淺析魏家灣跨同三高速公路特大橋懸臂澆筑連續(xù)梁施工過(guò)程監(jiān)控技術(shù)

武磊

中國(guó)水利水電第八工程局有限公司 湖南 長(zhǎng)沙 410000

前言

魏家灣跨同三高速公路特大橋結(jié)構(gòu)形式為三跨連續(xù)梁拱組合結(jié)構(gòu)，主梁施工方法采用節(jié)段懸臂澆筑，存在多次體系轉(zhuǎn)換，施工過(guò)程復(fù)雜、影響其安全、質(zhì)量因素較多。為使施工能滿足設(shè)計(jì)要求，確保施工安全并最終達(dá)到設(shè)計(jì)的理想狀態(tài)，在施工過(guò)程中需對(duì)各節(jié)段標(biāo)高進(jìn)行預(yù)先調(diào)整，即應(yīng)根據(jù)施工過(guò)程、合龍順序等進(jìn)行預(yù)拱度設(shè)置，并在懸臂澆筑過(guò)程中對(duì)結(jié)構(gòu)線形進(jìn)行適時(shí)觀測(cè)、調(diào)整，對(duì)保證橋梁結(jié)構(gòu)最終線形平順并符合設(shè)計(jì)要求、內(nèi)力分布合理以及確保節(jié)段施工安全是十分必要的。

1 工程概況

魏家灣跨同三高速公路特大橋結(jié)構(gòu)形式48+100+48m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁拱橋組合結(jié)構(gòu)，主梁采用單箱雙室變截面箱型截面，梁高按二次拋物線變化，箱梁施工方法采用懸臂對(duì)稱澆筑，由于0#塊頂部拱座存在，影響了掛藍(lán)安裝有效長(zhǎng)度，因此現(xiàn)場(chǎng)0#塊、1#塊、2#塊均采用墩旁鋼管支架澆筑，其他節(jié)段采用掛藍(lán)懸臂澆筑，懸臂澆筑節(jié)段共9個(gè)，合龍順序?yàn)椋合冗吙绾淆?、最終中跨合龍[1]。

2 監(jiān)控控制方法

連續(xù)梁拱懸臂澆筑施工過(guò)程控制流程為“施工—結(jié)構(gòu)分析—測(cè)量—誤差分析—參數(shù)調(diào)整—預(yù)報(bào)”。施工單位應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙、施工方案、施工工期、施工臨時(shí)荷載、外部條件及變化等實(shí)際情況，以設(shè)計(jì)參數(shù)為控制目標(biāo)，通過(guò)計(jì)算分析，提前預(yù)報(bào)施工階段各節(jié)段的立模標(biāo)高（預(yù)拱度）、已施工節(jié)段高程、控制截面應(yīng)力，以指導(dǎo)施工；在施工中，須全過(guò)程跟蹤，動(dòng)態(tài)調(diào)整，以滿足設(shè)計(jì)要求。施工過(guò)程控制主要包括兩項(xiàng)內(nèi)容：一是根據(jù)實(shí)際計(jì)算立模標(biāo)高；二是根據(jù)實(shí)際確定立模標(biāo)高所需的預(yù)拱度。

2.1 結(jié)構(gòu)計(jì)算

根據(jù)設(shè)計(jì)文件及施工工藝流程，整個(gè)施工循環(huán)分為若干受力階段，每個(gè)受力階段按空掛籃就位、澆筑節(jié)段混凝土、張拉縱向預(yù)應(yīng)力筋3個(gè)工況來(lái)計(jì)算。

2.2 監(jiān)控內(nèi)容

（1）懸臂澆筑主梁節(jié)段標(biāo)高測(cè)定。用精密水準(zhǔn)儀測(cè)量，在澆筑完每個(gè)主梁節(jié)段的端部翼板、腹板頂設(shè)置3個(gè)測(cè)點(diǎn)，進(jìn)行標(biāo)高測(cè)量，測(cè)試時(shí)間選在一天中溫度變化最小的時(shí)候，即一般在每天清晨太陽(yáng)未出來(lái)前進(jìn)行，以減小陽(yáng)光照射對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)的影響。

（2）懸臂澆筑主梁軸線位置測(cè)定。施工過(guò)程中，用全站儀測(cè)量連續(xù)梁主梁軸線位置偏差，及時(shí)動(dòng)態(tài)修正各立模節(jié)段軸線。

（3）懸臂澆筑主梁測(cè)試工況。①掛藍(lán)立模時(shí)的標(biāo)高測(cè)量；②混凝土澆筑完后豎向變形測(cè)量；③張拉完縱向預(yù)應(yīng)力鋼筋后豎向變形測(cè)量。

（4）拱肋軸線、空間位置測(cè)量。除采用精密水準(zhǔn)儀測(cè)量拱肋節(jié)段接頭處高程外，還可采用在節(jié)段接頭處安裝棱鏡測(cè)量坐標(biāo)方式，控制拱肋的軸線和高程[2]。

3 主梁施工結(jié)構(gòu)計(jì)算

主梁節(jié)段施工監(jiān)控關(guān)鍵工序?yàn)椋簰旎@前移定位、節(jié)段混凝土澆筑、主梁預(yù)應(yīng)力筋張拉。

3.1 復(fù)核設(shè)計(jì)參數(shù)

在連續(xù)梁主梁節(jié)段施工前，需對(duì)相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行復(fù)核計(jì)算，主要包括主梁標(biāo)高計(jì)算、主梁控制截面應(yīng)力計(jì)算、立模標(biāo)高計(jì)算等，以此得到各施工工況、成橋狀態(tài)下的控制數(shù)據(jù)，最后與設(shè)計(jì)參數(shù)復(fù)核，無(wú)誤后作為魏家灣跨同三高速公路特大橋連續(xù)梁拱懸臂澆筑施工控制理論值。

3.2 監(jiān)控流程

首先，以設(shè)計(jì)文件要求為基礎(chǔ)，以滿足設(shè)計(jì)成橋線形為目的，計(jì)算連續(xù)梁節(jié)段施工各項(xiàng)參數(shù)，模擬全過(guò)程施工，計(jì)算下一節(jié)段施工標(biāo)高理論值。其次，按照理論值進(jìn)行連續(xù)梁下一階段施工，并測(cè)量現(xiàn)澆節(jié)段各點(diǎn)標(biāo)高實(shí)際值。然后，將理論值與實(shí)際值對(duì)比，若誤差大于規(guī)范或設(shè)計(jì)允許值，修正理論值計(jì)算參數(shù)；若誤差在允許范圍內(nèi)，則不進(jìn)行修正，計(jì)算下一節(jié)段施工標(biāo)高理論值。不斷重復(fù)以上步驟，知道連續(xù)梁主梁合龍。

3.3 確定各節(jié)段立模標(biāo)高

主梁線形控制取決于主梁底膜標(biāo)高是否按照設(shè)計(jì)參數(shù)施工，即預(yù)拱度設(shè)置是否符合設(shè)計(jì)要求。影響預(yù)拱度確定的主要因素包括已成梁段在自重、掛籃重量、下一節(jié)段澆筑混凝土重量、連續(xù)梁中的預(yù)應(yīng)力、施工溫度、荷載、掛藍(lán)自身結(jié)構(gòu)變形、混凝土收縮徐變等。

3.4 裸拱安裝高程、空間位置控制

按設(shè)計(jì)要求，拱肋安裝不設(shè)預(yù)拱度，因此，在安裝裸拱拱肋時(shí)，主要是控制裸拱高程及空間位置和設(shè)計(jì)是否符合[3]。

4 監(jiān)控實(shí)施細(xì)則

4.1 變形

（1）測(cè)試儀器。水準(zhǔn)儀、全站儀。

（2）測(cè)點(diǎn)布置。為測(cè)試方便，在待澆節(jié)段端部距節(jié)段端部10cm左右埋置三根鋼筋，每個(gè)鋼筋伸出梁頂面2cm左右，埋入混凝土內(nèi)5cm左右，并和主筋焊接在一起，變形測(cè)點(diǎn)橫截面布置示意見(jiàn)下圖。

變形測(cè)點(diǎn)橫截面布置示意

在變形測(cè)量時(shí)，由施工單位進(jìn)行軸線、標(biāo)高、橫向偏位的測(cè)量，并將測(cè)試數(shù)據(jù)報(bào)監(jiān)控單位；

4.2 應(yīng)力

結(jié)構(gòu)控制截面上應(yīng)力測(cè)試儀器擬選用弦式傳感器，該種傳感器能適應(yīng)室外長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)需要，應(yīng)用較廣。鋼弦傳感器是一種間接測(cè)量?jī)x器，測(cè)試原理是將兩端固定鋼弦的實(shí)測(cè)頻率，代入標(biāo)準(zhǔn)鋼弦頻率-應(yīng)變關(guān)系曲線，得到混凝土應(yīng)變實(shí)際值，再根據(jù)混凝土彈性模量換算出混凝土應(yīng)力實(shí)際值。

傳感器測(cè)點(diǎn)布置，按要求固定在主筋上，測(cè)試導(dǎo)線引至混凝土表面。每個(gè)T構(gòu)箱梁上部總共布置2個(gè)應(yīng)力測(cè)試斷面，分別布置在0號(hào)塊和1號(hào)塊接縫附近，每個(gè)截面布置2個(gè)傳感器[4]。

5 監(jiān)控具體流程

在主梁節(jié)段懸臂施工過(guò)程中，監(jiān)控關(guān)鍵控制步驟有：

①按照預(yù)報(bào)的預(yù)拱度，結(jié)合掛藍(lán)自身預(yù)拱度，確定掛藍(lán)立模標(biāo)高，對(duì)節(jié)段施工標(biāo)高進(jìn)行實(shí)測(cè)定位；②根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙完成鋼筋綁扎、模板架立；③節(jié)段混凝土澆筑前，測(cè)量已經(jīng)施工各段高程、軸線，復(fù)測(cè)掛藍(lán)高程，監(jiān)控小組測(cè)量各測(cè)點(diǎn)應(yīng)力；④澆筑混凝土；⑤混凝土澆筑完成后測(cè)量已施工完成的各段高程、軸線，測(cè)量本段端部底部、頂部高程，建立梁頂測(cè)點(diǎn)與梁底標(biāo)高的關(guān)系曲線，監(jiān)控小組進(jìn)行各測(cè)點(diǎn)應(yīng)力；⑥對(duì)剛施工的節(jié)段尺寸進(jìn)行檢查，并和設(shè)計(jì)值對(duì)比；⑦張拉縱向預(yù)應(yīng)力鋼束后，測(cè)量懸臂端前三個(gè)測(cè)點(diǎn)高程、軸線；⑧掛藍(lán)推至下一節(jié)段；⑨監(jiān)控小組針對(duì)測(cè)試結(jié)果，對(duì)新一段立模標(biāo)高進(jìn)行預(yù)報(bào)，并交施工單位執(zhí)行。

6 結(jié)束語(yǔ)

魏家灣跨同三高速公路特大橋是新建青島至連云港鐵路工程中的重難點(diǎn)工程，是全線唯一一座連續(xù)梁拱結(jié)構(gòu)橋梁，技術(shù)難度大，成橋線形控制難度高；主梁跨越同三高速公路，車輛流量大，安全風(fēng)險(xiǎn)高。主梁施工對(duì)過(guò)程控制要求較高，加強(qiáng)施工過(guò)程監(jiān)控，既有利于保障施工安全，又有利于成橋理想線形的控制。通過(guò)此次連續(xù)梁拱施工過(guò)程監(jiān)控技術(shù)的應(yīng)用，有效地指導(dǎo)了全過(guò)程施工，達(dá)到了較好的效果。