某連續(xù)箱梁橋懸臂掛籃澆筑施工工藝與施工監(jiān)控研究

吳文輝

(中交第四公路工程國際工程分公司，北京 100123)

某連續(xù)箱梁橋懸臂掛籃澆筑施工工藝與施工監(jiān)控研究

吳文輝

(中交第四公路工程國際工程分公司，北京 100123)

將某連續(xù)箱梁橋作為案例進(jìn)行分析，介紹了懸臂掛籃澆筑施工工藝，將橋梁撓度監(jiān)控測點(diǎn)處設(shè)置的鋼筋頭的絕對標(biāo)高換算到對應(yīng)梁段的設(shè)計(jì)箱梁頂板頂面，同時對比了該標(biāo)高值與相應(yīng)的設(shè)計(jì)標(biāo)高值，系統(tǒng)的展現(xiàn)了案例大橋施工的目標(biāo)控制曲線及施工全過程。

連續(xù)箱梁；掛籃；施工工藝；施工監(jiān)控

1 工程概況

S大橋橋梁全長882 m，主要為(50+80+50)m，為PC連續(xù)箱梁，引橋長度為697.04 m。主梁施工方法為懸臂掛籃對稱現(xiàn)澆施工工法。墩柱為“T”型箱梁結(jié)構(gòu)，主體箱梁墩頂?shù)拈L度為14.0 m的0#、1#塊在支架上支模現(xiàn)澆；其余箱梁部分，按縱向分段長度為(43.0+63.75) m，共10對梁段，均采用對稱平衡懸臂掛籃澆筑工法對其逐段澆筑施工作業(yè)。主梁跨中、邊跨合攏段分別為2.0 m、2.0 m，邊跨滿堂支架法現(xiàn)澆段為6.42 m。除了墩頂?shù)?#、1#之外，剩下的10對中，6#塊為最大最重梁段，達(dá)到109.7 t。

2 懸臂掛籃澆筑施工工藝

2.1 掛籃現(xiàn)場施工方案

(1)掛籃的現(xiàn)場拼裝

①在完成0#、1#塊的張拉工作后，需要在各根主析下設(shè)置兩道墊塊，利用鋼板找平，同時采用預(yù)埋精軋螺紋與預(yù)應(yīng)力螺母錨固在已經(jīng)成型的梁段；

②裝配主析架結(jié)構(gòu)。確定完成工序1后，并進(jìn)行檢查合格后，進(jìn)行主梁結(jié)構(gòu)的安裝，先對主梁施加后錨裝置，完成析架主梁的平聯(lián)結(jié)構(gòu)以及后橫梁的作業(yè)；伺候進(jìn)行三角掛籃的立柱、平聯(lián)與斜拉帶構(gòu)件安裝工作。在步驟2中，最后工作是對主析架反壓梁以及掛籃結(jié)構(gòu)的裝配工作。在進(jìn)行安裝時，為了確保三角掛籃的整體性、穩(wěn)定性，需要在安裝完成后，將主梁的平聯(lián)同掛籃結(jié)構(gòu)的立柱焊接起來增強(qiáng)整體性；

③拼裝底模及側(cè)模系統(tǒng)。在安裝底模前后下橫梁及小縱梁，需要在縱梁上鋪設(shè)底模鋼模，在完成加固之后將整個側(cè)模進(jìn)行安裝。底模系統(tǒng)連接主析使用的精軋螺紋粗鋼筋，之后將橫梁固定在已經(jīng)成型的0#塊底板上。

(2)掛籃預(yù)壓

完成掛籃拼裝作業(yè)后，需要進(jìn)行預(yù)壓。預(yù)加壓力為懸灌節(jié)段砼質(zhì)量的120%。用“堆載法”進(jìn)行該試驗(yàn)。

預(yù)壓試驗(yàn)荷載分級：

為了便于加載，以長3.75 m、寬7.25 m作為各級荷載統(tǒng)一的加載范圍。通過計(jì)算可以得出，掛籃最差的工況為6#梁，根據(jù)施工需求，為能夠明確掛籃在箱梁各梁段施工時各桿件和撓度變形的應(yīng)力，除了需以6#梁段的荷載的1.2倍進(jìn)行加載、觀察，還要按2#～11#梁段的等代荷載進(jìn)行加載，等代荷載值(3×7.25) m及3.75×7.25 m范圍內(nèi))。2#～11#梁段分別如下表所示。

表1 S橋2#～11#等代荷載

根據(jù)表1所示，將2#～11#梁段以及6#的1.2倍荷載進(jìn)行分級，荷載試驗(yàn)共分六級。分別為： 110.64 t(10#)～114.12 t(9#)～118.92 t(8#)～124.8 t(7#)～129.12 t(2#)～131.64 t(6#X1.2)

掛籃預(yù)壓試驗(yàn)加載方法。

加載應(yīng)采用袋裝砂，每袋必須進(jìn)行稱量分級，并做好相應(yīng)記錄，將其吊于掛籃底籃模板中，疊堆范圍為3.75 m×7.25 m，按照材料的容重以得出堆碼高度。但腹板厚度僅僅為60 cm，并不能按該寬度進(jìn)行對方，所以應(yīng)加寬到2.4 m堆載。為便于進(jìn)行分級卸載，需要在加載的過程中就進(jìn)行各級荷載的標(biāo)記。在加載前，就需要明確對應(yīng)荷載下的變形以及應(yīng)力，并做好相應(yīng)的記錄；在開始加載后，各級荷載吊裝到位后都需進(jìn)行相應(yīng)應(yīng)力與變形，同理需要做好記錄；完成加載后，能夠得到2#、6#、7#、8#、9#、10#梁段的主析架、吊桿及底籃的豎向變形值，其他的梁段能夠以內(nèi)插法得出。

完成加載，并進(jìn)行觀測后，便能進(jìn)行卸載工作，順序應(yīng)與加載順序相反，同時各級卸載都需要進(jìn)行應(yīng)力與變形的觀測。

2.2 連續(xù)梁懸濤段施工作業(yè)控制

連續(xù)梁懸經(jīng)段采用的施工控制法為預(yù)測控制法。即由實(shí)際施工前控制模擬結(jié)構(gòu)分析、施工前后的主要控制參數(shù)的誤差分析、施工過程中監(jiān)控量測組成。

在施工控制中，變形控制主要是對各梁段的撓度以及橫向偏移量進(jìn)行控制。若實(shí)際施工中梁段的實(shí)測標(biāo)離與設(shè)計(jì)值的偏差在15 mm以上，或箱梁平面中線實(shí)際位置與設(shè)計(jì)位置偏差在5 mm以上，需停止施工，并確定修正方法。

2.3 連續(xù)梁懸臂施工的標(biāo)高確定及控制

連續(xù)梁箱梁在采用懸臂掛籃結(jié)構(gòu)進(jìn)行施工過程中，因?yàn)椴煌R時荷載作用，會使得各梁段出現(xiàn)撓曲變形，這種撓曲變形的影響因素包括有箱梁塊件、預(yù)應(yīng)力鋼束的張拉和懸臂掛籃結(jié)構(gòu)。在箱梁各節(jié)段的放模過程中，在設(shè)計(jì)標(biāo)高的基礎(chǔ)上預(yù)先抬高等于提前測定和計(jì)算的撓度變形值的豎向高度，以確保標(biāo)筑和張拉后箱梁節(jié)段的標(biāo)高與設(shè)計(jì)標(biāo)高相同。

下一節(jié)段的立模標(biāo)高值，需要充分考慮到節(jié)段的標(biāo)高、重量、混凝土強(qiáng)度等數(shù)據(jù)以及掛籃和支座變形、溫度影響，再根據(jù)控制要求分析完后可提出結(jié)論。

連續(xù)箱梁的撓度計(jì)算與控制。

測量箱梁的撓度方法為水準(zhǔn)測量法，使用工具為DZS3-1水準(zhǔn)儀和水準(zhǔn)尺。在標(biāo)高測量過程中，需要先設(shè)置基準(zhǔn)點(diǎn)，為便于梁上各監(jiān)測點(diǎn)的標(biāo)高的測量，需要將11#、12#域的零號塊放置相對基準(zhǔn)點(diǎn)，同時在岸上放絕對基準(zhǔn)。這樣做是因?yàn)樵谶B續(xù)箱梁的前進(jìn)施工過程中，在零號塊所在主墩上，由于荷載的增加會導(dǎo)致沉降，而相對較高的矩形實(shí)屯、域則會出現(xiàn)不同成都的收縮徐變。

在觀測撓度變形過程中，需要先設(shè)置撓度監(jiān)測點(diǎn)。因此，在混凝土澆筑前需要在該段的上、下游方向的箱梁頂面上預(yù)埋混凝土澆筑后可出露混凝土表面約20 mm的16 mm的頂部磨光比較水平的鋼筋頭作為監(jiān)測點(diǎn)，每個節(jié)段預(yù)埋兩個鋼筋頭。

2.4 邊跨現(xiàn)澆段

邊跨現(xiàn)澆段為13#段，橫斷面結(jié)構(gòu)為單箱單室，長度、頂面寬、箱底寬、梁高分別為6.42 m、13.25 m、7.25 m、2 m,箱梁底板水平，體積質(zhì)量分別為79.7 m3、207.2 t。實(shí)際情況為該段與12#段共同澆筑，在完成11#段施工后，拆除掛籃及其底模及側(cè)模，并在邊跨現(xiàn)澆13#塊、12#塊箱梁基礎(chǔ)平臺上搭設(shè)鋼管支架，支架延伸至11#段底板處50 cm左右。

邊跨現(xiàn)澆塊施工順序如圖1所示。

圖1 邊跨現(xiàn)澆塊施工順序

2.5 合攏段施工

合攏段為12#塊，橫斷面為單箱單室斷面, 長度、頂面寬、箱底寬、梁高分別為2 m、13.25 m、7.25 m、2 m,箱梁底板水平，體積質(zhì)量分別為18.48 m3、48 t。按照施工合攏要求，需要先進(jìn)行邊跨再進(jìn)行中跨，也就是將T構(gòu)轉(zhuǎn)化為帶懸臂的簡支梁結(jié)構(gòu)后，再將完成橋梁的最后體系，由靜定的簡支懸臂結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)槌o定的連續(xù)梁結(jié)構(gòu)。中跨合攏采用掛籃合攏，用平衡水箱對中跨平衡，其水箱重量為合攏段梁體本身重量加上作業(yè)工人的重量。在合攏后，將主墩處臨時固結(jié)支墩、邊跨現(xiàn)澆段支架、梁頂?shù)膬啥藪旎@進(jìn)行卸載，從而使得梁體為完全的簡支形態(tài)，并最大限度降低在中跨合攏前，在外力作用下所產(chǎn)生的附加內(nèi)力。若采用吊架施工，則需要將底模架及內(nèi)外側(cè)模對稱吊在合攏段兩端的11#梁段上進(jìn)行合攏施工；在合攏時，需要對兩懸臂端平衡配重。在完成該項(xiàng)作業(yè)后才能進(jìn)行臨時鎖定施工，在完成后便能進(jìn)行鋼筋綁扎、澆筑。在施工過程中還需要時刻進(jìn)行平衡配重的調(diào)節(jié)，當(dāng)混凝土的強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)值的90%時，進(jìn)行底板預(yù)應(yīng)力束張拉調(diào)整梁體內(nèi)力完成橋梁體系轉(zhuǎn)換。

3 懸臂掛籃澆筑施工監(jiān)控

在連續(xù)箱梁梁段的撓度監(jiān)控測點(diǎn)處，其鋼筋頭的絕對標(biāo)高轉(zhuǎn)化為相應(yīng)梁段的設(shè)計(jì)箱梁頂板頂面，并將設(shè)計(jì)值與實(shí)測值進(jìn)行比較，如下圖2、圖3。

圖2 12號左墩某側(cè)梁頂面實(shí)際標(biāo)高與設(shè)計(jì)標(biāo)高的對比圖

圖3 11號左墩某側(cè)梁面實(shí)際標(biāo)高與設(shè)計(jì)標(biāo)高的對比

結(jié)果分析可知：實(shí)際值與設(shè)計(jì)值存在的差異較低，總體而言是圍繞在設(shè)計(jì)值上波動。實(shí)際施工過程中，由于施工機(jī)具以及材料堆放所造成一定的破損，以及天氣等因素，也對控制點(diǎn)測量造成一定影響，從而使得部分工況的數(shù)據(jù)確實(shí)，但整個橋梁施工監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)尚較為完整，能夠較為系統(tǒng)、全面展現(xiàn)該橋梁施工目標(biāo)控制曲線W及全過程的主要控制信息。

[1] 姚玲森.橋梁工程[M].第2版.人民交通出版社，2008.

[2] 李建中．預(yù)應(yīng)力混凝止連續(xù)梁橋和剛架橋的時效分析[J]．石家莊鐵道學(xué)院學(xué)報，2011.

2016-05-02

吳文輝(1968-)，男，湖南長沙人，工程師，研究方向：道路與橋梁。

U445

C

1008-3383(2017)02-0091-02