浅议小三峡大桥施工监控监测中的相关问题
2015-06-18
一、 工程概况
小三峡大桥位于河南省南阳市淅川县八仙洞风景区，横跨丹江口库区上游的小三峡，是南水北调中线工程丹江口库区的一项淹没复建工程。小三峡大桥全长332m，设计桥型为（85+150+85）m连续刚构桥，桥梁全宽11m，行车道宽9m，两边人行道及栏杆各宽1.0m。
主梁设计为三向全预应力混凝土连续刚构，箱梁顶宽11m，底宽6m，顶板设双向2.0％横坡，底板水平。顶板悬臂长2.5m，悬臂根部厚0.75m，端部厚0.20m。梁高从墩顶的9.0m向跨中的3.5m以1.8次抛物线过渡，曲线方程为Y＝0.002625X1.8+3.5。跨中梁高高跨比约1/42.9，墩顶梁高高跨比约1/16.7；箱梁底板厚度从墩顶的0.908m向跨中的0.35m以1.8次抛物线过渡，曲线方程为Y＝0.002359X1.8+3.15。箱梁腹板厚度在墩顶为1.00m，然后以折线的形式过渡到跨中的0.35m；箱梁顶板在一般梁段为0.25m。箱梁混凝土标号为C50。
二、 施工监测监控目的和意义
随着我国公路建设的蓬勃发展，大跨度桥梁建设进入了前所未有的高潮时期。而且特大型桥梁的结构安全可靠性已成为当今社会普遍关注的问题。为保证桥梁结构运营的安全性、可靠性、耐久性、行车舒适性等，实施特大桥梁的施工过程监测监控，已成为大型桥梁建设不可缺少的重要环节。本项目桥梁施工周期长、而且主墩承台均为高桩承台，影响因素复杂，各跨之间过大的合拢误差将直接影响成桥线形和结构的内力体系。进行施工监测监控工作以配合现场施工，是保证大桥施工安全和施工质量的重要手段，并起到指导施工的积极作用。因此在项目经理部直接领导下编制了本桥主桥上构施工监测监控实施细则。
由于混凝土材料的特殊性和三向预应力梁桥结构施工工艺的复杂性，加之施工过程中许多难以预料的因素，可能导致某些构件中的应力储备不足或变形过大，从而成为安全隐患。由施工监测监控所提供的箱梁立模标高，以保证桥梁结构的线形；通过对控制断面应力、应变、变形等物理量的测量来了解结构各构件在每一施工阶段的实际受力状况及变形情况；及时发现问题，以便采取相应的技术措施。使桥梁结构受力合理，线形符合设计要求，确保大桥的施工安全、施工质量、美观可靠和长久耐用。
三、施工监测监控工况划分
本桥主桥箱梁混凝土悬浇10-12天施工一节段，为一周期：箱梁各节段挂篮前移、立模；节段混凝土箱梁悬浇后；节段预应力张拉后。
此后在箱梁合拢阶段：各跨刚性联接前后、各跨合拢现浇段后、各跨刚性联接解除后、各腹板索、顶板索、底板索和通长索张拉后，即成桥前各施工工况发生较大变化等，均随施工的进展而开展监测监控工作。
四、监测监控主要工作
1、箱梁施工预拱
在大跨度预应力混凝土箱梁悬臂浇筑施工中，随着箱梁的延伸，结构自重将逐步施加于已浇筑的节段上，使其挠度逐渐增大而变化。因此，在各节段施工时需要有一定的施工预拱。但实际施工中，影响挠度的因素较多，主要有箱梁自重、挂篮变形、预施应力大小、施工荷载、混凝土收缩徐变、预应力损失、温度变化等。挠度控制将影响到合拢精度和成桥线形，故对其必须进行精确的计算和严格的控制。通过实测，对设计部门给定的预拱值在一定的范围作适当修正。否则，多跨度桥梁桥将可能出现较明显的起伏现象。
箱梁浇筑时各节段立模标高由几部分组成
(1)
式中： Hi——待浇筑箱梁底板前端模板标高；Ho——该点设计标高； fi——本次及以后各浇筑箱梁段对该点挠度影响值；fi预——本次浇筑箱梁段纵向预应力束张拉后对该点挠度影响值；fi篮——挂篮弹性变形对该点挠度影响值；fx——由收缩、徐变、温度、结构体系转换、二期恒载、活载等影响对该点挠度影响值。
2、预拱的预测和调整
在主梁施工中，结构实际线形很难与设计计算的理论线形完全吻合。施工预拱的设置受到施工时间、合拢日期等制约，需按施工单位编制的“大桥上构施工网络进度图”和合拢时间安排来调整确定。
实际测量值与理论计算值的偏差可通过物理—力学模型予以分析，其手段是通过前期预测和后期调整来实现。如果线型偏离量不太大，则可以由下一节段直接调整进行一次性补偿；若偏离量较大，一次性补偿将会出现明显的桥面“波浪”，需要通过若干节段的预拱度连续修正来弥补误差。预拱控制实际上是对成桥线型的预测，需要通过实际的桥面标高测量结果，不断反馈比较，用实践来检验理论计算的准确性与调整方案的合理性。监控方在施工中本着不断监测观察，理论计算、分析调整，再测量观察的方法，与施工、监理单位密切配合，搞好预拱的预测和调整，以保证大桥质量达到优质工程的目标。
3、箱梁线形控制程序
为了保证箱梁轴线高程施工精度，应通过现场实测，及时准确地控制和调整施工中发生的偏差值。
4、 箱梁线形测量
大桥主梁的轴线和里程用全站仪进行测量，高程用自动安平水准仪进行测量。将轴线后视点引至过渡墩，用远点控制近距离点。
（1）墩顶测量和基准点的设立
利用大桥两岸导线控制点，使用后方交汇法，用全站仪测出墩顶测点的三维坐标。将墩顶标高值作为箱梁高程的水准基点，每一墩顶布置一个水平基准点和一个轴线基准点并做好明显的红色标识。以首次获得的墩顶标高值为初始值，每一工况下的测试值与初始值之差即为该工况下的墩顶变位。
