大跨度橋梁懸臂法施工監(jiān)測控制
2015-06-18
一、施工控制影響因素分析
懸臂澆筑施工過程中，對橋梁內(nèi)力和線形造成較大影響的因素主要有下列幾個(gè)方面，排除這些影響因素，測試結(jié)果才更具可靠性，正確指導(dǎo)施工。
截面特征參數(shù)
橋梁施工可能存在截面尺寸誤差，這種誤差將直接導(dǎo)致截面特征參數(shù)（截面面積、截面慣性矩等）的誤差，控制過程中通過結(jié)構(gòu)變形和內(nèi)力的實(shí)時(shí)監(jiān)測數(shù)據(jù)對截面特征參數(shù)進(jìn)行動態(tài)修正并作誤差分析。
材料特性參數(shù)
材料特性參數(shù)主要指材料的彈性模量E，對于混凝土材料來說，彈模在施工過程中會有一定的波動，在橋梁施工計(jì)算中要按照實(shí)測值進(jìn)行分析。
溫度及混凝土收縮徐變
溫度變化對橋梁結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和變形有較大影響，但橋梁結(jié)構(gòu)中的溫度場的影響比較復(fù)雜，一貫作法是通過定時(shí)觀測（如每天早晨日出前進(jìn)行觀測）來盡量減小溫度影響?；炷潦湛s徐變與橋梁結(jié)構(gòu)的形成歷程有著密切的關(guān)系，在混凝土橋梁結(jié)構(gòu)中，混凝土收縮、徐變對結(jié)構(gòu)的內(nèi)力與變形都有明顯的影響。
荷載參數(shù)
荷載參數(shù)主要是指結(jié)構(gòu)構(gòu)件自重力（容重）、施工臨時(shí)荷載和預(yù)加力。對于懸臂施工預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁，由于容重變化、漲模等原因引起的構(gòu)件自重變化經(jīng)常發(fā)生而又沒有一定的規(guī)律。由于施工組織不合理材料堆放引起的施工臨時(shí)荷載，也會有較大的誤差。對于結(jié)構(gòu)體系中的有效預(yù)加力，由于預(yù)應(yīng)力損失的變化也常常引起不小的誤差。
二、懸臂掛籃法施工監(jiān)控要點(diǎn)
1、主梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)的測定
根據(jù)大橋所在的自然環(huán)境、施工材料、施工工藝及方法情況，需測定的參數(shù)如下：
(1)混凝土彈性模量(必須試驗(yàn)確定)；
(2)混凝土容重(必須試驗(yàn)確定)；
(3)混凝土收縮徐變系數(shù)；
(4)材料熱脹系數(shù)；
(5)施工臨時(shí)荷載(主要是掛籃自重)。
2、施工監(jiān)測的準(zhǔn)備工作
?。?）掛籃和托架試驗(yàn)
按照不同梁段的重量與施工荷載（模板、鋼筋及施工人員重量等），分別計(jì)算掛籃的相應(yīng)變形。掛籃變形要通過內(nèi)力加載法進(jìn)行預(yù)壓試驗(yàn)獲得，加載次數(shù)及加載量要盡量接近實(shí)際，每級荷載持續(xù)時(shí)間不少于三十分鐘。試驗(yàn)結(jié)果整理成掛籃的荷載—撓度曲線圖，實(shí)測彈性及非彈性變形值。
邊跨現(xiàn)澆段支架和主跨的0 號塊托架，在投入使用前要進(jìn)行靜載試驗(yàn)，試驗(yàn)時(shí)分級加載，試驗(yàn)后逐級卸載，分別測定各級荷載下的變形值。
3、測量控制網(wǎng)的建立
測量控制網(wǎng)由平面控制網(wǎng)和高程控制網(wǎng)組成。主橋軸線及里程、高程均根據(jù)全橋三角網(wǎng)點(diǎn)和水準(zhǔn)網(wǎng)點(diǎn)，采取兩次閉合測量復(fù)核確定。監(jiān)測基準(zhǔn)點(diǎn)應(yīng)建立在主跨的0 號塊上，在箱梁縱向布置不少于2 個(gè)。每個(gè)懸澆梁段設(shè)5 個(gè)測點(diǎn)，在箱梁橫向?qū)ΨQ布置，測點(diǎn)布置在頂板前端面15cm 處。各施工梁段的測點(diǎn)既為箱梁平面位置的控制點(diǎn)，又為標(biāo)高控制和變形觀測的控制點(diǎn)。
各測點(diǎn)標(biāo)志均用16mm 直徑螺紋鋼筋制作，鋼筋長度按箱梁頂板的實(shí)際厚度放樣，鋼筋露出梁面混凝土2cm，露出端上部加工磨圓并涂上紅漆。各測點(diǎn)應(yīng)嚴(yán)格按照規(guī)定的位置埋設(shè)，測點(diǎn)鋼筋必須與箱梁頂板中上、下層鋼筋網(wǎng)焊接牢固，其底端要抵緊底板的底模板，在混凝土施工時(shí)嚴(yán)禁踩踏、碰撞。
4、懸澆施工控制測量
?。?）平面控制
主墩施工完成后，測量放樣永久性支座和臨時(shí)支座的軸線，按設(shè)計(jì)和規(guī)范要求施工支座墊石。利用墩身模板及預(yù)埋件搭設(shè)托架并鋪設(shè)0 號、1 號塊底模，待調(diào)整至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，在底模上放樣施工點(diǎn)位（箱梁地板邊線和中線），支設(shè)側(cè)模及翼板底模，并放樣翼板邊線。0 號、1 號塊施工完成后，分別在兩側(cè)梁頂上放樣掛籃定位、行走方向點(diǎn)，然后安裝掛籃。2 號及以后梁段施工時(shí)，在已拼裝好的掛籃下縱梁上鋪設(shè)下一梁段底模，并根據(jù)已澆筑混凝土斷面里程大致調(diào)整底板標(biāo)高，放樣施工點(diǎn)位：
a.底模放樣點(diǎn)位
橫橋向：每個(gè)梁段放樣箱梁中心線及兩側(cè)底板邊線共3 個(gè)點(diǎn)。
縱橋向：根據(jù)施工梁段不同，間距3m 或3.5m 放樣一個(gè)斷面。
b.翼板放樣點(diǎn)位
橫橋向：箱梁部分鋼筋綁扎完成后，待翼板模板安裝完成并調(diào)整標(biāo)高后，放樣翼板邊線。
縱橋向：與底板所放樣點(diǎn)位里程保持一致。
(2)高程控制
a.0 號和1 號塊標(biāo)高主要利用托架頂部的墊梁、分配梁、底梁來進(jìn)行調(diào)整。
b.2 號及以后梁段的標(biāo)高主要利用掛籃的吊桿來進(jìn)行調(diào)整：
c.每一梁段施工完成后，將掛籃前移一個(gè)施工節(jié)段。掛籃就位錨固后，通過后長吊桿和后短吊桿將下縱梁的后側(cè)，臨時(shí)錨固在上一節(jié)段的混凝土端部，使底模緊貼于上一節(jié)段混凝土。下縱梁的前側(cè)就要利用掛籃前長吊桿進(jìn)行調(diào)整標(biāo)高，吊桿材料一般為Φ32 精軋螺紋鋼，調(diào)整時(shí)用千斤頂將吊桿的頂部頂起，然后根據(jù)調(diào)節(jié)量將螺紋鋼頂部的螺母調(diào)松或調(diào)緊，直至達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為止。
d.翼板和內(nèi)模的標(biāo)高，就要利用掛籃的前短吊桿調(diào)整其內(nèi)導(dǎo)梁和外導(dǎo)梁，使標(biāo)高符合設(shè)計(jì)要求。
e.梁段預(yù)應(yīng)力波紋管和鋼筋的定位，主要由箱梁底模向上量取。
f.混凝土澆筑前，在箱梁頂板鋼筋網(wǎng)上焊接豎向鋼筋頭，使鋼筋頭頂部標(biāo)高與考慮預(yù)拱后的橋面標(biāo)高相同，鋼筋頭布置成5×5m方格，并在橫橋向用Φ12 鋼筋連接，澆筑混凝土?xí)r，用鋁合金長桿沿連接鋼筋刮平整，確保混凝土頂面高程符合設(shè)計(jì)。
g.合龍段是箱梁施工線形控制的重點(diǎn)和難點(diǎn)。施工前先對已完成梁段進(jìn)行聯(lián)測，以確定合攏段的立模標(biāo)高。合龍時(shí),在正常的施工的情況下，在合龍時(shí)兩側(cè)的標(biāo)高一般都在施工規(guī)范內(nèi)，配重的作用只是消除施工引起的應(yīng)力，保持懸臂兩端平衡。
另外，需要注意的是，平面及高程監(jiān)控中，底板的高程也要監(jiān)控，且在底板設(shè)置監(jiān)測點(diǎn)。每節(jié)段箱梁施工時(shí)，立模標(biāo)高都需要調(diào)整，以保證最后合龍時(shí)剛構(gòu)橋底部線形流暢。而且由于底部的線形對橋梁的外觀影響很大，所以不能有明顯錯(cuò)臺、折角。
(3)箱梁應(yīng)力監(jiān)測
主梁應(yīng)力監(jiān)控直接關(guān)系到結(jié)構(gòu)的安全，是結(jié)構(gòu)安全的預(yù)警系統(tǒng)。由于橋梁混凝土材料的非均勻性和不穩(wěn)定性，受設(shè)計(jì)參數(shù)的選取（如材料特性、密度、截面特性等參數(shù)）、施工狀況的確定（施工荷載、混凝土收縮徐變、預(yù)應(yīng)力損失、溫度、濕度、時(shí)間等參數(shù)）和結(jié)構(gòu)分析模型等諸多因素的影響，結(jié)構(gòu)的實(shí)際應(yīng)力與設(shè)計(jì)應(yīng)力很難完全吻合。因此，在實(shí)際測試中通過模擬計(jì)算，能得到施工全過程的應(yīng)力包絡(luò)圖，從而掌握箱梁結(jié)構(gòu)的實(shí)際應(yīng)力狀態(tài)。通過應(yīng)力理論值與實(shí)測值的對比和分析，成為參數(shù)估計(jì)、狀態(tài)預(yù)測和結(jié)構(gòu)調(diào)整的重要依據(jù)。
(4)箱梁溫度監(jiān)測
該測試項(xiàng)目主要針對箱梁在較長懸臂狀態(tài)和各孔合龍前、后階段，因氣溫變化、日照高溫差對懸臂箱梁的變形影響顯著，結(jié)合箱梁變形監(jiān)測進(jìn)行的溫度測量。溫度測量采用酒精溫度計(jì)進(jìn)行24 小時(shí)的定時(shí)觀測，并與相應(yīng)變形觀測同步進(jìn)行。溫度觀測和相應(yīng)變形觀測的記錄要一一對應(yīng)，并整理出時(shí)間—撓度變形的曲線，原始記錄一律歸檔保存。
(5)橋墩基礎(chǔ)沉降觀測
橋墩基礎(chǔ)沉降觀測是箱梁懸臂施工監(jiān)控的組成部分。觀測點(diǎn)設(shè)在各墩的承臺上，每個(gè)承臺設(shè)2 個(gè)測點(diǎn)。根據(jù)施工進(jìn)度情況，應(yīng)在以下工況進(jìn)行監(jiān)測：0 號、1 號塊施工完畢，每孔最大懸臂長度梁段施工前，每孔合攏前、后，主梁施工完成三個(gè)月后。
5、測量監(jiān)控的重要時(shí)段
（1）箱梁每一梁段懸臂施工過程中，在以下工況應(yīng)進(jìn)行撓度和高程的控制測量：掛籃就位立模板時(shí)，澆筑混凝土后，縱向預(yù)應(yīng)力張拉后。同時(shí)，應(yīng)進(jìn)行以下2 種工況的箱梁平面中線位置控制測量，即：掛籃就位及立模板后，澆筑混凝土后。對于以上工況，除對當(dāng)前施工梁段進(jìn)行測量外，同時(shí)還應(yīng)對已施工完成的梁段進(jìn)行聯(lián)測，以得到梁段的累計(jì)實(shí)際變形。
（2）合龍段的高程觀測應(yīng)按以下6 種工況進(jìn)行實(shí)測：臨時(shí)支座約束解除后、勁性骨架安裝前、澆筑混凝土前、后，張拉部分預(yù)應(yīng)力后，勁性骨架解除后、張拉完所有預(yù)應(yīng)力后。在澆筑合攏段前，還應(yīng)對已完成最大懸臂長度的梁段進(jìn)行溫度變化及相應(yīng)撓度變化的24 小時(shí)監(jiān)測。
?。?）測量觀測的時(shí)間，應(yīng)盡量安排在早晨太陽出來前完成，以減少溫度的影響。
