節段梁預制臺座荷載試驗及沉降監測分析

張麟 楊康 王偉

摘 要：合理設計臺座并做好地基處理，確保制梁臺座沉降在允許范圍，是節段梁預制前的一項重要工作。本文以寧波舟山港主通道項目節段梁預制為依托，詳細介紹了臺座荷載試驗方案，沉降監測點合理布置及判定原則。本文設計了兩次加載方案，第一次加載試驗目的為消除非彈性變形，監測數據為0.87mm;第二次加載試驗匹配梁與現澆梁最大不均勻沉降值為0.08mm。隨機抽取10榀節段梁分析了混凝土澆筑前后最大沉降差為0.8mm，遠小于3mm要求，滿足預制臺座使用并保證了后續節段梁預制施工質量，希望為同類項目提供參考。

關鍵詞：節段梁;臺座;荷載試驗;沉降監測

中圖分類號：U655.54 ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ?文章編號：1006—7973（2020）08-0108-03

1 工程概述

寧波舟山港主通道項目非通航孔橋節段梁主要分為北側62.5m跨徑、南側62.5m跨徑及蟹浜灣大橋。節段梁均采用等高度單箱單室斜腹板斷面型式，上下行分幅布置，除墩頂塊二次現澆和各濕接縫采用現澆外，其余節段全部采用預制結構。主梁中心梁高3.60m，翼緣懸臂2.95m，懸臂端厚度20cm，懸臂根部厚度50cm，全橋箱梁頂板厚度均為28cm，跨中箱梁截面腹板厚45cm，底板厚27cm，根部箱梁截面腹板厚70cm，底板厚60cm。梁段長度一般為3.2m或3.5m。

臺座作為梁場臨建工程中最重要的分部工程之一，對后續節段梁預制質量產生重要影響。因此合理設計臺座形式，做好地基處理，確保制梁臺座沉降與變形在允許范圍，是節段梁生產前的重要準備工作[1]。

2荷載試驗方案

結合項目特點，選取62.5m跨預制臺座中最重梁段進行試驗及過程沉降觀測。為了保證試驗的有效性及可靠性，本次試驗分2次加載，第一次為整體均勻加載試驗，第二次為模擬預制施工工藝加載試驗[2]。

2.1臺座沉降監測點布置

為能夠更好了解臺座沉降情況，選取臺座中較有代表性的部位作為臺座長期沉降觀測測點。其中預制臺座沿臺座周圍共布置8個測點，測點編號為C1～C8，測點具體位置詳見圖1。

荷載采用分級加載方式。每級荷載施加后，分別按第10min、20min、30min、45min、60min測讀臺座沉降量，以后每隔30min測讀一次測點沉降量;當測點沉降速率達到相對穩定標準（連續2小時，每小時沉降量小于0.1mm）時，方可施加下一級荷載;在荷載加載完成后，24小時內測點沉降速率一直處于相對穩定標準，即可卸載[3];卸載前后測讀各測點標高;通過本次加載試驗，消除地基非彈性變形。在第一次加載試驗完成后，進行第二次加載試驗;最終測定待澆梁澆筑前后與匹配梁之間的不均勻沉降值[4]。

2.2第一次加載方案

本次試驗采用分級加載的方式進行加載，按照總荷載的50%、80%、100%、120%共分為4級加載。

2.3第二次加載方案

本次模擬預制施工工藝荷載情況，重點監測待澆梁澆筑前、后沉降量，分兩級加載方式進行試驗。

2.4 判定標準

當每級荷載測點沉降速率達到相對穩定標準（連續2小時，每小時沉降量小于0.1mm）后，記錄各測點標高，方可施加下級荷載[5]。預制臺座第一次加載試驗主要為消除非彈性變形。第二次加載試驗測定待澆梁澆筑前后與匹配梁之間的不均勻沉降值。當不均勻沉降值≤3mm時，則判定預制臺座滿足使用要求，否則，不滿足[6]。

3臺座沉降分析

3.1第一次加載沉降分析

1級加載（50%，195t）共觀測5次， 2小時內平均每小時沉降量最大點為0.06mm，達到穩定狀態，可進行下級加載。2級加載（80%，314t）共觀測3次，2小時內平均每小時沉降量最大點為0.75mm，達到穩定狀態。3級加載（100%，382t）共觀測3次， 2小時內平均每小時沉降量最大點為0.71mm，達到穩定狀態。4級加載（120%，476t）共觀測8次，3小時內平均每小時沉降量最大點為0.05mm，達到穩定狀態進行卸載。0荷載工況下共觀測3次，數據基本穩定。第一次加載試驗分四級加載，累計下沉量平均1.48mm，最大點2.07mm，卸載后總下沉量平均0.87mm，故消除非彈性變形量約0.87mm。

3.2 第二次加載沉降分析

第二次加載試驗分兩級加載，以消除非彈性變形量之后0荷載為原點進行臺座澆筑前后狀態對比，模擬預制工藝試驗。匹配梁位置測點C2、C7，現澆梁位置測點C3、C6。

試驗1為現澆梁未澆筑狀態，試驗2為已澆筑狀態，主要對比如下：

不均勻沉降差為：

C3-C2=0.93-0.9=0.03mm<3mm;

C7-C6=1.06-0.98=0.08mm<3mm;

綜上所述，最大不均勻沉降差為0.08mm<3mm，滿足預制臺座使用要求。

3.3節段梁實際澆筑狀態沉降分析

為驗證節段梁實際預制質量，取一個預制臺座為例，以該臺座在2年時間內澆筑157榀梁中隨機抽取10榀梁并對澆筑前后數據進行分析。以固定端模中點為原點A1，對匹配梁頂板預留中點A2進行差值分析，具體數據差值如下圖5。

由圖可知，節段梁澆筑前后最大不均勻沉降差為0.8m<3mm，滿足節段預制要求。

4結論

以實際工程為依托，對節段梁預制臺座進行荷載試驗，臺座沉降與變形在允許范圍內，表明臺座整體設計經濟、合理且荷載試驗取得較好的效果，為今后節段梁臺座荷載試驗提供借鑒。本文主要得到以下結論：

（1）基于經濟、適用等原則，優化臺座沉降監測點設置，其中預制臺座沿臺座周圍、澆筑中心線兩側共布置8個測點，可滿足荷載試驗需要。

（2）細化荷載試驗方案，第一次加載試驗目的是消除地基非彈性變形，第二次加載試驗測定待澆梁澆筑前后與匹配梁之間的不均勻沉降值。

（3）第一次加載試驗消除非彈性變形0.87mm，第二次加載試驗匹配梁與現澆梁最大不均勻沉降值為0.08mm及在臺座多次使用的情況下，節段梁預制過程中的不均勻沉降為0.8mm，均遠小于荷載試驗方案中不均勻沉降值3mm。

（4）隨機抽取10榀節段梁分析了混凝土澆筑前后最大不均勻沉降差為0.8m<3mm，滿足節段預制要求，保證了后續節段梁預制施工。

參考文獻：

[1]周勇，熊淑蘭.石濟鐵路客運專線辛集制梁場制梁臺座設計[J].中國鐵路，2015（08）：70-72.

[2]陳希剛，張寶堂，劉福高.高速公路預制梁場地基處理與計算[J].水利水電施工，2017（06）：79-86.

[3]余多多.CFG樁復合地基在箱梁預制場地基處理工程中的應用[J].國防交通工程與技術，2016，14（S1）：103-106.

[4]李榮且，彭楠楠.遂平制梁場沉降觀測[J].交通標準化，2010（19）：218-223.

[5]戴必輝. 大型箱梁制存梁臺座沉降計算分析和研究[D].長沙理工大學，2010.

[6]戴必輝，喻澤紅，王松.高速鐵路客運專線存梁臺座沉降計算分析[J].路基工程，2011（03）：41-44.