現(xiàn)澆箱梁支架預(yù)壓沉降測量及觀測方案

孟琴

【摘要】本文所述崧澤高架路上部結(jié)構(gòu)為現(xiàn)澆普通砼連續(xù)箱梁，箱梁采用搭設(shè)滿堂支架現(xiàn)澆施工，本文詳細(xì)介紹了現(xiàn)澆箱梁施工沉降觀測的方案設(shè)計、測點布設(shè)、觀測方法以及數(shù)據(jù)處理和分析。通過對支架沉降觀測數(shù)據(jù)分析，為現(xiàn)澆箱梁提供了準(zhǔn)確的拱度參數(shù)。

【關(guān)鍵詞】現(xiàn)澆箱梁；支架；預(yù)壓；預(yù)拱度

一、工程概況

崧澤高架路為虹橋樞紐配套路網(wǎng)一縱三橫之中橫，定位為虹橋樞紐主進場路， 高架橋梁跨徑布置（38.54+40+39）+（34.23+50+33.812）+（4×40）+5×（3×40）+（36+2×40+36）+（35.79+2×40+38.21）+2×（3×40）+ （4×40）+（3×40+35.799），共分14聯(lián)連續(xù)箱梁。文主要介紹左幅第九聯(lián)第1跨（PQH29#墩～PQH30#墩之間）的預(yù)壓情況，本跨梁體全長40m，箱梁頂板寬24.7米，梁高2.3米。底板寬9米。

二、沉降觀測方案

根據(jù)設(shè)計院提供的水準(zhǔn)點組成一個附和水準(zhǔn)網(wǎng)，水準(zhǔn)網(wǎng)精度按三等網(wǎng)控制，且水準(zhǔn)測量時應(yīng)符合下表技術(shù)要求

1、精度要求

該沉降觀測按三等水準(zhǔn)測量的技術(shù)要求進行，水準(zhǔn)點間距小于100m，觀測時前后視距小于30m，前后視距差小于1.5m。

2、觀測儀器的選擇

觀測儀器：沉降觀測使用光學(xué)水準(zhǔn)儀Leica NA2，該水準(zhǔn)儀測量精度達(dá)±0.7mm/Km，水準(zhǔn)尺用因瓦尺，要求測量人員能熟練掌握測量儀器，能快速、精確地完成每次觀測任務(wù)，能及時發(fā)現(xiàn)問題并加以解決。

3、水準(zhǔn)基點的設(shè)置

水準(zhǔn)基點由測區(qū)原有設(shè)計院提供的水準(zhǔn)點SZG5（5.275m）、SZG6（5.080m）組成，兩點高程數(shù)據(jù)經(jīng)多次聯(lián)測檢核，滿足沉降觀測基準(zhǔn)點要求，由于PQH29至PQH30區(qū)域內(nèi)無高水準(zhǔn)點，為了測量支架沉降，按照三等觀測要求在PQH29（12.956米）及PQH30（12.972米）墩身上各引一個點。

4、地基預(yù)壓

地基土平整并碾壓密實后即可對其表層進行硬化處理。將地基表層鋪設(shè)5～8cm碎石找平層，并澆筑厚度20cm 標(biāo)號C20的混凝土層。混凝土層達(dá)到一定強度后將逐孔對U-QH09聯(lián)連續(xù)梁地基土進行堆載預(yù)壓處理。堆載預(yù)壓范圍為連續(xù)梁平面投影區(qū)域向外增加1m的范圍。預(yù)壓荷載為梁體重量的1.2倍。預(yù)壓前工程部將根據(jù)梁體重量分布情況繪制壓重布置圖，現(xiàn)場將根據(jù)壓重布置圖對地基進行堆載。堆載材料主要采用厚度20cm，平面尺寸1.2×1.8m、1.8×1.8m等不同規(guī)格的混凝土面板，同時配備一定數(shù)量的砂袋、鋼筋作為補充。

測量人員用全站儀放樣出箱梁的中心線和支架邊線，根據(jù)箱梁中心線向兩側(cè)對稱布設(shè)支架。在布設(shè)支架之前必須對地基進行預(yù)壓，地基上荷載之前測量原始標(biāo)高，加載完成后每24h觀測一次，計算地基沉降值，繪制出“h--t”關(guān)系曲線。預(yù)壓至1mm/d即可卸載。全部卸載完畢后，全斷面觀測一次。

5、支架預(yù)壓

現(xiàn)澆砼支架變形主要包括兩部分：1）非彈性變形。非彈性變形包括地基基礎(chǔ)沉降、支架自身空隙以及結(jié)合部不緊密等所產(chǎn)生的變形，這部分變形是可以通過荷載預(yù)壓來消除；2）彈性變形。彈性變形主要包括桿件在荷載作用下產(chǎn)生的應(yīng)變，這部分變形不能通過荷載預(yù)壓來消除。

為了消除支架的非彈性變形， 在鋪設(shè)完箱梁底模后進行支架預(yù)壓，因為支架結(jié)點繁多，由于結(jié)點不緊密所產(chǎn)生的非彈性變形是可以通過預(yù)壓消除的。預(yù)壓材料為砂袋及預(yù)制水泥板，預(yù)壓范圍為箱梁底部，預(yù)壓荷載應(yīng)不小于箱梁總重的1.1倍。支架壓重按照“首孔必壓、地基承載力有變化必壓、支架形式變化必壓、梁體斷面有大變化必壓”的“四必壓”原則選擇有代表性孔跨進行，其位移可作為鄰近聯(lián)預(yù)拱度參考值。

5.1、加載順序：

加載分三次，第一次加載至1/2設(shè)計荷載，第二次加載至1.0倍設(shè)計荷載，第三次加載至1.1倍設(shè)計荷載完。

5.2、預(yù)壓觀測：

加載前，縱橋向在支架上按橋跨1/4、1/2、3/4處，橫橋向在兩側(cè)腹板、橋中線及翼緣板處懸掛鋼尺，測量原始高程。

當(dāng)加載至1/2倍設(shè)計荷載時，全斷面觀測一次；當(dāng)加載至1.0倍設(shè)計荷載時，全斷面觀測一次；當(dāng)加載至1.1倍設(shè)計荷載時，全斷面觀測一次。加載完成后按6h、12h、24h、48h的周期進行觀測，計算沉降值，繪制“h--t”關(guān)系曲線圖。預(yù)壓至1mm/d即可卸載。沉降觀測過程中，每一次觀測均找測量監(jiān)理工程師抽檢，第三次加載沉降穩(wěn)定后，經(jīng)監(jiān)理工程師同意，可進行卸載。當(dāng)卸載至1/2倍設(shè)計荷載時，全斷面觀測一次；全部卸載完畢后，全斷面觀測一次。

所用儀器必須為經(jīng)過鑒定合格的精密水準(zhǔn)儀，每次觀測應(yīng)遵循“四固定”的原則，即所用的儀器及水準(zhǔn)尺固定，觀測人員固定，后視基準(zhǔn)點固定，水準(zhǔn)路線固定。觀測數(shù)據(jù)要及時準(zhǔn)確的以書面形式上報總工程師及監(jiān)理工程師，上報資料包括測點平面位置圖、高程、本次沉降量及累計沉降量，數(shù)據(jù)分析由總工程師、測量工程師會同監(jiān)理工程師共同完成。

預(yù)壓時整聯(lián)范圍內(nèi)分層排放直至整聯(lián)支架預(yù)壓重量滿足設(shè)計要求，且不得分塊集中排放，以免產(chǎn)生不均勻沉降。

5.3數(shù)據(jù)的整理與分析

1、數(shù)據(jù)的整理見附圖1及2

2、數(shù)據(jù)分析

通過對PQH29-PQH30該跨箱梁支架的預(yù)壓試驗，從外觀看，支架均未發(fā)生整體側(cè)向位移，支架桿件無彎曲變形，地基未發(fā)生沉陷、裂縫等情況。

分析以上沉降數(shù)據(jù)和各指標(biāo)的觀察結(jié)果可以看出：

2.1、從數(shù)據(jù)看，每級加載后，各測點的相對沉降量的變化比較均勻，表明在預(yù)壓過程中，每級荷載后支架的沉降量是整體發(fā)生的，且各層的沉降量基本均勻，由此可以判斷在后續(xù)施工中，不會出現(xiàn)箱梁砼因支架的不均勻沉降而產(chǎn)生裂縫現(xiàn)象。

2.2、從試壓后總的沉降量來看，支架的最大沉降量為18mm，發(fā)生在橋梁跨中位置，因此，在底模鋪設(shè)中應(yīng)將底模跨中的實際標(biāo)高比設(shè)計值提高18mm，其他各點按二次拋物線過度，以保證在施工完成后，箱梁底面的線性符合設(shè)計要求，從對地基處理、支架、桿件的觀察結(jié)果看，是屬于安全的，這在施工中也得到了證實。

2.3、由于工期特別緊張，除對每跨地基都進行預(yù)壓外，決定只對第九聯(lián)第PQH29-PQH30這一跨支架進行預(yù)壓，得出支架的彈性變形和非彈性變形值，以驗證地基處理和鋼管強度、剛度是否合格，經(jīng)以上計算，地基處理和支架性能均滿足要求。這樣其它不預(yù)壓的部位支架搭設(shè)都嚴(yán)格按照第九聯(lián)第PQH29-PQH30這一跨的方式進行。對該跨支架進行加載試驗及獲取的有效數(shù)值，對以后的箱梁的拋高值起到良好的指導(dǎo)及借鑒作用，以后各聯(lián)拋高數(shù)值按18㎜參考。這次加載試驗預(yù)壓取得了一定效果，達(dá)到了預(yù)期的目的。

2.4、支架預(yù)壓沉降觀測的目的是為了得出支架的彈性變形和非彈性變形的數(shù)值，將彈性變形數(shù)值確定為梁體預(yù)拱度，確保箱梁的線性，按照二次拋物線方式在模板底模設(shè)置預(yù)拱度（方向為上拱）。跨中位置預(yù)拱度值最大，往兩側(cè)墩柱方向預(yù)拱度值越來越小，理論上到墩柱支點處其值為0。建立x，y二維直角坐標(biāo)系，初步確定拋物線方程式為y=-（p/2000^2）*x^2+p。

X軸為沿橋中心線方向，原點為本跨箱梁的中點，本跨全長40m，則X的取值范圍為-20m≤x≤20m，P值為跨中最大預(yù)拱度，橋臺支座處、橋墩與箱梁固結(jié)處為零，按拋物線或豎曲線的計算確定。也就是預(yù)壓觀測確定的沉降量，在這里P取1.8㎝，按照以上二次拋物線方程式，能求得一跨中任一點的沉降預(yù)抬值。

5.4、施工過程及施工后監(jiān)測

施工過程監(jiān)測時如沉降數(shù)據(jù)發(fā)生異常必須停止一切作業(yè)，立即上報項目部，待查明原因采取相關(guān)補救措施后方可繼續(xù)施工。

為了檢查梁體實際的沉降情況在箱梁澆筑前要在箱梁內(nèi)預(yù)埋變形監(jiān)測點，在箱梁混凝土澆注時、預(yù)應(yīng)力張拉前后要全過程進行監(jiān)測，觀測箱梁標(biāo)高變化，并且做好每個監(jiān)測點的高程跟蹤表，隨時掌握情況，以便出現(xiàn)異常情況是能及時采取措施。

由觀測資料來看：箱梁的實際沉降量比預(yù)壓沉降量（110%加載）稍小，與100%加載基本相符，箱梁底面標(biāo)高及預(yù)拱度符合設(shè)計要求。

三、結(jié)束語

通過對崧澤高架路現(xiàn)澆箱梁沉降觀測和分析，提供了準(zhǔn)確的變形數(shù)據(jù)，不但使箱梁的線性接近于設(shè)計要求，而且也保證了施工期間的工程質(zhì)量，為同類現(xiàn)澆箱梁的施工提供了參考依據(jù)。

參考文獻(xiàn)：

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