2018沙湾特大桥主桥箱梁挠度观测方案

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　　摘 要：本文从施工测量监控技术及其它有关技术管理措施方面介绍了沙湾大桥施工过程测量监控的重要作用及监控的施工方法。
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　　关键词：观测；挠度变形；基准点高程；悬臂梁；连续刚构桥
　　Abstract: In this paper, the construction survey control technology and other relevant technical management measures introduced the construction process measurement monitor cheung sha wan bridge of the important role and monitoring construction method.
　　Key Words: observation; deflection; benchmark elevation; cantilever beam; continuous rigid frame
　　中图分类号： U448.21+3 文献标识码：A文章编号：
　　一、概况
　　 广州市轨道交通四号线位于广州市南拓发展轴的轴线上，处于沿珠江入海口河道的两岸地带，串联了科学城、软件园、奥林匹克中心、琶洲会展中心、生物岛、大学城、广州新城、黄阁工业园、南沙经济技术开发区。区间5标段的起迄里程为YCK38+829.5～YCK40+691.74,全长1862.24米；施工内容为市桥沥和沙湾大桥连续刚构桥（上下部结构）。沙湾大桥66#、70#墩为引桥与主桥连续箱梁边跨的过渡墩，67#、68#、69#墩为连续梁桥主采用单墩。主桥箱梁桥型立面图如图1所示：
　　二、箱梁挠度观测的目的
　　1、挠度变形的原因分析
　　①大跨度预应力连续刚构桥悬臂梁施工过程中，由于箱梁下部没有竖向刚性支撑，悬臂在合拢前，箱梁是悬臂状态的，在贯穿悬臂的预应力索，箱梁本身的刚性及两端悬臂的对称平衡作用下，处于一种相对平衡的稳定状态。但是随着箱梁的不断施工，悬臂长度也不断增加，悬臂上的重量也越来越大。这时候，在箱梁本身自重作用下，悬臂箱梁就会出现往下挠的变形。
　　②每施工一节箱梁，都要穿钢铰线束，并进行张拉，随着拉应力的增加，箱梁内钢铰线由于长度的缩短而出现弯曲变形，这种变形对于0#块来说，是承受向下的拉力，对两端的悬臂来说，是承受向上的提升力，从而又使箱梁有上挠的趋势；张拉后，移挂篮进行下一块箱梁的施工，在挂篮自重作用下，使得悬臂的箱梁又出现下挠；
　　③在施工期间，由于白天晚上存在温差及太阳的照射，箱梁底部和顶部形成温差，白天箱梁顶面温度较高，底部温度较低，箱梁顶面砼膨胀较底面大，从而使悬臂箱梁有下挠的趋势；晚上，箱梁外部散热快，温度下降也较快，而箱梁内部则由于通风不流畅等原因，散热慢，温度比外边高，形成箱梁内外的温差，造成箱梁内砼膨胀，箱梁外砼收缩，这时箱梁又有上挠的趋势；
　　④由于该桥横跨珠江水道，周围较空旷，风也较大，在风力作用下，还可能存在扭转变形和摆动变形等；另外在箱梁合拢后，要进行桥面系及交通工程的施工，大跨度连续刚构桥由于本身柔性及恒载作用下，整个桥面还会出现下挠的趋势。在施工过程中，往往是多种情况并存，使得悬臂箱梁处于不断的变形中。
　　2、进行监控量测的必要性
　　 大跨度连续刚构箱梁在进行监控量测时主要是进行挠度变形的监控，及时准确地进行挠度的监控量测。对于指导施工，保证质量及安全，都是非常重要的。在实际施工过程中，箱梁底模的标高应根据量测结果综合分析，进行调整。
　　三、主桥箱梁挠度观测
　　1、点位布设
　　主桥箱梁挠度观测的基准点在67号墩、68号墩、69号墩的0号块上各设置两个点，在66、70号过渡墩的盖梁也设置两个基准点。挠度的监测点设在每节箱梁前端附近，每端设2个点，并在腹板顶面附近不影响挂篮前移的位置设置。基准点和监控点的材料均用φ15mm，长15cm的铜条制成，并把其顶端磨成圆状预埋于砼中。
　　2、基准点高程的传递
　　为观测桥梁承台基础的沉降及偏位，承台施工最后一层砼时在承台顶四周预埋承台基础沉降观测点，并进行联测，该标高也作为上构施工时的高程控制点，主墩挠度观测基准点的标高均通过该预埋点标高采用悬挂标定后的钢尺的方法，把高程传递上去。其精度应满足《公路桥涵施工技术规范》中的技术要求。66、70号墩基准点的标高可直接采用挂钢尺的方法测得，尤其注意的是基准点标高测定后还应隔一定时间进行复测，其等级按国家二等标准执行。悬挂钢尺的方法如图2所示。
　　 a2 b2
　　 BM67J a1 b1
　　图2BM67
　　3、观测方法
　　悬臂箱梁的挠度变形监测，主要是观测其竖向位移。采用精密水准仪和铟钢水准尺，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，其结果就是不同工况下箱梁的实际挠度。这种挠度变形的相对基准，设在67号、68号墩和69号的零号块上，绝对基准设在岸上水准点上。由于各墩所承受的悬臂荷载不断增大，各墩存在沉降变形，同时桥墩较高，存在收缩徐变，所以零号块的水准点也是不稳定的，为真实反映箱梁的挠度变形，应以岸上水准点为基准，定期对零号块的水准点进行稳定性监测，并在挠度观测数据处理时加以考虑。
　　随着挂篮的前移，悬臂梁的不断施工，悬臂的加长，势必对已施工完毕的悬臂箱梁的标高造成影响。因而，在进行挠度观测时，还应对已有的监测点进行观测。这种观测点随着施工梁段的增加而增加，观测的工作量也加大。本着满足观测精度要求及减少监控工作量的原则，可以采用闭合水准路线进行单程观测，以提高观测速度。
　　4、观测的精度
　　为了能监测到箱梁较小的挠度变形及满足精度要求，采用国家二等水准测量的精度等级要求和观测方法进行挠度监测，其能测到变形量大于1mm的挠度值。国家二等水准测量的闭合差绝对值不能大于4√Lmm，其中L为水准路线长度（单位为公里）。各项技术要求如下表：
　　等级 水准仪型号 视线长度（m） 前后视较差（m） 前后视累积差（m） 视线离地
　　面最低高度（m） 基本分划基辅分划读数较差
　　（mm） 基本分划基辅分划所测高差较差（mm）
　　二等 DS1 50 1 3 0.5 0.5 0.7
　　5、观测的周期
　　连续刚构桥挂篮悬臂施工，一般每一块箱梁分三个阶段施工，即挂篮前移阶段、砼浇注阶段、张拉阶段。在进行观测时以施工阶段作为挠度观测的周期。采用三阶段法来观测箱梁在不同工况的挠度变形。
　　挠度观测的时间
　　为减少温度对观测结果的影响及其它外部条件的影响，如何选定观测时间非常重要。一般观测时间应安排在凌晨5点至早上8点钟前，考虑到实际情况时也可把时间往前推至凌晨2点钟至早上8点钟，观测时应记录好空气温度和箱内温度。
　　温度对挠度的影响及试验
　　 由于温度是变化的，每个时段温度均不同，并且对挠度将产生影响。为了观测温度变化对悬臂箱梁的挠度有多大影响，可以选择一段进行挠度观测试验。即全天每小时观测一次，并做好时间、空气温度、砼表面温度和箱内温度的记录。
　　数据处理
　　挠度观测时，按国家二等水准测量要求控制每一测站观测值的限差，并做好记录，不得涂改。闭合环观测结束后，尽快计算高差环闭合差。其限差为：
　　MΔ≤±√N×L
　　 N=1
　　L―闭合环长度（单位KM）
　　闭合差符合要求后，按测段数反号平均分配闭合差。然后根据基准点高程和改正后的观测高差，计算监测点的高程。最后根据监测点的本期观测高程，上一周期的观测高程及第一周期的观测高程，计算工况改变后的本期挠度和累计挠度，并汇总成表、汇制挠度曲线图。
　　四、质量保证措施
　　沙湾特大桥120m连续刚构，跨度较大，监控工作量大，为保证观测速度及精度，快速进行数据处理，确保工期、质量、安全。各部门应积极重视，并加大人力、物力的投入。
　　在观测时，以人为本。外业成果的好坏与人的因素有较大关系，应对从业人员进行严格技术培训及职业道德教育，增强责任感。
　　仪器对测量成果精度影响重大，必须使用经检核后的仪器，且应经常进行保养，定期检验校正。
　　基准点至关重要，故应教育各级员工注意保护，发现不妥要及时上报。
　　外业观测原始数据应妥善保管，处理数据应准确及时，且须有2人复核。
　　五、结束语
　　通过进行挠度观测，获得不同工况下箱梁的挠度值，并进行成果分析，在施工过程中依据该数据指导施工，以控制箱梁的线形，也保证了合拢精度，为沙湾特大桥的施工任务顺利完成提供了有力保证。
　　参考文献：
　　1、《公路施工手册》（桥涵） 人民交通出版社
　　2、《公路桥涵施工技术规范》JTJ041-2000 交通部
　　3、《公路工程施工安全技术规程》JTJ076-95 交通部
　　
　　注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。