后、浇注完成和预应力张拉后，均应对各测点进行量测。施工监测控制基本原理如图3所示。施工监控流程为：梁体各测点布设→控制阶段量测各测点的标高、墩柱水平位移、应力等观测变量→计算分析→预报下一节段施工参数→确定梁体端面竖向位移、各截面测点应力限制范围→理想的梁体线形、应力变化→施工输出→进 入下一节段施工监控。
图3 施工监测控制基本原理
6 监测控制
611 梁体结构线形及位移监测
1)观测时间
在施工过程中，每一现浇梁段都需要进行混凝土浇注前、浇注后、预应力张拉后的标高观测。为尽量减少温度的影响，高程观测安排在早晨太阳出来前完成。
开关柜测温装置施工控制的任务是使桥梁结构的实际状态尽可能与设计状态一致，是通过施工过程监测来控制和实现的。通过大跨度桥梁混凝土悬臂现浇节段已产生的标高偏差，预测后续节段施工中可能发生的偏差，从而对其立模标高进行调整。梁端头预抬高量调整值由以下
4部分组成：梁体的设计预拱度、挂篮的弹性变形、挂
篮的非弹性变形、临时支墩和基础发生沉降的影响值。
2)监控方法
梁体结构线形监控将观测点布置在腹板处的桥面板上。这些观测点使用专门制作的钢筋或普通螺栓埋置，并用钢管保护，以确保观测点在施工过程中的安全。主梁线形测量采用闭合水准测量，需要精密水准仪1台。在主梁每个节段的施工周期内，测量3种工况的线形变化，即挂篮前移就位并固定、混凝土浇注后及纵横预应力张拉完毕后3个阶段，这3个阶段要对浇注的所有节段的线形观测点进行观测，并且尽量消除温度对梁体的影响。每个阶段梁体端面挠度理论计算简图如图4所示。 3)高程测点布置
①0号块高程测点布置 在0号块上布置高程测点用以控制顶板的设计标高，同时也作为以后各现浇节
段高程观测的基准点。每个0号块的顶板各布置9个高程点，测点位置如图4所示。观测点用专门制作的钢筋或普通螺栓直接焊接在顶板钢筋上。平面布置如图5所示。②各现浇节段的高程观测点布置 每个节段各设2个测点，对称布置在翼板与腹板外交点，离待浇块件前端15cm 。两座跨线桥的左、右幅桥梁均按上述要求进行结构位移监测。通过桥梁平面控制网
KG D4、KG D3和高程控制点来精确测定局部控制点的
平面位置和高程。局部控制点用来控制各个梁段挠度观测点和后视点，局部控制点在施工完成一定数量梁段或重要环节时经过校准，以保证局部控制点能满足精度要求，同时观测承台控制点标高变化，监测基础沉降和墩柱压缩变形。定期对各个控制点进行联测，防
5
122008增刊丁 锋：大跨度桥梁悬臂法挂篮施工监测控制
止控制点在施工期间发生位移，从而导致测量数据不真实，最后无法判断数据的虚实而影响悬臂施工
。
图4
箱梁截面测点布置示意
图5 0号块高程测点平面布置示意
如果临时支架发生下沉变形，将导致梁体开裂。所以，在梁体与支架之间布置自锁式油压千斤顶，对支架变形和支顶反力进行测试，综合全桥应力和线形监控结果，对施工进行控制和调整。
612 施工应力监测
1)观测时间
每节段混凝土浇注前，浇注后和预应力张拉前测读数据，尽量选择在早晨太阳出来前完成测读。
2)应力观测点布置
在大桥的关键截面处，即箱梁的1号块、L /4、L /2等共7个截面布置应力测点。
上部结构(箱梁)的每个测试截面布置14个或12个应力测点。选定左半幅(先期施工)各T 单元作为箱梁应力观测对象。1号块截面共布置14个测点，除腹板2个测点与水平成45°方向布置外(测主应力)，其余12个测点均为顺桥向布置；其它截面12个测点
贴片变压器
(无腹板测点)均为顺桥向布置。
3)应力计的埋设
测试手段采用埋设于梁体底板与腹板中的钢弦式应力计和配套的频率接收仪及混凝土压力计进行。每一现浇段待模板支毕，钢筋绑扎完成后，即埋设应力计。应力计按预定的测试方向固定在主筋上，测试导线引至混凝土箱梁内表面。待此项工作完成后，方可进行混凝土浇注。施工过程中应注意对应力计和引出
导线的保护。
613 主跨箱体温度观测
对主跨混凝土进行温度监测，以获得与应力及位移相对应的大气温度以及主跨箱体温度，为控制分析服务。①测读时间 与应力传感器同时测读;②测点布置与传感器埋设 考虑到各个T 构的温度大致相同，故只选左幅2号墩的一个悬臂作为温度测试对象。共设两个观察截面，每个截面各布置10个温度测点。温度传感器附着在钢筋上，作防潮和防机械损伤处理
后埋入混凝土内，测试导线引到混凝土表面。应注意保护导线及传感器在施工过程中不受损伤。
614 预应力束管道摩阻损失的测定
在进行张拉时，管道摩阻力会造成应力不同程度的损失。在钢索两端及L /4、L /25个截面上布置测点。在预定的测点位置，将波纹管开孔，并在箱顶板表面(P10号束)箱梁箱室内表面(P2号)按100mm ×
150mm 预留孔。每束钢束先定2根钢绞线(其位置应
靠近预留孔)，然后在钢绞线上布置应变片，每个测点位置视操作空间的大小布置1～2个。
615 裂纹观测
在施工过程中对端头附近梁体和经结构设计分析易产生裂纹的部位进行重点定期跟踪观察，以确定其产生和发展的时间和工况，分析判断裂纹发生、发展的机理，采取相应的对策。
7 数据分析
1)材料参数 全桥所用应力传感器为钢弦式应力
计，其弹性模量为E g =200GPa，截面面积A 1=012011
m 2
。上部结构混凝土弹性模量按实验室试验值取用,
钢筋与混凝土的弹性模量比值n =E g /E h ≈5171。
2)截面几何性质 按钢筋混凝土换算截面法，分
别求得各控制截面相应的换算面积A 0和换算截面惯性矩I 0。应力(或应变)传感器埋设位置距离箱梁顶板与底板均为01078m 。根据截面几何性质，可求得应力传感器距各控制截面中心的距离Y s 和Y x 。Y s =h s
-01078,Y x =h x -01078(h s ,h x 分别为各控制截面中
发票导出
心距离截面顶、底缘距离)。
8 结语
2002年底该桥施工完毕，各项指标均符合设计及
规范要求。
1)结构变形控制 ①成桥后线形(标高)
±50mm;②合拢相对高差±30mm;③轴线符合《公路桥涵施工技术规范》JTJ012289。
2)结构应力控制 ①结构在自重下的应力与设计
相差控制在±5%;②结构在施工荷载下的应力与设计应力相差控制在±5%。
612施工技术2008增刊
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