吳靜華
(河北省東光縣交通運(yùn)輸公路管理站)
淺談高速公路橋梁現(xiàn)澆箱梁預(yù)壓沉降測(cè)量觀測(cè)
吳靜華
(河北省東光縣交通運(yùn)輸公路管理站)
某高速百步互通立交橋上部結(jié)構(gòu)為現(xiàn)澆普通混凝土連續(xù)箱梁,箱梁采用搭設(shè)滿堂支架現(xiàn)澆施工,要求支架應(yīng)有足夠的強(qiáng)度、剛度和整體穩(wěn)定性。在澆筑混凝土前,應(yīng)對(duì)支架進(jìn)行預(yù)壓,預(yù)壓荷載為箱梁結(jié)構(gòu)自重的120%。
高速公路;現(xiàn)澆箱梁;預(yù)壓;沉降觀測(cè);預(yù)拱度
本橋位于某高速公路通道北岸接線百步互通內(nèi),中心樁號(hào)AK0+223.769。橋梁起點(diǎn)樁號(hào)為AK0+070.449,終點(diǎn)樁號(hào)為AK0+398.479,橋梁全長(zhǎng)328.03 m。
本橋共分四聯(lián),第一、二聯(lián)分別為3×30 m和4×30 m預(yù)應(yīng)力混凝土小箱梁,交角80°,橋?qū)?5 m;第三、四聯(lián)分別為4×16 m和3×16 m普通鋼筋混凝土現(xiàn)澆箱梁,交角90°;橋?qū)?5~15.75 m;下部結(jié)構(gòu)采用柱式墩臺(tái),鉆孔灌注摩擦樁基礎(chǔ)。箱梁采用搭設(shè)支架現(xiàn)澆施工,要求支架應(yīng)有足夠的強(qiáng)度、剛度和整體穩(wěn)定性。在澆筑混凝土前,應(yīng)對(duì)支架進(jìn)行預(yù)壓,預(yù)壓荷載為箱梁自重的120%。主要介紹左幅第三聯(lián)第8跨(7#墩~8#墩之間)的預(yù)壓情況,本跨梁體全長(zhǎng)16 m,上寬7.5~7.54 m,下寬4 m。為了保證混凝土澆筑施工安全穩(wěn)定性,在搭設(shè)滿堂支架前對(duì)地基進(jìn)行硬化處理,首先在地基兩側(cè)開挖50 cm×50 cm排水溝,排掉地基表面及地下水,然后翻曬、調(diào)平、碾壓,再鋪設(shè)兩層30 cm清宕渣(每層壓實(shí)度均達(dá)到92%以上),承載力達(dá)到要求后在澆筑15 cm的C25混凝土(振搗密實(shí))作為支架基礎(chǔ)。支架搭設(shè)在混凝土基礎(chǔ)上,支架鋼管上頂端安置槽形鋼框架,然后沿縱向在鋼框架的U形槽內(nèi)放置30 cm×20 cm下層方木,在其上沿橋橫向放置上層方木,上層方木上再安裝竹膠板底模。
施工過(guò)程中現(xiàn)澆箱梁沉降觀測(cè)有要求,通常堅(jiān)持以下五個(gè)原則。(1)找準(zhǔn)觀測(cè)點(diǎn)位,依據(jù)的基準(zhǔn)點(diǎn)對(duì)現(xiàn)澆箱梁沉降觀測(cè)點(diǎn)進(jìn)行仔細(xì)的分析,判斷是否穩(wěn)定。(2)觀測(cè)儀器必須先進(jìn)行校準(zhǔn),確保觀測(cè)數(shù)據(jù)的正確。(3)觀測(cè)人員的工作態(tài)度端正,技術(shù)專業(yè)。(4)觀測(cè)時(shí)的環(huán)境要協(xié)調(diào)。(5)觀測(cè)鏡位、觀測(cè)的方法需預(yù)先確定,這樣才能使得觀測(cè)合理。
沉降觀測(cè)精度的要求:通常在觀測(cè)中采用二等水準(zhǔn)觀測(cè)的方法,這種觀測(cè)要求水準(zhǔn)點(diǎn)的間距小于100 m,前后的視距也要小于30 m。
觀測(cè)中使用儀器、參與的人員要求:觀測(cè)中使用的儀器需精確,沉降觀測(cè)中通常使用精密水準(zhǔn)儀S2,水準(zhǔn)尺用因瓦尺,對(duì)于觀測(cè)的技術(shù)人員,在工作前要認(rèn)真熟讀操作規(guī)程,熟練掌握操作技巧,確保能快速、精確地完成每次觀測(cè)任務(wù)。
水準(zhǔn)基點(diǎn)的設(shè)置:由于本橋梁施工現(xiàn)場(chǎng)附近無(wú)可架設(shè)儀器的固定高地,只有根據(jù)需要將地面已有的水準(zhǔn)點(diǎn)引測(cè)到已施工完成的7#蓋梁擋塊頂混凝土上,涉及已引測(cè)的兩個(gè)水準(zhǔn)基點(diǎn)分別是DS32=3.478 m和GL7=8.927 m。7#蓋梁頂部斷面尺寸為長(zhǎng)1 370 cm和寬190 cm,滿足架設(shè)儀器及觀測(cè)要求。
為了確保施工質(zhì)量,控制好梁體預(yù)拱度的數(shù)值,所以我們會(huì)組織專業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行預(yù)壓沉降觀測(cè)。通常的處理措施是在箱梁模板底模設(shè)置預(yù)拱度,方式按照拋物線的方式(方向?yàn)樯瞎?,這樣做跨中位置預(yù)拱度的值為最大,預(yù)拱度值隨著往兩側(cè)墩柱方向會(huì)越來(lái)越小,按照測(cè)量理論而言,預(yù)拱度的值到墩柱支點(diǎn)該為0。通過(guò)以上原理來(lái)建立x,y二維直角坐標(biāo)系,確定拋物線方程式y(tǒng)=-ax2+b,圖形見(jiàn)圖1,沿橋中心線方向設(shè)置X軸,沿橋中心線方向的中點(diǎn)我們定位坐標(biāo)系的原點(diǎn),該項(xiàng)目的跨長(zhǎng)為16 m,因此x取值范圍(-8 m≤x≤8 m),b值為跨中最大預(yù)拱度,也就是本文要通過(guò)預(yù)壓觀測(cè)確定的沉降量。
圖1 預(yù)壓沉降觀測(cè)
(1)箱梁沉降觀測(cè)點(diǎn)布置。
技術(shù)人員對(duì)沉降點(diǎn)的設(shè)置主要分布在5個(gè)斷面上,他們分別為跨中、1/4跨和距墩柱支點(diǎn)1 m,這幾個(gè)斷面沿橫向布2個(gè)觀測(cè)點(diǎn),一般設(shè)置在距中心左右大概2 m處,這樣比較有利于觀測(cè)。本項(xiàng)共設(shè)置沉降觀測(cè)點(diǎn)10個(gè)。
(2)加載之前的原始標(biāo)高測(cè)量,此為第一期觀測(cè)數(shù)據(jù)HⅠ,其具體數(shù)據(jù)如表1所示。
表1 加載前的原始標(biāo)高數(shù)據(jù) m
(3)加載120%梁體自重的沙袋后,立即進(jìn)行觀測(cè),數(shù)據(jù)如表2所示。
表2 加載120%梁體自重沙袋后數(shù)據(jù) m
間隔1 d、2 d后分別再進(jìn)行測(cè)量,數(shù)據(jù)分別如表3、表4所示。待觀測(cè)點(diǎn)的相鄰沉降量在3 mm以內(nèi),說(shuō)明沉降趨于穩(wěn)定。
表3 間隔1 d后數(shù)據(jù) m
表4 間隔2 d后數(shù)據(jù) 單位:m
從以上數(shù)據(jù)可以看出,點(diǎn)位不再沉降。穩(wěn)定后的數(shù)據(jù)為第二期觀測(cè)數(shù)據(jù)HⅡ。
(4)卸載完成后,立即進(jìn)行觀測(cè),此為第三期觀測(cè)數(shù)據(jù)HⅢ,如表5所示。
表5 第三期觀測(cè)數(shù)據(jù) m
預(yù)壓過(guò)程中涉及的變形很多,也很復(fù)雜,主要考慮以下四個(gè)部分。
(1)承載地基:彈性變形+非彈性變形。
(2)支架鋼管:彈性變形+非彈性變形。
(3)木與木接頭承壓面:非彈性變形(參考數(shù)值3 mm)。
(4)木與鋼接頭承壓面:非彈性變形(參考數(shù)值2 mm)。
f=總體變形=總體彈性變形+總體非彈性變形=HⅠ-HⅡ。
f1=總體彈性變形=地基彈性變形+支架鋼管彈性變形=HⅢ-HⅡ。
f2=總體非彈性變形=地基非彈性變形+支架鋼管非彈性變形+3 mm+2 mm=HⅠ-HⅢ。具體數(shù)值見(jiàn)表6。
表6 變形的具體數(shù)值
求得f的平均值f均=107/10=11 mm,即為要求的跨中預(yù)拱度值。
求得f1的平均值f1均=38/10=4 mm;
求得f2的平均值f2均=69/10=7 mm。
現(xiàn)在已測(cè)出跨中預(yù)拱度值,還要將其按照拋物線的形式分配到本跨的任一個(gè)位置,這就要求解前面的方程式,可算得 a=0.000 172,b=0.011,則 y=-0.000 172x2+0.011(本式計(jì)算各參量都以m為單位,也可換算成mm),這樣就能求得一跨中任一點(diǎn)的沉降預(yù)留量。
本跨預(yù)壓裝載和卸載采用吊車起吊沙袋的方式進(jìn)行,共需要1 d時(shí)間,本橋共有4聯(lián)14跨,一聯(lián)至少也要6 d時(shí)間,本橋現(xiàn)澆段其他橋跨均按左幅第三聯(lián)第8跨進(jìn)行預(yù)壓,整個(gè)橋預(yù)壓需要24 d。
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U442
C
1008-3383(2012)11-0110-01
2012-06-12
吳靜華(1978-),女,助理工程師,從事橋梁工程施工技術(shù)研究。