張 昕

（上海同濟建設工程質(zhì)量檢測站，上海 200092）

1 工程概況

泐馬河大橋為上海軌道交通16號線跨越一內(nèi)河航道的軌道交通高架橋，主橋為87.5 m+145 m+87.5 m三跨V形墩預應力混凝土變高度連續(xù)剛構(gòu)橋，截面形式為單箱單室。V形墩理論高度19.44 m，開口寬度為36.234 m，開口夾角為85.964°，斜腿截面為4.5 m（橫向?qū)挘?.6 m（縱向厚）的矩形，斜腿交點處的墩底截面尺寸為4.5 m×4.5 m。0號段長39 m，斜腿中心線與梁底交點處理論梁高7.215 m，墩頂箱梁截面高5.5 m，主梁在與V形墩固結(jié)處設置1.8 m厚橫隔板。V形墩及上部0號段設計混凝土強度等級為C60，V形墩與箱梁0號段結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 V形墩及0號段結(jié)構(gòu)示意圖（單位：mm）

2 V墩及0號段施工方案

V形墩與0號段采用平衡支架法施工。V形墩采用水平分層法澆筑施工，0#塊箱梁采取豎向分層澆筑，混凝土分兩次澆筑完畢，第一次澆筑箱梁底板至腹板頂，第二次澆筑箱梁頂板。

2.1 V形墩施工方案

V形墩斜腿部分采用圓管形鋼支架，通過鋼板與其焊接形成外部勁性骨架系統(tǒng)；采用定型鋼模作為模板體系，并利用對拉桿控制澆筑過程中模板的變形。圖2為V形墩外支架體系立面圖。

圖2 V形墩外支架立面圖

V形墩斜腿混凝土分兩次澆筑：第一次澆筑至標高7.1 m處，為墩底底座及斜腿根部；第二次澆筑至標高13.87 m處，為斜腿與0號段底板弧線交接處。施工時豎向荷載主要由下部底座球形鋼支座、臨時支承塊及底部兩側(cè)鋼模支架體系承擔，水平荷載主要由外置式勁性骨架及縱向水平拉桿承擔。

主要的施工順序為：支架搭設并預壓后安裝V形墩鋼板底座，再進行V形墩底座鋼筋綁扎和外側(cè)模板安裝固定，然后澆筑V形墩底座混凝土（第一次澆筑）；等混凝土強度達到90%后對結(jié)合面進行鑿毛處理，并綁扎斜腿鋼筋和安裝斜腿上部的外側(cè)模板，然后澆筑V墩斜腿混凝土（第二次澆筑），等混凝土強度達到要求后對結(jié)合面進行鑿毛處理。

2.2 0號段施工方案

0號段主梁節(jié)段長39 m，腹板高度5.5 m～6.396 m，同時由于兩側(cè)公路橋梁限制，箱梁翼板與箱體不能整體一次澆筑，且混凝土體積大，鋼筋、各向預應力鋼束及其孔道密集交錯，因此混凝土澆筑必須采用縱向分段、水平分層的施工方法。

整個0號段的支架體系為三角區(qū)內(nèi)的T形平衡內(nèi)支架和部分V墩外支架，圖3為T形平衡內(nèi)支架立面圖。斜腿兩側(cè)之間的0號段施工荷載由T形內(nèi)支架承擔，斜腿外側(cè)0號段部分施工荷載由V形墩外支架承擔?；炷翝仓扇】v向水平分層澆筑的措施，先澆筑箱梁底板及與V形墩斜腿頂部相交部分，以形成穩(wěn)定的倒三角結(jié)構(gòu)，然后再澆筑箱梁腹板，澆筑頂板混凝土。

圖3 T形平衡內(nèi)支架立面圖

0號段主要施工順序為：V形墩斜腿澆筑完成以后搭設T形平衡內(nèi)支架，在支架上鋪設箱梁底模及腹板側(cè)模并綁扎鋼筋，然后澆筑箱梁底板及腹板混凝土，待混凝土強度達到70%后對結(jié)合面進行鑿毛處理，搭設箱梁頂板支架綁扎鋼筋，澆筑頂板混凝土，最后張拉預應力鋼筋并拆模。

3 施工控制難點分析及對策

3.1 施工控制難點

在0號段澆筑前，V墩為斜懸臂結(jié)構(gòu)，在自身重力和后續(xù)0號段重力的作用下，斜腿根部將產(chǎn)生一定的水平力和彎矩。若支架剛度不足，V墩將會產(chǎn)生過大的變形。如不加以控制，則有可能使V墩開裂，甚至導致施工的安全性不足。由于受到場地和支架布設的限制，對V墩結(jié)構(gòu)的變形進行直接監(jiān)測存在較大難度。結(jié)合該橋結(jié)構(gòu)特點和V墩的施工方法，V墩結(jié)構(gòu)的施工控制實質(zhì)就是V墩支架的變形控制。

3.2 施工控制內(nèi)容

施工過程中，為防止V墩根部開裂，不僅要進行V墩外支架的變形監(jiān)測，以保證支架的穩(wěn)定性和結(jié)構(gòu)施工的安全性。同時，為了檢驗V墩結(jié)構(gòu)的應力狀態(tài)，需對關(guān)鍵截面進行應力測試。因此，V墩及0號段的施工控制需以支架變形監(jiān)測為主，并結(jié)合V墩結(jié)構(gòu)及臨時拉桿的應力監(jiān)測。

3.2.1 支架變形監(jiān)測

幾何變形控制主要針對施工時的V墩外支架、平衡架的關(guān)鍵控制點進行變形監(jiān)測。支架的變形不僅在一定程度反映了V墩的變形，同時可使支架和拉桿在施工中的安全穩(wěn)定得到有效的控制，使構(gòu)件的變形均處于合理范圍內(nèi)。

考慮到施工監(jiān)測的便利及各控制指標之間的對應關(guān)系，選定各對拉桿在V墩外支架上的錨固點為支架變形的監(jiān)測點，立面布置如圖4所示。該測點的水平位移為對拉桿的實際伸長量，與對拉桿的內(nèi)力存在物理對應關(guān)系。

圖4 V墩外支架變形測點布置圖

3.2.2 應力監(jiān)測

應力監(jiān)測包括V墩和0號段結(jié)構(gòu)的控制截面應力和臨時對拉桿應力。

V墩及0號段控制截面的應力是施工控制的重要內(nèi)容之一，是整個施工過程中的安全預警系統(tǒng)。通過某個施工階段實測截面的應力或應力變化量來判斷結(jié)構(gòu)是否處于合理的受力狀態(tài)，以此來保證結(jié)構(gòu)的安全性。根據(jù)結(jié)構(gòu)的受力特性，縱橋向選擇的應力測點如圖5所示。

圖5 V墩及0號段應力測試斷面布置圖

臨時拉桿在施工中起到重要的作用，不僅增加V墩模板支架的剛度，而且可以通過張拉來控制V墩的變形，改善V墩結(jié)構(gòu)的受力。故在施工中有必要對其受力進行監(jiān)測。采用壓力傳感器來測試拉桿應力。

3.2.3 支架結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性控制

無論采用何種施工方法，支架結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性極為重要。采用滿堂支架結(jié)合臨時對拉桿的施工方法時，兩側(cè)混凝土須對稱澆筑，拉桿受力須均勻。V墩外支架和T形平衡架的穩(wěn)定性包括支架的整體穩(wěn)定性和主要局部構(gòu)件的穩(wěn)定性。

3.2.4 施工安全控制

V墩及0號段的施工安全控制是施工控制的重要內(nèi)容，同時施工安全控制又是V墩及0號段支架的變形控制、結(jié)構(gòu)構(gòu)件的應力控制和支架結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性控制的綜合體現(xiàn)。

4 施工控制結(jié)果分析

表1為V墩支架變形及V墩與0號段結(jié)構(gòu)應力的主要監(jiān)測工況。采用ANSYS有限元程序?qū)χЪ芙Y(jié)構(gòu)進行施工過程計算分析，將變形計算結(jié)果作為支架變形監(jiān)測的理論控制值。

表1 主要監(jiān)測工況一覽表

4.1 支架變形監(jiān)測結(jié)果

表2為V墩與0號段施工過程中左墩左側(cè)支架測點水平變形的監(jiān)測結(jié)果，以此為例來說明V墩及0號段施工控制的成果。支架最大變形發(fā)生在整個V墩與0號段混凝土澆筑后的工況（工況5），支架測點6在此時實測的水平變形值為11 mm。在整個V墩與0號段施工過程中，水平變形的實測值與理論值相差較小，其誤差均在3 mm之內(nèi)。無論是理論計算結(jié)果還是實測結(jié)果都表明，支架的變形均較小，支架系統(tǒng)的整體剛度較大。

表2 左墩左側(cè)支架變形監(jiān)測結(jié)果一覽表（單位：mm）

4.2 應力監(jiān)測結(jié)果

結(jié)構(gòu)的應力監(jiān)測是反映結(jié)構(gòu)是否處于安全狀態(tài)的最直觀的指標。在V形墩與0號段施工過程中，V墩的應力狀態(tài)是控制重點之一，主要是防止V墩底部內(nèi)側(cè)拉應力過大而使混凝土過早開裂。在V墩底部和與0號段結(jié)合處的兩側(cè)斜腿上布置了應變計（如圖5所示），從而對各階段測點的應力狀態(tài)進行監(jiān)測。

表3為左墩斜腿控制截面應力實測值與理論值對比（壓應力為負值）。從表3的數(shù)據(jù)可以看出，實測值均大于理論計算值。除了在澆筑V墩底部混凝土時，斜腿內(nèi)側(cè)出現(xiàn)較小的拉應力外，在其他施工工況中，V墩結(jié)構(gòu)全截面受壓。理論值與實測值之間的最大偏差在1.5 MPa以內(nèi)，且誤差偏于結(jié)構(gòu)受力安全的一側(cè)。從各個工況之間的應力增量來看，控制截面應力變化趨勢與計算值基本相符，有效地驗證了各施工階段結(jié)構(gòu)的實際受力狀況。

表3 左墩應力監(jiān)測結(jié)果一覽表（單位：MPa）

5 結(jié)語

根據(jù)泐馬河大橋V形墩與0號段的結(jié)構(gòu)特點和施工方案，研究確定了以V墩外支架的變形監(jiān)測，與V墩及0號段結(jié)構(gòu)關(guān)鍵控制斷面的應力監(jiān)測相結(jié)合的施工控制方法。

根據(jù)實測數(shù)據(jù)與理論計算數(shù)據(jù)的比較分析可以得出，無論是結(jié)構(gòu)線形狀態(tài)還是控制截面的應力狀態(tài)都基本相符。個別工況的應力實測值與理論值相差較大，但數(shù)值變化趨勢相同，充分掌握了V墩與0號段施工過程中結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)的變化。工程實踐結(jié)果表明，針對泐馬河大橋V墩與0號段的施工控制方法合理，可以為同類結(jié)構(gòu)施工控制提供有益的借鑒。

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