徐翔宇1 黄颖1
1.山东协和学院 山东 济南 250109
摘要：本文以某连续梁桥工程为例，通过建立仿真计算模型，进行施工阶段应力分析，通过分析仿真计算模型各阶段应力应变结果，指导确定该桥施工监控方案，并在该桥施工阶段监测对比分析监控结果与理论值。结果表明应力监控曲线和理论数值基本一致，结果的偏差比较小，模拟计算结果比较可靠，可为相关施工提供参考。
关键词：连续梁桥、仿真分析、施工监控
1.1工程概况
某桥采用（75+130+75）米的钢混组合连续梁。主梁采用钢-混组合箱型梁，单幅横向设2片钢箱梁，主梁之间用横向连系梁连接。北侧跨大堤桥主梁位于缓和曲线和超高渐变段上，最大横坡为3%，支点处梁高取为6.6米，边跨端支点处和跨中梁高为3.4米。南侧跨大堤桥主梁位于直线段，支点处梁高取为6.8米，边跨端支点处和跨中梁高为3.5。综合考虑受力和美观因素，两座桥梁主梁从支点到跨中箱梁下缘按2.0次抛物线变化。主墩墩身采用分幅设置，承台为分离式承台。单个墩宽 2.8m，厚 3.5m。主墩承台厚 3.5m，平面尺寸为 12.2m× 12.2m。桥墩采用 C40 混凝土，承台采用 C35 混凝土，桩身采用 C35 水下混凝土。
1.2施工仿真分析与控制
1.2.1施工控制仿真计算模型
仿真计算目的和原则就是尽量逼近结构的真实物理状态，仿真参数的选择的准确性显得尤为关键，初始计算是以设计资料为依据：
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在本桥的施工监控中，将根据最终采用的施工方案和施工顺序，包括钢梁架设、钢梁拼装、浇筑负弯矩区底板混凝土、顶升钢主梁、安装桥面板、张拉预应力、拆除临时支架、千斤顶回落等，将整个施工过程划分为若干个施工阶段，采用实际的结构参数和施工荷载，以设计给出的各阶段内力和线形为控制目标，对整个施工过程进行仿真计算，得到各梁段理论施工控制值。有限元模型采用Midas Civil软件进行施工全过程仿真分析，整个模型采用227个单元，260个节点。
1.3施工监控量测技术方案
南北跨大堤变截面钢混组合连续梁桥在钢箱组合梁整体的施工过程中采用预制施工，即整个拼装的过程均在预制场完成。当全联架设完成后，按照施工步骤开始全联的焊接工作，完成由简支变连续的体系转换。但是，在实际施工操作中，受到人为、环境以及一些外部因素的影响，整个过程不能完全符合设计情况，鉴于此，就由施工监控方完成实测工作，并对其不满足要求的情况加以分析，并进行调整，进而满足设计要求。该桥的施工监测主要包括主梁制造线形监测、主梁安装高程监测、基础沉降观测、控制截面的应力监控及温度监控。
1.3.1线形监测
1)制造线形
主梁的制造线形对成桥之后的线型起着决定性的作用，在充分理解设计意图基础上，通过主桥进行全施工过程的仿真计算，计算出合理的成桥线形及制造线形，提供给施工单位进行梁段的预制。出胎时进行测量对比实测值和理论值，是否满足要求，实测值与理论值在-5~5mm误差内。每个钢主梁断面布置4个测点，使用高精度水准仪配钢条码尺进行测量，通过实测的高差与计算理论值进行对比。钢梁制作完成架设之前，进行制造线形的监测工作，要求实测符合理论值。
2)主梁安装高程
在钢主梁架设阶段，需要对钢主梁架设的安装高程进行监测，一是根据钢梁出厂的底板顶面线形，制定组合台座支撑点相对高差的控制值，并签发监控指令;二是永久支座和临时支座的平面以及高程位置复核。钢主梁全桥共14个节段，每节段钢主梁布置3个观测断面，全桥共设置42个观测断面，每个观测断面设置4个观测点。采用全站仪把控制点高程引到钢主梁上，再利用高精度水准仪配合钢尺进行测量，主梁轴线偏移采用全站仪测量。钢主梁架设完成后，钢主梁支座处进行顶推40cm时，进行监测。
3)施工过程中高程
进行桥面板安装阶段至成桥阶段段时，会进行临时墩的拆除、桥面板安装和铺装等工作，此时需要对主梁的挠度进行监测。主梁横断面共布置3个测点，在每个拼接钢梁的位置处划分监测断面。采用高精度水准仪进行测量。每段桥面板安装之后，第一次拆除辅助墩，第二次拆除辅助墩以及桥面二期荷载施加完毕后之后进行监测。
4)主墩沉降
全桥桥墩共需设置永久沉降观测点4个，沉降观测点位于主墩身处，利用在两岸布设的控制网进行跟踪监测，沉降测点示意图如下。每个墩墩柱底缘各设2个（左、右）沉降观测点，测点布置处安装棱镜，共4个。采用全站仪进行测量。重大施工工况完成后进行测量。
1.3.2应力监测
应力监控主要指上部箱梁结构的应力监测。应力监控监测的目的是保证大桥安全施工，并为今后运营阶段的长期健康监测提供基础资料。由于主应力难以测量（不但有大小而且有方向），因此，应力测试通常针对截面正应力测试而言。
主梁应力（应变）测试断面选在施工过程中应力控制截面以及成桥后活载作用的最不利截面。主梁截面上的测点布置重点是测试上下缘处的应变值。所有的应变计均有可靠的标定数据，并采用相应读数仪读取数据。
1)测点布置
该桥主桥主梁采用双边钢箱钢混组合截面，应力测点布置本着“少而精”的原则布置。主桥设置7个断面，分别设置在边跨跨中、墩顶截面、中跨1/4、中跨跨中、中跨3/4断面。每个主梁断面设置8个应力测点，南北跨大堤桥每桥共设置112个测点，采用表面式钢弦应变传感器作为应力监测设备，焊接于钢箱梁的内侧表面，据结构的受力特点对测点的布置进行了优化。
2)传感器布设
应变传感器布设因需要在施工现场，故在具体操作时需要施工人员给予配合。对于主梁梁传感器的布设，在有传感器布设截面的梁段制作完成后，请施工单位及时通知现场监控人员并配合将传感器底座焊于钢板上。布设时要选择质量可靠、性能稳定的传感器，所有应力（应变）传感器在布设前均进行标定。每次应变传感器初装后，确保应变传感器处于正常的工作状态，同时，在初次布设完毕后立即对其进行初读数并记录。在每次数据采集时应同时记录日期、天气及温度弦读数。
1.4结语
本文以某桥的引桥段工程施工为例，对该桥进行了有限元模拟，分析了施工设计、工艺以及过程。并探究了施工监控与注意事项，通过建立模型进行施工阶段仿真分析与控制，指导施工过程中选择合理、可行的技术与方案，同时制定施工过程应力变化情况监控方案，保障该桥施工有序、高效进行。通过实践表明，本文采用的施工仿真分析与控制对指导施工技术与监控技术是可行的。
参考文献：
[1]王刚.大跨度预应力混凝土连续梁桥合龙施工技术研究[J].交通世界，2017 (1): 154-155.
[2]叶再军，周红云，吴学伟.悬臂施工多跨连续梁桥合龙方案优化研究[J].武汉理工大学学报（交通科学与工程版)，2016，40 (4):676-679.