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        摩洛哥布里格里格河谷斜拉橋主梁線形監(jiān)控測量技術(shù)

        2016-01-07 03:40:11賈鴻正
        交通科技 2015年5期
        關(guān)鍵詞:合龍線形主梁

        賈鴻正

        (中鐵大橋局集團(tuán)第六工程有限公司測繪公司 武漢 430100)

        摩洛哥布里格里格河谷斜拉橋主梁線形監(jiān)控測量技術(shù)

        賈鴻正

        (中鐵大橋局集團(tuán)第六工程有限公司測繪公司武漢430100)

        摘要主梁線形控制是大跨度斜拉橋施工監(jiān)控的重要部分,以摩洛哥布里格里格河谷斜拉橋?yàn)楣こ瘫尘?,對斜拉橋施工監(jiān)控中的關(guān)鍵測量技術(shù)進(jìn)行了闡述。主要內(nèi)容包括:平面基準(zhǔn)、高程基準(zhǔn)的建立,合龍時(shí)段的選擇,主梁線形隨溫度、時(shí)間的變化曲線。介紹了在主梁施工過程中采取橋上、橋下2套高程系統(tǒng)分別對主梁標(biāo)高進(jìn)行控制,并最終滿足2主塔間高程的貫通條件,實(shí)現(xiàn)順利合龍。

        關(guān)鍵詞斜拉橋線形控制網(wǎng)

        1工程概述

        摩洛哥布里格里格河谷斜拉橋橋長951.66 m,主橋?yàn)?83 m+376 m+183 m的3跨雙塔雙索面斜拉橋。 P1,P2號(hào)橋塔立面總高度分別為197.45 m和185.05 m,全橋結(jié)構(gòu)見圖1。該橋是世界上第一座采用空間曲線形橋塔的斜拉橋,塔柱在順橋向及橫橋向均分離,最后在塔頂匯合,成

        為一個(gè)鉆石形的組合結(jié)構(gòu),這種設(shè)計(jì)不僅有效地增加了橋塔的縱向及橫向剛度,而且建筑造型優(yōu)美。

        主梁采用混凝土邊主梁和金屬橫梁的結(jié)合,見圖2,上鋪混凝土預(yù)制板,每8 m一個(gè)節(jié)段,這種主梁形式有效地減輕了橋梁上部結(jié)構(gòu)的自重,充分發(fā)揮了混凝土、鋼2種材料的特性,經(jīng)濟(jì)合理。目前這種疊合梁形式在國外僅有3座,在同類型橋梁中居世界第一。

        圖1 摩洛布里格里格河谷斜拉橋立面布置圖(單位:m)

        圖2 主梁示意圖

        2主梁懸臂施工平面及高程測量控制

        為了保證主梁懸臂澆筑的質(zhì)量和安全,控制好每一梁段施工的中線位置和標(biāo)高,保證懸臂澆筑施工中平面和高程差控制在設(shè)計(jì)要求的范圍之內(nèi),制定了主梁施工的平面和高程控制實(shí)施細(xì)則,并按此細(xì)則進(jìn)行施工全過程的測量監(jiān)控。

        2.1 平面控制網(wǎng)的建立

        為滿足主梁合龍高精度定位測量的要求,保證施工的通視條件,在全橋控制網(wǎng)(B16,B18)的基礎(chǔ)上,在橋址附近布設(shè)了9個(gè)穩(wěn)定的強(qiáng)制觀測墩,組成高精度加密控制網(wǎng),見圖3,通過GPS構(gòu)建多個(gè)大地四邊形觀測網(wǎng),經(jīng)精密平差計(jì)算的平面坐標(biāo)值作為施工的控制基準(zhǔn)[1-2]。

        圖3 控制網(wǎng)示意圖

        2.2 高程控制網(wǎng)的建立

        針對主梁施工中各個(gè)工況的監(jiān)控,高程控制網(wǎng)建立橋下、橋上2套高程系統(tǒng),起始點(diǎn)均為全線高程控制點(diǎn)B18(橋南岸)、B16(橋北岸)。橋下面1套高程系統(tǒng)主要控制主梁施工過程中塔柱、承臺(tái)的沉降觀測;橋上面1套高程系統(tǒng)布設(shè)在0號(hào)塊,對主梁各節(jié)段懸澆過程梁底標(biāo)高進(jìn)行控制。

        橋上面1套高程系統(tǒng)是采用全站儀三角高程法直接測得,為了保證高程點(diǎn)的精度,主梁每施工1個(gè)節(jié)段,對0號(hào)塊基準(zhǔn)點(diǎn)高程值進(jìn)行1次觀測,時(shí)刻注意高程差值的變化。在主梁合龍前3個(gè)節(jié)段,用Leica DNA03電子水準(zhǔn)儀對0號(hào)塊的高程基準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行1次全橋的高程貫通測量,聯(lián)測值與三角高程測得的值最大只差15 mm,這在施工中的精度已經(jīng)是非常高了。實(shí)踐證明,采用全站儀三角高程法控制雙塔主梁獨(dú)立施工,并且最后滿足合龍閉合條件的設(shè)想是成立的。

        主梁的0號(hào)塊基準(zhǔn)點(diǎn)布置見圖4?;鶞?zhǔn)點(diǎn)標(biāo)志可用直徑16 mm螺紋鋼筋制作,分別在南北兩側(cè)各布置1個(gè),便于施工和校核?;鶞?zhǔn)點(diǎn)鋼筋露出頂面混凝土約1 cm,露出上部加工磨圓并涂上紅油漆作標(biāo)記。

        圖4 0號(hào)塊基準(zhǔn)點(diǎn)布置示意圖

        主梁線形的好壞主要是通過梁底標(biāo)高來決定的。主梁各懸臂施工梁段的測點(diǎn)布置見圖5。根據(jù)梁型特點(diǎn),每個(gè)懸澆梁節(jié)段各設(shè)2個(gè)測點(diǎn),以主梁中線為準(zhǔn)對稱布置。測點(diǎn)離節(jié)段前端面20 cm處,測點(diǎn)既為主梁的標(biāo)高控制點(diǎn)又是撓度變形觀測點(diǎn)[3]。

        在主梁埋設(shè)的鋼筋測點(diǎn)長度為2.08 m,混凝土施工后露出梁面3 cm。加固時(shí)必須與主梁上、下層鋼筋焊接牢固,其底端要抵緊底模板,這樣才能真實(shí)反映梁底高度。在混凝土施工中嚴(yán)禁踩踏、碰撞。所有控制基準(zhǔn)點(diǎn),其使用期為主梁整個(gè)懸臂澆筑施工期。故應(yīng)對所有基準(zhǔn)點(diǎn)和測點(diǎn)加以保護(hù),不得損壞和覆蓋。

        圖5 梁段測點(diǎn)布置示意圖(單位:mm)

        3主梁的施工控制

        在懸臂施工過程中,隨著主梁節(jié)段的增加,結(jié)構(gòu)體系不斷變化,每一節(jié)段的增加都對現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和線形產(chǎn)生影響,并最終影響成橋后的結(jié)構(gòu)內(nèi)力和線形。因此,通過對關(guān)鍵部位和重要工序的嚴(yán)格監(jiān)測和控制,準(zhǔn)確給定和及時(shí)調(diào)整梁端立模標(biāo)高,優(yōu)化施工方案和施工工藝,確保合龍精度,消除可能對結(jié)構(gòu)安全和施工安全產(chǎn)生影響的不利因素,使成橋后的結(jié)構(gòu)內(nèi)力和線形滿足設(shè)計(jì)要求。

        根據(jù)大橋的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、設(shè)計(jì)要求和施工方法,全橋要進(jìn)行5次張拉(T1~T5)。在主梁混凝土施工過程中斜拉索要進(jìn)行3次張拉:①主梁鋼筋綁扎完穿索時(shí)進(jìn)行第1次張拉;②在主梁混凝土澆筑一半時(shí)進(jìn)行第2次張拉;③在掛籃與主梁索力轉(zhuǎn)換完成后進(jìn)行第3次張拉。在整個(gè)橋面瀝青面層鋪裝完后進(jìn)行第4次張拉,主橋在運(yùn)營3年后根據(jù)整個(gè)主橋的線形情況,進(jìn)行第5次斜拉索索力的調(diào)整。根據(jù)上述內(nèi)容,確定本橋的施工監(jiān)控主要內(nèi)容是:應(yīng)力測量、撓度復(fù)核、施工過程的仿真計(jì)算、立模標(biāo)高的確定與調(diào)整等5個(gè)方面。

        3.1 主梁立模標(biāo)高的計(jì)算與測量

        根據(jù)主梁設(shè)計(jì)圖紙和施工組織設(shè)計(jì),應(yīng)用施工監(jiān)控的計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行整個(gè)主梁懸澆施工過程計(jì)算。

        在施工期間,根據(jù)各節(jié)段施工的實(shí)際情況以及有關(guān)實(shí)測資料采集,對理論計(jì)算值進(jìn)行調(diào)整, 提供主梁節(jié)段立模標(biāo)高,以及相關(guān)工況時(shí)的計(jì)算值。立模標(biāo)高為

        式中:Hlm為立模標(biāo)高;Hsj為設(shè)計(jì)標(biāo)高;Hygd為預(yù)拱度;fgl為掛籃變形值;fxz為修正值(根據(jù)前一節(jié)段施工誤差,進(jìn)行強(qiáng)制修正)[4]。

        隨著主梁懸臂節(jié)段的增加,尤其是在12節(jié)以后(共20節(jié)),主梁線形控制越來越困難,橋面荷載對主梁標(biāo)高的影響越來越大。在立模標(biāo)高測量時(shí),汽車吊必須退后施工節(jié)段以后3個(gè)節(jié)段,此要求也包括T1~T3張拉時(shí)以及竣工測量狀態(tài)。同時(shí)要求,梁面上堆放荷載必須集中清理堆放于施工節(jié)段以后5個(gè)節(jié)段。

        3.2 主梁的施工監(jiān)測

        主梁當(dāng)前懸澆節(jié)段的施工掛籃初步就位后, 先根據(jù)混凝土邊主梁底板特征點(diǎn),采用全站儀進(jìn)行懸澆節(jié)段平面位置放樣,安裝底模、側(cè)模。然后,根據(jù)主梁節(jié)段立模標(biāo)高通知單,通過調(diào)整掛籃前后吊桿高度等方法使底模標(biāo)高滿足通知單要求,誤差不應(yīng)該大于±10 mm(高程)和±10 mm(中軸線位置)。

        根據(jù)設(shè)計(jì)要求,主梁每一節(jié)段懸臂施工過程中,測量小組應(yīng)對梁底進(jìn)行以下工況的高程測量:①第N節(jié)段2根鋼橫梁和底模安裝完成;②鋼筋、側(cè)模板安裝完成;③第1次斜拉索張拉完成T1;④混凝土澆筑約30%;⑤混凝土澆筑約50%;⑥第2次斜拉索T2張拉過程(約10 min觀測1次);⑦混凝土澆筑完成(100%);⑧牽索掛籃前移4 m后;⑨第3次斜拉索T3張拉前;⑩第3次斜拉索T3張拉后;○11第N+1節(jié)段第1根鋼橫

        梁安裝完成;○12牽索掛籃再前移4 m后。

        在各分項(xiàng)觀測中,若實(shí)測梁段的標(biāo)高值與預(yù)測標(biāo)高計(jì)算值差值大于15 mm時(shí),應(yīng)進(jìn)一步核實(shí)測量結(jié)果并及時(shí)向施工監(jiān)控組匯報(bào),待監(jiān)控組認(rèn)可測量結(jié)果后,方可結(jié)束測量工作。

        3.3 主梁合龍監(jiān)測

        (1) 合龍溫度的確定。當(dāng)主梁施工到合龍段時(shí),為了保證中跨主梁順利合龍和線形控制要求,對中跨合龍段兩端進(jìn)行1次懸臂標(biāo)高的24 h跟蹤測量(每2 h測1次),變化曲線見圖6,同時(shí)量測相應(yīng)的氣溫變化值。摩洛哥當(dāng)?shù)?月份的氣溫在15~25℃之間,這為合龍?zhí)峁┝藰O為有利的條件。在澆筑混凝土前,要先對合龍段兩端用千斤頂對頂,抵消成橋后混凝土收縮、徐變產(chǎn)生的永久內(nèi)力與變位,然后利用勁性骨架連接,見圖7。根據(jù)觀測數(shù)據(jù),在夜間12:00~凌晨06:00之間溫度是最穩(wěn)定的時(shí)段,由于對頂完還要進(jìn)行勁性骨架的焊接、鋼筋的綁扎,所以選擇夜間12:00左右進(jìn)行合龍施工,爭取在凌晨時(shí)候?qū)⒒炷翝仓戤叀?/p>

        圖7 勁性骨架布設(shè)示意圖(單位:mm)

        (2) 主塔偏位測量:根據(jù)設(shè)計(jì)要求,中跨對頂溫度大約是17 ℃,同時(shí)需要觀測塔頂位移,可以利用智能型全站儀TCA2003的自動(dòng)搜索功能進(jìn)行夜間測量。根據(jù)實(shí)測數(shù)據(jù)(見表1),大橋主塔對頂前后的順橋向塔偏位為25 mm,與理論計(jì)算值非常吻合。

        表1 P1,P2對頂前后塔頂偏位數(shù)據(jù) m

        收稿日期:2015-06-15

        DOI10.3963/j.issn.1671-7570.2015.05.018

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