現(xiàn)澆鋼筋混凝土拱橋施工的線性監(jiān)測(cè)

現(xiàn)澆鋼筋混凝土拱橋施工的線性監(jiān)測(cè)鄭億豐，曹禺和王淵源中國(guó)長(zhǎng)春吉林大學(xué)建筑工程學(xué)院30026摘要：，線性監(jiān)測(cè)是拱橋主體施工控制過(guò)程中確保大橋安全施工的重要環(huán)節(jié)。本文結(jié)合在北區(qū)長(zhǎng)白山國(guó)際旅游度假區(qū)2號(hào)橋主拱的施工監(jiān)測(cè)方案對(duì)控制主要內(nèi)容和關(guān)鍵技術(shù)提出建議。并且提出一種線性控制方法，可考慮施工過(guò)程中各種因素的影響，確保應(yīng)力和主拱肋線形滿足設(shè)計(jì)要求。關(guān)鍵詞：拱箱；線法監(jiān)測(cè)；預(yù)壓力；貝雷梁引言鋼筋混凝土拱橋因具有較高的強(qiáng)度和美觀，近年來(lái)在中國(guó)得到了廣泛的應(yīng)用。在交叉跨越時(shí)，逐步增加護(hù)理鋼筋混凝土拱橋的形狀變得更加復(fù)雜，帶來(lái)了很大的困難和風(fēng)險(xiǎn)的橋梁構(gòu)式。所以主要的技術(shù)問(wèn)題是大跨度鋼筋混凝土拱橋的發(fā)展建設(shè)問(wèn)題（徐等人，2001）。線形和內(nèi)力狀態(tài)與相關(guān)的施工方法和主供施工拼接的順序關(guān)系密切；內(nèi)力和結(jié)構(gòu)的變形也根據(jù)拱橋結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的變化；由于材料參數(shù)、環(huán)境因素、施工誤差和其他因素的影響，實(shí)際結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的線性不匹配。因此，有必要進(jìn)行詳細(xì)的分析和計(jì)算每個(gè)拱橋的施工階段。需要密切注意的是，線性監(jiān)測(cè)更多是對(duì)各施工階段控制參數(shù)的理論計(jì)算和實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行校對(duì)。而且非常有必要的是確保應(yīng)力狀態(tài)和變形進(jìn)行拱橋總是在施工期間的設(shè)計(jì)允許的范圍內(nèi)，同時(shí)橋梁線性符合設(shè)計(jì)預(yù)期。1項(xiàng)目概述北區(qū)2號(hào)橋坐落在吉林省，它長(zhǎng)210米（兩肩翼墻的端點(diǎn)之間的距離），和橋梁截面的總寬度為12。6m,寬度從左到右，依次包括0。3米（欄桿基礎(chǔ)寬度）+2。0米（人行道）+8。0米（車道）+2。0米（人行道）+0。3米（欄桿基礎(chǔ)寬度），從內(nèi)到外的雙向交叉坡度為1.5%。在滿足橋梁發(fā)生洪水不損壞的前提下，橋梁縱向梯度為0。493。橋梁跨越黃泥河，河水流量很小，深度約30厘米。均勻承式鋼筋混凝土無(wú)鉸拱橋應(yīng)用到主橋的結(jié)構(gòu)形式的計(jì)算跨徑為120米，矢高為24米，矢跨比為1/5,拱軸系數(shù)為m=2。0.拱肋主截面采用單箱三室形式，截面高2.2m,寬8.6m，頂板和底板的厚度是0.24米，腹板的厚度是0.24米。作為中國(guó)東北第一個(gè)主拱跨度在100米以上的現(xiàn)澆鋼筋混凝土。它的設(shè)計(jì)十分復(fù)雜，施工相當(dāng)困難，還有了一個(gè)要求控制結(jié)構(gòu)技術(shù)含量非常高。2有限元模擬根據(jù)規(guī)定的設(shè)計(jì)和施工單位施工程序，橋梁博士3.0版是用來(lái)建造橋梁結(jié)構(gòu)的有限元分析模型，基于實(shí)驗(yàn)室的材料性能測(cè)試（圖1）。根據(jù)施工過(guò)程的模擬計(jì)算，各施工階段的監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)變形的數(shù)據(jù)信號(hào)和完成狀態(tài)的實(shí)現(xiàn)。通過(guò)提供一個(gè)合理的框架規(guī)定拱圈的標(biāo)高，該拱腹的線性是可控制的。在主拱圈施工階段，本文通過(guò)對(duì)理論數(shù)據(jù)的偏差和測(cè)量數(shù)據(jù)在施工期間，結(jié)構(gòu)分析,進(jìn)行了參數(shù)辨識(shí)和反饋控制傳輸，以最終實(shí)現(xiàn)主拱圈的線性控制的目的。（燕等人，2005.）3基本線性控制的措施3.1主拱線形監(jiān)測(cè)環(huán)的技術(shù)要點(diǎn)2號(hào)橋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)新穎、大跨度和許多施工困難。為了確保最佳應(yīng)力狀態(tài)的主拱，主拱線形控制是限制在允許的范圍內(nèi)不同拱軸線的變化（項(xiàng)，2001）。基于施工方案和橋梁結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，線性監(jiān)測(cè)環(huán)分為預(yù)壓和和主拱的鑄造結(jié)構(gòu)。關(guān)鍵是控制施工過(guò)程中支架變形和地基沉降。支架變形有兩種情況，一種是彈性變形誘導(dǎo)后的預(yù)壓恢復(fù)（支架在外力作用下發(fā)生變形，但是它會(huì)自動(dòng)緩慢恢復(fù)），另一種是由每個(gè)節(jié)點(diǎn)的連接構(gòu)造變形引起的預(yù)加載。（在預(yù)加載之后的變形是不可逆的。）3.2預(yù)加載的支架現(xiàn)場(chǎng)條件下，通過(guò)反復(fù)比較、選擇、研究和市場(chǎng)結(jié)構(gòu)的詳細(xì)檢查，確定施工支架的施工方案。貝雷梁和腳手架的組合系統(tǒng)是應(yīng)用到主拱支架。貝雷梁上設(shè)置圓柱剛，跨徑布置72米，同時(shí)在支撐梁與拱肋節(jié)點(diǎn)處采用杯鎖支架來(lái)調(diào)整拱肋的線形。以確定拱壩線性和拆卸支架，兩側(cè)拱腳棚架的穩(wěn)定（圖2）.數(shù)字1到7圖2是拱澆筑的順序。高程測(cè)量〃垂墜法〃如下所示。一個(gè)低塑性的鋼絲繩綁到定位監(jiān)測(cè)點(diǎn)，而另一側(cè)被綁在垂墜，而繩子的一端靠近地面的膠粘貼用的鋼量表。每個(gè)部分的三個(gè)監(jiān)測(cè)環(huán)點(diǎn)對(duì)應(yīng)一個(gè)固定點(diǎn)的測(cè)量參考點(diǎn)（圖，3,4）。然后一根鋼驅(qū)動(dòng)到每個(gè)固定點(diǎn)，監(jiān)測(cè)點(diǎn)和基準(zhǔn)點(diǎn)的相對(duì)高度應(yīng)立即衡量初始值的高度差。衡量各施工階段的相對(duì)高度和初始高度的差值等于監(jiān)測(cè)點(diǎn)到基準(zhǔn)點(diǎn)的總沉降量。為了消除部分塑料支架的變形進(jìn)行并驗(yàn)證整個(gè)支架的穩(wěn)定性，進(jìn)行了支架預(yù)壓試驗(yàn)。彈性和非彈性桿的變形的變化與主拱的鑄造序列，會(huì)有實(shí)際的變化和理論分析之間的一些差異，橋的預(yù)壓力不應(yīng)該少于120%的所有施工荷載。預(yù)壓試驗(yàn)采用鋪設(shè)沙袋的方法?預(yù)先輸入的程序是首先符合混凝土澆筑預(yù)拱角是第一階段，然后在頂拱部分,最后在L/4處，3L/4（Wang,2001）。預(yù)加載測(cè)試持續(xù)8天，和卸載持續(xù)8天，同時(shí)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的位移需要在加載和卸載期間的進(jìn)行監(jiān)測(cè)。記錄的高程監(jiān)測(cè)點(diǎn)的沉降值以獲得支架彈性變形生產(chǎn)和塑性變形，以便在卸載后，達(dá)到調(diào)整標(biāo)高的目的。3.3地基沉降的監(jiān)測(cè)與地面回填的山巖形成的砼條形基礎(chǔ)是用于臨時(shí)支撐結(jié)構(gòu)。沉降觀測(cè)點(diǎn)周圍設(shè)置條形基礎(chǔ)，條形基礎(chǔ)的長(zhǎng)期居留地觀察，防止加載后不均勻沉降（羅，2004）。根據(jù)電子水準(zhǔn)儀的觀測(cè)數(shù)據(jù)解決發(fā)生在條形基礎(chǔ)傾斜到河的上游河流問(wèn)題（主要是由于河流侵蝕）。然后預(yù)裝載必須停止，并強(qiáng)化措施將水泥砂漿灌在地面的不均勻沉降的位置，直到地基會(huì)停止沉降為止。4線性控制結(jié)果的分析通過(guò)預(yù)試驗(yàn)，消除了塑料支架的變形和彈性變形監(jiān)測(cè)點(diǎn)的偏移（表1）。調(diào)整每個(gè)觀察點(diǎn)的高程值，得到了計(jì)算和分析，并最終確定在底部框架的拱的高程（表2）。監(jiān)測(cè)部分的預(yù)制值，即設(shè)計(jì)預(yù)拱度由主供和上部結(jié)構(gòu)的恒載、第二階段的恒荷載、收縮及一半的活荷載作用下得到的位移值，可以從有限元分析軟件獲得。主拱位移監(jiān)測(cè)是在施工期間進(jìn)行?從主拱框架的去除前，拱形圓頂?shù)母叱虦y(cè)量，在主拱框架的去除之后，應(yīng)該重新量度高程。兩次測(cè)量之間的區(qū)別是自身尺寸在自身重量下變形量不同，主拱的撓度變形測(cè)量是28毫米，而橋梁博士上計(jì)算撓度變形是31毫米。測(cè)量值略小于計(jì)算值。5結(jié)論根據(jù)施工監(jiān)測(cè)原則和實(shí)施過(guò)程，在實(shí)施線形控制后，實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)與計(jì)算所得值具有較高的吻合度。站在確保安全施工的前提下，取得了較好的結(jié)果?拱肋線形滿足設(shè)計(jì)和規(guī)范要求。考核驗(yàn)證線性監(jiān)測(cè)過(guò)程是嚴(yán)謹(jǐn)和科學(xué)。2號(hào)橋的施工實(shí)踐表明,大跨度拱橋懸鏈線截面鋼筋