安江沅水大橋主橋連續(xù)剛構(gòu)懸臂澆筑段的現(xiàn)場測控技術(shù)

1、安江沅水大橋主橋連續(xù)剛構(gòu)懸臂澆筑段的現(xiàn)場測控技術(shù)董海峰摘 要：在箱梁模板平面放樣及偏位檢測中采用了坐標(biāo)反算位置法，高程控制中以參照 水準(zhǔn)基點(diǎn)測量各梁段的絕對標(biāo)高并在箱梁施工過程中以施工階段做為撓度觀測周期，保證了 安江沅水大橋主橋懸臂澆筑段合攏后的線型流暢，各節(jié)段無明顯折點(diǎn)現(xiàn)象。關(guān)鍵詞：安江沅水大橋；懸臂澆筑段；現(xiàn)場測控1工程概況安江沅水大橋，總長1141.6m，是上海至瑞麗國道主干線湖南邵陽至懷化高速公路上跨 越沅水的一座特大型橋梁，也是邵懷高速公路上最大的一座橋。橋梁兩端，即K135+944.36 K135+952.95和K137+009.45K137+085.96在緩和曲線內(nèi)，其余部分在

2、直線段?？v坡 0.78%，主橋左、右幅橫坡2%。邵陽岸主橋0#臺(tái)一4#墩跨徑組合為30m+72m+120m+72m預(yù)應(yīng)力砼變截面連續(xù)剛構(gòu)，2#、 3#墩為雙肢薄壁墩。上部構(gòu)造左右幅分離式設(shè)計(jì)，單幅為單箱單室箱形截面，箱梁高度、底 板厚度均按二次拋物線變化。1#墩小“T”及兩邊跨均為搭設(shè)支架現(xiàn)澆施工，2#3#墩的兩 個(gè)“T”均由跨中3.00m漸變到墩頂7.2m，除0#梁段采用搭設(shè)托架進(jìn)行施工其余節(jié)段均采用 掛籃懸澆施工。圖1為主橋橋型示意圖。圖1安江沅水大橋主橋橋型布置圖2施工階段劃分及測量控制流程2.1每一段梁的懸臂施工階段1）掛籃前移立模階段安裝掛籃就位；測量標(biāo)高；立模（包括尺寸、平面位置

3、等的校正）；測量標(biāo)高；綁扎鋼筋2）澆筑砼階段澆筑砼；測量標(biāo)高3）預(yù)應(yīng)力鋼鉸束張拉階段待砼強(qiáng)度達(dá)到80%后張拉三向預(yù)應(yīng)力筋；測量標(biāo)高及 塊段成品軸線偏位檢測；移動(dòng)掛籃2.2 每一施工工序現(xiàn)場測量控制工作流程見圖2示。圖2工作流程示意圖主橋懸澆段掛籃上模板的現(xiàn)場測量控制工作主要是對其平面位置及標(biāo)高進(jìn)行測量控 制。由于梁體模板是由底板模與翼腹板模組合拼裝而成，在安裝與調(diào)整時(shí)可單獨(dú)進(jìn)行。移動(dòng) 掛籃后翼腹板模跟著前移，此時(shí)用全站儀坐標(biāo)法放樣確定其平面位置，用精密水準(zhǔn)儀通過 0#梁塊頂部的參照水準(zhǔn)基點(diǎn)測量并調(diào)整翼腹模頂面標(biāo)高。底板模被固定在兩翼腹板側(cè)模中 間，只需根據(jù)立模標(biāo)高進(jìn)行調(diào)整即可。3懸澆段的平面放

4、樣與偏位檢測通常在大橋的平面放樣中，我們采用的是極坐標(biāo)法放樣，先根據(jù)坐標(biāo)反算出放樣點(diǎn)與 測站點(diǎn)間的距離和方位角（可現(xiàn)場用計(jì)算器計(jì)算或?qū)⒁延?jì)算的放樣點(diǎn)坐標(biāo)輸入全站儀讓儀器 自動(dòng)計(jì)算出）后，將儀器照準(zhǔn)計(jì)算出的方位角方向測量放樣點(diǎn)至測站的距離，與計(jì)算出的距 離進(jìn)行比較，從而指揮放樣點(diǎn)位處的棱鏡。模板再根據(jù)已放好的點(diǎn)位進(jìn)行調(diào)整。采用掛籃施 工懸臂澆筑，往往在調(diào)整模板時(shí)，模板上已放好的點(diǎn)位也跟著動(dòng)了，又需要重新放出正確位 置，這樣有時(shí)需要反復(fù)好幾次但效果仍不明顯。因此在安江沅水大橋主橋懸澆段放樣中采用 坐標(biāo)反算位置法進(jìn)行平面放樣與偏位檢測，大大提高了立模效率與質(zhì)量。如圖3示，在掛籃移出翼腹模就位后，在塊

5、段斷面處用全站儀直接測量1、2、3、4點(diǎn) 坐標(biāo)，反算出點(diǎn)位所對應(yīng)的主線樁號及距中樁距離并與設(shè)計(jì)位置進(jìn)行比較，從而指揮模板調(diào) 動(dòng)范圍。因箱梁翼緣底模與腹板外模在定做時(shí)已按設(shè)計(jì)尺寸固定，主要測量并調(diào)整1、2點(diǎn) 到設(shè)計(jì)位置。當(dāng)然要現(xiàn)場手工計(jì)算任一已知坐標(biāo)所對應(yīng)的主線樁號與位置是有一定困難的， 我們可用便攜式編程計(jì)算器事先針對該橋平面資料編好程序。下介紹編程思路及偏位推導(dǎo)公式。如圖4示，首先在路線上任選一點(diǎn)A為起始點(diǎn)，計(jì)算該點(diǎn)的中樁坐標(biāo)A（x0, y0）與切 線方位角a。以該點(diǎn)切線方位角為X軸建立一假定坐標(biāo)系X。 AY。，則X0 A為路線中 線上某點(diǎn)的切線前后方向，A%為路線中線上某點(diǎn)橫斷面的左右方向

6、?，F(xiàn)場任一測點(diǎn)P （x ,y ）在坐標(biāo)系Xo AY。上肯定有兩垂足B、C點(diǎn)，利用解析幾何方法可求得AB、AC 的距離m、n。其推導(dǎo)過程如下：由 ZDAF=Z EFP=aAD= AFX cos ZDAF= AFX cos a =（x x。）, cos aBD= EP=FP X sinZEFP=FP X sina =（ypy。）, sinaa =m=AB= AD+ BD=（x x。） cosa +（y y。） sinaa 同理可推得P Pp x。） , sina +（ypyo） , cos an=AC=（x 即mcosasina x - x。n 一 s i nacosay - y一i一i|_p o

7、 -計(jì)算出的m為正表示在某起算點(diǎn)A切線方向前方的偏差值，反之，為負(fù)表示在后方的偏差值；n為正表示在某起算點(diǎn)A橫斷面方向右側(cè)的偏差值，反之，為負(fù)表示在左側(cè)的偏差 值。當(dāng)m尹。時(shí)，則將A點(diǎn)里程加AB距離m值，回到開始又進(jìn)行新一輪的計(jì)算，直到計(jì)算 出的m=0為止，即可知該實(shí)測點(diǎn)坐標(biāo)所對應(yīng)的里程樁號及距中樁左右距離n值。若只要對 某一設(shè)計(jì)已知位置處點(diǎn)位進(jìn)行偏位檢測，則先計(jì)算出該位置處的設(shè)計(jì)坐標(biāo)（xo，y。）及切線 方位角a與現(xiàn)場實(shí)測坐標(biāo)（x,y ） 一并代入上述公式求出m、n值即可。圖4路線及編程示意圖以安江沅水大橋3#墩左幅邵陽側(cè)5#塊箱梁為例（測點(diǎn)示意見圖3），其放樣過程見表1：表1 3#墩左幅邵

8、陽側(cè)5#塊箱梁放樣過程整理表點(diǎn) 八、位實(shí)測坐標(biāo)推算位置設(shè)計(jì)位置測點(diǎn)偏差模板調(diào)整值邵前偏21mm應(yīng)沿路線方向后調(diào)陽 側(cè)1點(diǎn)3019683.252512900.890K136+150.021左 3.340mK136+150 左 3.25m21mm，沿橫斷面方 向右調(diào)90mm左偏90nm3019682.565512893.289K136+149.985左 10.972mK136+150 左11m后偏15mm右偏 28mm應(yīng)沿路線方向前調(diào) 15mm,沿橫斷面方 向左調(diào)28mm注：1.該塊段處于直線段內(nèi)，路線的中線與段落內(nèi)測點(diǎn)所對應(yīng)的中樁上起算點(diǎn)的切線方位重合。2.本例中主要介紹坐標(biāo)反算位置法進(jìn)行放樣與

9、偏位檢測在現(xiàn)場的運(yùn)用過程，其數(shù)據(jù)推算過程從 略。4懸澆段標(biāo)高的測量控制4.1水準(zhǔn)點(diǎn)及撓度觀測點(diǎn)的埋設(shè)箱梁標(biāo)高控制點(diǎn)的具體做法是在兩岸固定位置設(shè)置永久水準(zhǔn)點(diǎn)，在每“T”構(gòu)的0#梁塊 箱內(nèi)橫隔板中部及箱梁中心腹板頂面設(shè)置參照水準(zhǔn)點(diǎn)，作為每個(gè)懸澆梁段高程觀測基準(zhǔn)。在 已澆筑好的每個(gè)梁段距端部5cm的底板上對稱設(shè)置兩個(gè)撓度觀測點(diǎn)，測點(diǎn)用季25螺紋鋼筋為保證大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋的合攏精度符合規(guī)范要求及成橋后線型流暢，應(yīng)做好施工過程 中梁段的撓度控制。而影響撓度的因素很多，有掛籃的變形、箱梁段自重、預(yù)應(yīng)力大小、施 工荷載、結(jié)構(gòu)體系轉(zhuǎn)換、混凝土收縮與徐變、日照和溫度變化等。在安江沅水大橋大橋的施 工過程中主要是

10、通過對主梁標(biāo)高，墩頂水平位移、施工荷載、溫度場、應(yīng)力場等數(shù)據(jù)的采集， 對所得數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，不斷修正設(shè)計(jì)參數(shù)后得出立模標(biāo)高以指導(dǎo)施工。箱梁各懸澆前端的立模標(biāo)高為：H=H+f+(f )+f +fH為待寺澆筑箱梁底板前端點(diǎn)處掛籃底盤模板標(biāo)高(張拉后)；H0為該點(diǎn)設(shè)計(jì)標(biāo)高；f為 由徐變、收縮、溫度、結(jié)構(gòu)體系轉(zhuǎn)換、二期恒載、活載等影響產(chǎn)生的撓度計(jì)算值，其中徐變、 收縮值按一個(gè)月內(nèi)完成的節(jié)段考慮；f1為本施工段頂板縱向預(yù)應(yīng)力束張拉后對該點(diǎn)的影響 值；f為掛籃彈性變形對該施工段的影響值，在掛籃設(shè)計(jì)和加載試壓后得出；f為本施工段 及以后澆筑的各梁段對該點(diǎn)的撓度影響值。X懸臂端施工撓度為：f=f +f +ff為

11、已澆筑梁段的累計(jì)變形；fb為施工節(jié)段和掛籃自重作用在已完成節(jié)段上的結(jié)構(gòu)變形； fc為施工節(jié)段和掛籃自重引起的掛籃變形。4.3標(biāo)高的測量實(shí)施在安江沅水大橋連續(xù)剛構(gòu)掛籃懸臂澆筑法施工測量控制中，大體按三個(gè)施工階段進(jìn)行， 即掛籃前移立模階段的測量；澆筑砼后的測量；預(yù)應(yīng)力鋼鉸束張拉后的測量。在掛籃前移立模階段底模標(biāo)高的測量中可靈活采用相對標(biāo)高和絕對標(biāo)高立模法。但在本 橋中采用的是絕對標(biāo)高立模法，每塊段底模均由0#梁塊參照水準(zhǔn)點(diǎn)標(biāo)高為基準(zhǔn)引出。因?yàn)?0#梁塊上的參照水準(zhǔn)點(diǎn)在“T”構(gòu)根部受施工撓度變形影響很小，使用可靠性高。為配合施 工并及時(shí)有效地獲得箱梁在不同施工階段中的撓度變形數(shù)據(jù)，安江沅水大橋以施工

12、階段作為 撓度觀測周期，即在每一梁塊掛籃前移立模后、澆筑砼后和張拉后分別對施工箱梁上預(yù)設(shè)的 兩對稱觀測點(diǎn)測量一次，這樣就能知道各梁段在不同施工階段中的撓度變形全過程，從而為 下一梁段立模標(biāo)高的推算提供數(shù)據(jù)。參照水準(zhǔn)點(diǎn)的穩(wěn)定性監(jiān)測與橋墩沉降監(jiān)測同時(shí)進(jìn)行，根 據(jù)荷載增加速度和施工進(jìn)度一般每一個(gè)月觀測二次?？紤]到溫度效應(yīng)對安江沅水大橋測量工作的影響，底模標(biāo)高觀測及撓度觀測都安排在早 晨未出太陽的5:00-8:00時(shí)間段或者陰天上午進(jìn)行。張拉力所引起的箱梁撓度，有一個(gè)時(shí)間上的滯后效應(yīng)，亦即張拉后上撓變形不會(huì)立即發(fā) 生，而是在張拉后4-6h內(nèi)逐漸完成。因此張拉后的撓度觀測安排在6h后進(jìn)行，以真實(shí)反 映張

13、拉所引起的箱梁撓度變形。4.4合攏段的現(xiàn)場測控合攏段施工是連續(xù)梁體系轉(zhuǎn)換的重要環(huán)節(jié)，它對保證成橋質(zhì)量至關(guān)重要。根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙， 安江沅水大橋采用的是先中跨后邊跨的合攏順序，合攏前使兩懸臂端臨時(shí)連接并在兩懸臂端 設(shè)置水箱配重，合攏段澆筑時(shí)根據(jù)砼的施工速度分次卸載，以防止合攏砼在早期因?yàn)闊崦浝?縮、撓度變形等因素而破壞新老砼的結(jié)合。這對現(xiàn)場測控工作也提出了更高的要求，在合攏 前對預(yù)設(shè)的點(diǎn)位進(jìn)行連續(xù)24h(每次間隔2h)復(fù)測，結(jié)合以往的測量結(jié)果，提供合攏前數(shù)據(jù)， 以調(diào)整懸臂端的撓度及兩端的高差。在砼澆筑過程中進(jìn)行全過程的跟蹤測量并通過數(shù)據(jù)的計(jì) 算來輔助指導(dǎo)卸載量，從而保證合攏的精度。5結(jié)語安江沅水大橋主橋懸澆連續(xù)剛構(gòu)現(xiàn)已完工，標(biāo)高測量數(shù)據(jù)表明，梁體變形實(shí)測值與理論 值較為接近。全橋合攏后線型流暢，沒有出現(xiàn)明顯折點(diǎn)現(xiàn)象。在測量控制上筆者認(rèn)為以下幾 點(diǎn)很關(guān)鍵：懸臂澆筑段施工之初控制測量上做了精心準(zhǔn)備，在每“T”構(gòu)的0#梁塊橫隔板中部 及箱梁中心腹板頂面設(shè)置了參照水準(zhǔn)點(diǎn)，為以后各節(jié)段的觀測奠定了基礎(chǔ)。坐標(biāo)