大跨度橋梁懸臂法掛籃施工監(jiān)測控制
2015-05-22
一、大跨度橋梁施工監(jiān)控
?、濉⑹┕けO(jiān)測的目的
施工監(jiān)測是施工監(jiān)控的重要組成部分。大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁施工監(jiān)測的目的，就是通過監(jiān)測主墩和主梁結(jié)構(gòu)在各個(gè)施工階段的應(yīng)力和變形，達(dá)到施工安全和結(jié)構(gòu)的受力合理、線形平順，為大橋安全、順利的建成提供技術(shù)保障。
?、?、施工監(jiān)測的內(nèi)容
懸臂掛籃法施工監(jiān)測的主要內(nèi)容，就是監(jiān)測施工過程中各節(jié)段箱梁的撓度變化情況，對(duì)每一梁段的平面位置和高程進(jìn)行有效的預(yù)測和控制，確保橋梁施工的質(zhì)量與安全。
?、?、施工監(jiān)控的方法
大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁的施工監(jiān)控，主要包括結(jié)構(gòu)仿真計(jì)算、線形監(jiān)測、應(yīng)力監(jiān)測、溫度監(jiān)測、裂縫監(jiān)測等內(nèi)容，本文著重介紹施工單位關(guān)于大橋平面和高程監(jiān)測的方法。
二、施工監(jiān)控的技術(shù)難點(diǎn)
懸澆施工箱梁過程中，各獨(dú)立T構(gòu)梁體處于負(fù)彎矩受力狀態(tài)，隨著T構(gòu)的依次合攏，梁體也依次轉(zhuǎn)化為正、負(fù)彎矩交替的受力狀態(tài)。因此在合攏段預(yù)應(yīng)力張拉前，盡量減小梁體可能產(chǎn)生的正彎矩尤為重要。所以，在施工過程中，必須對(duì)主梁的幾何線形和應(yīng)力狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測，在消除因環(huán)境溫度和橋上臨時(shí)荷載等因素的影響后，與設(shè)計(jì)控制值進(jìn)行比對(duì)和判斷，以便總體把握結(jié)構(gòu)的實(shí)際受力狀態(tài)，確保結(jié)構(gòu)施工安全。
三、懸臂掛籃法施工監(jiān)控要點(diǎn)
㈠、主梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)的測定
根據(jù)大橋所在的自然環(huán)境、施工材料、施工工藝及方法情況，需測定的參數(shù)如下：
⑴.混凝土彈性模量(必須試驗(yàn)確定)；
?、?預(yù)應(yīng)力鋼絞線彈性模量；
?、?混凝土容重(必須試驗(yàn)確定)；
?、?混凝土收縮徐變系數(shù)；
?、?材料熱脹系數(shù)；
?、?施工臨時(shí)荷載(主要是掛籃自重)。
㈡、施工監(jiān)測的準(zhǔn)備工作
1、掛籃和托架試驗(yàn)
按照不同梁段的重量與施工荷載（模板、鋼筋及施工人員重量等），分別計(jì)算掛籃的相應(yīng)變形。掛籃變形要通過內(nèi)力加載法進(jìn)行預(yù)壓試驗(yàn)獲得，加載次數(shù)及加載量要盡量接近實(shí)際，每級(jí)荷載持續(xù)時(shí)間不少于三十分鐘。試驗(yàn)結(jié)果整理成掛籃的荷載—撓度曲線圖，實(shí)測彈性及非彈性變形值。
邊跨現(xiàn)澆段支架和主跨的0號(hào)塊托架，在投入使用前要進(jìn)行靜載試驗(yàn)，試驗(yàn)時(shí)分級(jí)加載，試驗(yàn)后逐級(jí)卸載，分別測定各級(jí)荷載下的變形值。
2、測量控制網(wǎng)的建立
測量控制網(wǎng)由平面控制網(wǎng)和高程控制網(wǎng)組成。主橋軸線及里程、高程均根據(jù)全橋三角網(wǎng)點(diǎn)和水準(zhǔn)網(wǎng)點(diǎn)，采取兩次閉合測量復(fù)核確定。監(jiān)測基準(zhǔn)點(diǎn)應(yīng)建立在主跨的0號(hào)塊上，在箱梁縱向布置不少于2個(gè)。每個(gè)懸澆梁段設(shè)5個(gè)測點(diǎn)，在箱梁橫向?qū)ΨQ布置，測點(diǎn)布置在頂板前端面15cm處。各施工梁段的測點(diǎn)既為箱梁平面位置的控制點(diǎn)，又為標(biāo)高控制和變形觀測的控制點(diǎn)。
各測點(diǎn)標(biāo)志均用16mm直徑螺紋鋼筋制作，鋼筋長度按箱梁頂板的實(shí)際厚度放樣，鋼筋露出梁面混凝土2cm，露出端上部加工磨圓并涂上紅漆。各測點(diǎn)應(yīng)嚴(yán)格按照規(guī)定的位置埋設(shè)，測點(diǎn)鋼筋必須與箱梁頂板中上、下層鋼筋網(wǎng)焊接牢固，其底端要抵緊底板的底模板，在混凝土施工時(shí)嚴(yán)禁踩踏、碰撞。
?、?、懸澆施工控制測量
1、平面控制
主墩施工完成后，測量放樣永久性支座和臨時(shí)支座的軸線，按設(shè)計(jì)和規(guī)范要求施工支座墊石。利用墩身模板及預(yù)埋件搭設(shè)托架并鋪設(shè)0號(hào)、1號(hào)塊底模，待調(diào)整至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，在底模上放樣施工點(diǎn)位（箱梁地板邊線和中線），支設(shè)側(cè)模及翼板底模，并放樣翼板邊線。
0號(hào)、1號(hào)塊施工完成后，分別在兩側(cè)梁頂上放樣掛籃定位、行走方向點(diǎn)，然后安裝掛籃。2號(hào)及以后梁段施工時(shí)，在已拼裝好的掛籃下縱梁上鋪設(shè)下一梁段底模，并根據(jù)已澆筑混凝土斷面里程大致調(diào)整底板標(biāo)高，放樣施工點(diǎn)位：
?、?底模放樣點(diǎn)位
a.橫橋向：每個(gè)梁段放樣箱梁中心線及兩側(cè)底板邊線共3個(gè)點(diǎn)。
b.縱橋向：根據(jù)施工梁段不同，間距3m或3.5m放樣一個(gè)斷面。
?、?翼板放樣點(diǎn)位
a.橫橋向：箱梁部分鋼筋綁扎完成后，待翼板模板安裝完成并調(diào)整標(biāo)高后，放樣翼板邊線。
b.縱橋向：與底板所放樣點(diǎn)位里程保持一致。
2、高程控制
?、?0號(hào)和1號(hào)塊標(biāo)高主要利用托架頂部的墊梁、分配梁、底梁來進(jìn)行調(diào)整。
⑵.2號(hào)及以后梁段的標(biāo)高主要利用掛籃的吊桿來進(jìn)行調(diào)整：
?、?每一梁段施工完成后，將掛籃前移一個(gè)施工節(jié)段。掛籃就位錨固后，通過后長吊桿和后短吊桿將下縱梁的后側(cè)，臨時(shí)錨固在上一節(jié)段的混凝土端部，使底模緊貼于上一節(jié)段混凝土。下縱梁的前側(cè)就要利用掛籃前長吊桿進(jìn)行調(diào)整標(biāo)高，吊桿材料一般為Φ32精軋螺紋鋼，調(diào)整時(shí)用千斤頂將吊桿的頂部頂起，然后根據(jù)調(diào)節(jié)量將螺紋鋼頂部的螺母調(diào)松或調(diào)緊，直至達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為止。
?、?翼板和內(nèi)模的標(biāo)高，就要利用掛籃的前短吊桿調(diào)整其內(nèi)導(dǎo)梁和外導(dǎo)梁，使標(biāo)高符合設(shè)計(jì)要求。
?、?梁段預(yù)應(yīng)力波紋管和鋼筋的定位，主要由箱梁底模向上量取。
?、?混凝土澆筑前，在箱梁頂板鋼筋網(wǎng)上焊接豎向鋼筋頭，使鋼筋頭頂部標(biāo)高與考慮預(yù)拱后的橋面標(biāo)高相同，鋼筋頭布置成5×5m方格，并在橫橋向用Φ12鋼筋連接，澆筑混凝土?xí)r，用鋁合金長桿沿連接鋼筋刮平整，確?；炷另斆娓叱谭显O(shè)計(jì)。
?、?合攏段是箱梁施工線形控制的重點(diǎn)和難點(diǎn)。施工前先對(duì)已完成梁段進(jìn)行聯(lián)測，以確定合攏段的立模標(biāo)高。在梁段兩側(cè)采用壓重法調(diào)整合攏段標(biāo)高符合設(shè)計(jì)，再安裝勁性骨架形成臨時(shí)約束。澆筑混凝土?xí)r隨時(shí)卸去同重的壓重，以此消除變形影響。
3、箱梁應(yīng)力監(jiān)測
主梁應(yīng)力監(jiān)控直接關(guān)系到結(jié)構(gòu)的安全，是結(jié)構(gòu)安全的預(yù)警系統(tǒng)。由于橋梁混凝土材料的非均勻性和不穩(wěn)定性，受設(shè)計(jì)參數(shù)的選取（如材料特性、密度、截面特性等參數(shù)）、施工狀況的確定（施工荷載、混凝土收縮徐變、預(yù)應(yīng)力損失、溫度、濕度、時(shí)間等參數(shù)）和結(jié)構(gòu)分析模型等諸多因素的影響，結(jié)構(gòu)的實(shí)際應(yīng)力與設(shè)計(jì)應(yīng)力很難完全吻合。因此，在實(shí)際測試中通過模擬計(jì)算，能得到施工全過程的應(yīng)力包絡(luò)圖，從而掌握箱梁結(jié)構(gòu)的實(shí)際應(yīng)力狀態(tài)。通過應(yīng)力理論值與實(shí)測值的對(duì)比和分析，成為參數(shù)估計(jì)、狀態(tài)預(yù)測和結(jié)構(gòu)調(diào)整的重要依據(jù)。
4、箱梁溫度監(jiān)測
該測試項(xiàng)目主要針對(duì)箱梁在較長懸臂狀態(tài)和各孔合攏前、后階段，因氣溫變化、日照高溫差對(duì)懸臂箱梁的變形影響顯著，結(jié)合箱梁變形監(jiān)測進(jìn)行的溫度測量。
溫度測量采用酒精溫度計(jì)進(jìn)行24小時(shí)的定時(shí)觀測，并與相應(yīng)變形觀測同步進(jìn)行。溫度觀測和相應(yīng)變形觀測的記錄要一一對(duì)應(yīng)，并整理出時(shí)間—撓度變形的曲線，原始記錄一律歸檔保存。
5、橋墩基礎(chǔ)沉降觀測
橋墩基礎(chǔ)沉降觀測是箱梁懸臂施工監(jiān)控的組成部分。觀測點(diǎn)設(shè)在各墩的承臺(tái)上，每個(gè)承臺(tái)設(shè)2個(gè)測點(diǎn)。根據(jù)施工進(jìn)度情況，應(yīng)在以下工況進(jìn)行監(jiān)測：0號(hào)、1號(hào)塊施工完畢，每孔最大懸臂長度梁段施工前，每孔合攏前、后，主梁施工完成三個(gè)月后。
?、?、測量監(jiān)控的重要時(shí)段
1、箱梁每一梁段懸臂施工過程中，在以下工況應(yīng)進(jìn)行撓度和高程的控制測量：掛籃就位立模板時(shí)，澆筑混凝土后，縱向預(yù)應(yīng)力張拉后。
同時(shí)，應(yīng)進(jìn)行以下2種工況的箱梁平面中線位置控制測量，即：掛籃就位及立模板后，澆筑混凝土后。
對(duì)于以上工況，除對(duì)當(dāng)前施工梁段進(jìn)行測量外，同時(shí)還應(yīng)對(duì)已施工完成的梁段進(jìn)行聯(lián)測，以得到梁段的累計(jì)實(shí)際變形。
2、合攏段的高程觀測應(yīng)按以下6種工況進(jìn)行實(shí)測：臨時(shí)支座約束解除后、勁性骨架安裝前、澆筑混凝土前、后，張拉部分預(yù)應(yīng)力后，勁性骨架解除后、張拉完所有預(yù)應(yīng)力后。
在澆筑合攏段前，還應(yīng)對(duì)已完成最大懸臂長度的梁段進(jìn)行溫度變化及相應(yīng)撓度變化的24小時(shí)監(jiān)測。
3、測量觀測的時(shí)間，應(yīng)盡量安排在早晨太陽出來前完成，以減少溫度的影響。
四、施工監(jiān)控的工作程序
1、在施工期間，由施工單位向施工控制組提供施工進(jìn)度、實(shí)際情況以及有關(guān)實(shí)測數(shù)據(jù)，由施工控制組對(duì)理論計(jì)算值進(jìn)行調(diào)整，向施工單位提供各工況的實(shí)際計(jì)算值。
2、實(shí)際計(jì)算值由施工控制組提出并將通知單發(fā)至監(jiān)理組，由監(jiān)理組核簽后轉(zhuǎn)發(fā)至施工單位。
3、施工單位根據(jù)施工控制組提供的實(shí)際計(jì)算值通知單準(zhǔn)確放樣，放樣完成經(jīng)施工單位復(fù)測后，由監(jiān)理檢查合格并簽字后才可進(jìn)行下一步的工作。
4、該項(xiàng)工作結(jié)束后，通知單返回施工控制組。
5、施工控制組在當(dāng)前梁段預(yù)應(yīng)力張拉后于24小時(shí)內(nèi)，根據(jù)已澆梁段的重量、標(biāo)高、預(yù)應(yīng)力、混凝土強(qiáng)度、彈性模量等實(shí)測值（均由施工單位提供），考慮掛籃變形、支座變形、墩沉降和溫度影響，由施工控制程序進(jìn)行分析計(jì)算后，提出下一梁段的實(shí)際計(jì)算值。
6、測量控制數(shù)據(jù)傳遞路線
?、?控制指令下達(dá)路線：
施工控制組下達(dá)指令通知單→施工單位執(zhí)行→監(jiān)理組監(jiān)督執(zhí)行。
?、?測量數(shù)據(jù)反饋路線
施工單位施工完成并測量數(shù)據(jù)→監(jiān)理組驗(yàn)收→施工控制組抽查。
