淺議小三峽大橋施工監(jiān)控監(jiān)測中的相關問題
2015-06-18
一、 工程概況
小三峽大橋位于河南省南陽市淅川縣八仙洞風景區(qū)，橫跨丹江口庫區(qū)上游的小三峽，是南水北調中線工程丹江口庫區(qū)的一項淹沒復建工程。小三峽大橋全長332m，設計橋型為（85+150+85）m連續(xù)剛構橋，橋梁全寬11m，行車道寬9m，兩邊人行道及欄桿各寬1.0m。
主梁設計為三向全預應力混凝土連續(xù)剛構，箱梁頂寬11m，底寬6m，頂板設雙向2.0％橫坡，底板水平。頂板懸臂長2.5m，懸臂根部厚0.75m，端部厚0.20m。梁高從墩頂的9.0m向跨中的3.5m以1.8次拋物線過渡，曲線方程為Y＝0.002625X1.8+3.5?？缰辛焊吒呖绫燃s1/42.9，墩頂梁高高跨比約1/16.7；箱梁底板厚度從墩頂的0.908m向跨中的0.35m以1.8次拋物線過渡，曲線方程為Y＝0.002359X1.8+3.15。箱梁腹板厚度在墩頂為1.00m，然后以折線的形式過渡到跨中的0.35m；箱梁頂板在一般梁段為0.25m。箱梁混凝土標號為C50。
二、 施工監(jiān)測監(jiān)控目的和意義
隨著我國公路建設的蓬勃發(fā)展，大跨度橋梁建設進入了前所未有的高潮時期。而且特大型橋梁的結構安全可靠性已成為當今社會普遍關注的問題。為保證橋梁結構運營的安全性、可靠性、耐久性、行車舒適性等，實施特大橋梁的施工過程監(jiān)測監(jiān)控，已成為大型橋梁建設不可缺少的重要環(huán)節(jié)。本項目橋梁施工周期長、而且主墩承臺均為高樁承臺，影響因素復雜，各跨之間過大的合攏誤差將直接影響成橋線形和結構的內力體系。進行施工監(jiān)測監(jiān)控工作以配合現場施工，是保證大橋施工安全和施工質量的重要手段，并起到指導施工的積極作用。因此在項目經理部直接領導下編制了本橋主橋上構施工監(jiān)測監(jiān)控實施細則。
由于混凝土材料的特殊性和三向預應力梁橋結構施工工藝的復雜性，加之施工過程中許多難以預料的因素，可能導致某些構件中的應力儲備不足或變形過大，從而成為安全隱患。由施工監(jiān)測監(jiān)控所提供的箱梁立模標高，以保證橋梁結構的線形；通過對控制斷面應力、應變、變形等物理量的測量來了解結構各構件在每一施工階段的實際受力狀況及變形情況；及時發(fā)現問題，以便采取相應的技術措施。使橋梁結構受力合理，線形符合設計要求，確保大橋的施工安全、施工質量、美觀可靠和長久耐用。
三、施工監(jiān)測監(jiān)控工況劃分
本橋主橋箱梁混凝土懸澆10-12天施工一節(jié)段，為一周期：箱梁各節(jié)段掛籃前移、立模；節(jié)段混凝土箱梁懸澆后；節(jié)段預應力張拉后。
此后在箱梁合攏階段：各跨剛性聯接前后、各跨合攏現澆段后、各跨剛性聯接解除后、各腹板索、頂板索、底板索和通長索張拉后，即成橋前各施工工況發(fā)生較大變化等，均隨施工的進展而開展監(jiān)測監(jiān)控工作。
四、監(jiān)測監(jiān)控主要工作
1、箱梁施工預拱
在大跨度預應力混凝土箱梁懸臂澆筑施工中，隨著箱梁的延伸，結構自重將逐步施加于已澆筑的節(jié)段上，使其撓度逐漸增大而變化。因此，在各節(jié)段施工時需要有一定的施工預拱。但實際施工中，影響撓度的因素較多，主要有箱梁自重、掛籃變形、預施應力大小、施工荷載、混凝土收縮徐變、預應力損失、溫度變化等。撓度控制將影響到合攏精度和成橋線形，故對其必須進行精確的計算和嚴格的控制。通過實測，對設計部門給定的預拱值在一定的范圍作適當修正。否則，多跨度橋梁橋將可能出現較明顯的起伏現象。
箱梁澆筑時各節(jié)段立模標高由幾部分組成
(1)
式中： Hi——待澆筑箱梁底板前端模板標高；Ho——該點設計標高； fi——本次及以后各澆筑箱梁段對該點撓度影響值；fi預——本次澆筑箱梁段縱向預應力束張拉后對該點撓度影響值；fi籃——掛籃彈性變形對該點撓度影響值；fx——由收縮、徐變、溫度、結構體系轉換、二期恒載、活載等影響對該點撓度影響值。
2、預拱的預測和調整
在主梁施工中，結構實際線形很難與設計計算的理論線形完全吻合。施工預拱的設置受到施工時間、合攏日期等制約，需按施工單位編制的“大橋上構施工網絡進度圖”和合攏時間安排來調整確定。
實際測量值與理論計算值的偏差可通過物理—力學模型予以分析，其手段是通過前期預測和后期調整來實現。如果線型偏離量不太大，則可以由下一節(jié)段直接調整進行一次性補償；若偏離量較大，一次性補償將會出現明顯的橋面“波浪”，需要通過若干節(jié)段的預拱度連續(xù)修正來彌補誤差。預拱控制實際上是對成橋線型的預測，需要通過實際的橋面標高測量結果，不斷反饋比較，用實踐來檢驗理論計算的準確性與調整方案的合理性。監(jiān)控方在施工中本著不斷監(jiān)測觀察，理論計算、分析調整，再測量觀察的方法，與施工、監(jiān)理單位密切配合，搞好預拱的預測和調整，以保證大橋質量達到優(yōu)質工程的目標。
3、箱梁線形控制程序
為了保證箱梁軸線高程施工精度，應通過現場實測，及時準確地控制和調整施工中發(fā)生的偏差值。
4、 箱梁線形測量
大橋主梁的軸線和里程用全站儀進行測量，高程用自動安平水準儀進行測量。將軸線后視點引至過渡墩，用遠點控制近距離點。
?。?）墩頂測量和基準點的設立
利用大橋兩岸導線控制點，使用后方交匯法，用全站儀測出墩頂測點的三維坐標。將墩頂標高值作為箱梁高程的水準基點，每一墩頂布置一個水平基準點和一個軸線基準點并做好明顯的紅色標識。以首次獲得的墩頂標高值為初始值，每一工況下的測試值與初始值之差即為該工況下的墩頂變位。
