高速鐵路懸澆連續(xù)梁線性監(jiān)控技術(shù)

周 燁

（中鐵二十五局集團(tuán)，廣東 廣州 510000）

1 線性監(jiān)控的原理及意義

預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁施工在成橋后是否與設(shè)計(jì)相吻合，與連續(xù)梁施工過程中的結(jié)構(gòu)內(nèi)力狀態(tài)、整體線型及選擇合適的施工方法有著必然的關(guān)系。當(dāng)預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁選擇對(duì)稱懸澆掛籃的方法進(jìn)行施工時(shí)，其結(jié)構(gòu)體系會(huì)因?yàn)槭┕みM(jìn)度的推進(jìn)而不斷發(fā)生改變。在施工過程中，由于多種因素的影響，造成連續(xù)梁結(jié)構(gòu)受力和變形起伏較大，如不采取有效的控制措施，就會(huì)因?yàn)槭┕ふ`差的不斷累積造成連續(xù)梁建成后的整體受力狀態(tài)和線形嚴(yán)重偏離設(shè)計(jì)目標(biāo)，從而影響到連續(xù)梁的整體可靠性。線性監(jiān)控能夠判斷連續(xù)梁受力以及變形狀態(tài)是否超限，從而讓施工人員及時(shí)做出修正措施，因此在施工過程中必須進(jìn)行嚴(yán)格的線性監(jiān)控。

2 線性監(jiān)控的主要內(nèi)容

線性監(jiān)控主要就是反復(fù)地進(jìn)行“檢測(cè)-收集-分析比較-調(diào)整”這幾項(xiàng)工作，為監(jiān)測(cè)施工、改進(jìn)設(shè)計(jì)、確保結(jié)構(gòu)在施工過程中的安全與適用，提供了重要的手段。其主要內(nèi)容如下：

（1） 在施工過程中及時(shí)收集梁體的幾何尺寸、各節(jié)段重量、混凝土彈模、混凝土收縮徐變、施工荷載以及溫度等參數(shù)，在典型斷面安裝應(yīng)力、撓度觀測(cè)點(diǎn)，在幾種典型工況下對(duì)結(jié)構(gòu)應(yīng)力和變形進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

（2） 在每一個(gè)節(jié)塊施工之前和施工過程中都要對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)的計(jì)算并做分析，對(duì)施工過程中每個(gè)階段也要進(jìn)行詳細(xì)的變形計(jì)算和受力分析。

（3） 分析結(jié)構(gòu)的施工狀態(tài)與設(shè)計(jì)狀態(tài)之間的偏差。

（4） 在實(shí)際的施工過程中，要不斷修正計(jì)算參數(shù)并計(jì)算橋梁結(jié)構(gòu)狀態(tài)，使梁體各節(jié)段完工后的狀態(tài)與設(shè)計(jì)理想的狀態(tài)之間的誤差控制允許范圍之內(nèi)，以便確定下一階段的施工參數(shù)，即掛籃模板的標(biāo)高。

3 工程實(shí)例

3.1 項(xiàng)目概況

跨京珠西線特大橋位于湖南省湘潭縣鶴嶺鎮(zhèn)響塘鄉(xiāng)稠泉村，全橋位于直線上。連續(xù)梁體為單箱單室、變高度、變截面結(jié)構(gòu)，頂寬12m，底寬為6.7m。該橋連續(xù)梁共分47 個(gè)節(jié)段，其中2 個(gè)0#塊在34#、35#主墩上采用支架法現(xiàn)澆，長(zhǎng)12m；1#-10#梁段為懸澆節(jié)段，長(zhǎng)度分別是2.7m*2+3.1m*1+3.5m*7；2 個(gè)12# 塊為邊跨現(xiàn)澆段，長(zhǎng)度7.75m，在33#、36#墩上用支架法現(xiàn)澆；2 個(gè)邊跨合攏段及1 個(gè)中跨合攏段，合攏段長(zhǎng)度均為2m。

3.2 軸線控制及立模標(biāo)高確定

梁體軸線偏移控制，應(yīng)先設(shè)置好觀測(cè)標(biāo)，在梁體兩側(cè)距離端頭15cm 的位置埋設(shè)3 個(gè)觀測(cè)標(biāo)，分別位于梁體中心及上、下游的懸臂翼緣板頂部，觀測(cè)標(biāo)使用Φ16 的光圓鋼筋，下部預(yù)埋在梁體內(nèi)，上部外露出梁頂面5cm，頂部磨平刻十字絲。采用全站儀測(cè)設(shè)中心線，測(cè)量精度控制≤±5mm，每施工完一個(gè)節(jié)段后須測(cè)量該節(jié)段上的3 個(gè)觀測(cè)點(diǎn)的坐標(biāo)。

連續(xù)梁線形與主梁掛籃模板標(biāo)高密切相關(guān)，確定了主梁掛籃模板標(biāo)高，就能控制主梁的線形，因此主梁掛籃模板標(biāo)高對(duì)于懸澆連續(xù)梁整體線形來說起著關(guān)鍵性作用。梁段掛籃模板標(biāo)高主要通過下面公式計(jì)算得出：

其中：H 施-連續(xù)梁施工時(shí)模板頂?shù)臉?biāo)高；H 0 -連續(xù)梁混凝土頂面設(shè)計(jì)標(biāo)高；f s -連續(xù)梁從開工到完工的位移累計(jì)值，向下為負(fù)；f m -連續(xù)梁的活載預(yù)拱度，取活載最大位移的1/2 ；f g -掛籃變形產(chǎn)生的撓度；△-模板高程修正值。

3.3 主梁的撓度監(jiān)測(cè)、溫度觀測(cè)及應(yīng)力監(jiān)測(cè)

3.3.1 撓度監(jiān)測(cè)

在每一個(gè)懸澆施工節(jié)段布設(shè)一個(gè)監(jiān)測(cè)斷面來觀測(cè)撓度，首先在掛籃腹板底部?jī)蓚?cè)設(shè)置2 個(gè)觀測(cè)點(diǎn)以控制掛籃模板的標(biāo)高，當(dāng)該節(jié)段混凝土澆筑完成后2 個(gè)觀測(cè)點(diǎn)則轉(zhuǎn)移至底板頂部，再結(jié)合每個(gè)截面梁頂前端10cm 處埋設(shè)的4 個(gè)觀測(cè)點(diǎn)共同用于梁體撓度監(jiān)測(cè)，如圖1 所示。

標(biāo)高測(cè)量時(shí)間最好選在當(dāng)天溫度差值比較小的時(shí)間段進(jìn)行，陰天可選任意時(shí)間段，晴天則要在晚上12:00 至清晨6:00 時(shí)間段。主梁撓度需要在以下五種工況時(shí)進(jìn)行觀測(cè)：①掛籃模板安裝就位后測(cè)量掛籃底模標(biāo)高；②綁扎鋼筋完成后，混凝土澆注前，再次復(fù)測(cè)掛籃底模標(biāo)高；③每節(jié)梁體混凝土澆注完成后0.5d 內(nèi)，對(duì)上述新澆注梁段的6 個(gè)觀測(cè)點(diǎn)標(biāo)高進(jìn)行測(cè)量；④每節(jié)梁體混凝土養(yǎng)護(hù)時(shí)間已超過5d、預(yù)應(yīng)力張拉前0.5d，對(duì)新澆注梁段6 個(gè)觀測(cè)點(diǎn)再次進(jìn)行測(cè)量；⑤在本節(jié)段模板拆除且梁體預(yù)應(yīng)力筋張拉完成后，立即對(duì)已完工的各節(jié)段測(cè)點(diǎn)再次進(jìn)行測(cè)量。

施工中測(cè)量控制精度應(yīng)符合下列要求：①掛籃底模標(biāo)高實(shí)際與理論差值≤3mm；②懸臂梁段的頂面高程偏差應(yīng)在＋15mm～－5mm 之間；③梁段澆筑完成后中線實(shí)際與設(shè)計(jì)差值≤15mm；④相鄰兩節(jié)梁段之間的錯(cuò)臺(tái)≤5mm；⑤兩懸臂梁端頭在合攏前相對(duì)高差≤15mm。

圖1 梁體標(biāo)高控制測(cè)點(diǎn)橫向布置(單位：m)

3.3.2 溫度觀測(cè)

溫度是影響主梁撓度的最主要的因素之一。為了摸清箱梁截面內(nèi)外溫差和溫度在截面上的分布情況，在梁體上選擇一個(gè)應(yīng)變測(cè)試斷面（盡量選擇靠近墩梁固結(jié)處的斷面） 作為主梁溫度場(chǎng)監(jiān)測(cè)斷面，在截面布置溫度觀測(cè)點(diǎn)，施工期間選擇有代表性的天氣（陰天、晴天、雨天） 進(jìn)行24h 連續(xù)觀測(cè)，每2h 記錄一次，以獲得準(zhǔn)確的溫度變化規(guī)律。

3.3.3 應(yīng)力監(jiān)測(cè)

應(yīng)力監(jiān)測(cè)就是在主梁的控制截面埋設(shè)振弦式應(yīng)變計(jì)，對(duì)主梁控制截面進(jìn)行應(yīng)變監(jiān)測(cè)，以掌握主梁控制截面的應(yīng)力情況，出現(xiàn)異常，及時(shí)預(yù)警。

主梁取5 個(gè)重點(diǎn)監(jiān)測(cè)斷面，選擇在軸力、彎矩較大的重點(diǎn)斷面位置（即該橋主墩上的0#塊、1#塊、10#塊） 用于監(jiān)控施工過程中梁內(nèi)的受力情況。應(yīng)力觀測(cè)頻率為每個(gè)梁段混凝土澆注完畢后及預(yù)應(yīng)力張拉完畢后各測(cè)試一次，合攏前后等重大施工狀態(tài)下也均要各作測(cè)試一次。主梁截面上的應(yīng)力測(cè)點(diǎn)布置如圖2 所示。

圖2 主梁應(yīng)變測(cè)試斷面測(cè)點(diǎn)布置示意圖

3.4 其它注意事項(xiàng)

為確保線性監(jiān)控工作的準(zhǔn)確順利進(jìn)行，要在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)混凝土取樣進(jìn)行混凝土的彈性模量和容重測(cè)試，還需要測(cè)量與連續(xù)梁相關(guān)橋墩的垂直度與箱梁節(jié)段截面實(shí)際尺寸。當(dāng)現(xiàn)澆段完成支架搭設(shè)和底模安裝后應(yīng)進(jìn)行超載預(yù)壓試驗(yàn)，防止支架沉降影響標(biāo)高的準(zhǔn)確性。在每次掛籃正式拼裝完成后也要對(duì)掛籃進(jìn)行預(yù)壓試驗(yàn)，確認(rèn)掛籃的安全性，掌握掛籃彈性與非彈性變形的大小程度，并記錄好預(yù)壓的相關(guān)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，以便更好地指導(dǎo)掛籃模板標(biāo)高，為線性監(jiān)控工作提供可靠的參考數(shù)據(jù)。

3.5 結(jié)果分析

該橋連續(xù)梁施工嚴(yán)格執(zhí)行了施工前制定的線性監(jiān)控實(shí)施方案，做好監(jiān)控測(cè)量、數(shù)據(jù)收集，對(duì)比分析各項(xiàng)工作，順利地完成了各合攏斷和體系轉(zhuǎn)換。經(jīng)過施工中的線性監(jiān)控，該橋連續(xù)梁的整體線形以及高程基本與設(shè)計(jì)相符，取得了理想的效果。各節(jié)段的高程誤差小于+9mm，梁體中軸線實(shí)際與設(shè)計(jì)的最大偏差值<8mm，兩懸臂梁端頭在合攏前相對(duì)高差值為10mm，均符合高速鐵路橋涵工程質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)要求。在每一個(gè)懸澆節(jié)塊的施工中，通過不斷的監(jiān)測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)了標(biāo)高和中線存在的偏差并予以修正，這樣既減少了掛籃模板以及鋼筋安裝過程中出現(xiàn)反復(fù)調(diào)整的次數(shù)，節(jié)約了工期，也確保了橋梁完工后整體線形的美觀。

4 結(jié)語

本橋連續(xù)梁工程通過采用上述方法進(jìn)行監(jiān)控，取得了良好的線形效果。線性監(jiān)控技術(shù)對(duì)懸澆連續(xù)梁的施工質(zhì)量有較大的影響，施工過程中要重點(diǎn)對(duì)梁體的受力和變形隨時(shí)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)糾正，以保證連續(xù)梁的成功修建和投入運(yùn)營(yíng)。