橋梁施工大跨度懸澆連續(xù)梁線性監(jiān)控

張豪曼

摘要：掛籃懸臂澆筑使用少量施工機(jī)具設(shè)備，避免大量支架，可以方便地建造跨越深谷、流量大的河道和交通量大的立交橋，而且施工不受跨度限制，跨度越大，其經(jīng)濟(jì)效益越高。本文以某高速鐵路特大橋?yàn)楣こ瘫尘埃ㄟ^理論預(yù)測(cè)與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)分析研究了懸澆連續(xù)梁橋線形監(jiān)控技術(shù)，探討了施工過程中影響梁體線形的主要因素如預(yù)應(yīng)力、溫度、自重等。

關(guān)鍵詞：大跨度連續(xù)梁;線性監(jiān)控;高程監(jiān)測(cè);懸臂澆筑法

一、鐵路特大橋大跨連續(xù)梁的施工方法發(fā)展及監(jiān)控

懸臂澆筑法是連續(xù)梁橋施工中常用的一種施工方法，在施工中使用掛籃作為移動(dòng)模架，混凝土的灌注、鋼筋的綁扎、預(yù)應(yīng)力筋的張拉等工作全部在掛籃內(nèi)實(shí)施。懸臂澆筑法施工從20世紀(jì)60年代阿前西德首先使用以來，發(fā)展至今，已成為修建大中跨徑橋梁的一種有效施工手段。

1.施工監(jiān)控理論

施工監(jiān)控工作旨在利用橋梁施工控制理論和方法對(duì)連續(xù)梁橋的施工過程進(jìn)行嚴(yán)格的控制及調(diào)整。一方面根據(jù)實(shí)際施工方法對(duì)施工每一階段進(jìn)行理論計(jì)算，求得施工階段施工控制參數(shù)的理論計(jì)算值;另一方面對(duì)施工過程中的關(guān)鍵控制值（主梁線形）進(jìn)行精確測(cè)量，針對(duì)實(shí)際施工過程中由于各種因素所|起的理論與實(shí)際結(jié)果偏差，采用會(huì)理的方法加以控制、調(diào)整。

2.線形監(jiān)控工作內(nèi)容

高鐵橋梁系按懸臂澆筑法施工，在梁段不斷外伸的施工過程中，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)得到不斷累積，并及時(shí)反饋修正后續(xù)梁段的立模標(biāo)高及其它施工計(jì)算參數(shù)，形成一個(gè)自適應(yīng)的閉環(huán)控制過程。然而，與斜拉橋不同，該橋的主梁線形后期調(diào)控手段有限。因此，在施工實(shí)時(shí)計(jì)算中，要根據(jù)既有經(jīng)驗(yàn)通過調(diào)查和反饋分析盡可能準(zhǔn)確地取定各項(xiàng)計(jì)算參數(shù)，以求得符合實(shí)際的撓度預(yù)測(cè)值和立模標(biāo)高。同時(shí)在梁段懸臂施工的每一階段，必須嚴(yán)格測(cè)定立模標(biāo)高，監(jiān)控掛籃變形，杜絕標(biāo)高誤差出現(xiàn)累積。一旦出現(xiàn)實(shí)際標(biāo)高偏離預(yù)測(cè)值。則需要結(jié)合精度要求，及時(shí)做出分析判斷，并采取調(diào)整下一梁段立模

二、懸澆連續(xù)梁線形監(jiān)控重要性和基本原則

連續(xù)梁懸臂施工要經(jīng)歷一個(gè)漫長而復(fù)雜的過程，以及體系轉(zhuǎn)換的過程。施工階段、結(jié)構(gòu)體系轉(zhuǎn)換、約束條件和施工荷載都在不停變化，橋梁的內(nèi)力狀態(tài)和變形隨之變化，加上實(shí)際施工的各種因素的干擾，包括材料的性能、施工荷載、預(yù)應(yīng)力損失、混凝土收縮，可能導(dǎo)致橋梁實(shí)際結(jié)構(gòu)與理想狀態(tài)之間產(chǎn)生差異，使成橋線形和內(nèi)力狀態(tài)偏離設(shè)計(jì)要求，給橋梁施工安全、外形、可靠性、行車條件和經(jīng)濟(jì)性等方面帶來不利影響。以往在沒有進(jìn)行施工控制的懸臂施工過程中常出現(xiàn)兩種現(xiàn)象：一種是施工人員憑經(jīng)驗(yàn)拍腦瓜辦事的現(xiàn)象，隨意性大，結(jié)果自然不言而喻。另一種是施工人員為了怕負(fù)責(zé)任緊摳設(shè)計(jì)圖紙中的預(yù)供量，不顧實(shí)際施工情況，導(dǎo)致最終全橋合攏困難，線形與設(shè)計(jì)也大相徑庭。因此對(duì)懸臂施工全過程（高程、應(yīng)力、線形等）進(jìn)行施工控制是十分必要的。

橋梁施工監(jiān)控是一個(gè)“預(yù)告、監(jiān)測(cè)、識(shí)別、修正、預(yù)告”的循環(huán)過程。施工監(jiān)控最重要的目的是確保施工過程中結(jié)構(gòu)的安全，具體表現(xiàn)為：結(jié)構(gòu)內(nèi)力合理，結(jié)構(gòu)變形控制在允許范圍內(nèi)，并保證有足夠的穩(wěn)定性。

三、線性監(jiān)控具體實(shí)施方法

1.施工監(jiān)控方法

在施工過程中及時(shí)測(cè)定結(jié)構(gòu)的幾何尺寸、材料特性、施工荷載等參數(shù)，在關(guān)鍵斷面安裝應(yīng)力、撓度測(cè)點(diǎn)，在每個(gè)工況下進(jìn)行結(jié)構(gòu)應(yīng)力和變形監(jiān)測(cè)。在施工前和施工過程中均須對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)的計(jì)算分析，對(duì)施工過程中每個(gè)階段進(jìn)行詳細(xì)的變形計(jì)算和受力分析。分析結(jié)構(gòu)的實(shí)際狀態(tài)與理想狀態(tài)的偏差，用誤差分析理論來確定或識(shí)別引起這種偏差的主要設(shè)計(jì)參數(shù)。修正計(jì)算參數(shù)，按實(shí)際的施工過程對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行正裝計(jì)算，使計(jì)算的成橋狀態(tài)與理想狀態(tài)的差別在允許范圍之內(nèi)，確定下一階段的施工參數(shù)（立模標(biāo)高）。

2.注意事項(xiàng)

2.1 測(cè)量及誤差控制。從掛籃的前移定位至預(yù)應(yīng)力鋼束張拉完畢為一個(gè)施工周期，每個(gè)周期中每段澆注和張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋后，測(cè)量所有已施工梁段上的高程測(cè)點(diǎn)，分析測(cè)量結(jié)果，根據(jù)上一施工周期梁底標(biāo)高測(cè)量值和應(yīng)力、溫度等測(cè)量結(jié)果計(jì)算、預(yù)報(bào)下一施工周期的掛籃定位標(biāo)高。

2.2 線形的調(diào)整。在施工過程中，由于結(jié)構(gòu)實(shí)際情況與理論計(jì)算的差異以及掛籃定位標(biāo)高放樣的誤差，必將導(dǎo)致已建部分在成橋時(shí)的線形出現(xiàn)不能消除的誤差。若對(duì)誤差不予調(diào)整而繼續(xù)施工，將導(dǎo)致全橋的線形波動(dòng)較大。鑒于這種情況，須對(duì)未施工階段的控制線形作出修改。

四、工程分析

1.主梁線形和應(yīng)力監(jiān)測(cè)

1.1 主梁線形監(jiān)測(cè)。每個(gè)墩頂布置1個(gè)水平基準(zhǔn)點(diǎn)和1個(gè)軸線基準(zhǔn)點(diǎn)。施工時(shí)在各梁段預(yù)埋測(cè)點(diǎn)，測(cè)點(diǎn)布置在梁段前端處，測(cè)點(diǎn)布置如圖1所示。測(cè)量時(shí)間在早上7：00左右和下午5：00以后進(jìn)行。主梁各節(jié)段的撓度觀測(cè)內(nèi)容有：①根據(jù)提供的立模標(biāo)高，測(cè)量人員對(duì)底模標(biāo)高進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)精測(cè);②綁扎鋼筋后，混凝土澆注前，對(duì)立模標(biāo)高進(jìn)行復(fù)測(cè);③混凝土澆注完成后0.5 d內(nèi)，對(duì)新澆注梁段的6個(gè)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量;④在混凝土養(yǎng)護(hù)時(shí)間足5 d后、預(yù)應(yīng)力張拉前0.5 d內(nèi)，對(duì)新澆注梁段6個(gè)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量;⑤在本梁段預(yù)應(yīng)力張拉完、模板拆除后0. d內(nèi)，對(duì)已施工各節(jié)段測(cè)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量。

2.結(jié)果分析

2.1 線形結(jié)果。該連續(xù)梁進(jìn)入上部節(jié)段施工，按照監(jiān)控方案進(jìn)行理論計(jì)算，施工監(jiān)控測(cè)量、分析。對(duì)部分節(jié)段理論計(jì)算、實(shí)際設(shè)置拱度和實(shí)測(cè)變形。該連續(xù)梁橋通過施工過程線形的測(cè)量控制，最后合龍時(shí)高差均小于15 mm。實(shí)測(cè)應(yīng)力均比理論計(jì)算值大，但都小于允許應(yīng)力。分析其原因主要是計(jì)算時(shí)未考慮混凝土收縮應(yīng)力，根據(jù)計(jì)算該橋收縮產(chǎn)生的應(yīng)力為2.0～3.0 MPa，這樣就與監(jiān)控結(jié)果基本相符。連續(xù)梁施工過程線形監(jiān)控和應(yīng)力監(jiān)測(cè)，梁部竣工線形符合設(shè)計(jì)要求，應(yīng)力在允許范圍內(nèi)。后續(xù)將對(duì)成橋后在二期恒載和混凝土收縮、徐變影響下線形變化和應(yīng)力進(jìn)一步監(jiān)測(cè)。

五、結(jié)束語

總之，近年來，懸臂灌注法施工已在我國公、鐵路橋梁建設(shè)中得到廣泛應(yīng)用，成為我國預(yù)應(yīng)力混凝土大跨徑橋梁的主要橋型之一。

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