悬臂施工连续梁桥施工监控
摘要
关键词
正文
1 项目概述
该桥梁跨径为8×25m+(57+95+57)m+9×25m,全宽2×18.75m,左右幅桥梁间隔4.5m。全桥分为两种结构类型:引桥上部采用25m先简支后连续预应力混凝土T梁;主桥上部为(57+95+57)m三跨混凝土变截面连续箱梁。
下部结构桥台为桩柱一体结构。变载面箱梁主墩为矩形墩加矩形承台、多排钻孔灌注桩基础;过渡墩为三柱式墩加承台,三排钻孔灌注桩基础;引桥桥墩为三柱式墩、钻孔灌注桩基础。
2 监控依据
(1)《公路工程技术标准》(JTG B01-2014)
(2)《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2015)
(3)《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG 3362-2018)
(4)《公路工程质量检验评定标准》(JTG F80/1-2017)
(5)《公路桥涵施工技术规范》(JTG/T 3650-2020)
(6)《工程测量标准》(GB 50026-2020)
(7)《浙江省公路工程竣(交)工验收办法》(ZJS P17-2019-0014)
(8)《京杭运河浙江段三级航道整治工程杭州段(新开挖航道段)施工图》(浙江省交通规划设计研究院有限公司 2018.11)
3 监控目标
一般有三个方面的主要任务:
(1)使结构在建成时达到设计目标线形;
(2)使结构在建成时达到合理的内力状态;
(3)在施工过程中保证结构受力在安全的允许范围内。
在施工中制定的误差控制水平如下表31所示:
检查项目 | 规定值或允许误差 |
成桥线形(mm) | ±20 |
轴线偏位(mm) | 10 |
顶面高程(mm) | ±20 |
相邻节段高差(mm) | 10 |
合龙偏差(mm) | 15 |
施工时C55混凝土应力允许值 | 1 压应力σtcc≤22.4MPa; 2 拉应力σtct≤1.7MPa。 |
4 监控设备
根据本次监控内容及工作要求,配置如下设备:索佳全站仪SRX1X,精密电子水准仪Sprinter250M,综合测试仪SCJM-ZHX1,若干振弦应变计等设备。
5 监控内容与方法
监控单位于2020年6月开始进驻桥梁现场进行监控工作,2021年10月该桥主桥中跨合龙段预应力张拉完成,2022年1月桥面铺装摊铺完成标志着施工监控工作的结束。在此期间,监控单位共对桥梁各阶段施工时的主梁标高、主梁轴线偏位、主梁应力、0#块支架预压、挂篮预压、桥墩的基础沉降进行了监测。
6 结构安全计算复核
6.1 计算结果及分析
6.1.1 施工阶段应力验算
按照《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG 3362-2018)第7.2.8条规定,在预应力和构件自重等施工荷载作用下截面边缘混凝土的法向应力应符合下列规定:
(1)压应力σtcc≤0.70f‘ck
(2)拉应力
1)预拉区纵向钢筋配筋率不小于0.2%时,σtct≤0.7 f‘tk。
2)预拉区纵向钢筋配筋率不小于0.4%时,σtct≤1.15 f‘tk
3)预拉区纵向钢筋配筋率介于上述二者之间时,0.7f‘tk≤σtct≤1.15f‘tk
本桥施工时混凝土强度已达到标准强度的90%,故压应力允许值0.70 f‘ck=0.70×0.9×35.5=22.4MPa,拉应力最小允许值0.70 f‘tk=0.70×0.9×2.74=1.73MPa;其中拉应力为负,压应力为正。
主梁在施工过程中最大压应力为15.4MPa,最大拉应力为1.1MPa,在成桥阶段主梁均处于受压状态,施工阶段混凝土应力满足要求。
6.1.2 施工阶段主梁竖向位移验算
悬臂施工过程中,主梁下挠最大值为43mm,其为11#块浇筑后11#块悬臂端。成桥后主梁中跨下挠最大值为13mm,十年长期徐变后主梁中跨下挠最大值为20mm。
7 施工监控结果
7.1 主梁标高监测结果
7.1.1 标高测试测点布置
连续梁施工监控的关键是线形控制,线形控制采用精密水准仪进行主梁标高测试的方法,每一施工节段均设立测点。
标高定位点以D、E、F点为准,浇筑混凝土时埋设钢筋头A、B、C点,浇筑混凝土后测量A、B、C、D、E、F点,确定A与D、B与E、C与F之间的高差,后期测量A、B、C点反算到D、E、F点的标高。测点埋设位置为距悬臂端头约5cm的地方,钢筋头高出箱梁顶面约1-2cm,避免施工机具碰撞。
7.1.2 标高测试方法及工况
在以下施工工况对相应标高测点的标高进行测量:
(1)悬臂施工过程中每个施工节段须进行3次主梁标高测量,其一是挂篮定位,其二是浇筑混凝土后,其三是张拉预应力束后;
(2)每次测量从悬臂端往墩顶方向3个断面;为了方便测试,短期标高基准点可设置在0号块墩顶上,每隔一个月对基准点的高程进行复测,同时必须对各墩的基准点进行联测;
(3)桥梁合龙完预应力张拉完成后对所有测点进行测量;
(4)桥面铺装完成后对所有测点进行测量。
7.1.3 标高测试结果
桥梁在悬臂施工过程中,主桥各节段主梁标高控制较好,主梁梁底标高实测值与计算值的差值均在±20mm误差允许范围以内。
梁底合龙高差均在15mm的允许范围以内,合龙高差均满足规范要求。其中左幅9#墩边跨合龙高差为11mm,左幅10#墩边跨合龙高差为1mm,左幅中跨合龙段合龙高差为4mm;右幅9#墩边跨合龙高差为2mm,右幅10#墩边跨合龙高差为8mm,右幅中跨合龙段合龙高差为6mm。
桥梁合龙后对桥梁所有节段梁底标高通测后,所有节段梁底标高实测值与计算值的差值均在±20mm误差允许范围以内。
7.2 主梁轴线偏位测试结果
7.2.1 测点及方法布置
主梁每个节段悬臂端设置一个测点,在箱梁定位时预埋测点,使用智能全站仪进行测量,主梁平面线形测量可采用相对于0号块测量结果,测量误差不得大于±2mm,测点布置见图738。
7.2.2 测试结果
在上部结构主梁施工中,所测断面轴线偏差均不大于10mm。
7.3 应力监测结果
7.3.1 应力测试测点布置
结构应变测试的目的是测量结构的内力变化,将应变计埋在混凝土中或粘贴在混凝土表面,测量结构的应变变化,从而推算结构应力变化。
根据连续梁的受力特点,左右幅施工工艺和结构一样,选择单幅进行应变监测,应变测试断面主要布置在主梁支点附近、L/4、L/2、3L/4和中跨合龙断面,测点布置在测试断面的底板和顶板。
7.3.2 应力测试方法及工况
应力测试方法:由于考虑到结构施工过程中的长期稳定性采用弦式应变测试法。
根据施工顺序,每一悬臂施工节段主梁应力与温度监测的工况为:
(1)每节段的混凝土浇筑后、预应力张拉后;
(2)桥梁合龙前后,体外预应力张拉前后,二期恒载施工前后;
(3)施工荷载发生较大变化时;
(4)施工阶段(试运营阶段如业主方另行需求)全天候实时采集;
7.3.3 应力测试结果
该桥右幅主桥在每个施工阶段期间,主梁应力的数据正常,实测值与理论计算值较为接近,偏差均在控制范围内,主梁测试断面的实测应力变化趋势与理论计算值较为吻合。成桥后,桥梁主梁监测断面上、下缘混凝土均处于受压状态,具有一定的压应力储备。
7.4 支架预压测试结果
7.4.1 支架预压测点布置和加载工况
在桥梁上部结构0#块施工之前,为了消除支架的非弹性变形、测量支架的弹性变形,验证支架的安全性,要对支架进行预压测试。
支架预压变形采用水准仪配合精密塔尺的方法进行测试,其中大里程侧布置8个测点,小里程侧布置8个测点,合计16个测点 。
支架预压过程中,小里程侧悬臂端平均弹性变形为-3mm,最大弹性变形为-5mm,非弹性变形平均值为-2mm,最大非弹性变形为-3mm;大里程侧悬臂端平均弹性变形为-4mm,最大弹性变形为-7mm,非弹性变形平均值为-1mm,最大非弹性变形为-3mm。
小里程侧悬臂端平均弹性变形为-4mm,最大弹性变形为-8mm,非弹性变形平均值为-1mm,最大非弹性变形为-4mm;大里程侧悬臂端平均弹性变形为-4mm,最大弹性变形为-7mm,非弹性变形平均值为-2mm,最大非弹性变形为-5mm。
小里程侧悬臂端平均弹性变形为-2mm,最大弹性变形为-3mm,非弹性变形平均值为0mm,最大非弹性变形为-2mm;大里程侧悬臂端平均弹性变形为-2mm,最大弹性变形为-4mm,非弹性变形平均值为0mm,最大非弹性变形为-1mm。
小里程侧悬臂端平均弹性变形为-2mm,最大弹性变形为-5mm,非弹性变形平均值为0mm,最大非弹性变形为-2mm;大里程侧悬臂端平均弹性变形为-1mm,最大弹性变形为-2mm,非弹性变形平均值为0mm,最大非弹性变形为-2mm。
7.5 挂篮预压测试结果
7.5.1 挂篮预压监测测点布置和加载工况
单侧挂篮前下横梁布置3个测点,前上横梁布置3个测点,前支处布置3个测点,后锚处布置3个测点,整套挂篮共24个监测测点。挂篮预压加载采用分级加载。分为空载,30%,60%,100%、120%,120%持荷24h、120%持荷48h和卸载,其中对挂篮变形共进行了8次测量。
7.5.2 挂篮预压测试结果
小里程侧前支点的弹性变形值平均值为-2mm,最大值为-3mm,非弹性变形平均值为-3mm,最大值为-4mm;小里程侧后锚点弹性变形平均值为3mm,最大值为4mm,非弹性变形平均值为1mm,最大值为3mm;小里程侧上横梁弹性变形平均值为-17mm,最大值为-19mm,非弹性变形平均值为-7mm,最大值为-7mm;小里程侧下横梁弹性变形平均值为-19mm,最大值为-28mm,非弹性变形平均值为-13mm,最大值为-14mm;大里程侧前支点的弹性变形值平均值为-3mm,最大值为-5mm,非弹性变形平均值为-2mm,最大值为-2mm;大里程侧后锚点弹性变形平均值为4mm,最大值为6mm,非弹性变形平均值为1mm,最大值为1mm;大里程侧上横梁弹性变形平均值为-15mm,最大值为-16mm,非弹性变形平均值为-7mm,最大值为-10mm;大里程侧下横梁弹性变形平均值为-19mm,最大值为-29mm,非弹性变形平均值为-9mm,最大值为-10mm。
从测试结果及变形分析表可得,右幅10#墩挂篮在预压荷载作用下变形如下:
小里程侧前支点的弹性变形值平均值为0mm,最大值为0mm,非弹性变形平均值为-4mm,最大值为-5mm;小里程侧后锚点弹性变形平均值为3mm,最大值为4mm,非弹性变形平均值为1mm,最大值为3mm;小里程侧上横梁弹性变形平均值为-20mm,最大值为-23mm,非弹性变形平均值为-5mm,最大值为-6mm;小里程侧下横梁弹性变形平均值为-21mm,最大值为-32mm,非弹性变形平均值为-11mm,最大值为-11mm;大里程侧前支点的弹性变形值平均值为-1mm,最大值为-4mm,非弹性变形平均值为-4mm,最大值为-7mm;大里程侧后锚点弹性变形平均值为5mm,最大值为7mm,非弹性变形平均值为1mm,最大值为2mm;大里程侧上横梁弹性变形平均值为-18mm,最大值为-22mm,非弹性变形平均值为-7mm,最大值为-8mm;大里程侧下横梁弹性变形平均值为-23mm,最大值为-35mm,非弹性变形平均值为-9mm,最大值为-11mm。
8 结论
根据施工过程中的测试、计算及分析,可以得出下述结论:
根据施工过程中的测试、计算及分析,可以得出下述结论:
(1)悬臂施工过程中,主梁梁底实测标高与监控计算值的差值均在20mm以内。所有合龙段合龙时高差在15mm以内,满足设计要求。桥梁合龙后对桥梁所有节段梁底标高通测后,所有节段梁底标高实测值与计算值的差值均在±20mm误差允许范围以内。从桥面铺装后的测试标高来看,主梁标高基本满足要求,线形平顺,跨中有一定的预拱度。
(2)在上部结构主梁施工中,所测断面轴线偏差均不大于10mm。
(3)整个施工过程中,桥梁在每个施工阶段期间,主梁应力的数据正常,实测值与理论计算值较为接近,偏差均在控制范围内,主梁测试断面的实测应力变化趋势与理论计算值较为吻合。成桥后,桥梁主梁监测断面上、下缘混凝土均处于受压状态,具有一定的压应力储备。
(4)左幅9#墩、左幅10#墩、右幅9#墩、右幅10#墩0#支架预压测试结果表明,支架承载能力能够满足0#施工要求。
(5)右幅9#墩、右幅10#墩挂篮预压测试结果表明,挂篮承载能力能够满足主梁施工要求。
(6)施工中桥梁主体结构未出现异常情况。
综上所述,该桥成桥状态下线形和应力达到设计目标状态。
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