截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋施工監(jiān)控量測(cè)

劉家前

(中鐵十六局集團(tuán)第三工程有限公司,浙江 湖州 313000)

截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋施工監(jiān)控量測(cè)

劉家前

(中鐵十六局集團(tuán)第三工程有限公司,浙江 湖州 313000)

變截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋的施工受施工流程、工藝水平、受力階段等多種因素影響,如梁體恒載、二期恒載、施工臨時(shí)荷載、風(fēng)荷載、預(yù)應(yīng)力、臨時(shí)約束、橋位變形、基礎(chǔ)沉降、施工誤差等，使得其施工過(guò)程非常復(fù)雜。因此，有必要通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)和監(jiān)控計(jì)算等手段,對(duì)主梁施工過(guò)程中的結(jié)構(gòu)內(nèi)力和位移狀態(tài)進(jìn)行有效地監(jiān)測(cè)、分析、計(jì)算和預(yù)測(cè),以便為施工提供施工控制信息,從而保證整個(gè)結(jié)構(gòu)在施工過(guò)程的安全并最終達(dá)到設(shè)計(jì)成橋狀態(tài),符合設(shè)計(jì)狀態(tài)要求。

變截面預(yù)應(yīng)力混凝土；連續(xù)箱梁；懸臂澆筑；監(jiān)控量測(cè)

1 工程概況

浙江省51省道遂龍線龍泉段二標(biāo)3號(hào)橋全長(zhǎng)213.9 m,全橋位于山澗中,橋面距山澗底最大深度101 m,主橋上部為54+100+54預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)鋼構(gòu),懸臂現(xiàn)澆連續(xù)箱梁全長(zhǎng)207.76 m,為直腹板變高雙線單箱單室截面,邊中跨比為0.540,橋梁全橋等寬10.0 m,墩頂0號(hào)梁段長(zhǎng)12.0 m,兩個(gè)“T構(gòu)”的懸臂各為12對(duì)梁段,累計(jì)懸臂總長(zhǎng)49 m,懸臂澆筑梁段最大控制重量約為1 175 kN。箱梁底板橫向保持水平,橋面縱坡順線路方向上坡坡度為7%。

2 施工監(jiān)控內(nèi)容

連續(xù)梁橋的施工控制過(guò)程實(shí)際上是一個(gè)信息的采集、處理、反饋的過(guò)程。從施工現(xiàn)場(chǎng)采集的信息除了現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試的參數(shù)以外,最主要的是現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)測(cè)量的數(shù)據(jù)。在施工控制中主要關(guān)注的是三大類實(shí)時(shí)測(cè)量數(shù)據(jù),具體為：

1)預(yù)拱度實(shí)測(cè)與設(shè)計(jì)值控制；

2)施工線形高程測(cè)量控制；

3)施工平面控制。

3 監(jiān)測(cè)點(diǎn)的布置

為了進(jìn)行預(yù)拱度與設(shè)計(jì)值、施工線形、施工平面的檢測(cè)與控制,在梁段施工中,需要根據(jù)梁段施工節(jié)點(diǎn),選擇合適的測(cè)量控制點(diǎn),在關(guān)鍵部位包括模板、混凝土梁段端和掛籃設(shè)置相應(yīng)的監(jiān)測(cè)點(diǎn)。

3.1 基準(zhǔn)點(diǎn)的布置

在河岸兩側(cè)不影響施工且穩(wěn)定位置各布置兩個(gè)平面高程控制點(diǎn),作為平面、高程沉降變形監(jiān)測(cè)的起算點(diǎn),組成平面控制網(wǎng)、高程控制網(wǎng)。

1)選點(diǎn)位置穩(wěn)固、點(diǎn)位明顯、便于查找、方便人員操作儀器、滿足測(cè)規(guī)精度要求；

2)控制點(diǎn)的通視條件良好且有利于長(zhǎng)期的保護(hù)和在施工中便于觀測(cè)；

3)控制點(diǎn)標(biāo)石埋設(shè)后,應(yīng)經(jīng)過(guò)一個(gè)月后,方可進(jìn)行平面、高程觀測(cè),控制點(diǎn)還可以作為工作基點(diǎn),在施工放樣時(shí),可以使用。在橋梁施工過(guò)程中控制點(diǎn)每半個(gè)月必須復(fù)測(cè)一次,檢查測(cè)量成果是否出現(xiàn)異常,保證控制點(diǎn)準(zhǔn)確性。

3.2 監(jiān)測(cè)點(diǎn)的布置

各監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的監(jiān)測(cè)點(diǎn)布設(shè)位置及密度要與主梁結(jié)構(gòu)的施工區(qū)域、施工順序、監(jiān)測(cè)對(duì)象的位置及特性相匹配,同時(shí)也應(yīng)注重測(cè)斷面的布置，及時(shí)了解到變形的范圍、方向、幅度,從而對(duì)主梁變形信息能有比較全面的認(rèn)識(shí),為主梁結(jié)構(gòu)體系提供全面、準(zhǔn)確、及時(shí)的監(jiān)測(cè)信息。

3.2.1 基礎(chǔ)沉降監(jiān)測(cè)

基礎(chǔ)沉降觀測(cè)基點(diǎn)布設(shè)在橋墩側(cè)面中心線上,每個(gè)橋墩布設(shè)兩個(gè)觀測(cè)點(diǎn)。具體布設(shè)示意圖見(jiàn)圖1。

圖1 基礎(chǔ)沉降觀測(cè)基點(diǎn)埋設(shè)示意圖

3.2.2 主梁標(biāo)高、軸線偏位監(jiān)測(cè)

1)對(duì)于預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁懸臂澆筑施工的測(cè)量控制網(wǎng)應(yīng)建立在各自對(duì)應(yīng)的承臺(tái)上,再根據(jù)施工的進(jìn)度安排將承臺(tái)上的控制點(diǎn)轉(zhuǎn)移到各自對(duì)應(yīng)的0#塊上。

2)平面控制網(wǎng)由橋面中軸線及設(shè)置的控制點(diǎn)(其布置根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)情況布設(shè))組成。

3)高程控制網(wǎng)通過(guò)已建立的控制網(wǎng)點(diǎn),待箱梁0#塊施工結(jié)束后,再移至0#塊橋面。0#塊的水準(zhǔn)點(diǎn)即為箱梁懸臂澆筑施工的高程控制點(diǎn)。

4)箱梁的0#塊基準(zhǔn)點(diǎn)布置圖見(jiàn)圖2。基準(zhǔn)點(diǎn)標(biāo)志可用16 mm直徑螺紋鋼制作,鋼筋露出的部分要進(jìn)行加工磨圓處理并涂上紅油漆進(jìn)行標(biāo)記。

圖2 0#塊測(cè)量基準(zhǔn)點(diǎn)布置圖

5)箱梁各段懸臂施工梁段的測(cè)點(diǎn)布置見(jiàn)圖3。

圖3 箱梁各段懸臂施工梁段的測(cè)點(diǎn)布置圖

① 每段懸澆箱梁節(jié)段各設(shè)3個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)(C、D、E點(diǎn)),以箱梁中線為基準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)稱布置,測(cè)點(diǎn)離相對(duì)應(yīng)節(jié)段前端面約150 mm處；

② 測(cè)點(diǎn)標(biāo)志采用16 mm直徑螺紋鋼制作。鋼筋露出箱梁截面混凝土約10 mm,露出的部分要進(jìn)行加工磨圓處理并涂上紅油漆進(jìn)行標(biāo)記；

③ 懸澆箱梁節(jié)段的監(jiān)測(cè)點(diǎn)既作為控制箱梁中線平面位置的控制點(diǎn),又作為箱梁標(biāo)高控制點(diǎn)和變形觀測(cè)點(diǎn)。

6)埋設(shè)鋼筋測(cè)點(diǎn)必須與箱梁頂板中上、下層鋼筋焊接牢固,底部要緊緊貼住模板，并保證其在混凝土澆筑過(guò)程中避免踩踏與碰撞。

4 懸臂施工的線形控制與預(yù)拱度設(shè)置

在懸臂施工過(guò)程中,便是施工撓度的計(jì)算與控制?？茖W(xué)合理選定懸臂每一待澆梁段或懸拼段的預(yù)拱度至關(guān)重要,只有預(yù)拱度設(shè)置合理,才能保證一個(gè)跨徑內(nèi)將兩合攏的兩個(gè)懸臂端在同一水平線上,才能保證在結(jié)構(gòu)運(yùn)營(yíng)一定時(shí)間后達(dá)到設(shè)計(jì)所期望的標(biāo)高線形。

4.1 預(yù)拱度設(shè)置及線形總體控制措施

箱梁預(yù)拱度的計(jì)算公式：施工標(biāo)高=設(shè)計(jì)標(biāo)高+預(yù)拱度+掛籃撓度+施工調(diào)整值。施工過(guò)程中,需要進(jìn)行觀測(cè)的內(nèi)容,主要有箱梁撓度；水泥混凝土澆注過(guò)程的觀測(cè)；縱向張拉前后觀測(cè),觀測(cè)點(diǎn)布在梁端橋中心線處,主要觀測(cè)梁段張拉引起的上撓度值；移掛籃前后觀測(cè),觀測(cè)點(diǎn)布在梁端橋中心線處,主要觀測(cè)移掛籃后箱梁的下?lián)隙戎怠?/p>

圖4 K12+321 住龍鎮(zhèn)3號(hào)橋箱梁設(shè)計(jì)預(yù)拱度

進(jìn)行觀察的測(cè)站布設(shè)于0#塊中心上,后視點(diǎn)布設(shè)于橋臺(tái)上。建立箱梁施工標(biāo)高控制小組,對(duì)箱梁實(shí)測(cè)撓度與計(jì)算撓度進(jìn)行分析對(duì)比。按數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)方法對(duì)設(shè)計(jì)計(jì)算撓度進(jìn)行必須的修正、調(diào)整箱梁施工標(biāo)高。

4.2 立模標(biāo)高的確定與調(diào)整

立模標(biāo)高的確定關(guān)系著主梁線形的平順、完美。實(shí)際中立模標(biāo)高卻不等于橋梁的設(shè)計(jì)標(biāo)高,施工中包括模板的自身和混凝土的徐變以及荷載的變化對(duì)模板中會(huì)存在著一定的影響,所以立模的標(biāo)高也要按照各種因素的影響進(jìn)行計(jì)算從而使其成橋后標(biāo)高能符合要求。相關(guān)計(jì)算公式如下：

H立模=H設(shè)計(jì)+f施工+f1/2活載+f掛籃+f張拉+f后期徐變

式中:H立模為主梁立模標(biāo)高；H設(shè)計(jì)為橋梁設(shè)計(jì)標(biāo)高；F施工為施工澆筑中自身靜載對(duì)標(biāo)高的影響值；f1/2活載為橋梁在1/2靜活載作用下產(chǎn)生的變形；f掛籃為澆筑本節(jié)段混凝土?xí)r引起的掛籃變形值(根據(jù)掛籃加載試驗(yàn),綜合各項(xiàng)測(cè)試結(jié)果,繪制出掛籃荷載-撓度曲線,進(jìn)行內(nèi)差計(jì)算得到)；f后期徐變?yōu)榛炷梁笃谛熳儗?duì)該點(diǎn)標(biāo)高的影響值。

梁段施工中,每一梁端的截面幾何性質(zhì)、材料選用、彈性模量各種因素等參數(shù)值與計(jì)算值有一定誤差。本次監(jiān)測(cè)預(yù)拱度時(shí),根據(jù)監(jiān)測(cè)實(shí)際觀測(cè)值,對(duì)每段梁端懸臂澆注階段的立模標(biāo)高作出預(yù)測(cè),分析設(shè)計(jì)值與實(shí)際測(cè)值在施工前與施工完成后理論值相比較,當(dāng)梁的線性誤差在精度范圍內(nèi),則不必調(diào)整預(yù)拱度,反之,則要重新計(jì)算修正參數(shù),調(diào)整下一段梁端施工預(yù)拱度,以確保施工完成后,兩端合攏時(shí)連接處誤差滿足合攏精度要求。

表中列出了里程為K12+316、K12+326、K12+320、K12+322等四段施工梁段中心里程設(shè)計(jì)值與實(shí)測(cè)值對(duì)照表(表1)。

表1 設(shè)計(jì)值與實(shí)測(cè)值對(duì)照表 m

4.3 施工后的校核計(jì)算

階段施工結(jié)束后,將監(jiān)測(cè)結(jié)果與理論值計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較,施工節(jié)段兩者差值不大,通過(guò)對(duì)每段實(shí)測(cè)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行理論結(jié)構(gòu)分析,每段施工控制參數(shù)的目標(biāo)值適當(dāng)進(jìn)行必要的修正(表1),直到合攏段時(shí),合攏段兩側(cè)箱梁頂板處高差值均在控制范圍以內(nèi)(±15mm),滿足設(shè)計(jì)規(guī)范要求。達(dá)到監(jiān)控目的。

5 結(jié) 語(yǔ)

通過(guò)對(duì)懸澆箱梁施工中的測(cè)量監(jiān)控,較為理想地控制了大橋的曲線線形,施工監(jiān)控的總體應(yīng)在主梁懸臂澆注過(guò)程中以結(jié)構(gòu)變形控制為主,應(yīng)力控制為輔的原則。即確保主梁線形和順、正確是第一位的。對(duì)懸臂澆筑法而言,主要是通過(guò)混凝土澆筑前底模標(biāo)高的調(diào)整來(lái)加以實(shí)現(xiàn)的。橋梁施工中的標(biāo)高控制的最終誤差應(yīng)把結(jié)構(gòu)偏差控制在一定范圍內(nèi)。作為一項(xiàng)技術(shù)系統(tǒng)工程 ,施工監(jiān)控已經(jīng)成為混凝土變截面連續(xù)梁的施工中必不可少的質(zhì)量、安全保證措施,它不僅節(jié)省了工期，還保證了施工質(zhì)量。通過(guò)施工監(jiān)測(cè),對(duì)結(jié)構(gòu)物在施工過(guò)程中的受力和位移狀態(tài)進(jìn)行有效控制,使橋梁施工過(guò)程始終處于安全可控狀態(tài),為施工順利進(jìn)行提供了安全保證。

[1] 中交公路規(guī)劃設(shè)計(jì)院.JTGD62—2004公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范[S]. 北京：人民交通出版社,2004．

[2] 中國(guó)有色金屬工業(yè)協(xié)會(huì).GB50026—2007工程測(cè)量規(guī)范[S].北京：人民交通出版社,2007．

[3] 建筑綜合勘察研究設(shè)計(jì)院.JGJ8—2007建筑變形測(cè)量規(guī)范[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2007．

[4] 袁飛楊,陳權(quán),張朋等.連續(xù)梁橋施工監(jiān)控實(shí)踐與分析[J].河南城建學(xué)院學(xué)報(bào),2013(1)：19-22.

[5] 胡云豐.大跨徑、變截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋的線形控制[J].工程技術(shù),2013(1)：136-137.

[6] 周峰. 大跨連續(xù)箱梁橋懸臂施工監(jiān)控研究與實(shí)踐[J].石家莊鐵道學(xué)院學(xué)報(bào),2009,22(2):15-19．

Monitoring and Measurement of the Construction of the Concrete Continuous Box Girder Bridge with Cross-Section Prestress

LIUJiaqian

2016-02-24；

2016-09-28

劉家前(1964—),男,浙江湖州人,工程師,從事鐵路、公路、市政以及其他工程的施工管理工作。

U445

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1008-3707(2017)01-0057-04