浅析大跨度预应力混凝土桥梁施工监测监控技术

　　【摘要】通过介绍大跨度预应力混凝土桥梁施工监测监控技术的内容和方法，包括预应力管道摩阻试验、应力测试和变形监测，并结合工程实例，探讨预应力箱梁张拉施工阶段的监测监控技术，为设计变更和保证施工质量提供了科学的依据和参考。

　　【关键词】公路桥梁；大跨度预应力混凝土；施工监测监控技术

　　随着我国建设事业的不断发展，桥梁建设也得到了迅速发展，同时，桥梁的运营安全也成了引人关注的重要问题。为了保证桥梁结构的可靠性、耐久性和行车舒适性，在大跨度预应力桥梁施工过程中对其进行监测监控，是保证其施工质量的重要手段。

　　1预应力管道摩阻测试

　　测试采用的试验装置如图1所示。

　　图1管道摩阻的测试方法

　　2  应力测试

　　将应变计埋设于混凝土结构中设定的位置上，当结构受力产生变形时，应变计会随之同步变形，安装在应变计内的钢弦，其自振频率也相应变化，通过钢弦频率测定仪读取该频率，便可由预先标定的数据，求得结构被测部位的应变值，继而通过混凝土的弹性模量便可得到混凝土结构的应力。

　　3  工程实例

　　某高架桥分上、下行两幅，采用整体式布置，按规划宽度一次实现，横向桥宽20m。主桥上部结构为6跨一联双幅预应力混凝土变截面连续箱梁，联长181m，箱梁截面为单箱单室，梁高2m。主桥分为三段施工，施工工艺采用满堂支架施工法，其中一个施工梁段为3跨连续双悬臂梁，总长达到107m。为保证该施工段的施工质量和安全，对其施工过程进行监测，取得了较好的测试结果。限于篇幅，本文只介绍预应力张拉阶段的施工监测，这一阶段的施工监测是整个监测研究的重点。

　　3.1 摩阻系数测试

　　该工程箱梁采用C50混凝土，预应力束采用Φs15.2mm钢绞线，强度标准值fptk=1860 N/mm2，弹性模量Es=1.95×105 N/mm2；采用OVM15-12锚具及其配套的张拉设备，预应力筋布设管道采用金属波纹管。试验选择箱梁两腹板各一束钢绞线作为测试对象，测试用压力传感器采用2 000kN的GMS型钢弦式锚索测力计。待箱梁混凝土强度达到85%时，进行张拉测试。试验采用一端张拉，分6级张拉至2 000kN。摩擦系数μ值按最后一级拉力值计算，而实际预应力张拉施工时采用两端同步张拉，这就使x和θ均只有一端张拉的一半，按前面计算所得μ值，可推算实际施工时，在箱梁中部的最大预应力摩擦损失值。有关试验数据见表1。

　　从表中实测结果可以看出，摩擦系数μ低于规范[2]规定值，表明管道形成工艺良好,能满足设计要求。

　　3.2 箱梁截面边缘混凝土法向应力测试

　　待纵向预应力束张拉施工完成后，进行箱梁体内纵向应力测试。由于该施工梁段的不对称性，选择3个跨中截面和4个支座截面作为关键测试截面，如图2所示。C-C、D-D、E-E和F-F截面处箱梁顶板布置7个钢弦式应变计，底板布置3个应变计，其余截面处箱梁顶、底板各布置3个应变计。通过测试各应变计的频率变化，可计算得到各关键测试截面处梁体混凝土顺桥向应力的变化值。计算中用到的测试时刻混凝土的弹性模量由施工单位提供，为3.24×104MPa。具体测试结果见表2。

　　图2关键测试截面的选择

　　注：1.工况1为箱梁混凝土浇注后，预应力筋张拉前；工况2为预应力筋张拉后；

　　2.  表中数值受压为正，受拉为负。

　　从实测结果可以看出，预应力张拉在梁体中产生了相应的应力，混凝土应力值处于合理的范畴，未出现异常情况，满足规范[2]规定的应力限值要求，预应力张拉达到了预期效果。由于预应力的作用使梁段产生变形和起拱，致使部分梁段脱离支架模板，所以严格地讲，测量所得箱梁梁体的应力变化除预应力筋作用外，还有部分箱梁自重作用的影响。

　　3.3 箱梁变形测量

　　全部纵向预应力束张拉完毕后进行箱梁变形的观测，所使用的仪器为精密水准仪。测量截面的选择沿纵桥向共9个测量截面，计4个支座截面、3个跨中截面和2个悬臂端截面。每个测量截面沿横桥向布置3个测点。实际测量时有个别测点损坏，但每个测量截面的有效测点不少于2个。经整理所得各测量截面变形的平均值见表3。

　　表3各测量截面的平均变形值

　　注：表中数值向上为正。

　　从表中可知，预应力作用使梁段产生了变形和起拱且无超出设计范围的异常变形。

　　4  结语

　　通过本次监测及分析，总结出预应力混凝土梁桥监测技术的关键技术和指导意义：一是顺桥纵向预应力束摩擦损失（管道摩阻）的测试，推算出实际摩擦损失；二是控制截面的应力测试，跟踪观测梁体的开裂情况，以保证桥梁结构的施工安全和施工质量；三是监测桥梁在各工况下的变形值，以保证合理的施工预拱度,避免重大偏差，从而实时的指导施工。合理地控制这三点，对施工质量的保障和提升具有重要意义，进而促进我国桥梁事业的发展。

　　【参考文献】

　　【1】JTJ 041－2000公路桥涵施工技术规范[S].

　　【2】GB 50010－2002混凝土结构设计规范[S]．

　　【3】徐君兰.大跨度桥梁施工控制[M].北京：人民交通出版社，2000.

　　【4】姚振纲，刘祖华．建筑结构试验[M]．上海：同济大学出版社，1996.