某板梁橋支座更換的施工監(jiān)控方法

于心然

(江蘇寧宿徐高速公路有限公司)

某板梁橋支座更換的施工監(jiān)控方法

于心然

(江蘇寧宿徐高速公路有限公司)

橋梁支座更換施工過程中其梁體受到下部的頂升力和上部的車輛荷載以及梁體本身自重等多因素的影響，梁體頂升過程中梁體的位移、應(yīng)變(應(yīng)力)的變化必須可知、可控。通過對某橋板梁位移、應(yīng)變的監(jiān)控來了解位移、應(yīng)變的變化情況，指導(dǎo)工程施工。

支座更換監(jiān)控方法橋梁施工

1 工程概況

某橋梁為高速公路主線橋，橋長54.06 m，橋梁分左右幅，上部結(jié)構(gòu)采用3×16 m先簡支后連續(xù)預(yù)應(yīng)力混凝土寬幅空心板，下部結(jié)構(gòu)采用雙柱墩、鉆孔灌注樁基礎(chǔ)及U型橋臺擴(kuò)大基礎(chǔ)。該橋右幅3#臺的板式橡膠支座普遍存在局部脫空、嚴(yán)重環(huán)向開裂、支座上下反置等嚴(yán)重病害。因此對3#臺支座全部更換。

2 頂升施工方案

支座更換采用對3#臺上的7片板梁進(jìn)行同步頂升的方式進(jìn)行，實(shí)施階段分為:頂升階段→持荷階段→落梁階段。在頂升梁體時(shí)，采用頂升力和位移雙控原則，當(dāng)頂升力接近梁體恒載噸位時(shí)，放慢頂升速度，緩慢頂升至預(yù)定高度。頂升高度以舊支座能取出，新支座能順利安裝為宜。該橋的設(shè)計(jì)最大頂升高度為5 mm，本次控制在4.5 mm以內(nèi)。同一臺的各支點(diǎn)頂升位移差控制在0.5 mm以內(nèi)。頂升到位后應(yīng)立即在梁底安裝臨時(shí)支撐，調(diào)整臨時(shí)支撐高度，保證臨時(shí)支撐與梁底密貼，保持千斤頂油壓不變，使千斤頂與臨時(shí)支撐共同支撐梁體。落梁前，先拆除輔助支撐，再同步進(jìn)行千斤頂回油。落梁過程中，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求控制同一臺各梁同步回落，相鄰支座同步位移差不得超過0.5 mm。同步頂升各千斤頂及臨時(shí)支持布置如圖1和圖2。

圖1 右幅3#臺各支點(diǎn)同步頂升縱橋向示意圖

圖2 右幅3#臺各支點(diǎn)同步頂升千斤頂及臨時(shí)支持布置圖

3 施工監(jiān)控內(nèi)容及方法

3.1 梁體位移監(jiān)測

在整個(gè)頂升(落梁)過程中，在頂升支點(diǎn)附近的相應(yīng)位置布設(shè)百分表，監(jiān)測上部結(jié)構(gòu)梁體的豎向位移量，保證相對位移差滿足設(shè)計(jì)文件要求。定義頂升前梁體位置δ0=0 mm基準(zhǔn)線，每級理論頂升1 mm，n表示累計(jì)理論頂升nmm，實(shí)際頂升位移δn以百分表讀數(shù)計(jì)算所得，δn－δn－1表示每級實(shí)際頂升高度。ψn表示同一墩臺各支點(diǎn)最大頂升高差，Δi表示第i階段實(shí)測落梁位移。

位移監(jiān)控公式如下:

δn=頂升前百分表初始讀數(shù)－第n次頂升完成后百分表讀數(shù)

Δi=落梁前百分表初始讀數(shù)－第i階段落梁完成后百分表讀數(shù)

本橋采用2個(gè)階段落梁，通過對比完全頂升位移與完全落梁位移，得到各支座頂升前后標(biāo)高變化，以求出各相鄰支座高差。

3.2 梁體主控截面應(yīng)變監(jiān)控

選擇關(guān)鍵斷面，通過監(jiān)測梁體控制截面應(yīng)變(應(yīng)力)狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)不均勻頂升對梁體造成的危害，確保應(yīng)變變化幅值滿足設(shè)計(jì)要求，梁體不出現(xiàn)損傷。

應(yīng)變監(jiān)測采用適用于長期應(yīng)變(應(yīng)力)監(jiān)測的振弦式表面應(yīng)變計(jì)，配套高精度頻率采集儀進(jìn)行現(xiàn)場應(yīng)變采樣。布設(shè)在混凝土結(jié)構(gòu)物表面上的表面應(yīng)變計(jì)，受到的是變形和溫度的雙重作用，此時(shí)的溫度修正系數(shù)應(yīng)為表面溫度計(jì)的溫度修正系數(shù)與結(jié)構(gòu)物的線膨脹系數(shù)之差，因此表面應(yīng)變計(jì)的一般計(jì)算公式為:

式中:εm為被測結(jié)構(gòu)物的應(yīng)變量，10－6;k為表面應(yīng)變計(jì)測量應(yīng)變量的最小讀數(shù)，10－6/F;△F為表面應(yīng)變計(jì)實(shí)時(shí)測量值相對于基準(zhǔn)值的變化量，F(xiàn);b為表面應(yīng)變計(jì)的溫度修正系數(shù)，10－6/℃;△T為溫度實(shí)時(shí)測量值相對于基準(zhǔn)值的變化量，℃;F為表面應(yīng)變計(jì)的實(shí)時(shí)測量值，F(xiàn);F0為表面應(yīng)變計(jì)的測量基準(zhǔn)值，F(xiàn);T為溫度的實(shí)時(shí)測量值，℃;T0為溫度的測量基準(zhǔn)值，℃。

3.3 主要監(jiān)測設(shè)備

本次監(jiān)控主要設(shè)備及儀器清單列于表1。

表1 主要儀器設(shè)備一覽表

4 位移和應(yīng)變監(jiān)測

4.1 位移監(jiān)測

本橋在右幅3#臺每片板梁頂升位置處布置1個(gè)位移測點(diǎn)，具體如下圖所示。在百分表布置完畢后，在相應(yīng)位置設(shè)置標(biāo)記。頂升過程中觀測梁體的橫向位移情況，檢查梁體縱向有無偏位情況，以便及時(shí)發(fā)布預(yù)警信息;位移監(jiān)測系統(tǒng)與頂升系統(tǒng)平臺、作業(yè)平臺嚴(yán)格分離，不受干擾。

本橋分4級頂升，每級1 mm;2個(gè)階段落梁，落梁控制同一橋臺各支點(diǎn)同步落梁，第1階段落梁－3 mm(擠膠)，第2階段落梁－1 mm。

根據(jù)設(shè)計(jì)文件，在頂升過程中派專業(yè)測試人員實(shí)時(shí)采集各測點(diǎn)豎向位移數(shù)據(jù)，并隨時(shí)報(bào)告測量數(shù)據(jù)，及時(shí)預(yù)警，將同一墩臺各支點(diǎn)的頂升高差控制在0.5 mm以下，單墩頂升高度控制在4.5 mm之內(nèi)，以保障頂升過程中梁體受力安全，且不損壞橋面鋪裝。位移測點(diǎn)示意圖如圖3和圖4所示。右幅3#臺頂升豎向位移監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)見表2和表3。

圖3 位移測點(diǎn)斷面布置示意圖(單位:cm)注明:圖中編號3－3－c，表示3#孔3#臺c#支座。

圖4 位移測點(diǎn)示意圖(單位:cm)注明:圖中編號a－b－1，表示a#孔b#墩(臺)1#支座。

表2 某橋右幅3#臺頂升豎向位移(單位:mm)

表3 某橋右幅3#臺各支點(diǎn)頂升高差(單位:mm)

從表2和表3可以看出，該橋右幅3#臺頂升梁體過程中，實(shí)測頂升量最大值為1.17 mm，頂升過程中各支點(diǎn)頂升高差最大偏差為0.25 mm(小于控制值0.5 mm)，總頂升高度為4.19 mm(最大頂升高度不超過4.5 mm)。

兩階段落梁過程中監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)見表4。

表4 某橋右幅3#臺落梁豎向位移(單位:mm)

從表4可以看出，該橋右幅3#臺支座處落梁量最大為4.18 mm。

該橋頂升及落梁匯總表見表5。

表5 某橋右幅3#臺頂升及落梁總表(單位:mm)

從表5可以看出，該橋右幅3#臺施工前后3－3－4支座標(biāo)高變化最大，為0.20 mm(降低);3－3－4與3－3－5支座的相鄰高差最大，變化值為0.31 mm(小于控制值0.5 mm)。

4.2 應(yīng)變監(jiān)測

應(yīng)變監(jiān)控主要是在頂升、持荷和梁體回落過程中對關(guān)鍵截面進(jìn)行監(jiān)控，將實(shí)測應(yīng)變數(shù)據(jù)與理論計(jì)算數(shù)據(jù)相比較。根據(jù)計(jì)算結(jié)果傳感器布置在相鄰跨應(yīng)力最大處，即在3#臺頂升時(shí)，其應(yīng)變最大處為該跨在2#墩截面。具體布置位置見圖5所示，傳感器采用振弦式表面應(yīng)變傳感器，見圖5。

圖5 墩頂應(yīng)變測點(diǎn)示意圖(單位:cm)

該橋頂升及落梁階段應(yīng)變監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)見表6和表7。

表6 某橋右幅3#臺頂升應(yīng)變(單位:)

表7 某橋右幅3#臺落梁應(yīng)變(單位:με)

從表6和表7可以看出，該橋?qū)崪y頂升應(yīng)變最大值為5，落梁應(yīng)變最大值為4。根據(jù)設(shè)計(jì)文件相鄰墩高差3～5 mm，本次驗(yàn)算按相鄰墩臺之間的頂升高差控制在3 mm之內(nèi)確定，應(yīng)變控制在10(約0.34 MPa)。

頂升應(yīng)變最大值為5，小于理論值10，在理論要求的范圍之內(nèi)，結(jié)構(gòu)受力安全。

5 結(jié)論

各頂升點(diǎn)實(shí)現(xiàn)同步頂升和降落，同一臺各支點(diǎn)實(shí)測頂升量最大值為1.17 mm(小于設(shè)計(jì)值不大于4.5 mm要求)，頂升過程中各支點(diǎn)頂升高差最大偏差為0.25 mm(小于控制值0.5 mm)，總頂升高度為4.19 mm(滿足最大頂升高度不超過4.5 mm要求)。落梁完成后支座標(biāo)高變化最大值為0.20 mm(降低，滿足控制值0.5 mm以內(nèi));支座的相鄰高差最大變化值為0.31 mm(小于控制值0.5 mm)。

頂升應(yīng)變最大值為5，小于理論值10，在理論要求的范圍之內(nèi)，結(jié)構(gòu)受力安全。

各頂升點(diǎn)實(shí)測位移及梁體控制截面實(shí)測應(yīng)變均滿足要求，頂升過程未對梁體造成損傷。梁體均橫向未滑移，縱向無偏位，裂縫未見明顯發(fā)展，施工過程未出現(xiàn)安全事故，橋梁結(jié)構(gòu)狀況良好。

［1］ 關(guān)于如何選擇振動篩篩孔的探討［J］.華東公路，1996，(1).

［2］ 瀝青混凝土經(jīng)濟(jì)配合比設(shè)計(jì)的CAD方法［J］.公路，1996，(2).

［3］ 模糊評價(jià)在評標(biāo)和定標(biāo)中的應(yīng)用［J］.公路，1996，(6).

［4］ 橋梁搭板脫空的壓漿處理［J］.黑龍江交通科技，2006，(11).

［5］ 橋梁養(yǎng)護(hù)管理存在的問題、原因分析及對策的思考［J］.現(xiàn)代交通技術(shù)，2010.

A plate girder bridge construction monitoring method of bearing replacement

YU Xin－ran
(Jiangsu Ning－Su－Xu Expressway Co.Ltd)

Bridge bearing replacement in the construction process of the beam top lift by the lower and upper body of vehicle load and the influence of many factors such as weight of beam body itself.The beam body centre sill jack－up process body displacement and strain of the(stress)changes must be known and controllable.Through the bridge plate beam displacement and strain monitoring to understand the change of displacement，strain，guide the engineering construction.

Bearing replacement;Monitoring method;Bridge construction

U446.1

C

1008－3383(2015)10－0073－03

2015－01－26

于心然(1970－)，男，江蘇宿遷人，高級工程師，從事高速公路橋梁養(yǎng)護(hù)管理工作。