预应力变截面连续箱梁桥施工监控与挂篮试验研究

2015-06-21易秋娟周亚鸿

黑龙江交通科技 2015年10期

关键词：挂篮箱梁大桥

易秋娟，周亚鸿

(湖南省湘筑工程有限公司)

预应力变截面连续箱梁桥施工监控与挂篮试验研究

易秋娟，周亚鸿

(湖南省湘筑工程有限公司)

基于对X大桥施工步骤的分析，剖析了该大桥的施工监控过程，并对X大桥的自架体系釆用菱形挂篮进行试验算，为各梁段的悬臂浇筑的施工控制提供了可靠依据。

施工监控;挂蓝实验;预应力

1 工程简介

X大桥是某高速公路上一座大型桥梁，X河水面宽123 m，桥梁路线与河道夹角为70°。桥梁全宽34.5 m，通航孔净空高度10 m，堤顶道路净空高度4.5 m。主桥采用四跨50+80+ 80+50 m变截面连续箱梁，釆用悬臂浇筑施工;引桥上部结构采用标准跨径30 m预应力混凝土小箱梁，其余梁联釆用预应力混凝土现绕箱梁;基础采用桩基础。

2 施工步骤分析

第一步:施工主墙墩身，在主墩承台上立0#块临时支架，在支架上搭建0#块模板，绑扎钢筋，做好浇筑准备工作，并做好临时固结壤的临时约束安装工作。

第二步:拼装挂篮同时预压，以便清除非弹性变形，做挂篮试验，作为估计其变形的重要依据。确定1#块的立模标高并调好模板，绑扎钢筋，对称浇筑1#块混凝土，悬臂浇筑时应对称进行，混凝土超方量必须低于2.5%，最大不平衡重必须低于1.5 m3混凝土重量。

第三步:挂篮前移。确定2#块的立模标高并调好模板，绑扎钢筋，绕筑2#块。张拉纵向顶板预应力钢束T3和底板预应力钢束F3，张拉横向预应力筋，张拉腹板竖向预应力筋，管道压架密封。

第四步:重复之前的步骤，直至9#块完成。

第五步:拆除悬臂绕筑挂篮，安装边跨合拢支架，于T结构两悬臂端施施加与合拢段混凝土1/2的重量。

第六步:拼装中跨合拢吊架，注意各平衡配重设置，在跨中悬臂段各加合拢段混凝土一半的配重。

第七步:安装护栏、泄水管、伸缩缝，绕筑桥面铺装。护栏的安装宜从桥壞向跨中进行。

3 施工监控分析

3.1 线形控制

(1)箱梁平面线形控制

该桥的平面线形控制主要是对每施工一个箱梁节段的监控，桥轴线的实际平面坐标与设计的是否吻合。

测点布置:在每一节段主梁的中心线及两侧，预埋主梁中心线控制点三个，通过观测坐标来控制主梁的中心线，从而控制主梁轴线的偏差，确保主桥轴线的顺利合拢。

观测仪器:采用瑞士徕卡TC702全站仪，测角精度:2"，测距精度:2+2ppm，通过多测回观测点位中误差不超过mm。

(2)箱梁高程控制

在箱梁悬臂施工过程中，对高程的控制是施工控制中的重点部分。而高程控制的目的在于能够准确提供每个箱梁节段的立模标高。所有计算与数据分析都是在以此目的进行。

测点布置:纵桥向每施工节段设一测量截面，每个测量截面布置6个测点，底板上3个测点，桥面上3个测点，同时观测已浇段主梁的挠度。

测量仪器:采用Dini 12电子水准仪配铟钢条码尺，测量精度在±0.3 mm/km以内。

应力监控指的主要是对上部箱梁结构应力的监测。本次施工控制应力控制针对的是截面正应力。

(1)应力监控方法

本桥梁结构应力的监控是在控制断面上预埋应力传感器，随后在施工过程中分阶段测量其瞬时效应差，同时分析实测值和理论值的差异，从而确定结构的安全性。

(2)断面布置

X大桥主桥全长260 m，主桥箱梁的应力测点布置本着“少而精”的原则布置。主要测点断面选择在桥梁结构不利位置。此河大桥单幅，箱梁根部共6个断面，中跨5断面(约中跨1/4断面)共4个断面，边跨7＇断面(约边跨1/2断面)共2个断面，边跨合拢断面共2个断面，中跨合拢断面共2个断面，单幅总共16个断面，两幅总共32个断面。

(3)测点布置

在延续性护理之后进行肢体运动功能的评分，总分为100分，得分60分到100分判定为恢复很好，得分40分到60分判定为恢复效果一般，得分40分以下判定为恢复效果不好，本次研究中的治疗效果采用很好+一般的形式计算[4]。

每个断面测点，都根据结构受力特点对其进行了优化。应力监测阶段从梁段0开始，逐段监测，一直到成桥阶段。各个阶段测量都需要及时反应出大桥的工作状态，从而确保施工安全。

(4)传感器的埋设

用细距丝或尼龙扣带将传感器捆绑在测点的纵向钢筋上，绑扎位置要避开混凝土和振捣棒的直接冲击。传感器的两个端头紧贴在绑扎的钢筋上，使传感器中间部位处于悬空状态。

(5)测量仪器

传感器采用YKYB－1157型埋入式振弦应变计，读取采用YKMS－2101型综合测试仪。

3.3 温度监测

温度对箱梁的挠度有着重大影响，许多专家学者也对此进行了大量研究，然而还没有有效且可行的理论方法考虑温度影响。而且温度无法准确预测，需要不断观测修正温度影响。

由于本桥施工控制所釆用的传感器同样可以测量温度，所以温度监测的测点布置与应力控制的测点相同。传感器的测量精度为±0.5℃。

4 挂篮试验

4.1 X大桥挂篮设计

X大桥的自架体系釆用菱形挂篮，挂篮的主要结构参数:菱形架各杆件采用双I32普通热乳槽钢组焊，前横梁由双I40工字钢组焊，中门架由120120方管与12060方管组焊，底托系统前、后托梁由双I40工字钢组焊，底纵梁由132工字钢组焊。

4.2 试验目的(1)实测挂篮的弹性变形和非弹性变形值，验证实际参数和承载能力，检验挂篮质量是否满足设计要求，确保挂篮的使用安全;(2)使用模拟压重对结构进行检测，从而清除拼装非弹性变形;(3)根据测得的弹性变形参数，找出挂篮弹性变形与荷载大小之间的线性关系，用于推算挂篮在各悬涕段的竖向位移，为悬灌段施工高程控制提供可靠依据; (4)根据试验找出相关问题，总结相应的经验，为之后挂篮设计与施工提供优化方案。

4.3 X大桥挂篮试验加载

挂篮安装好后，根据梁段最大混凝土量计算预压配重，实测挂篮变形量并与理论计算量对比，作为线形控制依据之一，并按最不利荷载状态下的模拟试验。X大桥悬绕最重梁段为梁段5，混凝土体积64.1 m3，重170 t，临时荷载约1.0 t，预压时按梁段重量的120%控制，即预压重量为205.2 t。

在加载之前，需要在底模后横梁与墩身混凝土之间安装上安装双层废旧轮胎，从而确保能够防止由于底模系统的摆动从而造成壤身混凝土的损坏。

挂篮预压采用砂袋及混凝土配重块预压，按分级加载进行0～50%～100%～120%。

4.4 X大桥挂篮试验測点布置

为了获得更准确的挂篮试验的数据，充分了解挂篮变形量和荷载大小之间的关系，准确估计后面各个施工阶段的预拱度值，选择的测点应具有代表性，且反应挂篮各部分的变形情况。

4.5 X大桥挂篮试验结果分析

本次挂篮试验是对X大桥右幅16#墙梁段1挂篮的模板进行了试验，本次桥梁的施工控制对模板的底板和翼缘分别计算挂篮变形。对模板的底板和翼缘的回弹量分别取平均值后的数据见表1。