某預(yù)應(yīng)力箱梁橋的施工線形控制方案與結(jié)果分析

劉磊

【摘 要】以X大橋?yàn)槭┕け尘?，?duì)其施工線形控制方案進(jìn)行了分析，并對(duì)后續(xù)梁段標(biāo)高預(yù)測(cè)進(jìn)行了探討，最后施工線形控制的結(jié)果進(jìn)行了分析，得出橋梁基本上達(dá)到了設(shè)計(jì)的線形。

【關(guān)鍵詞】連續(xù)剛構(gòu)橋；監(jiān)測(cè)；位移控制

X大橋主跨較大，為保證施工安全可靠，施工時(shí)進(jìn)行線形控制和應(yīng)力監(jiān)測(cè)就顯得尤為重要。大橋施工監(jiān)控中線形和標(biāo)高監(jiān)測(cè)的主要目的是為保證主梁懸臂和合攏的順利實(shí)施、全橋結(jié)構(gòu)的安全以及獲取巳形成的結(jié)構(gòu)實(shí)際幾何形態(tài)，它對(duì)施工控制、預(yù)報(bào)非常關(guān)鍵。

1、工程概況

X大橋?yàn)殡p幅三跨連續(xù)V墩剛構(gòu)：跨徑組合80+130+80=290m，單幅橋?qū)?3.5m。主橋上部結(jié)構(gòu)主梁采用預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，箱梁為單箱雙室直腹板斷面，其中箱寬15.5m，兩側(cè)翼緣板懸臂寬4.0m（含防撞墻外包0.10m）。箱梁根部梁高6.0m，跨中梁高3.0m，邊跨端部設(shè)置牛腿擱置引橋與人行梯道，局部梁高3.7m，箱梁梁高變化采用2次拋物線，箱梁0#塊至12#梁段腹板厚度直線變化，40cm～85cm；箱梁底板厚度變化采用2次拋物線，由箱梁根部80cm漸變到跨中30cm；箱梁頂板厚均采用28cm。箱梁橫坡由腹板高度調(diào)整，底板保持水平，頂板橫向設(shè)置2%的橫坡。

2、施工線形控制方案

2.1測(cè)試方法

X大橋施工控制的幾何形態(tài)監(jiān)測(cè)主要儀器采用包括測(cè)距儀、精密水準(zhǔn)儀、精密經(jīng)緯儀、全站儀，各測(cè)試儀器精度如下：

測(cè)距儀：測(cè)距精度為lcm。

精密水準(zhǔn)儀：每公里往返測(cè)高差中數(shù)標(biāo)準(zhǔn)偏差為±0.5mm。

精密經(jīng)緯儀：測(cè)角精度為 2"。

全站儀：測(cè)距精度為 （2mm+2ppm），測(cè)角精度為±2"。

2.2監(jiān)測(cè)方案

主梁撓度觀測(cè)資料是控制成橋線形最主要的依據(jù)。本次施工監(jiān)控中，在每個(gè)施工塊件上布置3個(gè)對(duì)稱高程觀測(cè)點(diǎn)，這樣不僅可以測(cè)量箱梁的撓度，同時(shí)可以觀測(cè)箱梁是否發(fā)生扭轉(zhuǎn)變形。主梁結(jié)構(gòu)線形監(jiān)測(cè)主要包括以下三個(gè)工況：

①掛籃前移并立模前后；

②節(jié)段混凝土澆筑完畢；

③節(jié)段預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉完畢。

為了盡量減少溫度對(duì)觀測(cè)的影響，觀測(cè)時(shí)間統(tǒng)一安排在早晨太陽(yáng)出來以前。高程控制點(diǎn)布置在離混凝土節(jié)段前端10cm處，在垂直方向設(shè)置 16鋼筋，并將其與頂板的上下層鋼筋焊接牢固。鋼筋露出箱梁混凝土表面5cm，同時(shí)需磨平測(cè)頭并標(biāo)以紅油漆。每個(gè)節(jié)段各設(shè)3個(gè)測(cè)點(diǎn)，分別對(duì)稱布置在懸臂板與承托的交接點(diǎn)以及橫截面的中心點(diǎn)處。

3、后續(xù)梁段標(biāo)高預(yù)測(cè)

在主梁的澆筑過程中，節(jié)段混凝土立模標(biāo)高的合理確定，是關(guān)系到主梁線形是否平順、是否符合設(shè)計(jì)的一個(gè)重要問題。若在立模標(biāo)高確定時(shí)綜合考慮各方面的因素，結(jié)合實(shí)際，嚴(yán)格控制，則最終橋面線形與設(shè)計(jì)偏離不大；如果考慮的因素不夠全面，與實(shí)際偏差較大，控制不力，則最終橋面線形會(huì)大大偏離設(shè)計(jì)線形。眾所周知，立模標(biāo)高與設(shè)計(jì)的橋梁成橋后的標(biāo)高并不等同，需要設(shè)置一定的預(yù)拱度，以抵消施工中由于恒載、施工荷載等產(chǎn)生的各種變形。其計(jì)算公式如下：

（1）

式中： -- 節(jié)段立模標(biāo)高（段上某確定位置）；節(jié)段設(shè)計(jì)標(biāo)高； --由各梁段自重在 節(jié)段產(chǎn)生的撓度總和； --由張拉各節(jié)段預(yù)應(yīng)力在 節(jié)段產(chǎn)生的撓度總和； --混凝土收縮、徐變?cè)?節(jié)段引起的撓度； --施工臨時(shí)荷載在/節(jié)段引起的撓度； --使用荷載在 節(jié)段引起的撓度； --支架的變形值。

4、施工線形控制的結(jié)果分析

4.1梁段位移變化分析

此處以PZS46#墩為例來說明，選取幾個(gè)施工階段給出5#塊梁段的前端截面撓度對(duì)比，以頂板3個(gè)測(cè)點(diǎn)的平均值作為主梁軸線處的撓度變化量，并與理論值進(jìn)行對(duì)比，方向以向上為正，向下為負(fù)，單位為mm，具體結(jié)果見表1。同時(shí)，其實(shí)測(cè)值與理論值的撓度歲施工階段變化過程列于圖1所示。

從表1中可以看出，隨著施工階段的前進(jìn)梁體前端截面的位移處于波動(dòng)中，澆筑完混凝土后梁端整體下?lián)?，然后在預(yù)應(yīng)力筋張拉后，梁端又會(huì)出現(xiàn)抬升現(xiàn)象，如此反復(fù)直到合攏。張拉預(yù)應(yīng)力筋產(chǎn)生的上撓效應(yīng)，也隨著施工的推進(jìn)逐漸變小。這主要是因?yàn)殡S著梁段的延伸，每一段張拉的預(yù)應(yīng)力筋變得越來越少，懸臂越伸越長(zhǎng)，施工積累的變形也越來越大，導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力效應(yīng)也越來小。相應(yīng)的，梁段的下?lián)铣潭纫苍絹碓酱?。從該些圖表中還可以發(fā)現(xiàn)，每一梁段撓度變化趨勢(shì)，理論與實(shí)測(cè)位移變化趨勢(shì)基本一致，但是數(shù)值上還是存在著較大的誤差，只有當(dāng)前階段的位移變化理論值與實(shí)測(cè)值較為一致，最大的理論與實(shí)測(cè)值誤差只有1.1mm，處于正常范圍內(nèi)。而當(dāng)后續(xù)梁段施工時(shí)，當(dāng)前梁段的位移變化理論值與實(shí)測(cè)值之間的偏差逐漸增大，最大的誤差巳經(jīng)達(dá)到了 4.1mm。此外，可以看出，理論值普遍要比實(shí)測(cè)值大，理論值一般在3～5mm之間，而實(shí)測(cè)值，除去初始截面，一般在4mm之內(nèi)。兩者的誤差產(chǎn)生的原因，主要可能是由于模型模擬、荷載情況等與實(shí)際工程有所偏差，荷載情況等受施工中施工荷載等因素影響較大，以及人員與儀器操作中出現(xiàn)的一些誤差所導(dǎo)致。

4.2標(biāo)高預(yù)測(cè)與結(jié)果

對(duì)后續(xù)梁段標(biāo)高進(jìn)行預(yù)測(cè)，選取一些結(jié)果表2所示。

通過現(xiàn)場(chǎng)結(jié)果的監(jiān)測(cè)反饋，依據(jù)文中的標(biāo)高預(yù)測(cè)法進(jìn)行下一節(jié)梁段底板支模高度的預(yù)測(cè)，隨時(shí)調(diào)整控制，以保證施工質(zhì)量。

5、結(jié)束語(yǔ)

對(duì)于線形監(jiān)測(cè)可以發(fā)現(xiàn)，雖然由于模型仿真方面以及實(shí)際施工荷載等因素的影響，導(dǎo)致理論與實(shí)測(cè)值有一定的偏差。但是通過不斷的反饋調(diào)節(jié)，預(yù)測(cè)下一節(jié)段的標(biāo)高進(jìn)行施工控制，從結(jié)果可以看出位移監(jiān)測(cè)控制還是取得了很好的效果，橋梁基本上達(dá)到了設(shè)計(jì)的線形。