截面預應力混凝土連續箱梁橋施工監控量測

劉家前

(中鐵十六局集團第三工程有限公司,浙江 湖州 313000)

截面預應力混凝土連續箱梁橋施工監控量測

劉家前

(中鐵十六局集團第三工程有限公司,浙江 湖州 313000)

變截面預應力混凝土連續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、施工臨時荷載、風荷載、預應力、臨時約束、橋位變形、基礎沉降、施工誤差等，使得其施工過程非常復雜。因此，有必要通過現場監測和監控計算等手段,對主梁施工過程中的結構內力和位移狀態進行有效地監測、分析、計算和預測,以便為施工提供施工控制信息,從而保證整個結構在施工過程的安全并最終達到設計成橋狀態,符合設計狀態要求。

變截面預應力混凝土；連續箱梁；懸臂澆筑；監控量測

1 工程概況

浙江省51省道遂龍線龍泉段二標3號橋全長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預應力混凝土連續鋼構,懸臂現澆連續箱梁全長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號梁段長12.0 m,兩個“T構”的懸臂各為12對梁段,累計懸臂總長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 施工監控內容

連續梁橋的施工控制過程實際上是一個信息的采集、處理、反饋的過程。從施工現場采集的信息除了現場測試的參數以外,最主要的是現場實時測量的數據。在施工控制中主要關注的是三大類實時測量數據,具體為：

1)預拱度實測與設計值控制；

2)施工線形高程測量控制；

3)施工平面控制。

3 監測點的布置

為了進行預拱度與設計值、施工線形、施工平面的檢測與控制,在梁段施工中,需要根據梁段施工節點,選擇合適的測量控制點,在關鍵部位包括模板、混凝土梁段端和掛籃設置相應的監測點。

3.1 基準點的布置

在河岸兩側不影響施工且穩定位置各布置兩個平面高程控制點,作為平面、高程沉降變形監測的起算點,組成平面控制網、高程控制網。

1)選點位置穩固、點位明顯、便于查找、方便人員操作儀器、滿足測規精度要求；

2)控制點的通視條件良好且有利于長期的保護和在施工中便于觀測；

3)控制點標石埋設后,應經過一個月后,方可進行平面、高程觀測,控制點還可以作為工作基點,在施工放樣時,可以使用。在橋梁施工過程中控制點每半個月必須復測一次,檢查測量成果是否出現異常,保證控制點準確性。

3.2 監測點的布置

各監測項目的監測點布設位置及密度要與主梁結構的施工區域、施工順序、監測對象的位置及特性相匹配,同時也應注重測斷面的布置，及時了解到變形的范圍、方向、幅度,從而對主梁變形信息能有比較全面的認識,為主梁結構體系提供全面、準確、及時的監測信息。

3.2.1 基礎沉降監測

基礎沉降觀測基點布設在橋墩側面中心線上,每個橋墩布設兩個觀測點。具體布設示意圖見圖1。

圖1 基礎沉降觀測基點埋設示意圖

3.2.2 主梁標高、軸線偏位監測

1)對于預應力混凝土箱梁懸臂澆筑施工的測量控制網應建立在各自對應的承臺上,再根據施工的進度安排將承臺上的控制點轉移到各自對應的0#塊上。

2)平面控制網由橋面中軸線及設置的控制點(其布置根據施工現場情況布設)組成。

3)高程控制網通過已建立的控制網點,待箱梁0#塊施工結束后,再移至0#塊橋面。0#塊的水準點即為箱梁懸臂澆筑施工的高程控制點。

4)箱梁的0#塊基準點布置圖見圖2。基準點標志可用16 mm直徑螺紋鋼制作,鋼筋露出的部分要進行加工磨圓處理并涂上紅油漆進行標記。

圖2 0#塊測量基準點布置圖

5)箱梁各段懸臂施工梁段的測點布置見圖3。

圖3 箱梁各段懸臂施工梁段的測點布置圖

① 每段懸澆箱梁節段各設3個監測點(C、D、E點),以箱梁中線為基準進行對稱布置,測點離相對應節段前端面約150 mm處；

② 測點標志采用16 mm直徑螺紋鋼制作。鋼筋露出箱梁截面混凝土約10 mm,露出的部分要進行加工磨圓處理并涂上紅油漆進行標記；

③ 懸澆箱梁節段的監測點既作為控制箱梁中線平面位置的控制點,又作為箱梁標高控制點和變形觀測點。

6)埋設鋼筋測點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程中避免踩踏與碰撞。

4 懸臂施工的線形控制與預拱度設置

在懸臂施工過程中,便是施工撓度的計算與控制。科學合理選定懸臂每一待澆梁段或懸拼段的預拱度至關重要,只有預拱度設置合理,才能保證一個跨徑內將兩合攏的兩個懸臂端在同一水平線上,才能保證在結構運營一定時間后達到設計所期望的標高線形。

4.1 預拱度設置及線形總體控制措施

箱梁預拱度的計算公式：施工標高=設計標高+預拱度+掛籃撓度+施工調整值。施工過程中,需要進行觀測的內容,主要有箱梁撓度；水泥混凝土澆注過程的觀測；縱向張拉前后觀測,觀測點布在梁端橋中心線處,主要觀測梁段張拉引起的上撓度值；移掛籃前后觀測,觀測點布在梁端橋中心線處,主要觀測移掛籃后箱梁的下撓度值。

圖4 K12+321 住龍鎮3號橋箱梁設計預拱度

進行觀察的測站布設于0#塊中心上,后視點布設于橋臺上。建立箱梁施工標高控制小組,對箱梁實測撓度與計算撓度進行分析對比。按數據統計方法對設計計算撓度進行必須的修正、調整箱梁施工標高。

4.2 立模標高的確定與調整

立模標高的確定關系著主梁線形的平順、完美。實際中立模標高卻不等于橋梁的設計標高,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模板中會存在著一定的影響,所以立模的標高也要按照各種因素的影響進行計算從而使其成橋后標高能符合要求。相關計算公式如下：

H立模=H設計+f施工+f1/2活載+f掛籃+f張拉+f后期徐變

式中:H立模為主梁立模標高；H設計為橋梁設計標高；F施工為施工澆筑中自身靜載對標高的影響值；f1/2活載為橋梁在1/2靜活載作用下產生的變形；f掛籃為澆筑本節段混凝土時引起的掛籃變形值(根據掛籃加載試驗,綜合各項測試結果,繪制出掛籃荷載-撓度曲線,進行內差計算得到)；f后期徐變為混凝土后期徐變對該點標高的影響值。

梁段施工中,每一梁端的截面幾何性質、材料選用、彈性模量各種因素等參數值與計算值有一定誤差。本次監測預拱度時,根據監測實際觀測值,對每段梁端懸臂澆注階段的立模標高作出預測,分析設計值與實際測值在施工前與施工完成后理論值相比較,當梁的線性誤差在精度范圍內,則不必調整預拱度,反之,則要重新計算修正參數,調整下一段梁端施工預拱度,以確保施工完成后,兩端合攏時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計值與實測值對照表(表1)。

表1 設計值與實測值對照表 m

4.3 施工后的校核計算

階段施工結束后,將監測結果與理論值計算結果進行比較,施工節段兩者差值不大,通過對每段實測監控數據進行理論結構分析,每段施工控制參數的目標值適當進行必要的修正(表1),直到合攏段時,合攏段兩側箱梁頂板處高差值均在控制范圍以內(±15mm),滿足設計規范要求。達到監控目的。

5 結 語

通過對懸澆箱梁施工中的測量監控,較為理想地控制了大橋的曲線線形,施工監控的總體應在主梁懸臂澆注過程中以結構變形控制為主,應力控制為輔的原則。即確保主梁線形和順、正確是第一位的。對懸臂澆筑法而言,主要是通過混凝土澆筑前底模標高的調整來加以實現的。橋梁施工中的標高控制的最終誤差應把結構偏差控制在一定范圍內。作為一項技術系統工程 ,施工監控已經成為混凝土變截面連續梁的施工中必不可少的質量、安全保證措施,它不僅節省了工期，還保證了施工質量。通過施工監測,對結構物在施工過程中的受力和位移狀態進行有效控制,使橋梁施工過程始終處于安全可控狀態,為施工順利進行提供了安全保證。

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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。

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1008-3707(2017)01-0057-04