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-1-橹尾橇高架桥主桥箱梁悬臂施工线型控制中铁十四局集团广珠西线项目部魏贤华一、概述广珠西线高速公路橹尾橇高架桥全长2327.96m，其中主桥横跨橹尾橇涌（六级航道），位于半径R1=2600m的平曲线和半径R2=23993.02m的竖曲线上。主桥上部结构为三跨预应力砼连续箱梁，受两岸大堤的影响，左右幅采用不同跨径设计，左幅为（48.9+90+62）m，右幅为（44.9+80+56）m。箱梁采用单箱单室截面，顶宽16.25m，底宽8m，左幅（右幅）箱梁根部高度为4.8m（4.5m），跨中梁高为2.4m(2.2m)，中间梁高按半立方抛物线变化，根部底板厚65cm（56cm），跨中底板厚28cm，中间按二方抛物线变化。箱梁悬臂施工线型控制主要包括箱梁挠度和中线变形监测两方面。影响箱梁线型的因素很多，主要包括：①施工阶段的一期恒载，即梁段自重和预应力张拉；②施工临时荷载，即挂篮和模板、机具、人群荷载；③其他温度、湿度变化、风荷载，砼收缩徐变，桥面铺装，二期恒载等。由于橹尾橇高主桥同时位于平曲线和竖曲线上，给悬臂施工线型控制带来一定的难度，而设计要求合龙时，合龙段两侧梁端相对竖向高度不大于10mm，桥轴线偏差不大于10mm，这就给悬臂施工控制提出了更高的要求。二、箱梁悬臂施工线型控制措施1、施工前，由设计单位综合考虑各种因素的影响，计算出每一悬浇梁段的施工设计标高。H施=H设+∑f1+∑f2+f3+f4+∑f5-2-H施:箱梁施工设计标高。H设：箱梁成桥后设计标高。∑f1：本施工梁段和后续施工梁段自重产生的挠度总和。∑f2：本施工梁段和后续施工梁段预应力张拉产生的挠度总和。f3：挂篮自重及其弹性变形产生的挠度。f4：由砼徐变、收缩、温度、预应力松张、结构体系转换等产生的挠度。∑f5：由桥面铺装二期恒载和长期使用荷载而产生的挠度。2、项目部成立一个专门的箱梁悬浇施工线型监测小组，对主桥箱梁悬浇施工期间梁段的挠度变形及主梁中线变形进行观测。设计提供的各梁段施工设计标高，是由设计人员采用各种假设条件下的力学模型及一些经验参数计算出来的，由于受各方面因素的影响，实测挠度与计算挠度总有一定的偏差（一般实测挠度均较计算值小）。监测小组应系统地收集和整理观测数据，与设计单位提供的理论计算值进行对比，研究规律，经统计分析确定挠度调整数据后，及时在后续施工梁段中予以调整，以便提高箱梁的合龙精度，并使成桥线型最大限度地接近设计线型。三、挠度监测方法挠度监测采用精密水准仪+因瓦水准尺的精密水准测量方法，通过埋设在0#块上的基准点，定期向埋设在各梁段上的监测点进行观测。主梁上各监测点在不同工况下的标高变化，即代表该梁段在上述各种工况下的挠度变形。1、基准点的埋设基准点分别埋设在49#、50#墩的0#块顶面的根部，此处桥面标高基本不受主梁施工及温度的影响，可基本保证挠度变形监测基准的稳定性。但是随着主墩所承受的悬臂荷载的不断增大，主墩也会发生沉降变形，同时砼也存在收缩徐变，所以0#块上的水准点也不是绝对稳定的。为消除这种误差，应经常用两-3-岸河堤上的绝对基准点，对0#块上的基准点进行复核。每个0#块上应布设2～3个基准点，以便于基准点间的相互校核及某一点受到施工干挠时启用备用点。2、观测点的埋设在每一梁段横向布设3个点，其中一点布设在桥中线上，另处两点对称布设在左右腹板顶部外侧50cm处，以保证观测点本身的稳定性和最大限度地反映挠度变形，同时也不妨碍挂篮的前移。观测点用直径15mm，长度45cm（中间点长度20cm）的钢筋加工制作而成，顶部磨圆，在浇筑砼前焊接在梁体钢筋笼上，顶部露出砼面约5～10mm，观测点埋设好应注意保护，布置施工场地时应注意避开。同一梁段布设3个观测点，有以下3个作用：（1）可以反映横向预应力对梁体的影响。（2）可以反映梁体有无出现横向扭转。（3）3个挠度值可以相互比较、验证，提高观测成果的可靠性和精度。3、观测的水准路线形式：挠度监测采用0#块上的基准点为起闭点的闭合水准路线。中跨和边跨主梁上的监测点，可构成两个独立的闭合水准路线。通过计算检核，进行闭合差处理和挠度计算分析。4、观测周期采用三阶段挠度观测法，每一悬浇梁段施工可分为三个阶段：即挂篮前移阶段、浇筑砼阶段和张拉预应力阶段。以三个阶段作为挠度观测的周期，在挂篮前移就位后，浇注砼前、后，张拉预应力前、后，共观测5次。这样随着箱梁节段的增加，越靠近0#块的节段，其上的观测点被观测的次数就越多，其标-4-高的变化，就代表了该点所在的梁段在不同施工阶段的挠度变形全过程。5、观测时间：温度变化对挠度观测的影响是比较大的。白天气温上升，日照加强，箱梁顶面较梁底温度高，箱外温度较箱内高，从而使悬臂状态下的箱梁有下挠变形现象，夜晚温度下降，箱梁顶面散热较快，温度下降迅速，而箱梁内部由于空气不流通，散热较慢，温度相对较高，从而使箱梁又有上挠变形现象，这种变化幅度会随着悬浇节段的增加而增大。为减小温度对观测结果的影响，挠度观测应严格安排在清晨6：00-8：00时间段内进行，同时记录空气温度和箱内温度。因为在该时段内悬臂箱梁正好处于夜晚温度降低，上挠变形停止和白天温度上升，下挠变形开始之前，是箱梁温度与挠度变形相对稳定阶段，在该时段内观测，可以最大限度地减小温度对观测结果的影响。6、观测精度为了准确地监测悬臂箱梁的挠度变形，并使外业观测的工作量适中和易于达到设计的观测精度，在挠度变形观测中采用国家二等水准测量的精度等级和观测方法进行施测，下面分析这种精度等级的灵敏度。根据工程测量规范GB50026-93（北京：中国计划出版社），用DS1级精密水准仪，按二等水准测量的技术要求施测，每测站基辅分划所测高差的允许误差为±0.7mm，取二倍中误差为允许误差。则每测站高差测量的中误差为Mh=±0.35mm。当左幅悬臂施工到10#块（最后一块）时，闭合水准路线的长度最长，此时路线的长度为2×44=88m，按每测站水准路线的长度44m计，只需2测站的水准测量，则最弱点的高程中误差为Mh弱=±2×Mh=0.49mm-5-由此可计算最弱点两周期观测高程值之差的中误差为M=2×Mh弱=±0.7mm。取二倍中误差为允许的极限误差，则这种监测方法的灵敏度为2×±0.7mm=±1.4mm。这种精度显然可以达到挠度变形监测和指导施工的目的。四、中线变形监测方法由于主桥位于半径R1=2600m的平曲线和半径R2=23993.03m的竖曲线上，还有箱梁三向预应力的张拉、风力和温度等因素的影响，使得主梁中线变形监测显得尤为重要。主梁中线变形监测采用经纬仪视线法进行观测,通过设置在中跨和边跨上的中线点进行监测,则不同观测周期观测所得到的中线点相对于基准线横桥向方向上的偏距值与设计计算偏距离值之差值，即为不同工况下的主梁中线的变形值。主梁中线变形监测的基准点，除使用两岸的导线点外，在主墩0#块箱梁顶部中心线上各布设一点。作为主梁中线变形监测的监测点，在每个已施工的梁段上各布设一个，具体位置为每个梁段前端断面线处后退15cm的桥中心线处。施工时，在浇筑砼前预埋10cm×10cm×1.5cm的钢板，并在钢板上放样出中点后冲眼作为监测点。中线变形监测的周期，在每个梁段砼施工完成后和预应力张拉后，各观测一次，这样，愈靠近0#块的梁段，其监测点被监测的次数愈多，该点相对于基准线横向偏距的变化，就代表该点所在梁段中线在后续梁段施工中的中线变形情况。