高速铁路连续梁不对称悬臂法挂篮施工监测控制

高速铁路连续梁不对称悬臂法挂篮施工监测控制

【摘要】结合沪昆铁路客运专线塘溪特大桥连续梁工程，本文着重介绍了连续梁悬臂法挂篮施工过程中变形和线性等的监测控制。

【关键词】连续梁；悬臂法；挂篮施工；监测控制

1 工程概况

塘溪特大桥（中心里程DK350+825.008）位于上饶县枫岭头镇境内，起止里程为DK350+466.935～DK351+183.080，全桥长716.145m。上部结构设计为（40+64+40）m悬灌连续梁，采用挂篮悬臂浇筑施工；共37节段，其中2个0#梁段在托架上现浇、2个9#梁段（边跨现浇段）及2个边跨合拢段在吊架上浇筑，1个中跨合拢段、A1-A8与B1-B7共30个悬浇节段在挂篮上现浇。悬浇节段长度最长为4.25m，最短为3.0m。截面参数：底板厚度从40cm变化到80cm，腹板厚度从40cm变化到80cm，顶板厚度从48cm变化到80cm（现浇段由40cm变化到65cm），底板宽670cm（0#块腹板加厚段770cm）。

全联在端支点，中跨跨中及中支点处共设5个横隔板。中支点处梁高605cm，跨中10m直线段及边跨14.25m直线段梁高为305cm，梁底下缘按二次抛物线变化，边支座中心线至梁端0.75m。

各梁段混凝土分两次浇筑，第一次应浇筑到腹板倒角以上一定高度。每一施工梁段的三向预应力张拉顺序为：纵向—横向—竖向。合拢顺序为：先合拢中跨，然后合拢边跨。合拢边跨前须在中跨部分采用分级加载方式配重，现场具体操作时以T构边跨截面处标高为标准进行控制。

2 施工线形监控的目的

该桥桥式为三跨连续梁，截面形式为变截面箱梁。在桥梁施工过程中，结构的形状不断发生变化，这些变化量虽然有些是可以通过建立的力学模型，模拟现场施工过程通过模型计算得到；但有些变化量受构件制造、安装精度、材料参数变异性（弹模、收缩和徐变等）以及环境（温度、湿度、风荷载）的影响，还需通过现场对施工过程中各物理量实时的监测，将监测的数据或参数反馈到模型计算中，对建立的模型中的物理量进行修正，以保证模型计算的结果更接近桥梁的实际工作状况。线形监控是桥梁施工安全的有利保障，它能对指导施工和保证施工安全真正起到信息化施工的作用，以配合建设、设计、监理和施工单位顺利完成本桥建设。

施工线形监控的总目标是确保结构在施工中变形在允许范围内。控制手段是在施工过程中针对确定施工方案的结构的变形和稳定模拟分析为基础，通过理论计算与实测值的比较和误差分析、调整，来对结构状态甚至施工工艺和方案进行必要的调整，使结构状态处于预想的控制之中。

3 监控方法

桥梁施工线形监控的主要任务是桥梁施工过程的安全控制和桥梁结构线形状态控制。施工线形控制采用预测控制法，即全面考虑影响桥梁结构状态的各种因素和施工所要达到的目标任务，对结构的每一个施工阶段形成前后状态进行预测，使施工沿着预定状态进行。由于预测状态与实际状态间总是有误差存在，某种误差对施工目标的影响则在后续施工状态的预测中予以考虑，以此循环直到施工完成和获得与设计相符的结构状态。

在实际监控中，首先将由设计单位计算确定若干个施工阶段的主要测试部位的施工控制目标值并输入监控管理系统，然后再对施工阶段完成后的现场监测数据进行判别，对两组数据进行分析，最后提出有关信息供施工控制的决策。施工控制的核心任务是对各种误差进行分析、识别、调整，对结构未来状态进行预测。

4 施工工序

本桥主要施工工序如下：

4.1 浇注0号块的混凝土，待混凝土达设计强度后拆模，张拉纵、横、竖向预应力筋，锚固、压浆；

4.2 挂篮纵向对称、平衡逐段悬臂浇筑8、9号墩处T构及中跨合拢段，并按设计要求张拉纵向、横向和竖向预应力钢束，锚固、压浆；

4.3 中跨部分分级加载，同时边跨部分安装吊架；

4.4 中跨部分继续加载，采用吊架施工现浇边跨直线段及合拢段，浇筑完成后中跨部分分级卸载，待混凝土达设计强度后拆模，张拉纵、横、竖向预应力筋，锚固、压浆；

4.5 全桥统一进行桥面铺装、防撞护栏、伸缩缝施工。

5 变形监测

5.1 监测方法

主要是监测桥梁的挠度变形。悬臂箱梁的挠度变形监测，主要是用精密水准仪和水准尺，采取精密水准测量的方法，周期性地对预埋在悬臂中每一块箱梁上的监测点进行监测，则不同工况下同一监测点标高的变化（差值），就代表了该块箱梁在这一施工过程中的挠度变化。上述这种挠度变形观测的相对基准点，设置在两个墩位零号块的位置上，绝对水准点设置在岸上合适位置。觇板处使用全站仪进行观测。

5.2 测点布置

图2 挠度线形测点布置图

为监测悬臂梁中的每一块箱梁在施工过程中的挠度变形情况，在每一块箱梁前端顶面中心位置及两侧腹板处分上、下游方向各设置铜钉作为挠度监测的观测点。既可以通过两个点的挠度比较，观察该块箱梁有无出现横向扭转，又可以进行同一块箱梁上两个观测点的比较和相互验证，以确保各块箱梁挠度观测的结果的准确无误，测点布置如图2所示。

图3 底板线形观测点布置图

5.3 监测观测周期和时间

在挂篮悬臂施工的过程中，采用四阶段观测法，即将每一块箱梁分为四个施工阶段：浇筑混凝土前后和预应力张拉前后四个阶段。为配合施工，有效地反映箱梁在不同施工阶段中的挠度变形情况，以施工阶段作为挠度观测的周期，即每施工一块混凝土箱梁，浇筑混凝土前后和预应力张拉前后，对已施工箱梁上布设的监测点观测一次。

6 线形监控

本桥线形监控的主要测试工况为混凝土浇筑前后、预应力张拉前后，以塘溪特大桥（40+64+40）m连续梁在中跨合拢段及8#块、边跨部分（直线段加合拢段）施工过程中预应力束张拉后实测线形与理论线形的对比图，同时给出了3#～5#块的挠度时程变化曲线图，分析施工过程中结构的线形变化规律。