浅谈高速公路桥梁现浇箱梁预压沉降测量观测

吴静华

(河北省东光县交通运输公路管理站)

浅谈高速公路桥梁现浇箱梁预压沉降测量观测

吴静华

(河北省东光县交通运输公路管理站)

某高速百步互通立交桥上部结构为现浇普通混凝土连续箱梁，箱梁采用搭设满堂支架现浇施工，要求支架应有足够的强度、刚度和整体稳定性。在浇筑混凝土前，应对支架进行预压，预压荷载为箱梁结构自重的120%。

高速公路;现浇箱梁;预压;沉降观测;预拱度

1 工程概况

本桥位于某高速公路通道北岸接线百步互通内，中心桩号AK0+223.769。桥梁起点桩号为AK0+070.449，终点桩号为AK0+398.479，桥梁全长328.03 m。

本桥共分四联，第一、二联分别为3×30 m和4×30 m预应力混凝土小箱梁，交角80°，桥宽15 m;第三、四联分别为4×16 m和3×16 m普通钢筋混凝土现浇箱梁，交角90°;桥宽15～15.75 m;下部结构采用柱式墩台，钻孔灌注摩擦桩基础。箱梁采用搭设支架现浇施工，要求支架应有足够的强度、刚度和整体稳定性。在浇筑混凝土前，应对支架进行预压，预压荷载为箱梁自重的120%。主要介绍左幅第三联第8跨(7#墩～8#墩之间)的预压情况，本跨梁体全长16 m，上宽7.5～7.54 m，下宽4 m。为了保证混凝土浇筑施工安全稳定性，在搭设满堂支架前对地基进行硬化处理，首先在地基两侧开挖50 cm×50 cm排水沟，排掉地基表面及地下水，然后翻晒、调平、碾压，再铺设两层30 cm清宕渣(每层压实度均达到92%以上)，承载力达到要求后在浇筑15 cm的C25混凝土(振捣密实)作为支架基础。支架搭设在混凝土基础上，支架钢管上顶端安置槽形钢框架，然后沿纵向在钢框架的U形槽内放置30 cm×20 cm下层方木，在其上沿桥横向放置上层方木，上层方木上再安装竹胶板底模。

2 施工过程中现浇箱梁沉降观测

施工过程中现浇箱梁沉降观测有要求，通常坚持以下五个原则。(1)找准观测点位，依据的基准点对现浇箱梁沉降观测点进行仔细的分析，判断是否稳定。(2)观测仪器必须先进行校准，确保观测数据的正确。(3)观测人员的工作态度端正，技术专业。(4)观测时的环境要协调。(5)观测镜位、观测的方法需预先确定，这样才能使得观测合理。

沉降观测精度的要求：通常在观测中采用二等水准观测的方法，这种观测要求水准点的间距小于100 m，前后的视距也要小于30 m。

观测中使用仪器、参与的人员要求：观测中使用的仪器需精确，沉降观测中通常使用精密水准仪S2，水准尺用因瓦尺，对于观测的技术人员，在工作前要认真熟读操作规程，熟练掌握操作技巧，确保能快速、精确地完成每次观测任务。

水准基点的设置：由于本桥梁施工现场附近无可架设仪器的固定高地，只有根据需要将地面已有的水准点引测到已施工完成的7#盖梁挡块顶混凝土上，涉及已引测的两个水准基点分别是DS32=3.478 m和GL7=8.927 m。7#盖梁顶部断面尺寸为长1 370 cm和宽190 cm，满足架设仪器及观测要求。

3 采取合理的措施确保预压沉降观测的实施

为了确保施工质量，控制好梁体预拱度的数值，所以我们会组织专业技术人员进行预压沉降观测。通常的处理措施是在箱梁模板底模设置预拱度，方式按照抛物线的方式(方向为上拱)，这样做跨中位置预拱度的值为最大，预拱度值随着往两侧墩柱方向会越来越小，按照测量理论而言，预拱度的值到墩柱支点该为0。通过以上原理来建立x，y二维直角坐标系，确定抛物线方程式y=-ax2+b，图形见图1，沿桥中心线方向设置X轴，沿桥中心线方向的中点我们定位坐标系的原点，该项目的跨长为16 m，因此x取值范围(-8 m≤x≤8 m)，b值为跨中最大预拱度，也就是本文要通过预压观测确定的沉降量。

图1 预压沉降观测

(1)箱梁沉降观测点布置。

技术人员对沉降点的设置主要分布在5个断面上，他们分别为跨中、1/4跨和距墩柱支点1 m，这几个断面沿横向布2个观测点，一般设置在距中心左右大概2 m处，这样比较有利于观测。本项共设置沉降观测点10个。

(2)加载之前的原始标高测量，此为第一期观测数据HⅠ，其具体数据如表1所示。

表1 加载前的原始标高数据 m

(3)加载120%梁体自重的沙袋后，立即进行观测，数据如表2所示。

表2 加载120%梁体自重沙袋后数据 m

间隔1 d、2 d后分别再进行测量，数据分别如表3、表4所示。待观测点的相邻沉降量在3 mm以内，说明沉降趋于稳定。

表3 间隔1 d后数据 m

表4 间隔2 d后数据 单位：m

从以上数据可以看出，点位不再沉降。稳定后的数据为第二期观测数据HⅡ。

(4)卸载完成后，立即进行观测，此为第三期观测数据HⅢ，如表5所示。

表5 第三期观测数据 m

4 变形观测值分析

预压过程中涉及的变形很多，也很复杂，主要考虑以下四个部分。

(1)承载地基：弹性变形+非弹性变形。

(2)支架钢管：弹性变形+非弹性变形。

(3)木与木接头承压面：非弹性变形(参考数值3 mm)。

(4)木与钢接头承压面：非弹性变形(参考数值2 mm)。

f=总体变形=总体弹性变形+总体非弹性变形=HⅠ-HⅡ。

f1=总体弹性变形=地基弹性变形+支架钢管弹性变形=HⅢ-HⅡ。

f2=总体非弹性变形=地基非弹性变形+支架钢管非弹性变形+3 mm+2 mm=HⅠ-HⅢ。具体数值见表6。

表6 变形的具体数值

求得f的平均值f均=107/10=11 mm，即为要求的跨中预拱度值。

求得f1的平均值f1均=38/10=4 mm;

求得f2的平均值f2均=69/10=7 mm。

现在已测出跨中预拱度值，还要将其按照抛物线的形式分配到本跨的任一个位置，这就要求解前面的方程式，可算得 a=0.000 172，b=0.011，则 y=-0.000 172x2+0.011(本式计算各参量都以m为单位，也可换算成mm)，这样就能求得一跨中任一点的沉降预留量。

本跨预压装载和卸载采用吊车起吊沙袋的方式进行，共需要1 d时间，本桥共有4联14跨，一联至少也要6 d时间，本桥现浇段其他桥跨均按左幅第三联第8跨进行预压，整个桥预压需要24 d。

［1］杨少伟.道路勘测设计［M］.北京：人民交通出版社.

［2］武汉测绘学院，同济大学.控制测量学［M］.北京：测绘出版社.

［3］李青岳，陈水奇.工程测量学［M］.北京：测绘出版社.

［4］许娅娅.测量学［M］.北京：人民交通出版社.

U442

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1008-3383(2012)11-0110-01

2012-06-12

吴静华(1978-)，女，助理工程师，从事桥梁工程施工技术研究。