摩洛哥布里格里格河谷斜拉橋主梁線形監(jiān)控測量技術(shù)

賈鴻正

(中鐵大橋局集團第六工程有限公司測繪公司　武漢　430100)

摩洛哥布里格里格河谷斜拉橋主梁線形監(jiān)控測量技術(shù)

賈鴻正

(中鐵大橋局集團第六工程有限公司測繪公司武漢430100)

摘要主梁線形控制是大跨度斜拉橋施工監(jiān)控的重要部分，以摩洛哥布里格里格河谷斜拉橋為工程背景，對斜拉橋施工監(jiān)控中的關(guān)鍵測量技術(shù)進行了闡述。主要內(nèi)容包括：平面基準、高程基準的建立，合龍時段的選擇，主梁線形隨溫度、時間的變化曲線。介紹了在主梁施工過程中采取橋上、橋下2套高程系統(tǒng)分別對主梁標高進行控制，并最終滿足2主塔間高程的貫通條件，實現(xiàn)順利合龍。

關(guān)鍵詞斜拉橋線形控制網(wǎng)

1工程概述

摩洛哥布里格里格河谷斜拉橋橋長951.66 m，主橋為183 m+376 m+183 m的3跨雙塔雙索面斜拉橋。 P1，P2號橋塔立面總高度分別為197.45 m和185.05 m，全橋結(jié)構(gòu)見圖1。該橋是世界上第一座采用空間曲線形橋塔的斜拉橋，塔柱在順橋向及橫橋向均分離，最后在塔頂匯合，成

為一個鉆石形的組合結(jié)構(gòu)，這種設計不僅有效地增加了橋塔的縱向及橫向剛度，而且建筑造型優(yōu)美。

主梁采用混凝土邊主梁和金屬橫梁的結(jié)合，見圖2，上鋪混凝土預制板，每8 m一個節(jié)段，這種主梁形式有效地減輕了橋梁上部結(jié)構(gòu)的自重，充分發(fā)揮了混凝土、鋼2種材料的特性，經(jīng)濟合理。目前這種疊合梁形式在國外僅有3座，在同類型橋梁中居世界第一。

圖1　摩洛布里格里格河谷斜拉橋立面布置圖(單位：m)

圖2　主梁示意圖

2主梁懸臂施工平面及高程測量控制

為了保證主梁懸臂澆筑的質(zhì)量和安全，控制好每一梁段施工的中線位置和標高，保證懸臂澆筑施工中平面和高程差控制在設計要求的范圍之內(nèi)，制定了主梁施工的平面和高程控制實施細則，并按此細則進行施工全過程的測量監(jiān)控。

2.1　平面控制網(wǎng)的建立

為滿足主梁合龍高精度定位測量的要求，保證施工的通視條件，在全橋控制網(wǎng)(B16，B18)的基礎上，在橋址附近布設了9個穩(wěn)定的強制觀測墩，組成高精度加密控制網(wǎng)，見圖3，通過GPS構(gòu)建多個大地四邊形觀測網(wǎng)，經(jīng)精密平差計算的平面坐標值作為施工的控制基準[1-2]。

圖3　控制網(wǎng)示意圖

2.2　高程控制網(wǎng)的建立

針對主梁施工中各個工況的監(jiān)控，高程控制網(wǎng)建立橋下、橋上2套高程系統(tǒng)，起始點均為全線高程控制點B18(橋南岸)、B16(橋北岸)。橋下面1套高程系統(tǒng)主要控制主梁施工過程中塔柱、承臺的沉降觀測；橋上面1套高程系統(tǒng)布設在0號塊，對主梁各節(jié)段懸澆過程梁底標高進行控制。

橋上面1套高程系統(tǒng)是采用全站儀三角高程法直接測得，為了保證高程點的精度，主梁每施工1個節(jié)段，對0號塊基準點高程值進行1次觀測，時刻注意高程差值的變化。在主梁合龍前3個節(jié)段，用Leica DNA03電子水準儀對0號塊的高程基準點進行1次全橋的高程貫通測量，聯(lián)測值與三角高程測得的值最大只差15 mm，這在施工中的精度已經(jīng)是非常高了。實踐證明，采用全站儀三角高程法控制雙塔主梁獨立施工，并且最后滿足合龍閉合條件的設想是成立的。

主梁的0號塊基準點布置見圖4。基準點標志可用直徑16 mm螺紋鋼筋制作，分別在南北兩側(cè)各布置1個，便于施工和校核。基準點鋼筋露出頂面混凝土約1 cm，露出上部加工磨圓并涂上紅油漆作標記。

圖4　0號塊基準點布置示意圖

主梁線形的好壞主要是通過梁底標高來決定的。主梁各懸臂施工梁段的測點布置見圖5。根據(jù)梁型特點，每個懸澆梁節(jié)段各設2個測點，以主梁中線為準對稱布置。測點離節(jié)段前端面20 cm處，測點既為主梁的標高控制點又是撓度變形觀測點[3]。

在主梁埋設的鋼筋測點長度為2.08 m，混凝土施工后露出梁面3 cm。加固時必須與主梁上、下層鋼筋焊接牢固，其底端要抵緊底模板，這樣才能真實反映梁底高度。在混凝土施工中嚴禁踩踏、碰撞。所有控制基準點，其使用期為主梁整個懸臂澆筑施工期。故應對所有基準點和測點加以保護，不得損壞和覆蓋。

圖5　梁段測點布置示意圖(單位：mm)

3主梁的施工控制

在懸臂施工過程中，隨著主梁節(jié)段的增加，結(jié)構(gòu)體系不斷變化，每一節(jié)段的增加都對現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和線形產(chǎn)生影響，并最終影響成橋后的結(jié)構(gòu)內(nèi)力和線形。因此，通過對關(guān)鍵部位和重要工序的嚴格監(jiān)測和控制，準確給定和及時調(diào)整梁端立模標高，優(yōu)化施工方案和施工工藝，確保合龍精度，消除可能對結(jié)構(gòu)安全和施工安全產(chǎn)生影響的不利因素，使成橋后的結(jié)構(gòu)內(nèi)力和線形滿足設計要求。

根據(jù)大橋的結(jié)構(gòu)特點、設計要求和施工方法，全橋要進行5次張拉(T1～T5)。在主梁混凝土施工過程中斜拉索要進行3次張拉：①主梁鋼筋綁扎完穿索時進行第1次張拉；②在主梁混凝土澆筑一半時進行第2次張拉；③在掛籃與主梁索力轉(zhuǎn)換完成后進行第3次張拉。在整個橋面瀝青面層鋪裝完后進行第4次張拉，主橋在運營3年后根據(jù)整個主橋的線形情況，進行第5次斜拉索索力的調(diào)整。根據(jù)上述內(nèi)容，確定本橋的施工監(jiān)控主要內(nèi)容是：應力測量、撓度復核、施工過程的仿真計算、立模標高的確定與調(diào)整等5個方面。

3.1　主梁立模標高的計算與測量

根據(jù)主梁設計圖紙和施工組織設計，應用施工監(jiān)控的計算機軟件進行整個主梁懸澆施工過程計算。

在施工期間，根據(jù)各節(jié)段施工的實際情況以及有關(guān)實測資料采集，對理論計算值進行調(diào)整， 提供主梁節(jié)段立模標高，以及相關(guān)工況時的計算值。立模標高為

式中：Hlm為立模標高；Hsj為設計標高；Hygd為預拱度；fgl為掛籃變形值；fxz為修正值(根據(jù)前一節(jié)段施工誤差，進行強制修正)[4]。

隨著主梁懸臂節(jié)段的增加，尤其是在12節(jié)以后(共20節(jié))，主梁線形控制越來越困難，橋面荷載對主梁標高的影響越來越大。在立模標高測量時，汽車吊必須退后施工節(jié)段以后3個節(jié)段，此要求也包括T1～T3張拉時以及竣工測量狀態(tài)。同時要求，梁面上堆放荷載必須集中清理堆放于施工節(jié)段以后5個節(jié)段。

3.2　主梁的施工監(jiān)測

主梁當前懸澆節(jié)段的施工掛籃初步就位后， 先根據(jù)混凝土邊主梁底板特征點，采用全站儀進行懸澆節(jié)段平面位置放樣，安裝底模、側(cè)模。然后，根據(jù)主梁節(jié)段立模標高通知單，通過調(diào)整掛籃前后吊桿高度等方法使底模標高滿足通知單要求，誤差不應該大于±10 mm(高程)和±10 mm(中軸線位置)。

根據(jù)設計要求，主梁每一節(jié)段懸臂施工過程中，測量小組應對梁底進行以下工況的高程測量：①第N節(jié)段2根鋼橫梁和底模安裝完成;②鋼筋、側(cè)模板安裝完成;③第1次斜拉索張拉完成T1;④混凝土澆筑約30%;⑤混凝土澆筑約50%;⑥第2次斜拉索T2張拉過程(約10 min觀測1次);⑦混凝土澆筑完成(100%);⑧牽索掛籃前移4 m后;⑨第3次斜拉索T3張拉前;⑩第3次斜拉索T3張拉后;○11第N+1節(jié)段第1根鋼橫

梁安裝完成;○12牽索掛籃再前移4 m后。

在各分項觀測中，若實測梁段的標高值與預測標高計算值差值大于15 mm時，應進一步核實測量結(jié)果并及時向施工監(jiān)控組匯報，待監(jiān)控組認可測量結(jié)果后，方可結(jié)束測量工作。

3.3　主梁合龍監(jiān)測

(1) 合龍溫度的確定。當主梁施工到合龍段時，為了保證中跨主梁順利合龍和線形控制要求，對中跨合龍段兩端進行1次懸臂標高的24 h跟蹤測量(每2 h測1次)，變化曲線見圖6，同時量測相應的氣溫變化值。摩洛哥當?shù)?月份的氣溫在15～25℃之間，這為合龍?zhí)峁┝藰O為有利的條件。在澆筑混凝土前，要先對合龍段兩端用千斤頂對頂，抵消成橋后混凝土收縮、徐變產(chǎn)生的永久內(nèi)力與變位，然后利用勁性骨架連接，見圖7。根據(jù)觀測數(shù)據(jù)，在夜間12：00~凌晨06：00之間溫度是最穩(wěn)定的時段，由于對頂完還要進行勁性骨架的焊接、鋼筋的綁扎，所以選擇夜間12：00左右進行合龍施工，爭取在凌晨時候?qū)⒒炷翝仓戤叀?/p>

圖7　勁性骨架布設示意圖(單位：mm)

(2) 主塔偏位測量：根據(jù)設計要求，中跨對頂溫度大約是17 ℃，同時需要觀測塔頂位移，可以利用智能型全站儀TCA2003的自動搜索功能進行夜間測量。根據(jù)實測數(shù)據(jù)(見表1)，大橋主塔對頂前后的順橋向塔偏位為25 mm，與理論計算值非常吻合。

表1　P1，P2對頂前后塔頂偏位數(shù)據(jù)　m

收稿日期：2015-06-15

DOI10.3963/j.issn.1671-7570.2015.05.018