40 m+64 m+40 m懸臂澆筑連續(xù)梁橋線形監(jiān)控技術(shù)

孫曉邁

(中鐵十四局一公司，山東日照276800)

1 工程簡介

廣深港鐵路350 km/h客運專線ZH－1標段內(nèi)預應力混凝土連續(xù)梁橋數(shù)量較多，其中最為常見的是三跨一聯(lián)的40 m+64 m+40 m連續(xù)梁。為保證橋梁能夠順利合龍并使成橋后結(jié)構(gòu)實際線形與理想線形基本吻合，必須對連續(xù)梁橋的施工全過程進行線形監(jiān)控。以屏山涌特大橋跨金山互通f匝道40 m+64 m+40 m連續(xù)梁橋為例，橋址位于R2000緩和平曲線上，橋上設有聲屏障。該橋為單箱單室截面型式，跨中和梁端處梁高為3.05 m，橋墩處梁高為6.05 m，橋面寬度為13.4 m。采用掛籃懸臂澆筑施工法，先合龍邊跨再合龍中跨，每側(cè)有7個懸臂節(jié)段，最大懸臂長度為31 m。

2 計算模型

采用MIDASCIVIL/2006軟件建立40 m+64 m+40 m連續(xù)梁有限元模型。利用正裝分析法，即按照橋梁結(jié)構(gòu)實際施工過程進行建模計算，從而得到各個階段下結(jié)構(gòu)內(nèi)力和變形。全橋模型共計62個梁單元，計算模型如圖1。施工全過程分為如下12個階段:

(1)第1～第8階段為懸臂施工階段，每個階段分為3個子階段，即移動掛籃、澆筑混凝土及張拉縱向預應力束;

(2)第9階段細分為若干個子階段，包括邊跨合龍，拆除邊跨掛籃以及張拉邊跨合龍束;

(3)第10階段細分為若干個子階段，包括中跨合龍，拆除現(xiàn)澆段支架、中跨掛籃以及拆除墩頂臨時約束，張拉中跨合龍束;

(4)第11階段為橋面二期恒載的鋪設;

(5)第12階段為成橋后5年內(nèi)混凝土材料的時間效應(收縮、徐變)。

建立模型之后，尚需通過試驗測試箱梁混凝土的彈性模量、掛籃變形、現(xiàn)澆支架變形以及預應力鋼束的摩阻系數(shù)，根據(jù)試驗結(jié)果對計算模型進行修正以準確模擬結(jié)構(gòu)實際狀態(tài)。

3 線形監(jiān)控

通過有限元計算得到橋梁各節(jié)段理論立模標高后，根據(jù)現(xiàn)場反饋標高數(shù)據(jù)對后續(xù)澆筑節(jié)段的立模拋高和理論標高進行動態(tài)調(diào)整，以減小后續(xù)施工節(jié)段的標高誤差。

圖1 40 m+64 m+40 m連續(xù)梁有限元模型

3.1 高程測量

(1)要求在年平均氣溫附近且氣溫較恒定時測量標高。一般可在早上6:30之前;

(2)在箱梁各節(jié)段端截面的結(jié)構(gòu)頂面布置5個高程測點，在端截面處底模上布置2個高程測點，測點布置如圖2。梁頂需設立短鋼筋作高程標識點，梁頂面標高測點設置1#～10#測點，邊測點距翼緣外端0.4 m，次外測點距翼緣外端3.0 m，中點在中軸線上;梁底測點A、B、C、D位于節(jié)段前端底部內(nèi)側(cè)吊桿對應處;

圖2 箱梁節(jié)段前端面高程測點布置圖

(3)每個節(jié)段的施工過程中測量3個工況下的標高:混凝土澆筑前、混凝土澆筑后或預應力鋼束張拉前、預應力鋼束張拉后。現(xiàn)場需同時測量當前澆筑節(jié)段的梁底立模標高、梁頂標高與之前澆筑所有梁段的梁頂標高。

3.2 拋高計算

立模拋高計算公式:

式中f1為掛籃彈性變形，包括掛籃桁架變形、吊桿變形、模板變形;f2為掛籃塑性變形，包括連接鉸、錨固點和模板處的空隙等非彈性變形，基本可通過預壓來消除;f3為恒載變形，包括考慮施工過程的自重、二期恒載、預應力、收縮、徐變、結(jié)構(gòu)體系轉(zhuǎn)換等產(chǎn)生的純位移;f4為施工荷載變形，包括掛籃荷載、吊籃荷載、臨時荷載作用產(chǎn)生的變形;f5為設計活載(雙線ZK活載)產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)撓度的1/2;f6為施工誤差修正項。若立模時環(huán)境溫度偏離年平均溫度，則另需對溫度影響進行修正。式(1)中負號表示拋高方向與變形方向相反。

梁頂立模標高計算公式:

式中H為梁頂立模標高;H0為梁頂設計標高;f為立模拋高。

3.3 監(jiān)控結(jié)果

經(jīng)各節(jié)段梁底立模標高數(shù)據(jù)匯總分析，44#墩側(cè)梁底立模標高施工誤差平均值為－2.9 mm，標準差為11.5 mm;45#墩側(cè)梁底立模標高施工誤差平均值為－8.3 mm，標準差為14.8 mm。邊跨合龍前梁頂標高數(shù)據(jù)匯總見表1，從表中數(shù)據(jù)可知44#墩側(cè)梁頂標高誤差平均值為0.2 mm，標準差為12.8 mm;45#墩側(cè)梁頂標高誤差平均值為3.5 mm，標準差為11.6 mm。

圖3和圖4為7#節(jié)段懸臂施工各階段(包括立模后、澆筑混凝土后、張拉縱向預應力束后)梁頂高程誤差(實測高程與理論高程之差)，可見已施工節(jié)段的高程誤差十分穩(wěn)定，說明線形誤差主要來源于立模施工誤差。

圖3 44#墩側(cè)7#節(jié)段懸臂施工各階段梁頂高程誤差

圖4 45#墩側(cè)7#節(jié)段懸臂施工各階段梁頂高程誤差

表1 跨金山互通f匝道橋邊跨合龍前梁頂標高匯總

4 結(jié)束語

監(jiān)控數(shù)據(jù)表明橋梁總體線形較為理想。金山互通f匝道橋在邊跨合龍前的梁頂高程誤差基本可控制在±20 mm之內(nèi)，且誤差分布為波動狀態(tài)，始終沒有發(fā)散趨勢。若現(xiàn)場立模施工精度能夠得到進一步保證，則梁頂高程誤差可控制在±5 mm之內(nèi)。

[1]雷俊卿.橋梁懸臂施工與設計[M].北京:人民交通出版社，1999

[2]范立礎.預應力混凝土連續(xù)梁橋[M].北京:人民交通出版社，1988

[3]TB 10002.1－2005鐵路橋涵設計基本規(guī)范[S]

[4]TB 10002.3－2005鐵路橋涵鋼筋混凝土和預應力混凝土結(jié)構(gòu)設計規(guī)范[S]