懸臂澆注連續(xù)梁線形控制技術(shù)

■安 璐 ■太原理工大學(xué)，山西 太原 030024

采用掛籃作為施工設(shè)備的懸臂澆注連續(xù)梁橋的施工過程中，懸臂澆注的每個節(jié)段的立模標(biāo)高并不僅僅是設(shè)計(jì)標(biāo)高，而是要綜合考慮以上因素的影響而設(shè)置一定的預(yù)拱度。橋梁預(yù)拱度的設(shè)置除了考慮常規(guī)的結(jié)構(gòu)自重和施加預(yù)應(yīng)力的一期恒載、橋梁合龍?bào)w系轉(zhuǎn)換后的二期恒載、次應(yīng)力和活載外，還要考慮一下兩點(diǎn):第一，掛籃在施工過程中固定在先完成的節(jié)段上，它的自重也使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生變形，但在掛籃拆除后，又使原來的變形得到恢復(fù);第二，掛籃設(shè)備上伸出的懸臂，又因澆注混凝土?xí)r結(jié)構(gòu)質(zhì)量不斷增加而使自身產(chǎn)生撓曲變形，從而導(dǎo)致永久性結(jié)構(gòu)發(fā)生同樣的變形，而且這部分變形在掛籃拆除后是不能得到恢復(fù)的。現(xiàn)在的施工過程中，施工單位一般都會委托專業(yè)的線性監(jiān)控單位對橋梁線性進(jìn)行全程施工監(jiān)控，施工監(jiān)控是一個施工→量測→識別→修正→預(yù)告→施工的循環(huán)過程。在這個循環(huán)中，施工單位要在線性監(jiān)控單位的輔助下，通過在施工過程中對橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，根據(jù)檢測結(jié)果，評估個主要施工階段各主要結(jié)構(gòu)的變形是否設(shè)計(jì)要求，判斷施工過程是否安全，結(jié)構(gòu)是否正常工作;當(dāng)出現(xiàn)較大誤差時，應(yīng)對結(jié)構(gòu)進(jìn)行誤差調(diào)整，并對設(shè)計(jì)的施工過程進(jìn)行重新安排，從而保證橋梁建成時最大可能的接近理想設(shè)計(jì)狀態(tài)，同時也確保施工期間的結(jié)構(gòu)安全、施工質(zhì)量和施工工期。

1 梁段立模標(biāo)高的確定

在主梁的掛籃現(xiàn)澆施工過程中，梁段立模標(biāo)高的合理確定，是關(guān)系到主梁的線形是否平順、是否符合設(shè)計(jì)的一個重要問題。如果在確定立模標(biāo)高時考慮的因素比較符合實(shí)際，而且加以正確的控制，則最終橋面線形較為良好;如果考慮的因素和實(shí)際情況不符合，控制不力，則最終橋面線形會與設(shè)計(jì)線形有較大的偏差。

眾所周知，立模標(biāo)高并不等于設(shè)計(jì)中橋梁建成后的標(biāo)高，總要設(shè)一定的預(yù)拋高，以抵消施工中產(chǎn)生的各種變形(撓度)。其計(jì)算公式如下:

Hlmi=Hsji+Σ f1i+Σ f2i+f3i+f4i+f5i+fgl

式中:Hlmi—i位置的立模標(biāo)高(主梁上某確定位置);

Hsji—i位置的設(shè)計(jì)標(biāo)高;

Σ f1i—由梁段自重在i位置產(chǎn)生的撓度總和;

Σ f2i—由張拉各預(yù)應(yīng)力在i位置產(chǎn)生的撓度總和;

f3i—混凝土收縮、徐變在i位置引起的撓度;

f4i—施工臨時荷載在i位置引起的撓度;

f5i—二期恒載在i位置引起的撓度;

fgl—掛籃變形值。

其中掛籃變形值是根據(jù)掛籃加載試驗(yàn)，綜合各項(xiàng)測試結(jié)果，最后繪出掛籃荷載——撓度曲線，進(jìn)行內(nèi)插而得。而Σ f1i、Σ f2i、f3i、f4i、f5i五項(xiàng)由線性監(jiān)控單位的前進(jìn)分析中加以考慮。滬杭客專跨A7高速連續(xù)梁在1#段施工過程中，線性監(jiān)控單位給出的預(yù)拱度為2.2cm，即為Σ f1i、Σ f2i、f3i、f4i、f5i之和，而施工單位根據(jù)掛籃加載實(shí)驗(yàn)得出的掛籃荷載——撓度曲線，按照1#段的梁體重量內(nèi)插得出掛籃變形值為1.5cm，因此，1#段的實(shí)際立模標(biāo)高應(yīng)為:

Hlmi=Hsji+0.022+0.015

2 懸臂澆注主梁施工各工況控制測量

2．1 主梁每一節(jié)段懸臂澆注施工過程中，施工單位應(yīng)進(jìn)行以下工況的高程控制測量

(1)掛籃就位后，調(diào)整模板標(biāo)高。當(dāng)主梁當(dāng)前懸澆節(jié)段的施工掛籃初步就位后，根據(jù)箱梁節(jié)段立模標(biāo)高，安裝底模、側(cè)模和頂板內(nèi)模，采用水準(zhǔn)儀監(jiān)測，通過調(diào)整掛籃前吊桿高度等方法使底模標(biāo)高、側(cè)模標(biāo)高、頂板內(nèi)模標(biāo)高要求，誤差應(yīng)控制在±10mm范圍內(nèi)。(2)箱梁混凝土澆筑前，測定混凝土澆注標(biāo)高。在掛籃就位后，通過水準(zhǔn)儀已按照立模標(biāo)高調(diào)整好底模、側(cè)模和頂板內(nèi)模標(biāo)高，但由于端頭模板存在加工誤差和安裝誤差，以及梁面排水要求設(shè)置橫向坡度，因此要求在澆注混凝土前測定梁段端頭模板的標(biāo)高，并與梁面立模標(biāo)高對比，給出混凝土澆注高度和收面線形。一般在梁段端頭模板橫截面上選取兩側(cè)和中線處以及所有變坡點(diǎn)進(jìn)行測定。(3)澆筑梁段混凝土后。梁段混凝土澆注完成后，應(yīng)對已澆梁段的標(biāo)高按預(yù)埋高程測點(diǎn)進(jìn)行高程測量。高程觀測點(diǎn)一般以箱梁中線為準(zhǔn)對稱布置，在一個橫截面上布置3～5個觀測點(diǎn)。滬杭客專跨A7連續(xù)梁在施工過程中，采用如圖1預(yù)埋測點(diǎn)布置。

圖1 懸澆梁段測點(diǎn)布置示意圖(單位:cm)

測點(diǎn)可以采用預(yù)埋鋼筋、沉降觀測標(biāo)等設(shè)置，要求預(yù)埋牢固并加以保護(hù)，在施工過程中不得損壞和覆蓋。混凝土澆注完成后測量得出的標(biāo)高，與設(shè)計(jì)標(biāo)高對比后，是確定下一節(jié)段的立模標(biāo)高的重要依據(jù)。若該標(biāo)高出現(xiàn)和設(shè)計(jì)標(biāo)高相差較大情況，應(yīng)查明原因，并在下一節(jié)段的立模標(biāo)高中作出調(diào)整;該標(biāo)高在排除澆注混凝土過程中的誤差后，與立模標(biāo)高進(jìn)行對比得出差值也是對立模標(biāo)高計(jì)算中采用的Σ f1i、f3i、f4i、f5i、fgl的數(shù)值是否合理的一種校核，作為下一節(jié)段立模標(biāo)高確定的參考。(4)縱向預(yù)應(yīng)力鋼束張拉后。應(yīng)復(fù)測高程觀測點(diǎn)的標(biāo)高，用于確定縱向預(yù)應(yīng)力鋼束張拉過程中梁體產(chǎn)生的豎向撓度。由于懸臂澆注是分節(jié)段澆注分節(jié)段張拉，后一節(jié)段縱向預(yù)應(yīng)力鋼束的張拉對前一節(jié)段混凝土也會產(chǎn)生豎向撓度，因此某單一節(jié)段張拉后測量得出的梁體因張拉產(chǎn)生的豎向撓度只是立模標(biāo)高計(jì)算中采用的Σ f2i一部分，不能因?yàn)閷?shí)際測定的單一節(jié)段梁體豎向撓度小于Σ f2i而在下一節(jié)段的立模標(biāo)高計(jì)算中調(diào)小Σ f2i的數(shù)值，應(yīng)綜合考慮張拉所有預(yù)應(yīng)力鋼束可能產(chǎn)生的撓度確定下一節(jié)段立模標(biāo)高計(jì)算的Σ f2i數(shù)值。

2．2 影響控制測量誤差的因素處理

(1)溫度。溫度是影響主梁撓度的主要因素之一。溫度變化包括季節(jié)溫度變化和日照溫度變化兩類。在這兩類溫度變化中，季節(jié)溫差對主梁撓度的影響比較簡單變化具有均勻性，而日照溫差的變化最為復(fù)雜，尤其是日照作用會引起主梁頂板、底板的溫度差，導(dǎo)致主梁發(fā)生撓曲。為了克服溫度變化所引起的變形影響，固定觀測時間比較重要，一般應(yīng)選擇在清晨日出之前完成外業(yè)測量。另外，主梁澆筑混凝土后也應(yīng)在次日的清晨測量變形。

(2)觀測誤差。為了消除觀測誤差的影響，懸臂澆注施工中撓度變形觀測一般以閉合水準(zhǔn)路線的形式進(jìn)行觀測。懸臂澆注連續(xù)梁施工，由于采用分節(jié)段澆注，后期還存在體系轉(zhuǎn)換問題，準(zhǔn)確控制各個節(jié)段的高程系統(tǒng)極為重要。只有在實(shí)際施工過程中，嚴(yán)格、準(zhǔn)確地對每一節(jié)段的各個工況條件下的高程系統(tǒng)進(jìn)行嚴(yán)密監(jiān)控，才能有效保證橋梁建成時最大可能的接近理想設(shè)計(jì)狀態(tài)，同時也確保施工期間的結(jié)構(gòu)安全、施工質(zhì)量和施工工期。