铁路预应力混凝土连续梁施工监控技术

铁路预应力混凝土连续梁施工监控技术

韩高耀

韩高耀

中交第二公路工程局有限公司西安市710065

摘要：为了推动我国铁路桥梁工程发展，以桔柑车站特大桥为例介绍了预应力混凝土连续梁，并且从变形计算与受力分析、立模标高与线形监控、应力监测三个方面阐述预应力混凝土连续梁施工监控技术的应用，最终得出结论，混凝土连续梁施工监控是保证工程质量的重要工作。

关键词：混凝土连续梁；挂篮悬臂法；施工监控；预测控制

桔柑车站特大桥里程范围为DK389+004.57～DK389+570.32，桥中心里程为DK389+286，孔跨布置为2[5-32m]+4[（4-32）m+（48+80+80+48）m]，全长565.75m。主桥上部采用（48+80+80+48）m预应力混凝土连续梁，为跨越桔柑沟而设计，设计行车速度200km/h，下部9、10、11、12号墩采用钢筋混凝土圆端型桥墩，最高墩为15.5m，钻孔桩采用直径150cm摩擦桩，最长桩为38m。本桥采用挂篮悬臂施工方式，虽有该方法有诸多优点，但桥梁形成过程比较复杂，当跨数增多且跨径较大时，为保证合拢前两悬臂端竖向挠度的偏差不超过容许范围，须对该类桥梁的施工过程进行控制。

1预应力混凝土连续梁

预应力混凝土连续梁桥的优势主要体现在结构刚度、动力性，变形以及受力性等方面，保证桥面通车的安全性与稳定性，在公路桥和铁路桥中得到广泛应用[1]。连续梁桥更多情况下是使用变截面和箱形截面，这是比较常见的两种断面形式。箱形截面的特点在于抗扭刚度大、动力性能佳，当其承受偏载的状态下依然可以保证均匀的受力分布，因此箱形截面是铁路桥施工中比较常用的截面形式。

2铁路预应力混凝土连续梁施工监控技术

2.1变形计算与受力分析

预应力连续梁桥施工比较严谨，需要做好变形计算、受力分析工作，这就需要运用到分析软件。比较常用的软件为桥梁博士，具体计算的内容比较多，其中包括混凝土收缩徐变、温度变化与横载效应等[2]。混凝土的收缩、徐变对主梁结构的影响主要表现在：①由于收缩、徐变的作用使预应力钢束发生应力损失；②箱梁发生徐变挠度；③由于收缩、徐变的作用，使得钢筋应力计的非受力应变增加，使得测试结果与理论结果相比相差太大，故为得到混凝土的实际应力，须将混凝土的受力应变从总应变中分离出来，即应扣除收缩及徐变对测试结果的影响。计算时根据不同的部位选择合适的数值，例如材料容重和弹性模量以规范理论值为主，而模板、挂篮自重便选用实际值。负责计算的工作人员创建预应力钢束、混凝土两种单元模型，保证计算结果准确性。已经构建仿真模型之后，需要在软件中输入工程所有参数、桥梁施工荷载、工况等数值，最后获得理论预拱度。

2.2立模标高与线形监控

工作人员通过已经确定的设计标高、预拱度和挂篮变形值，可以得出立模标高。这三种数值分别是在不同的施工环节中获得，例如挂篮变形值是在施工现场勘测过程中获得，预拱度则是在悬臂浇筑环节通过预设获得，其作用是消除梁体预设所产生的扰度值。组织施工期间，难免会面临一些问题，计算所得理论值在预拱、挂篮变形施工中应用，最终效果不理想。所以，要想进一步提升工程质量，需要做好混凝土质量控制工作，例如对混凝土处于不同龄期下，弹性模量、材料容重需要在施工现场测量，不同的标段要布设高程观测点。桔柑车站特大桥布置0＃块件高程测点，其目的是对顶板设计标高进行控制，为之后悬浇阶段高程观测做好准备。每个0＃块的顶板各布置7个高程观测点，见图1。

图10＃块顶板高程观测点

所有截面的立模、混凝土浇筑、预应力张拉、挂篮位移环节，都需要组织标高观测，掌握现场所有箱梁曲线、扰度变化情况，从而控制箱梁悬臂端合龙准确度。那么工作人员在施工人员要将可能出现的误差消除，规避温度等因素对观测值的影响，提高观测结果准确性。观测的时间更多是以测量工况完成次日的日出之后30min内，避免太阳照射或者温度提升两个因素的影响。

不同的工况之下会使数值出现偏差，与预计标高存在出入，实测理论值和参数值存在差异。所以，工作人员要详细分析所有影响因素，明确导致偏差跟本原因，纠正参数，提高箱梁悬臂端合龙准确度[3]。

2.3应力监测

2.3.1监测设备选择

选择应力监测传感器，需要从长期观测这一角度入手分析设备情况，必须要保证监测精准度。工作人员要从多个方面进行对比，一方面要满足精准度要求，另一方面则要满足经济性要求。本工程进行混凝土应力监测，主要使用长沙金码高科技实业有限公司生产的JMZX-416AT温度型智能钢筋应力计以及配套振弦检测仪，这种应力计温度误差小且性能稳定，量测期间可以始终以初始零点作为起点，除此之外带有应变累计功能，抗干扰能力强，适用于应力长期观测。

2.3.2监测断面与仪器布置

主梁测试断面选择每跨中跨L/2、支点等关键截面，共10个测试断面。主梁测试断面仪器布置时，钢筋应力计分别布置在顶板上层钢筋和底板下层钢筋上，每个截面布置4根钢筋应力计。为了避开应力集中位置，钢筋应力计应尽量布置在非扩大截面的普通钢筋上，同时在顶底板上均布置应力计，可以测试应力沿梁截面横向的分布情况。钢筋应力计按预定的测试方向（梁部结构为桥梁的纵桥向，梁墩为墩的竖向）焊接固定在主筋上，为防止焊接时温度过高损坏钢筋应力计，焊接过程中，应用纱布包裹住传感器的中间元件部分，并用冷水浇元件部分。为测试方便，同一个截面的测试导线引至梁同一侧的混凝土表面，在施工过程中需要注意测试信号线的保护，这些工作需要施工单位配合完成。

应力监控所采用的钢筋应力计与普通钢筋焊接，在混凝土浇筑后，混凝土将不可避免的发生收缩及在外力作用下的徐变，在悬臂阶段，每个墩的悬臂结构均为静定结构，混凝土的收缩、徐变不会引起结构的次内力，仅仅引起混凝土的应变，由于假设混凝土和钢筋是协同受力的，则钢筋应力计所测数据中含有非荷载作用下的应变成分；在合拢后，发生体系转换后，混凝土的收缩、徐变将引起结构次内力，该次内力为结构内力的一部分，将引起钢筋应力的变化，此部分为荷载作用下的应变，另外，由于混凝土的收缩、徐变应变也将引起钢筋应力计的应力测试结果的变化，此部分为非荷载下的应变，须将非荷载下的应变扣除。

应力监测过程中，为了规避内部水化热等因素的影响，应变测试初读数时，要在预应力张拉之前进行。应力监测和标高测试保持同步，将传感器修正试块埋设在现场，使应力传感器监测所得数据误差消除[4]。分析数据据时要将应力数值与混凝土弹性模量与相关结构结合，按照混凝土效应应力分析温度带来的影响，纠正实测应变数值。

结束语：

综上所述，铁路预应力混凝土连续梁施工监控技术的应用，有利于提高工程连续梁施工质量，通过计算、监测与分析得到准确的数值，将其作为完善施工方案的依据，为今后铁路桥梁施工提供参考。

参考文献：

[1]王海权.浅论高速铁路桥梁预应力混凝土连续梁悬臂浇筑施工技术[J].建材与装饰，2018（52）：233-234.

[2]张雷，季伟强，苏伟，周岳武.高速铁路（40+56+40）m预应力混凝土连续梁节段预制胶拼法建造技术研究[J/OL].铁道标准设计：1-7.

[3]辛宏亮.铁路预应力混凝土连续梁节段胶拼施工技术[J].国防交通工程与技术，2018，16（04）：58-60+69.

[4]罗浩，郭向荣，汪建群等.混凝土收缩徐变对高速铁路预应力混凝土连续梁的列车走行性影响研究[J].公路交通科技（应用技术版），2017，13（11）：214-217.