公路連續(xù)梁橋上跨鐵路頂升監(jiān)測(cè)與分析研究

■梁戰(zhàn)喜 ■中鐵一局集團(tuán)第五工程有限公司，陜西 寶雞 721000

橋梁頂升過(guò)程是一個(gè)動(dòng)態(tài)過(guò)程，隨著上部結(jié)構(gòu)的提升，連續(xù)梁的縱向偏差、梁縫寬度等會(huì)發(fā)生較大變化，連續(xù)梁支承點(diǎn)的相對(duì)變化對(duì)連續(xù)梁受力狀態(tài)將會(huì)產(chǎn)生影響。為此要設(shè)置一整套監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，以便將姿態(tài)數(shù)據(jù)反饋給施工加載過(guò)程。及時(shí)、主動(dòng)地采取措施降低或消除不利因素的影響，以確保結(jié)構(gòu)的安全。

本文以上跨藍(lán)煙鐵路(23 +35 +23)m 公路預(yù)應(yīng)力連續(xù)箱梁為施工背景，對(duì)同步頂升調(diào)坡監(jiān)測(cè)技術(shù)進(jìn)行了探討。

1 監(jiān)測(cè)內(nèi)容

1.1 幾何變形監(jiān)測(cè)

本橋施工幾何變形監(jiān)測(cè)的內(nèi)容包括:橋臺(tái)沉降監(jiān)測(cè)、橋面標(biāo)高監(jiān)測(cè)、橋面及下部結(jié)構(gòu)縱橫向位移監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)點(diǎn)的數(shù)目及布設(shè)具體位置確定考慮了:通過(guò)計(jì)算確定的最不利位置;力求布置對(duì)稱，以增加結(jié)果的可比性，便于分析兩個(gè)方面。

1.2 應(yīng)力監(jiān)測(cè)

由于頂升過(guò)程中線路通行，本次應(yīng)力監(jiān)測(cè)點(diǎn)選取了典型斷面的特征點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。判斷梁體頂升過(guò)程中內(nèi)力變化

2 監(jiān)測(cè)控制網(wǎng)建設(shè)

在幾何變形監(jiān)測(cè)中，測(cè)量控制網(wǎng)布設(shè)是比較關(guān)鍵的，即布設(shè)為一個(gè)高程控制網(wǎng)，一個(gè)水平面控制網(wǎng)，兩者布設(shè)同時(shí)進(jìn)行，并統(tǒng)一聯(lián)測(cè)平差。

2.1 高程控制網(wǎng)設(shè)置

工程施工前在施工區(qū)影響范圍兩側(cè)50 米外穩(wěn)定區(qū)域上各設(shè)置二個(gè)垂直位移監(jiān)測(cè)基準(zhǔn)點(diǎn)，且兩點(diǎn)間距大于20 米，采用獨(dú)立高程系，橋面沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)和橋下沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)分別組網(wǎng)。控制網(wǎng)測(cè)量按照二等水準(zhǔn)測(cè)量規(guī)范要求執(zhí)行，外業(yè)觀測(cè)使用Leica DNA03 電子水準(zhǔn)儀和等精度的光學(xué)水準(zhǔn)儀。

沉降基準(zhǔn)網(wǎng)外業(yè)測(cè)設(shè)完成后，對(duì)外業(yè)記錄進(jìn)行檢查，嚴(yán)格控制各水準(zhǔn)環(huán)閉合差，各項(xiàng)參數(shù)合格后方可進(jìn)行內(nèi)業(yè)平差計(jì)算。內(nèi)業(yè)計(jì)算高程成果取位至0.01mm。

2.2 水平控制網(wǎng)設(shè)置

在橋面頂升區(qū)外穩(wěn)定的位置設(shè)置3 個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)，平面基準(zhǔn)點(diǎn)采用強(qiáng)制歸心標(biāo)。

采用獨(dú)立平面左手坐標(biāo)系，平行于橋面的萊西方向?yàn)閄 軸方向。四測(cè)回測(cè)量控制點(diǎn)間角度、距離關(guān)系，經(jīng)內(nèi)業(yè)平差計(jì)算出各個(gè)控制點(diǎn)坐標(biāo)，建立平面位移監(jiān)測(cè)基準(zhǔn)網(wǎng)。

3 主要監(jiān)測(cè)部位及要求

3.1 橋梁沉降觀測(cè)

在橋墩的承臺(tái)上埋設(shè)兩個(gè)沉降觀測(cè)點(diǎn)。

3.2 橋面標(biāo)高觀測(cè)

觀測(cè)點(diǎn)布置立面如下，布置每個(gè)墩柱中心線與內(nèi)側(cè)防撞墻內(nèi)邊線交叉點(diǎn)的橋面上，每個(gè)橋墩位置設(shè)置一個(gè)觀測(cè)點(diǎn)，觀測(cè)點(diǎn)利用沉降觀測(cè)釘釘在現(xiàn)有橋面上，也可作為頂升完成后的驗(yàn)收點(diǎn)。

3.3 箱梁橫向位移監(jiān)測(cè)

在每個(gè)橋墩或橋臺(tái)上沿橫向安裝一只百分表，在箱梁底部安裝一根垂直測(cè)桿，測(cè)桿垂直偏差不大于2mm，頂升前記取百分表的初值，每一個(gè)行程結(jié)束記錄一次數(shù)據(jù)，算出該位置橫向偏移量。

3.4 梁體應(yīng)力監(jiān)測(cè)

在三跨連續(xù)梁的邊跨跨中、中跨跨中及反彎點(diǎn)處橋面布置振弦式表面應(yīng)變計(jì)，監(jiān)測(cè)頂升過(guò)程中梁體應(yīng)力變化情況。為防止出現(xiàn)某種應(yīng)變計(jì)判斷異常，本次監(jiān)測(cè)在振弦應(yīng)變計(jì)旁邊布設(shè)了表面應(yīng)變片進(jìn)行測(cè)試狀態(tài)中應(yīng)變校核。5 斷面共計(jì)30 支應(yīng)變計(jì)，見圖1。

圖1 應(yīng)變計(jì)安裝示意圖

4 頂升工況

根據(jù)頂升設(shè)計(jì)要求結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，梁體頂升主要時(shí)間節(jié)點(diǎn)如下:

表1 頂升主要時(shí)間節(jié)點(diǎn)一覽表

5 數(shù)據(jù)分析

5.1 橋臺(tái)沉降分析

在整個(gè)頂升過(guò)程中橋臺(tái)發(fā)生累計(jì)1～2mm 左右的沉降，無(wú)較大突變，小于5mm 報(bào)警值。在頂升實(shí)施過(guò)程中承臺(tái)橫向未發(fā)生較大的橫向差異波動(dòng)，說(shuō)明鋼支撐牢固穩(wěn)定、受力均勻。頂升過(guò)程在監(jiān)測(cè)系統(tǒng)幫助下較平穩(wěn)可靠。

5.2 橋面變形分析

由于該橋?yàn)樾苯粯蛄海{(diào)坡旋轉(zhuǎn)式保證中軸線在其投影面內(nèi)旋轉(zhuǎn)，這樣每測(cè)點(diǎn)的旋轉(zhuǎn)值不同。沿著里程增大方向從0 號(hào)臺(tái)、1 號(hào)墩、跨中截面、2 號(hào)墩、3 號(hào)臺(tái)處斜截面兩側(cè)實(shí)際頂升累計(jì)變化量見下表2。

表2 頂升各工況數(shù)據(jù)一覽表

通過(guò)以上工況0 到工況7 分析可得出以下幾點(diǎn):

(1)每種工況下，各點(diǎn)頂升量協(xié)調(diào)一致，相鄰點(diǎn)、及間隔點(diǎn)位與設(shè)計(jì)值偏差都在預(yù)定控制指標(biāo)內(nèi)。由此可以看出PLC 系統(tǒng)與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié)合發(fā)揮了較明顯的作用。

(2)從工況7 可以判斷雖然最終值與設(shè)計(jì)值有一定偏差，但偏差較小，基本達(dá)到了設(shè)計(jì)目標(biāo)值。最終頂升到位后梁體處在較好的姿態(tài)。

(3)頂升過(guò)程中也發(fā)現(xiàn)一些不足:雖然上升作業(yè)在多個(gè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)控制下可以達(dá)到精確定位，但每次梁體回落時(shí)，由于各支撐接觸面間間隙的累積，導(dǎo)致梁體落實(shí)后出現(xiàn)一些誤差。此誤差在允許范圍內(nèi)。

5.3 應(yīng)力監(jiān)測(cè)

各監(jiān)測(cè)點(diǎn)幾天內(nèi)的應(yīng)變變化趨勢(shì)比較平緩，突變較少，說(shuō)明整個(gè)頂升過(guò)程相對(duì)比較平穩(wěn)可靠，與變形監(jiān)測(cè)結(jié)果相印證。雖然歷時(shí)曲線趨勢(shì)平緩，但前面幾個(gè)工況中存在一些小波動(dòng)，且變化量較小。

6 結(jié)語(yǔ)

橋梁頂升過(guò)程中的變形和應(yīng)力實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，首先對(duì)橋梁頂升過(guò)程中的受力情況進(jìn)行定性分析，宏觀上把握關(guān)鍵部位的受力變化規(guī)律和橋梁變形可能存在的變化趨勢(shì)，制定切實(shí)可行的監(jiān)測(cè)方案。通過(guò)本橋的應(yīng)用說(shuō)明本次監(jiān)測(cè)方法合理可靠，對(duì)本橋的安全頂升起到了很好的保障作用。

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