截面预应力混凝土连续箱梁桥施工监控量测

刘家前

(中铁十六局集团第三工程有限公司,浙江 湖州 313000)

截面预应力混凝土连续箱梁桥施工监控量测

刘家前

(中铁十六局集团第三工程有限公司,浙江 湖州 313000)

变截面预应力混凝土连续箱梁桥的施工受施工流程、工艺水平、受力阶段等多种因素影响,如梁体恒载、二期恒载、施工临时荷载、风荷载、预应力、临时约束、桥位变形、基础沉降、施工误差等，使得其施工过程非常复杂。因此，有必要通过现场监测和监控计算等手段,对主梁施工过程中的结构内力和位移状态进行有效地监测、分析、计算和预测,以便为施工提供施工控制信息,从而保证整个结构在施工过程的安全并最终达到设计成桥状态,符合设计状态要求。

变截面预应力混凝土；连续箱梁；悬臂浇筑；监控量测

1 工程概况

浙江省51省道遂龙线龙泉段二标3号桥全长213.9 m,全桥位于山涧中,桥面距山涧底最大深度101 m,主桥上部为54+100+54预应力混凝土连续钢构,悬臂现浇连续箱梁全长207.76 m,为直腹板变高双线单箱单室截面,边中跨比为0.540,桥梁全桥等宽10.0 m,墩顶0号梁段长12.0 m,两个“T构”的悬臂各为12对梁段,累计悬臂总长49 m,悬臂浇筑梁段最大控制重量约为1 175 kN。箱梁底板横向保持水平,桥面纵坡顺线路方向上坡坡度为7%。

2 施工监控内容

连续梁桥的施工控制过程实际上是一个信息的采集、处理、反馈的过程。从施工现场采集的信息除了现场测试的参数以外,最主要的是现场实时测量的数据。在施工控制中主要关注的是三大类实时测量数据,具体为：

1)预拱度实测与设计值控制；

2)施工线形高程测量控制；

3)施工平面控制。

3 监测点的布置

为了进行预拱度与设计值、施工线形、施工平面的检测与控制,在梁段施工中,需要根据梁段施工节点,选择合适的测量控制点,在关键部位包括模板、混凝土梁段端和挂篮设置相应的监测点。

3.1 基准点的布置

在河岸两侧不影响施工且稳定位置各布置两个平面高程控制点,作为平面、高程沉降变形监测的起算点,组成平面控制网、高程控制网。

1)选点位置稳固、点位明显、便于查找、方便人员操作仪器、满足测规精度要求；

2)控制点的通视条件良好且有利于长期的保护和在施工中便于观测；

3)控制点标石埋设后,应经过一个月后,方可进行平面、高程观测,控制点还可以作为工作基点,在施工放样时,可以使用。在桥梁施工过程中控制点每半个月必须复测一次,检查测量成果是否出现异常,保证控制点准确性。

3.2 监测点的布置

各监测项目的监测点布设位置及密度要与主梁结构的施工区域、施工顺序、监测对象的位置及特性相匹配,同时也应注重测断面的布置，及时了解到变形的范围、方向、幅度,从而对主梁变形信息能有比较全面的认识,为主梁结构体系提供全面、准确、及时的监测信息。

3.2.1 基础沉降监测

基础沉降观测基点布设在桥墩侧面中心线上,每个桥墩布设两个观测点。具体布设示意图见图1。

图1 基础沉降观测基点埋设示意图

3.2.2 主梁标高、轴线偏位监测

1)对于预应力混凝土箱梁悬臂浇筑施工的测量控制网应建立在各自对应的承台上,再根据施工的进度安排将承台上的控制点转移到各自对应的0#块上。

2)平面控制网由桥面中轴线及设置的控制点(其布置根据施工现场情况布设)组成。

3)高程控制网通过已建立的控制网点,待箱梁0#块施工结束后,再移至0#块桥面。0#块的水准点即为箱梁悬臂浇筑施工的高程控制点。

4)箱梁的0#块基准点布置图见图2。基准点标志可用16 mm直径螺纹钢制作,钢筋露出的部分要进行加工磨圆处理并涂上红油漆进行标记。

图2 0#块测量基准点布置图

5)箱梁各段悬臂施工梁段的测点布置见图3。

图3 箱梁各段悬臂施工梁段的测点布置图

① 每段悬浇箱梁节段各设3个监测点(C、D、E点),以箱梁中线为基准进行对称布置,测点离相对应节段前端面约150 mm处；

② 测点标志采用16 mm直径螺纹钢制作。钢筋露出箱梁截面混凝土约10 mm,露出的部分要进行加工磨圆处理并涂上红油漆进行标记；

③ 悬浇箱梁节段的监测点既作为控制箱梁中线平面位置的控制点,又作为箱梁标高控制点和变形观测点。

6)埋设钢筋测点必须与箱梁顶板中上、下层钢筋焊接牢固,底部要紧紧贴住模板，并保证其在混凝土浇筑过程中避免踩踏与碰撞。

4 悬臂施工的线形控制与预拱度设置

在悬臂施工过程中,便是施工挠度的计算与控制。科学合理选定悬臂每一待浇梁段或悬拼段的预拱度至关重要,只有预拱度设置合理,才能保证一个跨径内将两合拢的两个悬臂端在同一水平线上,才能保证在结构运营一定时间后达到设计所期望的标高线形。

4.1 预拱度设置及线形总体控制措施

箱梁预拱度的计算公式：施工标高=设计标高+预拱度+挂篮挠度+施工调整值。施工过程中,需要进行观测的内容,主要有箱梁挠度；水泥混凝土浇注过程的观测；纵向张拉前后观测,观测点布在梁端桥中心线处,主要观测梁段张拉引起的上挠度值；移挂篮前后观测,观测点布在梁端桥中心线处,主要观测移挂篮后箱梁的下挠度值。

图4 K12+321 住龙镇3号桥箱梁设计预拱度

进行观察的测站布设于0#块中心上,后视点布设于桥台上。建立箱梁施工标高控制小组,对箱梁实测挠度与计算挠度进行分析对比。按数据统计方法对设计计算挠度进行必须的修正、调整箱梁施工标高。

4.2 立模标高的确定与调整

立模标高的确定关系着主梁线形的平顺、完美。实际中立模标高却不等于桥梁的设计标高,施工中包括模板的自身和混凝土的徐变以及荷载的变化对模板中会存在着一定的影响,所以立模的标高也要按照各种因素的影响进行计算从而使其成桥后标高能符合要求。相关计算公式如下：

H立模=H设计+f施工+f1/2活载+f挂篮+f张拉+f后期徐变

式中:H立模为主梁立模标高；H设计为桥梁设计标高；F施工为施工浇筑中自身静载对标高的影响值；f1/2活载为桥梁在1/2静活载作用下产生的变形；f挂篮为浇筑本节段混凝土时引起的挂篮变形值(根据挂篮加载试验,综合各项测试结果,绘制出挂篮荷载-挠度曲线,进行内差计算得到)；f后期徐变为混凝土后期徐变对该点标高的影响值。

梁段施工中,每一梁端的截面几何性质、材料选用、弹性模量各种因素等参数值与计算值有一定误差。本次监测预拱度时,根据监测实际观测值,对每段梁端悬臂浇注阶段的立模标高作出预测,分析设计值与实际测值在施工前与施工完成后理论值相比较,当梁的线性误差在精度范围内,则不必调整预拱度,反之,则要重新计算修正参数,调整下一段梁端施工预拱度,以确保施工完成后,两端合拢时连接处误差满足合拢精度要求。

表中列出了里程为K12+316、K12+326、K12+320、K12+322等四段施工梁段中心里程设计值与实测值对照表(表1)。

表1 设计值与实测值对照表 m

4.3 施工后的校核计算

阶段施工结束后,将监测结果与理论值计算结果进行比较,施工节段两者差值不大,通过对每段实测监控数据进行理论结构分析,每段施工控制参数的目标值适当进行必要的修正(表1),直到合拢段时,合拢段两侧箱梁顶板处高差值均在控制范围以内(±15mm),满足设计规范要求。达到监控目的。

5 结 语

通过对悬浇箱梁施工中的测量监控,较为理想地控制了大桥的曲线线形,施工监控的总体应在主梁悬臂浇注过程中以结构变形控制为主,应力控制为辅的原则。即确保主梁线形和顺、正确是第一位的。对悬臂浇筑法而言,主要是通过混凝土浇筑前底模标高的调整来加以实现的。桥梁施工中的标高控制的最终误差应把结构偏差控制在一定范围内。作为一项技术系统工程 ,施工监控已经成为混凝土变截面连续梁的施工中必不可少的质量、安全保证措施,它不仅节省了工期，还保证了施工质量。通过施工监测,对结构物在施工过程中的受力和位移状态进行有效控制,使桥梁施工过程始终处于安全可控状态,为施工顺利进行提供了安全保证。

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[3] 建筑综合勘察研究设计院.JGJ8—2007建筑变形测量规范[S].北京：中国建筑工业出版社,2007．

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[5] 胡云丰.大跨径、变截面预应力混凝土连续梁桥的线形控制[J].工程技术,2013(1)：136-137.

[6] 周峰. 大跨连续箱梁桥悬臂施工监控研究与实践[J].石家庄铁道学院学报,2009,22(2):15-19．

Monitoring and Measurement of the Construction of the Concrete Continuous Box Girder Bridge with Cross-Section Prestress

LIUJiaqian

2016-02-24；

2016-09-28

刘家前(1964—),男,浙江湖州人,工程师,从事铁路、公路、市政以及其他工程的施工管理工作。

U445

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1008-3707(2017)01-0057-04