淺議小三峽大橋施工監(jiān)控監(jiān)測中的相關(guān)問題
2015-06-18
一、 工程概況
小三峽大橋位于河南省南陽市淅川縣八仙洞風(fēng)景區(qū)，橫跨丹江口庫區(qū)上游的小三峽，是南水北調(diào)中線工程丹江口庫區(qū)的一項(xiàng)淹沒復(fù)建工程。小三峽大橋全長332m，設(shè)計(jì)橋型為（85+150+85）m連續(xù)剛構(gòu)橋，橋梁全寬11m，行車道寬9m，兩邊人行道及欄桿各寬1.0m。
主梁設(shè)計(jì)為三向全預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)，箱梁頂寬11m，底寬6m，頂板設(shè)雙向2.0％橫坡，底板水平。頂板懸臂長2.5m，懸臂根部厚0.75m，端部厚0.20m。梁高從墩頂?shù)?.0m向跨中的3.5m以1.8次拋物線過渡，曲線方程為Y＝0.002625X1.8+3.5。跨中梁高高跨比約1/42.9，墩頂梁高高跨比約1/16.7；箱梁底板厚度從墩頂?shù)?.908m向跨中的0.35m以1.8次拋物線過渡，曲線方程為Y＝0.002359X1.8+3.15。箱梁腹板厚度在墩頂為1.00m，然后以折線的形式過渡到跨中的0.35m；箱梁頂板在一般梁段為0.25m。箱梁混凝土標(biāo)號為C50。
二、 施工監(jiān)測監(jiān)控目的和意義
隨著我國公路建設(shè)的蓬勃發(fā)展，大跨度橋梁建設(shè)進(jìn)入了前所未有的高潮時(shí)期。而且特大型橋梁的結(jié)構(gòu)安全可靠性已成為當(dāng)今社會普遍關(guān)注的問題。為保證橋梁結(jié)構(gòu)運(yùn)營的安全性、可靠性、耐久性、行車舒適性等，實(shí)施特大橋梁的施工過程監(jiān)測監(jiān)控，已成為大型橋梁建設(shè)不可缺少的重要環(huán)節(jié)。本項(xiàng)目橋梁施工周期長、而且主墩承臺均為高樁承臺，影響因素復(fù)雜，各跨之間過大的合攏誤差將直接影響成橋線形和結(jié)構(gòu)的內(nèi)力體系。進(jìn)行施工監(jiān)測監(jiān)控工作以配合現(xiàn)場施工，是保證大橋施工安全和施工質(zhì)量的重要手段，并起到指導(dǎo)施工的積極作用。因此在項(xiàng)目經(jīng)理部直接領(lǐng)導(dǎo)下編制了本橋主橋上構(gòu)施工監(jiān)測監(jiān)控實(shí)施細(xì)則。
由于混凝土材料的特殊性和三向預(yù)應(yīng)力梁橋結(jié)構(gòu)施工工藝的復(fù)雜性，加之施工過程中許多難以預(yù)料的因素，可能導(dǎo)致某些構(gòu)件中的應(yīng)力儲備不足或變形過大，從而成為安全隱患。由施工監(jiān)測監(jiān)控所提供的箱梁立模標(biāo)高，以保證橋梁結(jié)構(gòu)的線形；通過對控制斷面應(yīng)力、應(yīng)變、變形等物理量的測量來了解結(jié)構(gòu)各構(gòu)件在每一施工階段的實(shí)際受力狀況及變形情況；及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，以便采取相應(yīng)的技術(shù)措施。使橋梁結(jié)構(gòu)受力合理，線形符合設(shè)計(jì)要求，確保大橋的施工安全、施工質(zhì)量、美觀可靠和長久耐用。
三、施工監(jiān)測監(jiān)控工況劃分
本橋主橋箱梁混凝土懸澆10-12天施工一節(jié)段，為一周期：箱梁各節(jié)段掛籃前移、立模；節(jié)段混凝土箱梁懸澆后；節(jié)段預(yù)應(yīng)力張拉后。
此后在箱梁合攏階段：各跨剛性聯(lián)接前后、各跨合攏現(xiàn)澆段后、各跨剛性聯(lián)接解除后、各腹板索、頂板索、底板索和通長索張拉后，即成橋前各施工工況發(fā)生較大變化等，均隨施工的進(jìn)展而開展監(jiān)測監(jiān)控工作。
四、監(jiān)測監(jiān)控主要工作
1、箱梁施工預(yù)拱
在大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁懸臂澆筑施工中，隨著箱梁的延伸，結(jié)構(gòu)自重將逐步施加于已澆筑的節(jié)段上，使其撓度逐漸增大而變化。因此，在各節(jié)段施工時(shí)需要有一定的施工預(yù)拱。但實(shí)際施工中，影響撓度的因素較多，主要有箱梁自重、掛籃變形、預(yù)施應(yīng)力大小、施工荷載、混凝土收縮徐變、預(yù)應(yīng)力損失、溫度變化等。撓度控制將影響到合攏精度和成橋線形，故對其必須進(jìn)行精確的計(jì)算和嚴(yán)格的控制。通過實(shí)測，對設(shè)計(jì)部門給定的預(yù)拱值在一定的范圍作適當(dāng)修正。否則，多跨度橋梁橋?qū)⒖赡艹霈F(xiàn)較明顯的起伏現(xiàn)象。
箱梁澆筑時(shí)各節(jié)段立模標(biāo)高由幾部分組成
(1)
式中： Hi——待澆筑箱梁底板前端模板標(biāo)高；Ho——該點(diǎn)設(shè)計(jì)標(biāo)高； fi——本次及以后各澆筑箱梁段對該點(diǎn)撓度影響值；fi預(yù)——本次澆筑箱梁段縱向預(yù)應(yīng)力束張拉后對該點(diǎn)撓度影響值；fi籃——掛籃彈性變形對該點(diǎn)撓度影響值；fx——由收縮、徐變、溫度、結(jié)構(gòu)體系轉(zhuǎn)換、二期恒載、活載等影響對該點(diǎn)撓度影響值。
2、預(yù)拱的預(yù)測和調(diào)整
在主梁施工中，結(jié)構(gòu)實(shí)際線形很難與設(shè)計(jì)計(jì)算的理論線形完全吻合。施工預(yù)拱的設(shè)置受到施工時(shí)間、合攏日期等制約，需按施工單位編制的“大橋上構(gòu)施工網(wǎng)絡(luò)進(jìn)度圖”和合攏時(shí)間安排來調(diào)整確定。
實(shí)際測量值與理論計(jì)算值的偏差可通過物理—力學(xué)模型予以分析，其手段是通過前期預(yù)測和后期調(diào)整來實(shí)現(xiàn)。如果線型偏離量不太大，則可以由下一節(jié)段直接調(diào)整進(jìn)行一次性補(bǔ)償；若偏離量較大，一次性補(bǔ)償將會出現(xiàn)明顯的橋面“波浪”，需要通過若干節(jié)段的預(yù)拱度連續(xù)修正來彌補(bǔ)誤差。預(yù)拱控制實(shí)際上是對成橋線型的預(yù)測，需要通過實(shí)際的橋面標(biāo)高測量結(jié)果，不斷反饋比較，用實(shí)踐來檢驗(yàn)理論計(jì)算的準(zhǔn)確性與調(diào)整方案的合理性。監(jiān)控方在施工中本著不斷監(jiān)測觀察，理論計(jì)算、分析調(diào)整，再測量觀察的方法，與施工、監(jiān)理單位密切配合，搞好預(yù)拱的預(yù)測和調(diào)整，以保證大橋質(zhì)量達(dá)到優(yōu)質(zhì)工程的目標(biāo)。
3、箱梁線形控制程序
為了保證箱梁軸線高程施工精度，應(yīng)通過現(xiàn)場實(shí)測，及時(shí)準(zhǔn)確地控制和調(diào)整施工中發(fā)生的偏差值。
4、 箱梁線形測量
大橋主梁的軸線和里程用全站儀進(jìn)行測量，高程用自動安平水準(zhǔn)儀進(jìn)行測量。將軸線后視點(diǎn)引至過渡墩，用遠(yuǎn)點(diǎn)控制近距離點(diǎn)。
?。?）墩頂測量和基準(zhǔn)點(diǎn)的設(shè)立
利用大橋兩岸導(dǎo)線控制點(diǎn)，使用后方交匯法，用全站儀測出墩頂測點(diǎn)的三維坐標(biāo)。將墩頂標(biāo)高值作為箱梁高程的水準(zhǔn)基點(diǎn)，每一墩頂布置一個水平基準(zhǔn)點(diǎn)和一個軸線基準(zhǔn)點(diǎn)并做好明顯的紅色標(biāo)識。以首次獲得的墩頂標(biāo)高值為初始值，每一工況下的測試值與初始值之差即為該工況下的墩頂變位。
