跨铁路转体桥施工阶段梁体应力及变形监测研究
刘辉
【摘 要】论文针对跨铁路转体桥施工阶段梁体应力及变形监测的研究，以襄阳市襄阳东站连接线改建工程跨越汉丹铁路转体桥为例，通过对其工程设计施工方案的分析，提出相应的监测方案，并针对监测结果展开论述。希望论文的研究，能为提升我国跨铁路转体桥的施工水平提供参考性建议。
【Abstract】The study on stress and deformation monitoring of girder body in construction stage of cross railway transition bridge， paper taking the crossing HanDan railway transition bridge in Este Xiangyang Railway Station Connecting Line Reconstruction Project as an example， through analyzes the construction design scheme of this project， puts forward corresponding monitoring scheme， and discusses the monitoring results. It is hoped that the research of this paper can provide reference for improving the construction level of trans railway swivel bridge in China.
【关键词】跨铁路；转体桥；梁体应力；变形监测
【Keywords】cross-rail； transit bridges； stress of beam body； deformation monitoring
【中图分类号】U24 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2017）09-0145-02
1 引言
在T构转体施工中，梁体应力及变形随着施工阶段的进展而变化，通过施工监测，掌握混凝土浇筑、张拉预应力钢束、支架拆除、轉体前后等不同施工阶段梁体的应力及变形，及时进行施工措施调整，以确保梁体的稳定性及施工安全。因此，加强跨铁路转体桥施工阶段梁体应力及变形监测研究具有重要意义。
2 工程概况
襄阳市是我国鄂豫陕毗邻地区的经济中心，湖北省省域中心城市。汉丹、襄渝、焦柳三条铁路在此交汇，老谷高速和麻竹高速横穿整个地区，是国家7918高速公路网中福银和二广的交汇处[1] ，是中部地区交通和物流的枢纽，故襄阳市素有“南船北马，七省通衢”之称。
襄阳火车东站于2012年7月1日投入运营使用，日发送旅客5000人次。为适应襄阳火车东站的客运能力，襄阳市将襄阳东站连接线改建工程纳入到交通运输发展规划中。项目路线全长6.061km，在K0+452.185处与汉丹铁路K305+560.255处相交，跨汉丹铁路上部结构采用（30+47+44）m T型刚构预应力混凝土箱梁，整幅桥全宽25.9m，采用转体法施工，转体长度为（39+39）m，在汉丹铁路南侧现浇完成后顺时针转体91.6°就位，转体重量6500t。
3 监测方案
3.1 应力监测
跨越汉丹铁路转体桥施工中，梁体设置6个监测截面，其监测截面见图1，并分别在不同截面位置处设置应力传感器，其中根部截面共埋设了8个测点，其余截面分别埋设了6个传感器，见图2。
3.2 线形监测
在跨越汉丹铁路转体桥施工过程中，由于混凝土的自身重量、施工误差、临时载荷等因素，桥梁的两侧会发生一定程度的沉降，进而导致梁体变形。因此，在对本桥梁进行线性监测时，应当在主梁的支点位置，以及沿纵向方向向两侧划分9个节段，每个节段之间的距离分别为：8m，18m，28m，39m。每个节段的前端，需要布置相应的监测点，监测点数量为27个[2]。另外，为了简化测量，桥梁顶板钢筋施工完毕之后，应当用直径为20mm的钢筋垂直焊接在顶板顶层和底层钢筋上，外露5cm左右，外露的部分应当焊接圆钢球，图上标记线的颜色，断面侧点位置见图3。
4 监测结果分析
4.1 梁体应力
根据监测节点的采集数据，观察梁体截面的应力变化状况。以下是选取的各个截面最不利应力测试值进行分析，并重点分析了各施工阶段前后的应力值，进而为具体的施工安全提供依据。
转体不同截面在不同阶段上侧的应力监测数据如表1、表2所示。
根据以上表格数据的分析，可得出结论如下：①在混凝土浇筑阶段，截面上下侧的应力变化趋势为缓慢增大；②在混凝土浇筑过程中，因钢筋计埋设较浅，由自重引起的应力较小；③拆除支架的过程中，梁端自重对顶部产生的拉力与原应力相互抵消，使压应力降低；④预应力的张拉过程中，上侧应力缓慢增加，而下侧应力迅速增大，根部截面应力减小到-0.64MPa，因此，预应力张拉过程中的梁体应力变化，是转体桥工程施工应当注意的问题；⑤拆除支架后，两端属于悬臂状态，根部截面压应力最小，而自重作用下，根部截面的上侧会由于较小的弯矩而产生弯拉作用；⑥根部截面与下侧无受拉抵消应力情况，因此具有一定的安全性。
4.2 梁体线性
在T构各施工阶段监测截面进行沉降检测后，可知主要沉降量发生在预应力张拉之时。北侧T构东侧最大沉降量为19.2cm，西侧沉降量最大为23.0cm，东侧比西侧大约79.3%，其检测的沉降值绘制图见图3、图4。
根据T构线性监测图可得出以下结论：①等高线越密集的位置，沉降速度越快。等高线越稀疏的位置，沉降速度越慢。距离梁中心越远的位置，沉降量越高。②T构东侧沉降量明显低于西侧，东侧为0.192m，西侧为0.231m。
4.3 对比分析
根据线形监测数据，梁端沉降和应力关系如下：①梁体西侧应力值略大于东侧应力，呈中心对称；②根部截面的应力与沉降量呈正相关，根部的弯矩与所受应力呈正相关。
5 结论
在转体T构的施工中，任何施工阶段都有可能使梁体的截面应力发生变化。因此，在现场施工中，应当随时对其进行监测。本文以襄阳市襄阳东站连接线改建工程跨越汉丹铁路转体桥为例，对跨铁路转体桥施工阶段梁体应力及变形监测进行研究，从应力监测以及线形监测两方面进行分析，具体包括梁体应力、梁体线性、对比分析等重要内容。希望本文的研究，能为提升我国跨铁路转体桥的施工水平提供一份借鉴，进而保证施工过程的安全性。
【参考文献】
【1】曲大海.浅析云（浮）湛（江）高速公路跨铁转体桥施工关键技术[J].四川水泥，2017（07）：83-84+15.
【2】高杰.预应力混凝土连续箱梁桥裂缝病害的加固方法分析[J].四川理工学院学报（自然科学版），2017（02）：63-67.
【摘 要】论文针对跨铁路转体桥施工阶段梁体应力及变形监测的研究，以襄阳市襄阳东站连接线改建工程跨越汉丹铁路转体桥为例，通过对其工程设计施工方案的分析，提出相应的监测方案，并针对监测结果展开论述。希望论文的研究，能为提升我国跨铁路转体桥的施工水平提供参考性建议。
【Abstract】The study on stress and deformation monitoring of girder body in construction stage of cross railway transition bridge， paper taking the crossing HanDan railway transition bridge in Este Xiangyang Railway Station Connecting Line Reconstruction Project as an example， through analyzes the construction design scheme of this project， puts forward corresponding monitoring scheme， and discusses the monitoring results. It is hoped that the research of this paper can provide reference for improving the construction level of trans railway swivel bridge in China.
【关键词】跨铁路；转体桥；梁体应力；变形监测
【Keywords】cross-rail； transit bridges； stress of beam body； deformation monitoring
【中图分类号】U24 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2017）09-0145-02
1 引言
在T构转体施工中，梁体应力及变形随着施工阶段的进展而变化，通过施工监测，掌握混凝土浇筑、张拉预应力钢束、支架拆除、轉体前后等不同施工阶段梁体的应力及变形，及时进行施工措施调整，以确保梁体的稳定性及施工安全。因此，加强跨铁路转体桥施工阶段梁体应力及变形监测研究具有重要意义。
2 工程概况
襄阳市是我国鄂豫陕毗邻地区的经济中心，湖北省省域中心城市。汉丹、襄渝、焦柳三条铁路在此交汇，老谷高速和麻竹高速横穿整个地区，是国家7918高速公路网中福银和二广的交汇处[1] ，是中部地区交通和物流的枢纽，故襄阳市素有“南船北马，七省通衢”之称。
襄阳火车东站于2012年7月1日投入运营使用，日发送旅客5000人次。为适应襄阳火车东站的客运能力，襄阳市将襄阳东站连接线改建工程纳入到交通运输发展规划中。项目路线全长6.061km，在K0+452.185处与汉丹铁路K305+560.255处相交，跨汉丹铁路上部结构采用（30+47+44）m T型刚构预应力混凝土箱梁，整幅桥全宽25.9m，采用转体法施工，转体长度为（39+39）m，在汉丹铁路南侧现浇完成后顺时针转体91.6°就位，转体重量6500t。
3 监测方案
3.1 应力监测
跨越汉丹铁路转体桥施工中，梁体设置6个监测截面，其监测截面见图1，并分别在不同截面位置处设置应力传感器，其中根部截面共埋设了8个测点，其余截面分别埋设了6个传感器，见图2。
3.2 线形监测
在跨越汉丹铁路转体桥施工过程中，由于混凝土的自身重量、施工误差、临时载荷等因素，桥梁的两侧会发生一定程度的沉降，进而导致梁体变形。因此，在对本桥梁进行线性监测时，应当在主梁的支点位置，以及沿纵向方向向两侧划分9个节段，每个节段之间的距离分别为：8m，18m，28m，39m。每个节段的前端，需要布置相应的监测点，监测点数量为27个[2]。另外，为了简化测量，桥梁顶板钢筋施工完毕之后，应当用直径为20mm的钢筋垂直焊接在顶板顶层和底层钢筋上，外露5cm左右，外露的部分应当焊接圆钢球，图上标记线的颜色，断面侧点位置见图3。
4 监测结果分析
4.1 梁体应力
根据监测节点的采集数据，观察梁体截面的应力变化状况。以下是选取的各个截面最不利应力测试值进行分析，并重点分析了各施工阶段前后的应力值，进而为具体的施工安全提供依据。
转体不同截面在不同阶段上侧的应力监测数据如表1、表2所示。
根据以上表格数据的分析，可得出结论如下：①在混凝土浇筑阶段，截面上下侧的应力变化趋势为缓慢增大；②在混凝土浇筑过程中，因钢筋计埋设较浅，由自重引起的应力较小；③拆除支架的过程中，梁端自重对顶部产生的拉力与原应力相互抵消，使压应力降低；④预应力的张拉过程中，上侧应力缓慢增加，而下侧应力迅速增大，根部截面应力减小到-0.64MPa，因此，预应力张拉过程中的梁体应力变化，是转体桥工程施工应当注意的问题；⑤拆除支架后，两端属于悬臂状态，根部截面压应力最小，而自重作用下，根部截面的上侧会由于较小的弯矩而产生弯拉作用；⑥根部截面与下侧无受拉抵消应力情况，因此具有一定的安全性。
4.2 梁体线性
在T构各施工阶段监测截面进行沉降检测后，可知主要沉降量发生在预应力张拉之时。北侧T构东侧最大沉降量为19.2cm，西侧沉降量最大为23.0cm，东侧比西侧大约79.3%，其检测的沉降值绘制图见图3、图4。
根据T构线性监测图可得出以下结论：①等高线越密集的位置，沉降速度越快。等高线越稀疏的位置，沉降速度越慢。距离梁中心越远的位置，沉降量越高。②T构东侧沉降量明显低于西侧，东侧为0.192m，西侧为0.231m。
4.3 对比分析
根据线形监测数据，梁端沉降和应力关系如下：①梁体西侧应力值略大于东侧应力，呈中心对称；②根部截面的应力与沉降量呈正相关，根部的弯矩与所受应力呈正相关。
5 结论
在转体T构的施工中，任何施工阶段都有可能使梁体的截面应力发生变化。因此，在现场施工中，应当随时对其进行监测。本文以襄阳市襄阳东站连接线改建工程跨越汉丹铁路转体桥为例，对跨铁路转体桥施工阶段梁体应力及变形监测进行研究，从应力监测以及线形监测两方面进行分析，具体包括梁体应力、梁体线性、对比分析等重要内容。希望本文的研究，能为提升我国跨铁路转体桥的施工水平提供一份借鉴，进而保证施工过程的安全性。
【参考文献】
【1】曲大海.浅析云（浮）湛（江）高速公路跨铁转体桥施工关键技术[J].四川水泥，2017（07）：83-84+15.
【2】高杰.预应力混凝土连续箱梁桥裂缝病害的加固方法分析[J].四川理工学院学报（自然科学版），2017（02）：63-67.
