大跨度桥梁悬臂法挂篮施工监测控制
2015-05-22
一、大跨度桥梁施工监控
㈠、施工监测的目的
施工监测是施工监控的重要组成部分。大跨径预应力混凝土桥梁施工监测的目的，就是通过监测主墩和主梁结构在各个施工阶段的应力和变形，达到施工安全和结构的受力合理、线形平顺，为大桥安全、顺利的建成提供技术保障。
㈡、施工监测的内容
悬臂挂篮法施工监测的主要内容，就是监测施工过程中各节段箱梁的挠度变化情况，对每一梁段的平面位置和高程进行有效的预测和控制，确保桥梁施工的质量与安全。
㈢、施工监控的方法
大跨度预应力混凝土桥梁的施工监控，主要包括结构仿真计算、线形监测、应力监测、温度监测、裂缝监测等内容，本文着重介绍施工单位关于大桥平面和高程监测的方法。
二、施工监控的技术难点
悬浇施工箱梁过程中，各独立T构梁体处于负弯矩受力状态，随着T构的依次合拢，梁体也依次转化为正、负弯矩交替的受力状态。因此在合拢段预应力张拉前，尽量减小梁体可能产生的正弯矩尤为重要。所以，在施工过程中，必须对主梁的几何线形和应力状态进行监测，在消除因环境温度和桥上临时荷载等因素的影响后，与设计控制值进行比对和判断，以便总体把握结构的实际受力状态，确保结构施工安全。
三、悬臂挂篮法施工监控要点
㈠、主梁结构设计参数的测定
根据大桥所在的自然环境、施工材料、施工工艺及方法情况，需测定的参数如下：
⑴.混凝土弹性模量(必须试验确定)；
⑵.预应力钢绞线弹性模量；
⑶.混凝土容重(必须试验确定)；
⑷.混凝土收缩徐变系数；
⑸.材料热胀系数；
⑹.施工临时荷载(主要是挂篮自重)。
㈡、施工监测的准备工作
1、挂篮和托架试验
按照不同梁段的重量与施工荷载（模板、钢筋及施工人员重量等），分别计算挂篮的相应变形。挂篮变形要通过内力加载法进行预压试验获得，加载次数及加载量要尽量接近实际，每级荷载持续时间不少于三十分钟。试验结果整理成挂篮的荷载—挠度曲线图，实测弹性及非弹性变形值。
边跨现浇段支架和主跨的0号块托架，在投入使用前要进行静载试验，试验时分级加载，试验后逐级卸载，分别测定各级荷载下的变形值。
2、测量控制网的建立
测量控制网由平面控制网和高程控制网组成。主桥轴线及里程、高程均根据全桥三角网点和水准网点，采取两次闭合测量复核确定。监测基准点应建立在主跨的0号块上，在箱梁纵向布置不少于2个。每个悬浇梁段设5个测点，在箱梁横向对称布置，测点布置在顶板前端面15cm处。各施工梁段的测点既为箱梁平面位置的控制点，又为标高控制和变形观测的控制点。
各测点标志均用16mm直径螺纹钢筋制作，钢筋长度按箱梁顶板的实际厚度放样，钢筋露出梁面混凝土2cm，露出端上部加工磨圆并涂上红漆。各测点应严格按照规定的位置埋设，测点钢筋必须与箱梁顶板中上、下层钢筋网焊接牢固，其底端要抵紧底板的底模板，在混凝土施工时严禁踩踏、碰撞。
㈢、悬浇施工控制测量
1、平面控制
主墩施工完成后，测量放样永久性支座和临时支座的轴线，按设计和规范要求施工支座垫石。利用墩身模板及预埋件搭设托架并铺设0号、1号块底模，待调整至设计标高后，在底模上放样施工点位（箱梁地板边线和中线），支设侧模及翼板底模，并放样翼板边线。
0号、1号块施工完成后，分别在两侧梁顶上放样挂篮定位、行走方向点，然后安装挂篮。2号及以后梁段施工时，在已拼装好的挂篮下纵梁上铺设下一梁段底模，并根据已浇筑混凝土断面里程大致调整底板标高，放样施工点位：
⑴.底模放样点位
a.横桥向：每个梁段放样箱梁中心线及两侧底板边线共3个点。
b.纵桥向：根据施工梁段不同，间距3m或3.5m放样一个断面。
⑵.翼板放样点位
a.横桥向：箱梁部分钢筋绑扎完成后，待翼板模板安装完成并调整标高后，放样翼板边线。
b.纵桥向：与底板所放样点位里程保持一致。
2、高程控制
⑴.0号和1号块标高主要利用托架顶部的垫梁、分配梁、底梁来进行调整。
⑵.2号及以后梁段的标高主要利用挂篮的吊杆来进行调整：
⑶.每一梁段施工完成后，将挂篮前移一个施工节段。挂篮就位锚固后，通过后长吊杆和后短吊杆将下纵梁的后侧，临时锚固在上一节段的混凝土端部，使底模紧贴于上一节段混凝土。下纵梁的前侧就要利用挂篮前长吊杆进行调整标高，吊杆材料一般为Φ32精轧螺纹钢，调整时用千斤顶将吊杆的顶部顶起，然后根据调节量将螺纹钢顶部的螺母调松或调紧，直至达到设计标准为止。
⑷.翼板和内模的标高，就要利用挂篮的前短吊杆调整其内导梁和外导梁，使标高符合设计要求。
⑸.梁段预应力波纹管和钢筋的定位，主要由箱梁底模向上量取。
⑹.混凝土浇筑前，在箱梁顶板钢筋网上焊接竖向钢筋头，使钢筋头顶部标高与考虑预拱后的桥面标高相同，钢筋头布置成5×5m方格，并在横桥向用Φ12钢筋连接，浇筑混凝土时，用铝合金长杆沿连接钢筋刮平整，确保混凝土顶面高程符合设计。
⑺.合拢段是箱梁施工线形控制的重点和难点。施工前先对已完成梁段进行联测，以确定合拢段的立模标高。在梁段两侧采用压重法调整合拢段标高符合设计，再安装劲性骨架形成临时约束。浇筑混凝土时随时卸去同重的压重，以此消除变形影响。
3、箱梁应力监测
主梁应力监控直接关系到结构的安全，是结构安全的预警系统。由于桥梁混凝土材料的非均匀性和不稳定性，受设计参数的选取（如材料特性、密度、截面特性等参数）、施工状况的确定（施工荷载、混凝土收缩徐变、预应力损失、温度、湿度、时间等参数）和结构分析模型等诸多因素的影响，结构的实际应力与设计应力很难完全吻合。因此，在实际测试中通过模拟计算，能得到施工全过程的应力包络图，从而掌握箱梁结构的实际应力状态。通过应力理论值与实测值的对比和分析，成为参数估计、状态预测和结构调整的重要依据。
4、箱梁温度监测
该测试项目主要针对箱梁在较长悬臂状态和各孔合拢前、后阶段，因气温变化、日照高温差对悬臂箱梁的变形影响显著，结合箱梁变形监测进行的温度测量。
温度测量采用酒精温度计进行24小时的定时观测，并与相应变形观测同步进行。温度观测和相应变形观测的记录要一一对应，并整理出时间—挠度变形的曲线，原始记录一律归档保存。
5、桥墩基础沉降观测
桥墩基础沉降观测是箱梁悬臂施工监控的组成部分。观测点设在各墩的承台上，每个承台设2个测点。根据施工进度情况，应在以下工况进行监测：0号、1号块施工完毕，每孔最大悬臂长度梁段施工前，每孔合拢前、后，主梁施工完成三个月后。
㈣、测量监控的重要时段
1、箱梁每一梁段悬臂施工过程中，在以下工况应进行挠度和高程的控制测量：挂篮就位立模板时，浇筑混凝土后，纵向预应力张拉后。
同时，应进行以下2种工况的箱梁平面中线位置控制测量，即：挂篮就位及立模板后，浇筑混凝土后。
对于以上工况，除对当前施工梁段进行测量外，同时还应对已施工完成的梁段进行联测，以得到梁段的累计实际变形。
2、合拢段的高程观测应按以下6种工况进行实测：临时支座约束解除后、劲性骨架安装前、浇筑混凝土前、后，张拉部分预应力后，劲性骨架解除后、张拉完所有预应力后。
在浇筑合拢段前，还应对已完成最大悬臂长度的梁段进行温度变化及相应挠度变化的24小时监测。
3、测量观测的时间，应尽量安排在早晨太阳出来前完成，以减少温度的影响。
四、施工监控的工作程序
1、在施工期间，由施工单位向施工控制组提供施工进度、实际情况以及有关实测数据，由施工控制组对理论计算值进行调整，向施工单位提供各工况的实际计算值。
2、实际计算值由施工控制组提出并将通知单发至监理组，由监理组核签后转发至施工单位。
3、施工单位根据施工控制组提供的实际计算值通知单准确放样，放样完成经施工单位复测后，由监理检查合格并签字后才可进行下一步的工作。
4、该项工作结束后，通知单返回施工控制组。
5、施工控制组在当前梁段预应力张拉后于24小时内，根据已浇梁段的重量、标高、预应力、混凝土强度、弹性模量等实测值（均由施工单位提供），考虑挂篮变形、支座变形、墩沉降和温度影响，由施工控制程序进行分析计算后，提出下一梁段的实际计算值。
6、测量控制数据传递路线
⑴.控制指令下达路线：
施工控制组下达指令通知单→施工单位执行→监理组监督执行。
⑵.测量数据反馈路线
施工单位施工完成并测量数据→监理组验收→施工控制组抽查。
