公路連續(xù)梁橋上跨鐵路頂升監(jiān)測與分析研究

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橋梁頂升過程是一個動態(tài)過程，隨著上部結(jié)構(gòu)的提升，連續(xù)梁的縱向偏差、梁縫寬度等會發(fā)生較大變化，連續(xù)梁支承點的相對變化對連續(xù)梁受力狀態(tài)將會產(chǎn)生影響。為此要設(shè)置一整套監(jiān)測系統(tǒng)，以便將姿態(tài)數(shù)據(jù)反饋給施工加載過程。及時、主動地采取措施降低或消除不利因素的影響，以確保結(jié)構(gòu)的安全。

本文以上跨藍煙鐵路(23 +35 +23)m 公路預(yù)應(yīng)力連續(xù)箱梁為施工背景，對同步頂升調(diào)坡監(jiān)測技術(shù)進行了探討。

1 監(jiān)測內(nèi)容

1.1 幾何變形監(jiān)測

本橋施工幾何變形監(jiān)測的內(nèi)容包括:橋臺沉降監(jiān)測、橋面標(biāo)高監(jiān)測、橋面及下部結(jié)構(gòu)縱橫向位移監(jiān)測。監(jiān)測點的數(shù)目及布設(shè)具體位置確定考慮了:通過計算確定的最不利位置;力求布置對稱，以增加結(jié)果的可比性，便于分析兩個方面。

1.2 應(yīng)力監(jiān)測

由于頂升過程中線路通行，本次應(yīng)力監(jiān)測點選取了典型斷面的特征點進行監(jiān)測。判斷梁體頂升過程中內(nèi)力變化

2 監(jiān)測控制網(wǎng)建設(shè)

在幾何變形監(jiān)測中，測量控制網(wǎng)布設(shè)是比較關(guān)鍵的，即布設(shè)為一個高程控制網(wǎng)，一個水平面控制網(wǎng)，兩者布設(shè)同時進行，并統(tǒng)一聯(lián)測平差。

2.1 高程控制網(wǎng)設(shè)置

工程施工前在施工區(qū)影響范圍兩側(cè)50 米外穩(wěn)定區(qū)域上各設(shè)置二個垂直位移監(jiān)測基準(zhǔn)點，且兩點間距大于20 米，采用獨立高程系，橋面沉降監(jiān)測點和橋下沉降監(jiān)測點分別組網(wǎng)。控制網(wǎng)測量按照二等水準(zhǔn)測量規(guī)范要求執(zhí)行，外業(yè)觀測使用Leica DNA03 電子水準(zhǔn)儀和等精度的光學(xué)水準(zhǔn)儀。

沉降基準(zhǔn)網(wǎng)外業(yè)測設(shè)完成后，對外業(yè)記錄進行檢查，嚴(yán)格控制各水準(zhǔn)環(huán)閉合差，各項參數(shù)合格后方可進行內(nèi)業(yè)平差計算。內(nèi)業(yè)計算高程成果取位至0.01mm。

2.2 水平控制網(wǎng)設(shè)置

在橋面頂升區(qū)外穩(wěn)定的位置設(shè)置3 個基準(zhǔn)點，平面基準(zhǔn)點采用強制歸心標(biāo)。

采用獨立平面左手坐標(biāo)系，平行于橋面的萊西方向為X 軸方向。四測回測量控制點間角度、距離關(guān)系，經(jīng)內(nèi)業(yè)平差計算出各個控制點坐標(biāo)，建立平面位移監(jiān)測基準(zhǔn)網(wǎng)。

3 主要監(jiān)測部位及要求

3.1 橋梁沉降觀測

在橋墩的承臺上埋設(shè)兩個沉降觀測點。

3.2 橋面標(biāo)高觀測

觀測點布置立面如下，布置每個墩柱中心線與內(nèi)側(cè)防撞墻內(nèi)邊線交叉點的橋面上，每個橋墩位置設(shè)置一個觀測點，觀測點利用沉降觀測釘釘在現(xiàn)有橋面上，也可作為頂升完成后的驗收點。

3.3 箱梁橫向位移監(jiān)測

在每個橋墩或橋臺上沿橫向安裝一只百分表，在箱梁底部安裝一根垂直測桿，測桿垂直偏差不大于2mm，頂升前記取百分表的初值，每一個行程結(jié)束記錄一次數(shù)據(jù)，算出該位置橫向偏移量。

3.4 梁體應(yīng)力監(jiān)測

在三跨連續(xù)梁的邊跨跨中、中跨跨中及反彎點處橋面布置振弦式表面應(yīng)變計，監(jiān)測頂升過程中梁體應(yīng)力變化情況。為防止出現(xiàn)某種應(yīng)變計判斷異常，本次監(jiān)測在振弦應(yīng)變計旁邊布設(shè)了表面應(yīng)變片進行測試狀態(tài)中應(yīng)變校核。5 斷面共計30 支應(yīng)變計，見圖1。

圖1 應(yīng)變計安裝示意圖

4 頂升工況

根據(jù)頂升設(shè)計要求結(jié)合現(xiàn)場實際情況，梁體頂升主要時間節(jié)點如下:

表1 頂升主要時間節(jié)點一覽表

5 數(shù)據(jù)分析

5.1 橋臺沉降分析

在整個頂升過程中橋臺發(fā)生累計1～2mm 左右的沉降，無較大突變，小于5mm 報警值。在頂升實施過程中承臺橫向未發(fā)生較大的橫向差異波動，說明鋼支撐牢固穩(wěn)定、受力均勻。頂升過程在監(jiān)測系統(tǒng)幫助下較平穩(wěn)可靠。

5.2 橋面變形分析

由于該橋為斜交橋梁，調(diào)坡旋轉(zhuǎn)式保證中軸線在其投影面內(nèi)旋轉(zhuǎn)，這樣每測點的旋轉(zhuǎn)值不同。沿著里程增大方向從0 號臺、1 號墩、跨中截面、2 號墩、3 號臺處斜截面兩側(cè)實際頂升累計變化量見下表2。

表2 頂升各工況數(shù)據(jù)一覽表

通過以上工況0 到工況7 分析可得出以下幾點:

(1)每種工況下，各點頂升量協(xié)調(diào)一致，相鄰點、及間隔點位與設(shè)計值偏差都在預(yù)定控制指標(biāo)內(nèi)。由此可以看出PLC 系統(tǒng)與監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)合發(fā)揮了較明顯的作用。

(2)從工況7 可以判斷雖然最終值與設(shè)計值有一定偏差，但偏差較小，基本達到了設(shè)計目標(biāo)值。最終頂升到位后梁體處在較好的姿態(tài)。

(3)頂升過程中也發(fā)現(xiàn)一些不足:雖然上升作業(yè)在多個監(jiān)測系統(tǒng)控制下可以達到精確定位，但每次梁體回落時，由于各支撐接觸面間間隙的累積，導(dǎo)致梁體落實后出現(xiàn)一些誤差。此誤差在允許范圍內(nèi)。

5.3 應(yīng)力監(jiān)測

各監(jiān)測點幾天內(nèi)的應(yīng)變變化趨勢比較平緩，突變較少，說明整個頂升過程相對比較平穩(wěn)可靠，與變形監(jiān)測結(jié)果相印證。雖然歷時曲線趨勢平緩，但前面幾個工況中存在一些小波動，且變化量較小。

6 結(jié)語

橋梁頂升過程中的變形和應(yīng)力實時監(jiān)測是一個復(fù)雜的過程，首先對橋梁頂升過程中的受力情況進行定性分析，宏觀上把握關(guān)鍵部位的受力變化規(guī)律和橋梁變形可能存在的變化趨勢，制定切實可行的監(jiān)測方案。通過本橋的應(yīng)用說明本次監(jiān)測方法合理可靠，對本橋的安全頂升起到了很好的保障作用。

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