淺談大跨度連續(xù)梁大橋施工線形控制方法
2017-12-04
對于大跨度混凝土連續(xù)梁橋，如果采用分段懸臂澆筑法施工，由于設(shè)計(jì)的假定和施工的誤差，臨時(shí)施工荷載及其位置的不精確性，以及溫度差的影響，這些因素都將導(dǎo)致結(jié)構(gòu)從懸臂施工到合龍各階段的誤差和誤差的累積。要想使大跨度連續(xù)梁橋主梁線形與設(shè)計(jì)值完全相同，幾乎是不可能的，所以必須對橋梁施工過程進(jìn)行嚴(yán)格監(jiān)測和控制，及時(shí)調(diào)整影響主梁線形的施工因素。
影響大橋線形的因素主要有：①掛籃彈性變形和非彈性變形對標(biāo)高的影響；②梁段自重誤差對結(jié)構(gòu)的影響；③混凝土收縮徐變對結(jié)構(gòu)的影響；④施工荷載變動(dòng)對結(jié)構(gòu)的影響； ⑤溫度的影響；⑥預(yù)應(yīng)力誤差的影響等。
一、工程概況
濟(jì)徐高速公路復(fù)新河大橋平面位于R=6000m圓曲線上，豎曲線半徑R=20000m，變坡點(diǎn)樁號為K8+748，路線縱坡2.0%和-2.0%。主橋采用主跨70m變高度預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)梁錯(cuò)墩布置，邊跨取為41m；引橋采用35m組合箱梁。主橋箱梁底板水平，頂面設(shè)置2%橫坡，通過粱內(nèi)外側(cè)腹板高度調(diào)節(jié)，腹板保持鉛直?？缰辛桓?.0m，中支點(diǎn)處粱高4.0m，箱梁高度從跨中至距主墩中心1.8m處由2.0m按圓曲線變化至4.0m。
二、線形控制
大跨徑橋梁的線形控制是一個(gè)整體、嚴(yán)密、精確的測量過程，因此需要建立一個(gè)合適的控制基準(zhǔn)。為確保橋粱平面的整體性、高程的準(zhǔn)確性，本橋布設(shè)了一條附合三角控制網(wǎng)。三角網(wǎng)控制點(diǎn)采用全站儀、水準(zhǔn)儀按照四等三角網(wǎng)和四等水準(zhǔn)的規(guī)范要求進(jìn)行觀測，觀測結(jié)果采用南方平差易2005軟件進(jìn)行嚴(yán)密平差，平差結(jié)果滿足精度要求，可以作為本橋的控制基準(zhǔn)。三角控制網(wǎng)自建立起每一個(gè)月現(xiàn)場檢查并復(fù)測一次，若發(fā)現(xiàn)個(gè)別點(diǎn)位松動(dòng)，及時(shí)進(jìn)行調(diào)整，以確保三角控制網(wǎng)的精度。本橋的線形控制包括兩個(gè)方面：一是主橋的平面線形，二是主橋的縱向線形。
1、平面線形
影響主橋平面線形的因素主要包括放樣誤差、施工誤差和模板誤差。
主橋的平面線形是通過全站儀采用偏角法和后方交會法進(jìn)行施工放樣的。由于主橋處在大半徑的曲線段和直線段上，因此只需將箱梁每一塊件的端點(diǎn)外邊線進(jìn)行精確放樣，放樣誤差控制在5 mm以內(nèi)，若超限應(yīng)及時(shí)分析原因，進(jìn)行調(diào)整，這樣就將放樣誤差控制在最小范圍。箱梁模板是剛性模，梁體自重和溫度變形對模板的橫向變形影響很小，因此模板誤差忽略不計(jì)。箱梁放樣完成后，便開始進(jìn)行鋼筋綁扎等一些施工工序，下一步的施工往往使箱梁模板在橫向上有一定的位移，造成模板與澆筑完成的塊件有一定的錯(cuò)位，影響主橋的整體線形。針對這種施工誤差，采取了連續(xù)觀測的方法進(jìn)行控制，即每完成一步施工工序就對先前放樣的箱梁邊線進(jìn)行復(fù)核，發(fā)現(xiàn)偏差及時(shí)進(jìn)行調(diào)整。
2、縱向線形
主橋總體的縱向線形控制是大橋連續(xù)箱梁掛籃施工線性形控制的重點(diǎn)和難點(diǎn)。在掛籃懸臂施工中影響主橋縱向線形的因素主要有高程基準(zhǔn)點(diǎn)的準(zhǔn)確性、支架和掛籃彈性變形值、撓度的確定、立模標(biāo)高等。
1）高程基準(zhǔn)點(diǎn)
大跨徑橋梁的高程基準(zhǔn)點(diǎn)要準(zhǔn)確、固定、統(tǒng)一，不能更換，因此在主橋0#塊澆筑完成張拉結(jié)束后將高程基準(zhǔn)點(diǎn)用水準(zhǔn)儀加懸掛鋼尺的方法移至支座中心對應(yīng)的0#塊梁體頂面上，并且每一個(gè)周進(jìn)行一次聯(lián)測，確保基準(zhǔn)點(diǎn)的精確和統(tǒng)一。在進(jìn)行模板標(biāo)高控制的時(shí)候，每個(gè)墩的塊件采用本墩0#塊的基準(zhǔn)點(diǎn)，使觀測的高程結(jié)果固定。
在箱梁懸臂施工中，0#塊件頂面的高程基準(zhǔn)點(diǎn)除了定期復(fù)測外還要在一些特殊的情況下增加復(fù)測次數(shù)，比如：1、結(jié)構(gòu)受力體系轉(zhuǎn)化后；2、墩及基礎(chǔ)發(fā)生較大沉降。
2）支架和掛籃彈性變形值
在主橋箱梁0#塊和直線段澆筑施工前，需要按照規(guī)范要求對支架進(jìn)行堆載預(yù)壓，以消除其非彈性沉降及變形。預(yù)壓過程中分別對支架預(yù)壓前、預(yù)壓完成后（卸載前）和卸載后二個(gè)工況的沉降進(jìn)行觀測，并由此得到支架的彈性變形值，用于主梁立模標(biāo)高的計(jì)算。支架靜載試驗(yàn)的最大加載按設(shè)計(jì)荷載的1.2倍計(jì)。
在掛籃安裝之前，對掛籃的強(qiáng)度、剛度和抗傾覆性進(jìn)行理論計(jì)算。主梁懸澆施工前，根據(jù)規(guī)范對掛籃進(jìn)行堆載預(yù)壓試驗(yàn)，以檢驗(yàn)其強(qiáng)度及剛度是否滿足要求并消除其非彈性變形。預(yù)壓過程中分別對掛籃預(yù)壓前、預(yù)壓完成后（卸載前） 和卸載后二個(gè)工況的變形進(jìn)行觀測，并由此得到掛籃的彈性變形值，用于主梁立模標(biāo)高的計(jì)算。每幅掛籃都需要進(jìn)行預(yù)壓。
預(yù)壓試驗(yàn)應(yīng)采用分級加載、分級卸載的方法。預(yù)壓加載最大值為最大澆筑塊件重量的1.2倍，即超載預(yù)壓。每級荷載加載持續(xù)規(guī)定時(shí)間，待掛籃變形充分穩(wěn)定時(shí)，對掛籃底模前吊點(diǎn)、掛籃前支點(diǎn)、掛籃后支點(diǎn)等關(guān)鍵點(diǎn)位（如圖2.1和圖2.2）進(jìn)行變形觀測，然后再加、卸下一級荷載，從觀測結(jié)果分析出各梁段施工時(shí)的掛籃豎向變形值。
3）梁體撓度的確定
主橋梁體的撓度是通過在粱端布設(shè)高程監(jiān)控點(diǎn)，通過混凝土澆筑前后、預(yù)應(yīng)力張拉前后進(jìn)行前一施工塊件的高程觀測來確定。懸澆粱綁扎鋼筋時(shí)，在各懸澆段端部截面設(shè)置8個(gè)高程觀測點(diǎn)，如圖2.3和圖2.4所示。箱梁頂板測點(diǎn)（編號1～5）用短鋼筋預(yù)埋設(shè)置，并用紅漆標(biāo)明編號，底板設(shè)立臨時(shí)高程觀測點(diǎn)（6、7、8）。實(shí)際觀測時(shí)，采用高精度水準(zhǔn)儀進(jìn)行觀測，具體觀測順序和內(nèi)容有：1、混凝土澆筑前底板觀測點(diǎn)（6、7、8）的標(biāo)高；2、混凝土澆筑后底板觀測點(diǎn)（6、7、8）的標(biāo)高；3、預(yù)應(yīng)力張拉前頂板測點(diǎn)（1～5）的標(biāo)高；4、預(yù)應(yīng)力張拉后頂板測點(diǎn)（1～5）的標(biāo)高。將觀測的數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總、整理和分析，分離出掛籃的彈性變形，確定梁體的撓度，用于立模標(biāo)高的確定。 三、施工中各塊件的控制要點(diǎn)
1、主梁0#塊和直線段
主梁0#塊和直線段是采用支架現(xiàn)澆的施工工藝，支架要進(jìn)行預(yù)壓消除非彈性變形，通過高程觀測確定出支架的彈性變形，按照立模標(biāo)高公式計(jì)算出0#塊和直線段的立模標(biāo)高，進(jìn)行主梁底板的模板標(biāo)高的精確調(diào)整。
2、主梁懸臂端
0#塊施工結(jié)束后，在0#塊前段安裝掛籃，并對掛籃進(jìn)行預(yù)壓，檢測掛籃的變形值，驗(yàn)證掛籃的剛度，從而消除了掛籃的非彈性變形，確定出掛籃的彈性變形值。安裝掛籃后，監(jiān)測0#塊前段的標(biāo)高變化情況，最后計(jì)算出掛籃的立模標(biāo)高，進(jìn)行模板精調(diào)。
3、合龍段
在合龍前，懸臂端進(jìn)行等載配重，兩端各配置合龍段重量的1/2，進(jìn)行合龍段兩側(cè)配重前后的標(biāo)高觀測。將觀測所得高差與設(shè)計(jì)高差進(jìn)行對比，若超出規(guī)范（20mm）限差，需對兩端的配重進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整時(shí)應(yīng)遵循高增矮減的原則。配重完成后，對標(biāo)高進(jìn)行24小時(shí)連續(xù)觀測，每2小時(shí)觀測一次，記錄懸臂端標(biāo)高及合龍口長度隨時(shí)間的變化情況，從而確定最合理的合龍時(shí)間。
四、控制精度的原則
對于箱梁的線性嚴(yán)格按照以下要求進(jìn)行控制：
1、立模標(biāo)高和坐標(biāo)誤差均不得不超過5mm；
2、梁段混凝土澆筑重量允許誤差：±6%，箱梁頂板頂面澆筑混凝土的不平整度不得大于5mm，并按施丁規(guī)范要求對主梁橫截面尺寸的誤差嚴(yán)格控制；
3、合攏段相對高程控制誤差不超過20mm；
4、成橋后控制點(diǎn)標(biāo)高與設(shè)計(jì)標(biāo)高之差不超過±20mm；
5、成橋后軸線偏差不超過10mm；
6、高程監(jiān)測和坐標(biāo)放樣時(shí)間宜選擇在早晨日出之前，應(yīng)在上午10點(diǎn)之前完成，避免溫度和日照對觀測結(jié)果產(chǎn)生影響；
7、在混凝土澆筑前和澆筑過程中一定要及時(shí)檢查掛籃后支點(diǎn)是否牢固，否則容易出現(xiàn)施工錯(cuò)臺。
五、結(jié)束語
通過上述嚴(yán)格的線形控制方法和原則對大橋施工期間進(jìn)行及時(shí)地監(jiān)測和調(diào)整，施工中作業(yè)規(guī)范化、管理標(biāo)準(zhǔn)化，施工結(jié)束后， 對橋梁中心線位置、梁底高程、梁上拱度與設(shè)計(jì)值對比，均完全滿足規(guī)范允許偏差，如圖5.1和圖5.2，整個(gè)橋梁線型控制得相當(dāng)順暢、完美。
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