淺談高速公路橋梁現(xiàn)澆箱梁預(yù)壓沉降測量觀測

吳靜華

(河北省東光縣交通運輸公路管理站)

淺談高速公路橋梁現(xiàn)澆箱梁預(yù)壓沉降測量觀測

吳靜華

(河北省東光縣交通運輸公路管理站)

某高速百步互通立交橋上部結(jié)構(gòu)為現(xiàn)澆普通混凝土連續(xù)箱梁，箱梁采用搭設(shè)滿堂支架現(xiàn)澆施工，要求支架應(yīng)有足夠的強度、剛度和整體穩(wěn)定性。在澆筑混凝土前，應(yīng)對支架進行預(yù)壓，預(yù)壓荷載為箱梁結(jié)構(gòu)自重的120%。

高速公路;現(xiàn)澆箱梁;預(yù)壓;沉降觀測;預(yù)拱度

1 工程概況

本橋位于某高速公路通道北岸接線百步互通內(nèi)，中心樁號AK0+223.769。橋梁起點樁號為AK0+070.449，終點樁號為AK0+398.479，橋梁全長328.03 m。

本橋共分四聯(lián)，第一、二聯(lián)分別為3×30 m和4×30 m預(yù)應(yīng)力混凝土小箱梁，交角80°，橋?qū)?5 m;第三、四聯(lián)分別為4×16 m和3×16 m普通鋼筋混凝土現(xiàn)澆箱梁，交角90°;橋?qū)?5～15.75 m;下部結(jié)構(gòu)采用柱式墩臺，鉆孔灌注摩擦樁基礎(chǔ)。箱梁采用搭設(shè)支架現(xiàn)澆施工，要求支架應(yīng)有足夠的強度、剛度和整體穩(wěn)定性。在澆筑混凝土前，應(yīng)對支架進行預(yù)壓，預(yù)壓荷載為箱梁自重的120%。主要介紹左幅第三聯(lián)第8跨(7#墩～8#墩之間)的預(yù)壓情況，本跨梁體全長16 m，上寬7.5～7.54 m，下寬4 m。為了保證混凝土澆筑施工安全穩(wěn)定性，在搭設(shè)滿堂支架前對地基進行硬化處理，首先在地基兩側(cè)開挖50 cm×50 cm排水溝，排掉地基表面及地下水，然后翻曬、調(diào)平、碾壓，再鋪設(shè)兩層30 cm清宕渣(每層壓實度均達到92%以上)，承載力達到要求后在澆筑15 cm的C25混凝土(振搗密實)作為支架基礎(chǔ)。支架搭設(shè)在混凝土基礎(chǔ)上，支架鋼管上頂端安置槽形鋼框架，然后沿縱向在鋼框架的U形槽內(nèi)放置30 cm×20 cm下層方木，在其上沿橋橫向放置上層方木，上層方木上再安裝竹膠板底模。

2 施工過程中現(xiàn)澆箱梁沉降觀測

施工過程中現(xiàn)澆箱梁沉降觀測有要求，通常堅持以下五個原則。(1)找準(zhǔn)觀測點位，依據(jù)的基準(zhǔn)點對現(xiàn)澆箱梁沉降觀測點進行仔細的分析，判斷是否穩(wěn)定。(2)觀測儀器必須先進行校準(zhǔn)，確保觀測數(shù)據(jù)的正確。(3)觀測人員的工作態(tài)度端正，技術(shù)專業(yè)。(4)觀測時的環(huán)境要協(xié)調(diào)。(5)觀測鏡位、觀測的方法需預(yù)先確定，這樣才能使得觀測合理。

沉降觀測精度的要求：通常在觀測中采用二等水準(zhǔn)觀測的方法，這種觀測要求水準(zhǔn)點的間距小于100 m，前后的視距也要小于30 m。

觀測中使用儀器、參與的人員要求：觀測中使用的儀器需精確，沉降觀測中通常使用精密水準(zhǔn)儀S2，水準(zhǔn)尺用因瓦尺，對于觀測的技術(shù)人員，在工作前要認真熟讀操作規(guī)程，熟練掌握操作技巧，確保能快速、精確地完成每次觀測任務(wù)。

水準(zhǔn)基點的設(shè)置：由于本橋梁施工現(xiàn)場附近無可架設(shè)儀器的固定高地，只有根據(jù)需要將地面已有的水準(zhǔn)點引測到已施工完成的7#蓋梁擋塊頂混凝土上，涉及已引測的兩個水準(zhǔn)基點分別是DS32=3.478 m和GL7=8.927 m。7#蓋梁頂部斷面尺寸為長1 370 cm和寬190 cm，滿足架設(shè)儀器及觀測要求。

3 采取合理的措施確保預(yù)壓沉降觀測的實施

為了確保施工質(zhì)量，控制好梁體預(yù)拱度的數(shù)值，所以我們會組織專業(yè)技術(shù)人員進行預(yù)壓沉降觀測。通常的處理措施是在箱梁模板底模設(shè)置預(yù)拱度，方式按照拋物線的方式(方向為上拱)，這樣做跨中位置預(yù)拱度的值為最大，預(yù)拱度值隨著往兩側(cè)墩柱方向會越來越小，按照測量理論而言，預(yù)拱度的值到墩柱支點該為0。通過以上原理來建立x，y二維直角坐標(biāo)系，確定拋物線方程式y(tǒng)=-ax2+b，圖形見圖1，沿橋中心線方向設(shè)置X軸，沿橋中心線方向的中點我們定位坐標(biāo)系的原點，該項目的跨長為16 m，因此x取值范圍(-8 m≤x≤8 m)，b值為跨中最大預(yù)拱度，也就是本文要通過預(yù)壓觀測確定的沉降量。

圖1 預(yù)壓沉降觀測

(1)箱梁沉降觀測點布置。

技術(shù)人員對沉降點的設(shè)置主要分布在5個斷面上，他們分別為跨中、1/4跨和距墩柱支點1 m，這幾個斷面沿橫向布2個觀測點，一般設(shè)置在距中心左右大概2 m處，這樣比較有利于觀測。本項共設(shè)置沉降觀測點10個。

(2)加載之前的原始標(biāo)高測量，此為第一期觀測數(shù)據(jù)HⅠ，其具體數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 加載前的原始標(biāo)高數(shù)據(jù) m

(3)加載120%梁體自重的沙袋后，立即進行觀測，數(shù)據(jù)如表2所示。

表2 加載120%梁體自重沙袋后數(shù)據(jù) m

間隔1 d、2 d后分別再進行測量，數(shù)據(jù)分別如表3、表4所示。待觀測點的相鄰沉降量在3 mm以內(nèi)，說明沉降趨于穩(wěn)定。

表3 間隔1 d后數(shù)據(jù) m

表4 間隔2 d后數(shù)據(jù) 單位：m

從以上數(shù)據(jù)可以看出，點位不再沉降。穩(wěn)定后的數(shù)據(jù)為第二期觀測數(shù)據(jù)HⅡ。

(4)卸載完成后，立即進行觀測，此為第三期觀測數(shù)據(jù)HⅢ，如表5所示。

表5 第三期觀測數(shù)據(jù) m

4 變形觀測值分析

預(yù)壓過程中涉及的變形很多，也很復(fù)雜，主要考慮以下四個部分。

(1)承載地基：彈性變形+非彈性變形。

(2)支架鋼管：彈性變形+非彈性變形。

(3)木與木接頭承壓面：非彈性變形(參考數(shù)值3 mm)。

(4)木與鋼接頭承壓面：非彈性變形(參考數(shù)值2 mm)。

f=總體變形=總體彈性變形+總體非彈性變形=HⅠ-HⅡ。

f1=總體彈性變形=地基彈性變形+支架鋼管彈性變形=HⅢ-HⅡ。

f2=總體非彈性變形=地基非彈性變形+支架鋼管非彈性變形+3 mm+2 mm=HⅠ-HⅢ。具體數(shù)值見表6。

表6 變形的具體數(shù)值

求得f的平均值f均=107/10=11 mm，即為要求的跨中預(yù)拱度值。

求得f1的平均值f1均=38/10=4 mm;

求得f2的平均值f2均=69/10=7 mm。

現(xiàn)在已測出跨中預(yù)拱度值，還要將其按照拋物線的形式分配到本跨的任一個位置，這就要求解前面的方程式，可算得 a=0.000 172，b=0.011，則 y=-0.000 172x2+0.011(本式計算各參量都以m為單位，也可換算成mm)，這樣就能求得一跨中任一點的沉降預(yù)留量。

本跨預(yù)壓裝載和卸載采用吊車起吊沙袋的方式進行，共需要1 d時間，本橋共有4聯(lián)14跨，一聯(lián)至少也要6 d時間，本橋現(xiàn)澆段其他橋跨均按左幅第三聯(lián)第8跨進行預(yù)壓，整個橋預(yù)壓需要24 d。

［1］楊少偉.道路勘測設(shè)計［M］.北京：人民交通出版社.

［2］武漢測繪學(xué)院，同濟大學(xué).控制測量學(xué)［M］.北京：測繪出版社.

［3］李青岳，陳水奇.工程測量學(xué)［M］.北京：測繪出版社.

［4］許婭婭.測量學(xué)［M］.北京：人民交通出版社.

U442

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1008-3383(2012)11-0110-01

2012-06-12

吳靜華(1978-)，女，助理工程師，從事橋梁工程施工技術(shù)研究。