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摘要:桥梁工程施工技术不断发展,连续刚构桥挂篮悬臂浇筑施工技术更是得到了广泛的应用。刚构桥挂篮施工过程存在自身的缺点与不足,成桥线性、标高控制、安全质量问题更会直接影响生命财产安全,还会造成严重的经济损失。本文以贵阳至黄平高速公路项目石头寨特大桥施工为例,阐述刚构桥挂篮悬臂浇筑施工过程要点的监测控制,更好的保证了挂篮施工过程的成桥线性、标高控制及安全质量,完成了全桥的成功合拢。
关键词:刚构桥;挂篮施工;监控要点
1.工程概况
贵阳至黄平高速公路石头寨特大桥起点桩号为K38+930.00,终点桩号为K40+070.00,桥梁全长为1149m。主桥分为1#、2#刚构桥,上部均采用(65+120+65)m预应力混凝土连续刚构,主桥下部结构采用双肢薄壁空心墩。
主桥结构形式为主跨120m变截面预应力混凝土连续刚构,边中跨比0.542,根部梁高7.5m,跨中及端部梁高3m,箱梁高度按1.8次抛物线变化。横断面为单箱单室直腹板箱梁,箱梁顶板宽度为16.5m,底板宽度为8.0m,翼缘悬臂长度4.25m。箱梁顶板设单向横坡,底板横桥向为水平。
主桥上部结构采用对称悬臂浇筑法施工,主梁每个单“T”划分为16个梁段,其中0号、1号、1’号梁段共长14.0m,在墩顶托架现浇施工;2号块至7号块长3m,8号块至11号块长3.5m,12号块至16号块长4.0m,边跨支架现浇段长3.84m,边跨合拢段长2m,中跨合拢段长2m。箱梁施工采用挂篮悬臂现浇,悬浇梁段最大重量为186吨。
2.施工平面及高程监测控制
为了保证石头寨特大桥主桥预应力混凝土连续刚构,采用悬臂浇筑施工方法和桥墩采用挂架施工方法的质量和安全,控制各施工阶段的桥墩、主梁中线位置和标高,监测施工过程中各块箱梁的挠度变化情况,为箱梁标高调整提供依据,保证悬臂浇筑施工的悬臂合拢平面和高程差控制在设计要求的范围之内。
2.1施工测量网的建立
(1)主桥桥墩挂模施工和预应力混凝土箱梁悬臂浇筑施工的测量控制网建立在各墩的承台上,待0号块施工完成后,再将承台上的控制点转移到各墩顶的 0号块上。
(2)平面控制网由桥面中轴线组成,控制网借助已建立的施工监控网。平面控制网采用全站仪建立。
(3)高程控制网依托石头寨特大桥已建立的控制网点,采用二等水准测量的方法,变换仪器高法,先在各桥墩承台上各设一个高程控制点。待箱梁0号块施工完成后,用水准仪加悬挂钢尺的方法移至0号块顶面上。0号块上的水准点即为箱梁悬臂浇筑施工的高程控制点。
(4)各承台在顶面四个角布置4个基础沉降观测点,如图3.1-1。
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图3.1-1 承台顶面测量基础沉降点布置示意
在桥墩高度施工至20m整数倍时;0号、1号块施工完毕;每孔8号块施工前;每孔合拢前、后;基础发生较大沉降的情况下进行测量监控。
在箱梁悬臂施工中,对于高程控制的基准点,在结构受力体系转换后;墩基础发生较大沉降变化的情况下进行监测。
2.2 梁段观测点的埋设
(1)箱梁的各悬臂施工梁段的测点布置见图3.2-1。
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图3.2-1 悬浇阶段梁测点布置示意
每个悬浇箱梁节段各设5个测点(顶板3个,底板2个),以箱梁中线为准对称布置,测点离节段前端面10厘米处。(图3.2-1)。
悬浇箱梁节段的测点既为控制箱梁中线平面位置的测点,又为箱梁的标高控制点和挠度变形观测点。
(2)箱梁的0号块基准点、悬浇节段的挠度变形观测点应严格按照规定的位置埋设,各点位置及相互之间距离的埋设误差控制在±10毫米以内。
2.3主墩施工测量监测控制
(1)在承台浇注完混凝土后,重新放样墩位中心,并根据平面控制网对其进行校核,准确放出墩身大样,然后立模、施工墩身实心段混凝土。
(2)待主墩底部实心混凝土施工完后,在桥墩中心处设置一直径为40cm、高40cm的钢筋混凝土圆台,将墩中心准确地定位在预埋的钢筋头上。
(3)主墩施工高度小于20m时利用垂球法对墩身模板竖直度进行控制,墩身高度大于20m后应利用全站仪对墩身竖直度进行控制。首先在墩底各边中心接近承台位置设置控制点,控制点可通过在承台内部预埋钢筋进行设置,并在距离承台150m位置桥轴线方向和桥轴线垂直方向设置仪器架设平台,同时在该平台的桥轴线和桥轴线垂直方向设置仪器永久对中点。
(4)对主墩竖直度进行测量控制时,首先将全站仪放置在仪器架设平台上并与对中点严格对中,并用目镜十字丝的竖丝与墩底的控制点对齐,将镜头在竖直平面内转动,看竖丝是否与最后浇筑完成的节段中心对齐,若存在偏差,应在下一阶段施工时按墩高比例向相反方向进行调整。
2.4箱梁悬浇施工监测控制
(1)当箱梁当前悬浇节段的施工挂篮初步就位后,先根据箱梁截面控制网,采用全站仪穿线法或盘左盘右法进行悬浇节段平面中线位置放样。然后,根据箱梁节段立模标高通知单,安装底模、侧模和顶模,调整挂篮前吊杆高度等方法使底模标高、顶板底模标高满足通知单要求,误差不应该大于±5mm(高程)和-5mm(中轴线位置)。
(2)箱梁每一节段悬臂施工过程中,挂篮就位立模后;浇筑箱梁混凝土后;纵向预应力钢束张拉后,进行挠度测量和高程控制测量。同时,挂篮就位及立模板后;浇筑箱梁混凝土之后,进行箱梁平面中线位置控制测量。还应对已施工完的节段进行联测,以得到箱梁节段累计实际变形。
(3)箱梁悬浇施工中挠度变形观测一般以闭合水准路线的形式进行观测。高程和挠度变形测量按三等水准测量的精度要求进行。
(4)基础沉降观测是箱梁悬臂施工监控观测的组成部分。在0号、1号块施工完毕;每孔8号块施工前;每孔合拢前、后;进行监测。
2.5箱梁合拢的监测控制
合拢段是全桥施工的重点,也是线形控制的重点。对施工悬臂的合拢精度要求为:各单T 悬浇完成后,相邻两悬臂端的相对高差不得大于1cm,轴线偏差不得大于0.5cm。
在合拢段施工前,对各T悬臂箱梁安装模板前、浇筑混凝土前、浇筑混凝土后、张拉部分纵向预应力钢束后、张拉完所有预应力钢束后的高程进行联测。
当合拢采取压重等技术时,应在整个合拢段混凝土施工中进行变形监测。
合拢段相邻悬臂施工的最后梁段施工前,应对相应跨进行联测,以确定最后梁段悬臂施工的立模高程,保证合拢精度。
合拢段的高程在安装吊架前,浇筑混凝土前、后,张拉部分的预应力钢束后,拆除临时支承后,张拉完所有预应力钢束后进行监测。
3.施工应力监测控制
刚构桥箱梁施工需监测箱梁截面正应力是否在设计要求范围内。观察预应力钢束张拉锚固、恒载、体系转换等作用下箱梁混凝土正应力变化等。
桥墩墩身的正应力监控是监测施工过程中桥墩墩身的混凝土应力是否在设计要求之内,协助判断悬臂施工中是否有较大的不平衡弯距。
3.1箱梁及墩身应力的监测控制
应力监测采用振弦式混凝土频率传感器及配套的频率接收仪。振弦式混凝土频率传感器必须按规定的测试方向固定在确定位置处的普通钢筋上,保证在混凝土施工中不松动。
测试导线引出箱梁(墩顶)表面。在箱梁各壁板内,测试导线应沿相应普通钢筋引出,每隔一段距离(或方向改变处)应用铅丝绑扎牢固。
在混凝土施工中,对混凝土传感器、特别是传感器与导线连接处附近,不要过分振捣,应防止损坏应力计和导线。
应力监测应在每天清晨对已埋设的测点进行定时观测。在箱梁节段施工中,对箱梁截面混凝土正应力在浇筑混凝土前、浇筑混凝土后、张拉预应力钢束后、各跨合拢前、后进行监测。
桥墩混凝土正应力在浇筑混凝土前、浇筑混凝土后;各跨合拢前、后进行监测。
4.主桥箱梁温度监测控制
监测大气温度变化对箱梁悬臂施工时的挠度影响,以便更准确地控制线形。
监测箱梁混凝土在硬化过程中,梁壁板混凝土内部温度变化,以控制混凝土浇筑施工后可能出现非正常温度裂缝。监测箱梁在施工期间,日照温差、骤然降温等对箱梁的影响。
4.1 箱梁温度测试截面与测点
大气温度变化监测点截面选择石头寨特大桥右幅1#主桥单T箱梁中跨(7#墩贵阳侧)10号、16号梁段截面(箱内及箱外)上与左幅2#主桥单T箱梁中跨(12#墩黄平侧)10号、16号梁段截面(箱内及箱外)上观测大气温度变化时最大悬臂长度的变形。
箱梁混凝土硬化监测截面选择石头寨特大桥右幅1#主桥7#墩、左幅2#主桥12#墩0号块截面、中跨合拢段截面。
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图5.1-1 箱梁温度测点布置
4.2 温度监测控制
大气温度变化监测工作,在箱梁未合拢前的长悬臂状态,结合变形观测进行。
观测采用24小时的定时温度观测,并与相应变形观测同步进行。观测记录与相应箱梁变形观测记录要一一对应。根据温度记录数据应整理出随时间变化,箱梁变形的曲线。
箱梁混凝土硬化监测工作,在混凝土浇筑后即开始观测,之后持续定时观测。观测时间控制如下:
混凝土浇筑后,1次;混凝土浇筑后1到2日,1次/2小时;混凝土浇筑后3到7日,1次/4小时;混凝土浇筑后第2周,1次/1日。
应根据温度记录数据应整理出混凝土内部观测点的温度随时间变化曲线;混凝土内部与外部温度差值的变化曲线。
5.结语:
通过贵阳至黄平高速公路石头寨特大桥刚构主桥,挂篮悬臂浇筑施工要点监测控制的应用,成功的完成了全桥合拢,保证了施工过程中的成桥线性、标高控制及安全质量,为后续类似工程施工提供借鉴。
参考文献:
[1]贵阳至黄平高速公路两阶段施工图设计
[2]李万成.大跨径连续刚构桥梁挂篮悬臂浇筑施工中的内力、线性控制措施,四川建材,2011年
[3]高建平.浅谈挂篮悬浇施工监控技术,中文科技期刊数据库工程技术,2017年 第04月