連續(xù)曲線鋼箱梁及鋼混組合梁頂推施工監(jiān)控技術(shù)★

芶 潔

(武漢交通職業(yè)學(xué)院，湖北 武漢 430065)

1 概述

隨著我國(guó)交通事業(yè)的快速推進(jìn)及高等級(jí)道路的網(wǎng)格化發(fā)展，各類(lèi)立交工程也日益增多，其中有不少是在既有道路的基礎(chǔ)上修建立交橋，這就產(chǎn)生了大量的跨線匝道橋，這類(lèi)匝道橋大多為彎橋、坡橋。同時(shí)，由于頂推施工具有對(duì)既有道路的交通影響小，對(duì)施工場(chǎng)地的要求低等特點(diǎn)，在跨線橋梁施工中被越來(lái)越多的采用。因此，亟需對(duì)橋梁頂推施工有關(guān)問(wèn)題進(jìn)行研究。橋梁施工監(jiān)控是對(duì)施工過(guò)程中的各項(xiàng)結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行嚴(yán)格的監(jiān)測(cè)和調(diào)控，通過(guò)施工現(xiàn)場(chǎng)的結(jié)構(gòu)測(cè)試，合理調(diào)控，確保橋梁系統(tǒng)處于可控狀態(tài)，保證橋梁的施工安全與施工進(jìn)度計(jì)劃，為施工過(guò)程提供決策技術(shù)依據(jù)，為結(jié)構(gòu)行為控制提供理論數(shù)據(jù)，從而全面正確地指導(dǎo)施工，確保施工成橋狀態(tài)與線形設(shè)計(jì)目標(biāo)值相符，有效地控制橋梁結(jié)構(gòu)狀態(tài)。

2 工程概況

2.1 地質(zhì)概況

橋梁擬建場(chǎng)地位于廣東省珠海市橫琴新區(qū)，橫跨橫琴口岸邊防區(qū)、限定區(qū)以及琴海東路，東面臨海，西為通關(guān)限定區(qū)，南至濠江路，北至港澳大道，交通較為便利。珠海地區(qū)地質(zhì)構(gòu)造存在大量花崗巖侵入和多體系斷裂構(gòu)造較發(fā)育情況。擬建場(chǎng)地原始地貌單元屬濱海灘涂地貌，原地勢(shì)低洼，后經(jīng)人工填土、填砂抬高，現(xiàn)在地形總體較平坦，但上覆建筑物數(shù)量眾多，種類(lèi)復(fù)雜，對(duì)施工會(huì)有一定的影響。

2.2 結(jié)構(gòu)型式

蓮花大橋在出境匝道C14～C18橋跨處上跨臨時(shí)保留的入境A匝道和琴海東路，該聯(lián)采用跨徑組合27 m+41.5 m+38.5 m+30 m的連續(xù)鋼箱梁，平曲線半徑60 m，橋梁寬16.7 m。箱梁采用等高2.2 m，連續(xù)鋼箱梁采用直腹板，連續(xù)鋼箱梁外形與連續(xù)鋼混組合梁外形對(duì)齊(見(jiàn)圖1)。

C11～C12鋼混組合梁段橋跨位于入境A匝道和琴海東路，該聯(lián)采用跨徑40.0 m的簡(jiǎn)支組合梁。從景觀上考慮，簡(jiǎn)支組合梁外形尺寸與混凝土箱梁對(duì)齊，采用直腹板，橋?qū)?3.75 m，跨徑40 m，梁高2.2 m。鋼梁頂、底板采用內(nèi)對(duì)齊原則，中腹板采用中線對(duì)齊，結(jié)構(gòu)底板采用同2%橫坡(同道路方向)，頂板采用和道路相同橫坡。

2.3 施工方法

C15～C16跨越入境匝道，跨度41.5 m，無(wú)法用起重設(shè)備直接安裝，C18～C14橋跨頂推采用邊頂推邊安裝鋼箱梁的工藝，分次安裝和頂推。C11～C12鋼箱梁位于蓮花大橋主橋下方，無(wú)法采用大型起重設(shè)備安裝到位，采用鋼箱梁一次安裝頂推到位工藝。

3 施工監(jiān)控目的及監(jiān)控方案

3.1 監(jiān)控目的

箱梁的頂推過(guò)程是結(jié)構(gòu)體系不斷轉(zhuǎn)換的過(guò)程，加之其又為曲線橋梁，梁體受力很復(fù)雜;頂推過(guò)程中梁體不僅上下擾動(dòng)，在平面內(nèi)也將扭轉(zhuǎn)，箱梁及導(dǎo)梁在頂推過(guò)程中線型不斷變化，線型控制尤為困難。另外，臨時(shí)支墩一旦發(fā)生壓縮變形和水平位移，就相當(dāng)于對(duì)主橋結(jié)構(gòu)施加一個(gè)強(qiáng)迫位移，從而在結(jié)構(gòu)內(nèi)產(chǎn)生較大的附加內(nèi)力，對(duì)結(jié)構(gòu)的安全不利，所以頂推中必須對(duì)其作實(shí)時(shí)觀測(cè)。監(jiān)控目的是確保頂推過(guò)程中梁體的穩(wěn)定，不致出現(xiàn)傾覆或破壞;確保頂推就位后的梁體線型滿足設(shè)計(jì)要求。

3.2 監(jiān)控方案

3.2.1監(jiān)控內(nèi)容

1)幾何形態(tài)監(jiān)測(cè)：包括臨時(shí)墩、導(dǎo)梁、鋼箱梁等的標(biāo)高、變形、溫變影響等。

2)應(yīng)變監(jiān)測(cè)：包括臨時(shí)墩、導(dǎo)梁、鋼箱梁等的關(guān)鍵截面應(yīng)力監(jiān)測(cè)。

3.2.2監(jiān)測(cè)點(diǎn)的布置

C11～C12鋼箱梁段橋跨處蓮花大橋匝道下方，位于入境A匝道和琴海東路，該聯(lián)采用跨徑40.0 m的簡(jiǎn)支組合梁。施工時(shí)，C11～C12梁段在支架上拼裝好后采用整跨頂推方式進(jìn)行施工。根據(jù)施工特點(diǎn)，需在C11～C12段箱梁首尾兩端頂板上布置幾何控制測(cè)點(diǎn)，測(cè)點(diǎn)布置示意圖如圖2所示。

C14～C18跨鋼箱梁位于半徑R=60 m的圓弧上，制造時(shí)分為25個(gè)節(jié)段制造(C-7A-1～C-7A-25)，頂推施工C-7A-5～C-7A-22，其余梁段在支架上施工。根據(jù)合同內(nèi)容需對(duì)頂推施工段進(jìn)行監(jiān)控。

根據(jù)施工特點(diǎn)，需在C-7A-5～C-7A-22段各箱梁頂板上布置幾何控制測(cè)點(diǎn)，測(cè)點(diǎn)布置如圖3所示。

布置點(diǎn)放樣時(shí)需注意，首先在每個(gè)節(jié)段(如C-7A-6)梁端距梁端20 cm偏移一條線(該線與梁端頂面斷面線平行)，然后在該條線上向內(nèi)側(cè)偏移一點(diǎn)250 cm，可確定測(cè)量點(diǎn)1,3；幾何控制測(cè)點(diǎn)務(wù)必放樣準(zhǔn)確，見(jiàn)圖4,圖5。

4 監(jiān)控結(jié)果及分析評(píng)價(jià)

4.1 監(jiān)控結(jié)果

4.1.1變形

頂推施工完成后，C11～C12段鋼箱梁偏差、C14～C18段偏差分析情況如表1～表3所示；其評(píng)估示意圖見(jiàn)圖6，圖7。

4.1.2應(yīng)力監(jiān)控

整個(gè)頂推施工過(guò)程中C11～C12段、C14～C18段對(duì)應(yīng)鋼箱梁應(yīng)力水平較低，結(jié)構(gòu)處于安全可控狀態(tài)。

4.2 分析評(píng)價(jià)

根據(jù)橫琴口岸蓮花大橋鋼箱梁頂推完成狀態(tài)的評(píng)估結(jié)果，可以得知：

1)在落梁階段，C14～C18,C11～C12對(duì)應(yīng)鋼箱梁實(shí)測(cè)軸線、里程位置與理論值吻合較好；實(shí)測(cè)鋼箱梁軸線偏差、里程偏差與理論位置最大偏差在±10 mm內(nèi)，滿足規(guī)范要求；

2)主梁、導(dǎo)梁鋼箱梁關(guān)鍵截面節(jié)點(diǎn)應(yīng)力符合規(guī)范要求。

表1 C11～C12段頂推施工完成后軸線、里程偏差情況

表2 C14～C18段頂推施工完成后軸線偏差情況

5 結(jié)論與展望

5.1 結(jié)論

通過(guò)在施工過(guò)程中跟蹤每個(gè)施工環(huán)節(jié),將施工監(jiān)控的技術(shù)成功運(yùn)用于蓮花大橋曲線鋼箱梁、鋼混組合梁頂推項(xiàng)目,取得了以下結(jié)論:由于頂推施工的連續(xù)性,并且考慮誤差傳播和工期因素，在本工程中針對(duì)小半徑曲線鋼箱梁、鋼混組合梁等復(fù)雜結(jié)構(gòu)型式及頂推施工的特殊施工方案，通過(guò)監(jiān)測(cè)主梁、導(dǎo)梁、臨時(shí)墩軸線偏位、里程偏差變化進(jìn)行線型監(jiān)測(cè)，并結(jié)合應(yīng)力監(jiān)測(cè)對(duì)結(jié)構(gòu)施工進(jìn)行監(jiān)控，其結(jié)果可靠，符合規(guī)范對(duì)線型、應(yīng)力的要求，該方法是安全可行的，可在同類(lèi)橋型中進(jìn)行推廣。

頂推施工技術(shù)憑借其高效、安全、節(jié)約成本、不影響既有線等優(yōu)勢(shì)逐漸發(fā)展成為橋梁施工中不可或缺的關(guān)鍵技術(shù)。但是頂推施工對(duì)于頂推數(shù)據(jù)的要求較高，為保證施工安全性，在進(jìn)行施工過(guò)程中，操作人員應(yīng)嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行科學(xué)施工，同時(shí)在各節(jié)點(diǎn)嚴(yán)格控制頂推施工質(zhì)量，確保整個(gè)橋梁工程的施工質(zhì)量。

5.2 展望

1)在頂推施工中，拖拉箱梁的鋼絞線錨固在箱梁底板，錨固位置局部應(yīng)力較大，有可能發(fā)生崩裂，可對(duì)錨固區(qū)進(jìn)行研究。

2)在千斤頂反力支座位置容易發(fā)生應(yīng)力集中，可以對(duì)其結(jié)構(gòu)形式和材料進(jìn)一步研究。