李方甫

(辽宁大通公路工程有限公司 沈阳市 110179)

0 引言

当前社会经济以及城市化水平的快速发展，使得政府及有关部门越来越重视对基础设施的建设问题，其中桥梁建设项目是基础设施建设中一项十分重要的环节，承担着交通运输安全性的重要责任。但由于交通运输行业的快速发展，桥梁施工项目不断增加，同时对于其施工过程中的质量问题有着更高的要求[1]。现有部分桥梁设施建设施工时间过早，在其长期使用的过程中，部分桥梁结构已经无法适应当前的交通车流量，因此对于驾驶人员而言严重威胁其生命与财产安全。目前，辽宁省交通规划设计院有限公司公路养护技术研发中心对于老旧的桥梁管理问题进行了深入的研究，并同时对正在建设过程中的桥梁进行施工时的应力监测研究。传统桥梁施工维修加固中存在的问题主要包括：桥梁斜接紧密度不够、破碎修复不及时、桥孔通水不流畅，严重影响桥梁的使用寿命[2]。当前桥梁建设按其横截面类型可划分为等截面桥梁和变截面桥梁两种，通常情况下第一种桥梁的跨径范围在35～55m，第二种桥梁的跨径范围在75～105m。在进行桥梁施工过程中，为了有效保证施工的安全以及施工后桥梁的安全运行，在桥梁施工建设过程中，需要对其应力变化进行监测和分析[3]。因此，当前桥梁施工应力监测已经成为保障桥梁顺利完成施工的重要手段。对此，基于桥梁施工的安全需要以及桥梁在日后运行过程中常出现的问题，开展桥梁施工应力监测分析与维修加固技术研究。

1 桥梁施工应力监测分析

1.1 主梁线形结构各参数测量

在进行主梁线形结构各个参数测量时，主要涉及的结构参数包括：主梁跨度、轴线、主梁顶面高程、主梁立模标高以及主梁两侧对称截面相对高差等。在桥梁施工过程中，在每节悬臂端梁顶结构上设置3～5个标高观测点，以及一个辅助监测的轴线点[4]。每个测点均利用短钢筋结构或钢板结构进行预埋，为保证观测点位置清晰，用红色油漆笔在各个观测点上进行编号。标高的测量可利用传统水准仪器进行，根据桥梁施工不同阶段的次序，在每一阶段中，按照多种不同的工况类型，对桥梁主体结构在受力过程中不均匀温度的变化情况进行测量，并且对垂直轴线方向的线位移以及桥梁的板壳面的线位移情况进行测量，测量结果还要进行相互校验。

采用全站仪以及钢尺等工具，测量主梁轴线结构，结合测小角法测量其前端偏差位移[5]。待视准后，将主梁轴线后视点引入到过渡墩结构上，再利用远点控制方法测量距离较近的点。在测量主梁顶面结构高程参数时，在同一界面上的多个观测点，必须按照横坡取其平均数值，从而得到主梁顶面结构的高程参数数据[6]。同时，在实际测量过程中，不同的工况条件下，观测到的主梁扰度变化值会出现较大差异，因此，针对这一问题，可通过对比给定的立模标高与主梁顶面结构的高程数值，验证施工的实际质量。对于主梁立模结构标高的测量还可通过精密水准测量仪获取，在测量过程中应当避开温差较大的时段[7]。由交通规划设计院有限公司公路养护技术研发中心立模到位。在完成相应的测量后，还需要有关部门的监督人员，对桥梁施工的各个阶段立模标高进行反复的测量，并定期或不定期对其进行抽查。

1.2 桥梁横截面应力横向分布判断

在确定主梁线形结构各参数数值后，在对其进行应力监测时，由于桥梁的剪力传递通常是不均匀的，因此，导致弯矩引起的位移，在桥梁远腹板结构位置上的应力传递，明显滞后于近腹板位置的应力传递，而控制横截面的实测应力，与桥梁横截面的应力变化存在一定的规律[8]。因此，通过对桥梁横截面应力横向分布判断，实现对桥梁施工应力监测。采用剪力滞效应理论，对桥梁横截面剪力滞系数进行计算，公式为：

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图1 桥梁横截面剪力滞效应非均匀应力分布图

出现图1所示的应力分布时，有效宽度分布可用等效板宽表示。当桥梁单元杆模拟桥梁结构时，通过有效宽度系数，可对其内力进行计算，同时利用调整后的横截面特性，完成对应力大小的监测。

1.3 基于灰色预测理论的桥梁施工应力变化预测

为更加及时地获取桥梁施工阶段的应力变化，基于灰色预测理论，预测桥梁施工的应力变化。通过灰色序列算子，处理并运算施工过程中产生的数据，实现数据的分析挖掘，进而得出相关的规律[9]。灰色预测理论的核心内容是灰色序列生成，通过桥梁施工过程中的既有数据，找出桥梁应力变化规律。在灰序列生成的过程中，为了避免在对应力变化进行预测时，受到冲击的干扰，利用序列算子对数据空穴进行补充，从而弱化应力变化的随机性[10]。在实际应用过程中，预测模型并不是唯一的，应当根据施工现场的实际情况，选择适合的预测模型。其具体流程为：首先确定实际测量时获取的桥梁施工应力序列；其次利用光滑比判断其是否满足GM模型的各项需求；若不满足则变换数据或替代其他模型，若满足则利用序列算子对数据进行处理；确定模型中的各项参数；求解出相应的模拟数值；对应力变化预测结果的误差进行校验。

2 桥梁施工维修加固技术研究

2.1 桥梁上层结构优化改造

当前大部分桥梁建设年代相对久远，并且当时的修建技术不够完善，桥梁整体结构已经无法满足当前交通运输的需要，因此在对桥梁施工维修加固时，首先要对桥梁上层整体结构进行优化改造[11]。当前随着运输车辆的数量不断增加，原有桥梁上层结构需要进行拼宽处理才能防止车辆在运输过程中在桥梁上出现拥堵的问题。在拼宽过程中需要注意桥梁整体的承载量要限制在整个桥梁安全承载力范围内[12]。其次，还可通过将原始桥梁上层结构中的桥台改为拱式结构，实现对上层结构的优化。但拱式结构承载力相对较小，因此不适用于交通流量大的地区，对于交通流量小的地区，采用拱式结构可以有效提高桥梁整体的稳定性。对于跨度较小的桥梁，若其原始结构为拱式结构，并且拱圈的厚度无法满足运输量的要求，或出现严重的不均匀沉降现象，则可通过将拱式结构改为板式结构的方法解决这一问题。

2.2 原始桥梁基础结构加固

对于年代较为久远的原始桥梁，其跨径相对较小，经常会受到洪水或河流改道冲击造成严重的侵蚀，因此在对其进行维修和加固时，可采用在桥梁基础结构上满铺片石混凝土的方法，对整个桥梁结构进行加固[13]。除此之外，桥梁在长时间使用的过程中，会受到车辆的压力以及雨水的侵蚀，使得桥梁的基础结构会出现大量裂缝结构，导致桥梁铺装层完全脱离的问题。因此，针对这一问题，要根据桥梁的具体情况，采用桥梁表层铺装层加固的方法，加强桥梁表面结构的平整性，防止其内部混凝土材料受到严重的腐蚀。

对于原始桥梁的基础结构的加固还可利用表面处理法、注浆法、充填法实现。其中，表面处理法是针对桥梁基础结构中出现细小的裂缝，利用填涂材料增强桥梁整体的防水能力，对于裂缝产生的过程中伴随着宽度的变化可适当采用伸缩性的填涂材料[14]。注浆法是向桥梁产生的裂缝中注入树脂材料，通常情况下可选用环氧树脂材料进行注浆，注浆过程中应当采用低压低速的注浆方式。充填法更适用于对宽度较宽的裂缝进行修补，沿裂缝周围凿出一条深槽，在槽内将各类黏结材料嵌入。

2.3 主桥箱梁外侧增设预应力混凝土结构

除上述两种方法外，还可通过向主桥箱梁外侧增设预应力混凝土结构的方法对桥梁进行维修和加固处理。在主桥箱梁内部设置15道体外预应力索，其中7道为边跨与中跨通长索，另外8道为中跨索。将15道体外预应力索的加固张力控制为0.55fpk，对附着在顶板的转向块进行混凝土浇筑，为保证在浇筑的过程中新增混凝土浇筑密实，可在新增混凝土与桥梁顶板结构的接触面上添加下料孔以及排气孔，同时在钻孔的过程中应当避免与原始桥梁结构的预应力钢筋接触[15]。混凝土浇筑完毕后，需要加强养生，保证湿养时间不少于10 d，新增的混凝土养护龄期应超过20 d，并且在混凝土强度达到预设时的98.5%时，才可对预应力钢束进行张拉。

3 结束语

当前桥梁建设项目正在蓬勃发展，对于其施工过程中的应力监测而言，仍然具有更加广阔的研究空间，有关施工过程中的应力监测分析内容还可更加深入。仅对应力监测中的一部分进行研究与分析，通过研究发现仍存在某些方面的不足，例如，未考虑实际施工时周围环境的影响因素等，因此，在后续研究中，还需针对这一方面的问题进行更加深入的研究。