淺談大跨度連續(xù)梁大橋施工線形控制方法
2017-12-04
對于大跨度混凝土連續(xù)梁橋，如果采用分段懸臂澆筑法施工，由于設計的假定和施工的誤差，臨時施工荷載及其位置的不精確性，以及溫度差的影響，這些因素都將導致結構從懸臂施工到合龍各階段的誤差和誤差的累積。要想使大跨度連續(xù)梁橋主梁線形與設計值完全相同，幾乎是不可能的，所以必須對橋梁施工過程進行嚴格監(jiān)測和控制，及時調(diào)整影響主梁線形的施工因素。
影響大橋線形的因素主要有：①掛籃彈性變形和非彈性變形對標高的影響；②梁段自重誤差對結構的影響；③混凝土收縮徐變對結構的影響；④施工荷載變動對結構的影響； ⑤溫度的影響；⑥預應力誤差的影響等。
一、工程概況
濟徐高速公路復新河大橋平面位于R=6000m圓曲線上，豎曲線半徑R=20000m，變坡點樁號為K8+748，路線縱坡2.0%和-2.0%。主橋采用主跨70m變高度預應力砼連續(xù)梁錯墩布置，邊跨取為41m；引橋采用35m組合箱梁。主橋箱梁底板水平，頂面設置2%橫坡，通過粱內(nèi)外側腹板高度調(diào)節(jié)，腹板保持鉛直。跨中粱高2.0m，中支點處粱高4.0m，箱梁高度從跨中至距主墩中心1.8m處由2.0m按圓曲線變化至4.0m。
二、線形控制
大跨徑橋梁的線形控制是一個整體、嚴密、精確的測量過程，因此需要建立一個合適的控制基準。為確保橋粱平面的整體性、高程的準確性，本橋布設了一條附合三角控制網(wǎng)。三角網(wǎng)控制點采用全站儀、水準儀按照四等三角網(wǎng)和四等水準的規(guī)范要求進行觀測，觀測結果采用南方平差易2005軟件進行嚴密平差，平差結果滿足精度要求，可以作為本橋的控制基準。三角控制網(wǎng)自建立起每一個月現(xiàn)場檢查并復測一次，若發(fā)現(xiàn)個別點位松動，及時進行調(diào)整，以確保三角控制網(wǎng)的精度。本橋的線形控制包括兩個方面：一是主橋的平面線形，二是主橋的縱向線形。
1、平面線形
影響主橋平面線形的因素主要包括放樣誤差、施工誤差和模板誤差。
主橋的平面線形是通過全站儀采用偏角法和后方交會法進行施工放樣的。由于主橋處在大半徑的曲線段和直線段上，因此只需將箱梁每一塊件的端點外邊線進行精確放樣，放樣誤差控制在5 mm以內(nèi)，若超限應及時分析原因，進行調(diào)整，這樣就將放樣誤差控制在最小范圍。箱梁模板是剛性模，梁體自重和溫度變形對模板的橫向變形影響很小，因此模板誤差忽略不計。箱梁放樣完成后，便開始進行鋼筋綁扎等一些施工工序，下一步的施工往往使箱梁模板在橫向上有一定的位移，造成模板與澆筑完成的塊件有一定的錯位，影響主橋的整體線形。針對這種施工誤差，采取了連續(xù)觀測的方法進行控制，即每完成一步施工工序就對先前放樣的箱梁邊線進行復核，發(fā)現(xiàn)偏差及時進行調(diào)整。
2、縱向線形
主橋總體的縱向線形控制是大橋連續(xù)箱梁掛籃施工線性形控制的重點和難點。在掛籃懸臂施工中影響主橋縱向線形的因素主要有高程基準點的準確性、支架和掛籃彈性變形值、撓度的確定、立模標高等。
1）高程基準點
大跨徑橋梁的高程基準點要準確、固定、統(tǒng)一，不能更換，因此在主橋0#塊澆筑完成張拉結束后將高程基準點用水準儀加懸掛鋼尺的方法移至支座中心對應的0#塊梁體頂面上，并且每一個周進行一次聯(lián)測，確?；鶞庶c的精確和統(tǒng)一。在進行模板標高控制的時候，每個墩的塊件采用本墩0#塊的基準點，使觀測的高程結果固定。
在箱梁懸臂施工中，0#塊件頂面的高程基準點除了定期復測外還要在一些特殊的情況下增加復測次數(shù)，比如：1、結構受力體系轉化后；2、墩及基礎發(fā)生較大沉降。
2）支架和掛籃彈性變形值
在主橋箱梁0#塊和直線段澆筑施工前，需要按照規(guī)范要求對支架進行堆載預壓，以消除其非彈性沉降及變形。預壓過程中分別對支架預壓前、預壓完成后（卸載前）和卸載后二個工況的沉降進行觀測，并由此得到支架的彈性變形值，用于主梁立模標高的計算。支架靜載試驗的最大加載按設計荷載的1.2倍計。
在掛籃安裝之前，對掛籃的強度、剛度和抗傾覆性進行理論計算。主梁懸澆施工前，根據(jù)規(guī)范對掛籃進行堆載預壓試驗，以檢驗其強度及剛度是否滿足要求并消除其非彈性變形。預壓過程中分別對掛籃預壓前、預壓完成后（卸載前） 和卸載后二個工況的變形進行觀測，并由此得到掛籃的彈性變形值，用于主梁立模標高的計算。每幅掛籃都需要進行預壓。
預壓試驗應采用分級加載、分級卸載的方法。預壓加載最大值為最大澆筑塊件重量的1.2倍，即超載預壓。每級荷載加載持續(xù)規(guī)定時間，待掛籃變形充分穩(wěn)定時，對掛籃底模前吊點、掛籃前支點、掛籃后支點等關鍵點位（如圖2.1和圖2.2）進行變形觀測，然后再加、卸下一級荷載，從觀測結果分析出各梁段施工時的掛籃豎向變形值。
3）梁體撓度的確定
主橋梁體的撓度是通過在粱端布設高程監(jiān)控點，通過混凝土澆筑前后、預應力張拉前后進行前一施工塊件的高程觀測來確定。懸澆粱綁扎鋼筋時，在各懸澆段端部截面設置8個高程觀測點，如圖2.3和圖2.4所示。箱梁頂板測點（編號1～5）用短鋼筋預埋設置，并用紅漆標明編號，底板設立臨時高程觀測點（6、7、8）。實際觀測時，采用高精度水準儀進行觀測，具體觀測順序和內(nèi)容有：1、混凝土澆筑前底板觀測點（6、7、8）的標高；2、混凝土澆筑后底板觀測點（6、7、8）的標高；3、預應力張拉前頂板測點（1～5）的標高；4、預應力張拉后頂板測點（1～5）的標高。將觀測的數(shù)據(jù)進行匯總、整理和分析，分離出掛籃的彈性變形，確定梁體的撓度，用于立模標高的確定。 三、施工中各塊件的控制要點
1、主梁0#塊和直線段
主梁0#塊和直線段是采用支架現(xiàn)澆的施工工藝，支架要進行預壓消除非彈性變形，通過高程觀測確定出支架的彈性變形，按照立模標高公式計算出0#塊和直線段的立模標高，進行主梁底板的模板標高的精確調(diào)整。
2、主梁懸臂端
0#塊施工結束后，在0#塊前段安裝掛籃，并對掛籃進行預壓，檢測掛籃的變形值，驗證掛籃的剛度，從而消除了掛籃的非彈性變形，確定出掛籃的彈性變形值。安裝掛籃后，監(jiān)測0#塊前段的標高變化情況，最后計算出掛籃的立模標高，進行模板精調(diào)。
3、合龍段
在合龍前，懸臂端進行等載配重，兩端各配置合龍段重量的1/2，進行合龍段兩側配重前后的標高觀測。將觀測所得高差與設計高差進行對比，若超出規(guī)范（20mm）限差，需對兩端的配重進行調(diào)整，調(diào)整時應遵循高增矮減的原則。配重完成后，對標高進行24小時連續(xù)觀測，每2小時觀測一次，記錄懸臂端標高及合龍口長度隨時間的變化情況，從而確定最合理的合龍時間。
四、控制精度的原則
對于箱梁的線性嚴格按照以下要求進行控制：
1、立模標高和坐標誤差均不得不超過5mm；
2、梁段混凝土澆筑重量允許誤差：±6%，箱梁頂板頂面澆筑混凝土的不平整度不得大于5mm，并按施丁規(guī)范要求對主梁橫截面尺寸的誤差嚴格控制；
3、合攏段相對高程控制誤差不超過20mm；
4、成橋后控制點標高與設計標高之差不超過±20mm；
5、成橋后軸線偏差不超過10mm；
6、高程監(jiān)測和坐標放樣時間宜選擇在早晨日出之前，應在上午10點之前完成，避免溫度和日照對觀測結果產(chǎn)生影響；
7、在混凝土澆筑前和澆筑過程中一定要及時檢查掛籃后支點是否牢固，否則容易出現(xiàn)施工錯臺。
五、結束語
通過上述嚴格的線形控制方法和原則對大橋施工期間進行及時地監(jiān)測和調(diào)整，施工中作業(yè)規(guī)范化、管理標準化，施工結束后， 對橋梁中心線位置、梁底高程、梁上拱度與設計值對比，均完全滿足規(guī)范允許偏差，如圖5.1和圖5.2，整個橋梁線型控制得相當順暢、完美。
參考文獻：
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