高速鐵路懸澆連續(xù)梁線性監(jiān)控技術(shù)

周 燁

（中鐵二十五局集團，廣東 廣州 510000）

1 線性監(jiān)控的原理及意義

預應力混凝土連續(xù)梁施工在成橋后是否與設(shè)計相吻合，與連續(xù)梁施工過程中的結(jié)構(gòu)內(nèi)力狀態(tài)、整體線型及選擇合適的施工方法有著必然的關(guān)系。當預應力混凝土連續(xù)梁選擇對稱懸澆掛籃的方法進行施工時，其結(jié)構(gòu)體系會因為施工進度的推進而不斷發(fā)生改變。在施工過程中，由于多種因素的影響，造成連續(xù)梁結(jié)構(gòu)受力和變形起伏較大，如不采取有效的控制措施，就會因為施工誤差的不斷累積造成連續(xù)梁建成后的整體受力狀態(tài)和線形嚴重偏離設(shè)計目標，從而影響到連續(xù)梁的整體可靠性。線性監(jiān)控能夠判斷連續(xù)梁受力以及變形狀態(tài)是否超限，從而讓施工人員及時做出修正措施，因此在施工過程中必須進行嚴格的線性監(jiān)控。

2 線性監(jiān)控的主要內(nèi)容

線性監(jiān)控主要就是反復地進行“檢測-收集-分析比較-調(diào)整”這幾項工作，為監(jiān)測施工、改進設(shè)計、確保結(jié)構(gòu)在施工過程中的安全與適用，提供了重要的手段。其主要內(nèi)容如下：

（1） 在施工過程中及時收集梁體的幾何尺寸、各節(jié)段重量、混凝土彈模、混凝土收縮徐變、施工荷載以及溫度等參數(shù)，在典型斷面安裝應力、撓度觀測點，在幾種典型工況下對結(jié)構(gòu)應力和變形進行監(jiān)測。

（2） 在每一個節(jié)塊施工之前和施工過程中都要對結(jié)構(gòu)進行詳細的計算并做分析，對施工過程中每個階段也要進行詳細的變形計算和受力分析。

（3） 分析結(jié)構(gòu)的施工狀態(tài)與設(shè)計狀態(tài)之間的偏差。

（4） 在實際的施工過程中，要不斷修正計算參數(shù)并計算橋梁結(jié)構(gòu)狀態(tài)，使梁體各節(jié)段完工后的狀態(tài)與設(shè)計理想的狀態(tài)之間的誤差控制允許范圍之內(nèi)，以便確定下一階段的施工參數(shù)，即掛籃模板的標高。

3 工程實例

3.1 項目概況

跨京珠西線特大橋位于湖南省湘潭縣鶴嶺鎮(zhèn)響塘鄉(xiāng)稠泉村，全橋位于直線上。連續(xù)梁體為單箱單室、變高度、變截面結(jié)構(gòu)，頂寬12m，底寬為6.7m。該橋連續(xù)梁共分47 個節(jié)段，其中2 個0#塊在34#、35#主墩上采用支架法現(xiàn)澆，長12m；1#-10#梁段為懸澆節(jié)段，長度分別是2.7m*2+3.1m*1+3.5m*7；2 個12# 塊為邊跨現(xiàn)澆段，長度7.75m，在33#、36#墩上用支架法現(xiàn)澆；2 個邊跨合攏段及1 個中跨合攏段，合攏段長度均為2m。

3.2 軸線控制及立模標高確定

梁體軸線偏移控制，應先設(shè)置好觀測標，在梁體兩側(cè)距離端頭15cm 的位置埋設(shè)3 個觀測標，分別位于梁體中心及上、下游的懸臂翼緣板頂部，觀測標使用Φ16 的光圓鋼筋，下部預埋在梁體內(nèi)，上部外露出梁頂面5cm，頂部磨平刻十字絲。采用全站儀測設(shè)中心線，測量精度控制≤±5mm，每施工完一個節(jié)段后須測量該節(jié)段上的3 個觀測點的坐標。

連續(xù)梁線形與主梁掛籃模板標高密切相關(guān)，確定了主梁掛籃模板標高，就能控制主梁的線形，因此主梁掛籃模板標高對于懸澆連續(xù)梁整體線形來說起著關(guān)鍵性作用。梁段掛籃模板標高主要通過下面公式計算得出：

其中：H 施-連續(xù)梁施工時模板頂?shù)臉烁撸籋 0 -連續(xù)梁混凝土頂面設(shè)計標高；f s -連續(xù)梁從開工到完工的位移累計值，向下為負；f m -連續(xù)梁的活載預拱度，取活載最大位移的1/2 ；f g -掛籃變形產(chǎn)生的撓度；△-模板高程修正值。

3.3 主梁的撓度監(jiān)測、溫度觀測及應力監(jiān)測

3.3.1 撓度監(jiān)測

在每一個懸澆施工節(jié)段布設(shè)一個監(jiān)測斷面來觀測撓度，首先在掛籃腹板底部兩側(cè)設(shè)置2 個觀測點以控制掛籃模板的標高，當該節(jié)段混凝土澆筑完成后2 個觀測點則轉(zhuǎn)移至底板頂部，再結(jié)合每個截面梁頂前端10cm 處埋設(shè)的4 個觀測點共同用于梁體撓度監(jiān)測，如圖1 所示。

標高測量時間最好選在當天溫度差值比較小的時間段進行，陰天可選任意時間段，晴天則要在晚上12:00 至清晨6:00 時間段。主梁撓度需要在以下五種工況時進行觀測：①掛籃模板安裝就位后測量掛籃底模標高；②綁扎鋼筋完成后，混凝土澆注前，再次復測掛籃底模標高；③每節(jié)梁體混凝土澆注完成后0.5d 內(nèi)，對上述新澆注梁段的6 個觀測點標高進行測量；④每節(jié)梁體混凝土養(yǎng)護時間已超過5d、預應力張拉前0.5d，對新澆注梁段6 個觀測點再次進行測量；⑤在本節(jié)段模板拆除且梁體預應力筋張拉完成后，立即對已完工的各節(jié)段測點再次進行測量。

施工中測量控制精度應符合下列要求：①掛籃底模標高實際與理論差值≤3mm；②懸臂梁段的頂面高程偏差應在＋15mm～－5mm 之間；③梁段澆筑完成后中線實際與設(shè)計差值≤15mm；④相鄰兩節(jié)梁段之間的錯臺≤5mm；⑤兩懸臂梁端頭在合攏前相對高差≤15mm。

圖1 梁體標高控制測點橫向布置(單位：m)

3.3.2 溫度觀測

溫度是影響主梁撓度的最主要的因素之一。為了摸清箱梁截面內(nèi)外溫差和溫度在截面上的分布情況，在梁體上選擇一個應變測試斷面（盡量選擇靠近墩梁固結(jié)處的斷面） 作為主梁溫度場監(jiān)測斷面，在截面布置溫度觀測點，施工期間選擇有代表性的天氣（陰天、晴天、雨天） 進行24h 連續(xù)觀測，每2h 記錄一次，以獲得準確的溫度變化規(guī)律。

3.3.3 應力監(jiān)測

應力監(jiān)測就是在主梁的控制截面埋設(shè)振弦式應變計，對主梁控制截面進行應變監(jiān)測，以掌握主梁控制截面的應力情況，出現(xiàn)異常，及時預警。

主梁取5 個重點監(jiān)測斷面，選擇在軸力、彎矩較大的重點斷面位置（即該橋主墩上的0#塊、1#塊、10#塊） 用于監(jiān)控施工過程中梁內(nèi)的受力情況。應力觀測頻率為每個梁段混凝土澆注完畢后及預應力張拉完畢后各測試一次，合攏前后等重大施工狀態(tài)下也均要各作測試一次。主梁截面上的應力測點布置如圖2 所示。

圖2 主梁應變測試斷面測點布置示意圖

3.4 其它注意事項

為確保線性監(jiān)控工作的準確順利進行，要在現(xiàn)場對混凝土取樣進行混凝土的彈性模量和容重測試，還需要測量與連續(xù)梁相關(guān)橋墩的垂直度與箱梁節(jié)段截面實際尺寸。當現(xiàn)澆段完成支架搭設(shè)和底模安裝后應進行超載預壓試驗，防止支架沉降影響標高的準確性。在每次掛籃正式拼裝完成后也要對掛籃進行預壓試驗，確認掛籃的安全性，掌握掛籃彈性與非彈性變形的大小程度，并記錄好預壓的相關(guān)試驗數(shù)據(jù)，以便更好地指導掛籃模板標高，為線性監(jiān)控工作提供可靠的參考數(shù)據(jù)。

3.5 結(jié)果分析

該橋連續(xù)梁施工嚴格執(zhí)行了施工前制定的線性監(jiān)控實施方案，做好監(jiān)控測量、數(shù)據(jù)收集，對比分析各項工作，順利地完成了各合攏斷和體系轉(zhuǎn)換。經(jīng)過施工中的線性監(jiān)控，該橋連續(xù)梁的整體線形以及高程基本與設(shè)計相符，取得了理想的效果。各節(jié)段的高程誤差小于+9mm，梁體中軸線實際與設(shè)計的最大偏差值<8mm，兩懸臂梁端頭在合攏前相對高差值為10mm，均符合高速鐵路橋涵工程質(zhì)量驗收標準要求。在每一個懸澆節(jié)塊的施工中，通過不斷的監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)了標高和中線存在的偏差并予以修正，這樣既減少了掛籃模板以及鋼筋安裝過程中出現(xiàn)反復調(diào)整的次數(shù)，節(jié)約了工期，也確保了橋梁完工后整體線形的美觀。

4 結(jié)語

本橋連續(xù)梁工程通過采用上述方法進行監(jiān)控，取得了良好的線形效果。線性監(jiān)控技術(shù)對懸澆連續(xù)梁的施工質(zhì)量有較大的影響，施工過程中要重點對梁體的受力和變形隨時進行監(jiān)測和控制，發(fā)現(xiàn)問題及時糾正，以保證連續(xù)梁的成功修建和投入運營。