孫曉邁

(中鐵十四局一公司，山東日照276800)

1 工程簡(jiǎn)介

廣深港鐵路350 km/h客運(yùn)專(zhuān)線ZH－1標(biāo)段內(nèi)預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋數(shù)量較多，其中最為常見(jiàn)的是三跨一聯(lián)的40 m+64 m+40 m連續(xù)梁。為保證橋梁能夠順利合龍并使成橋后結(jié)構(gòu)實(shí)際線形與理想線形基本吻合，必須對(duì)連續(xù)梁橋的施工全過(guò)程進(jìn)行線形監(jiān)控。以屏山涌特大橋跨金山互通f匝道40 m+64 m+40 m連續(xù)梁橋?yàn)槔?，橋址位于R2000緩和平曲線上，橋上設(shè)有聲屏障。該橋?yàn)閱蜗鋯问医孛嫘褪?，跨中和梁端處梁高?.05 m，橋墩處梁高為6.05 m，橋面寬度為13.4 m。采用掛籃懸臂澆筑施工法，先合龍邊跨再合龍中跨，每側(cè)有7個(gè)懸臂節(jié)段，最大懸臂長(zhǎng)度為31 m。

2 計(jì)算模型

采用MIDASCIVIL/2006軟件建立40 m+64 m+40 m連續(xù)梁有限元模型。利用正裝分析法，即按照橋梁結(jié)構(gòu)實(shí)際施工過(guò)程進(jìn)行建模計(jì)算，從而得到各個(gè)階段下結(jié)構(gòu)內(nèi)力和變形。全橋模型共計(jì)62個(gè)梁?jiǎn)卧?jì)算模型如圖1。施工全過(guò)程分為如下12個(gè)階段:

(1)第1～第8階段為懸臂施工階段，每個(gè)階段分為3個(gè)子階段，即移動(dòng)掛籃、澆筑混凝土及張拉縱向預(yù)應(yīng)力束;

(2)第9階段細(xì)分為若干個(gè)子階段，包括邊跨合龍，拆除邊跨掛籃以及張拉邊跨合龍束;

(3)第10階段細(xì)分為若干個(gè)子階段，包括中跨合龍，拆除現(xiàn)澆段支架、中跨掛籃以及拆除墩頂臨時(shí)約束，張拉中跨合龍束;

(4)第11階段為橋面二期恒載的鋪設(shè);

(5)第12階段為成橋后5年內(nèi)混凝土材料的時(shí)間效應(yīng)(收縮、徐變)。

建立模型之后，尚需通過(guò)試驗(yàn)測(cè)試箱梁混凝土的彈性模量、掛籃變形、現(xiàn)澆支架變形以及預(yù)應(yīng)力鋼束的摩阻系數(shù)，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果對(duì)計(jì)算模型進(jìn)行修正以準(zhǔn)確模擬結(jié)構(gòu)實(shí)際狀態(tài)。

3 線形監(jiān)控

通過(guò)有限元計(jì)算得到橋梁各節(jié)段理論立模標(biāo)高后，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)反饋標(biāo)高數(shù)據(jù)對(duì)后續(xù)澆筑節(jié)段的立模拋高和理論標(biāo)高進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，以減小后續(xù)施工節(jié)段的標(biāo)高誤差。

圖1 40 m+64 m+40 m連續(xù)梁有限元模型

3.1 高程測(cè)量

(1)要求在年平均氣溫附近且氣溫較恒定時(shí)測(cè)量標(biāo)高。一般可在早上6:30之前;

(2)在箱梁各節(jié)段端截面的結(jié)構(gòu)頂面布置5個(gè)高程測(cè)點(diǎn)，在端截面處底模上布置2個(gè)高程測(cè)點(diǎn)，測(cè)點(diǎn)布置如圖2。梁頂需設(shè)立短鋼筋作高程標(biāo)識(shí)點(diǎn)，梁頂面標(biāo)高測(cè)點(diǎn)設(shè)置1#～10#測(cè)點(diǎn)，邊測(cè)點(diǎn)距翼緣外端0.4 m，次外測(cè)點(diǎn)距翼緣外端3.0 m，中點(diǎn)在中軸線上;梁底測(cè)點(diǎn)A、B、C、D位于節(jié)段前端底部?jī)?nèi)側(cè)吊桿對(duì)應(yīng)處;

圖2 箱梁節(jié)段前端面高程測(cè)點(diǎn)布置圖

(3)每個(gè)節(jié)段的施工過(guò)程中測(cè)量3個(gè)工況下的標(biāo)高:混凝土澆筑前、混凝土澆筑后或預(yù)應(yīng)力鋼束張拉前、預(yù)應(yīng)力鋼束張拉后?，F(xiàn)場(chǎng)需同時(shí)測(cè)量當(dāng)前澆筑節(jié)段的梁底立模標(biāo)高、梁頂標(biāo)高與之前澆筑所有梁段的梁頂標(biāo)高。

3.2 拋高計(jì)算

立模拋高計(jì)算公式:

式中f1為掛籃彈性變形，包括掛籃桁架變形、吊桿變形、模板變形;f2為掛籃塑性變形，包括連接鉸、錨固點(diǎn)和模板處的空隙等非彈性變形，基本可通過(guò)預(yù)壓來(lái)消除;f3為恒載變形，包括考慮施工過(guò)程的自重、二期恒載、預(yù)應(yīng)力、收縮、徐變、結(jié)構(gòu)體系轉(zhuǎn)換等產(chǎn)生的純位移;f4為施工荷載變形，包括掛籃荷載、吊籃荷載、臨時(shí)荷載作用產(chǎn)生的變形;f5為設(shè)計(jì)活載(雙線ZK活載)產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)撓度的1/2;f6為施工誤差修正項(xiàng)。若立模時(shí)環(huán)境溫度偏離年平均溫度，則另需對(duì)溫度影響進(jìn)行修正。式(1)中負(fù)號(hào)表示拋高方向與變形方向相反。

梁頂立模標(biāo)高計(jì)算公式:

式中H為梁頂立模標(biāo)高;H0為梁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高;f為立模拋高。

3.3 監(jiān)控結(jié)果

經(jīng)各節(jié)段梁底立模標(biāo)高數(shù)據(jù)匯總分析，44#墩側(cè)梁底立模標(biāo)高施工誤差平均值為－2.9 mm，標(biāo)準(zhǔn)差為11.5 mm;45#墩側(cè)梁底立模標(biāo)高施工誤差平均值為－8.3 mm，標(biāo)準(zhǔn)差為14.8 mm。邊跨合龍前梁頂標(biāo)高數(shù)據(jù)匯總見(jiàn)表1，從表中數(shù)據(jù)可知44#墩側(cè)梁頂標(biāo)高誤差平均值為0.2 mm，標(biāo)準(zhǔn)差為12.8 mm;45#墩側(cè)梁頂標(biāo)高誤差平均值為3.5 mm，標(biāo)準(zhǔn)差為11.6 mm。

圖3和圖4為7#節(jié)段懸臂施工各階段(包括立模后、澆筑混凝土后、張拉縱向預(yù)應(yīng)力束后)梁頂高程誤差(實(shí)測(cè)高程與理論高程之差)，可見(jiàn)已施工節(jié)段的高程誤差十分穩(wěn)定，說(shuō)明線形誤差主要來(lái)源于立模施工誤差。

圖3 44#墩側(cè)7#節(jié)段懸臂施工各階段梁頂高程誤差

圖4 45#墩側(cè)7#節(jié)段懸臂施工各階段梁頂高程誤差

表1 跨金山互通f匝道橋邊跨合龍前梁頂標(biāo)高匯總

4 結(jié)束語(yǔ)

監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)表明橋梁總體線形較為理想。金山互通f匝道橋在邊跨合龍前的梁頂高程誤差基本可控制在±20 mm之內(nèi)，且誤差分布為波動(dòng)狀態(tài)，始終沒(méi)有發(fā)散趨勢(shì)。若現(xiàn)場(chǎng)立模施工精度能夠得到進(jìn)一步保證，則梁頂高程誤差可控制在±5 mm之內(nèi)。

[1]雷俊卿.橋梁懸臂施工與設(shè)計(jì)[M].北京:人民交通出版社，1999

[2]范立礎(chǔ).預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋[M].北京:人民交通出版社，1988

[3]TB 10002.1－2005鐵路橋涵設(shè)計(jì)基本規(guī)范[S]

[4]TB 10002.3－2005鐵路橋涵鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S]