随着我州交通事业的迅速发展,大跨度、高难度的大型复杂桥梁正在被越来越多地建造和规划着,为了保证桥梁结构施工的安全、达到成桥的设计目标、提高施工质量而进行的桥梁施工监测与控制已成为桥梁施工技术的重要组成部分和关键的一环。下面以德钦至香格里拉二级公路金沙江大桥为例,浅议无支架拱桥施工过程中监测和控制技术。
一、项目概述
云南德钦至香格里拉二级公路金沙江大桥,处于金沙江河谷地貌区,桥位区河床相对较窄,流向近似南北方向,右岸为凹岸,发育有长约250、宽约50米的河漫滩,有厚约8-10米的冲洪积覆盖层;左岸为凸岸,为侵蚀岸,靠金沙江侧岸坡陡峻,为硬质岩岸坡。左、右岸内侧斜坡均为陡坡地形,局部有危岩,特别是右岸斜坡受北西向断裂的切割,岩体多破碎。
金沙江大桥全桥长333米,主桥宽11.5米, 主桥为1×130米等截面钢筋混凝土薄壁箱型悬链线无铰拱上承式拱桥;主桥拱上结构为5×10米钢筋混凝土简支桥面连续小T梁+34米实腹段+5×10m钢筋混凝土简支桥面连续小T梁;主拱为板式拱肋,由6片拱圈组合而成,每片拱圈分七段预制吊装,最大吊装重量为42吨。德钦岸引桥为7×20米预应力混凝土简支梁桥面连续梁桥,香格里拉岸引桥为2×20米预应力混凝土简支梁桥面连续梁桥。
二、施工监测与控制
(一)施工监测与控制
大跨度桥梁的施工是一个系统工程。在该系统中设计图是目标,而自开工到竣工整个为实现设计目标必须经历的过程中,将会受到诸多不确定因素(误差)和突发事件的影响,如设计计算、材料性能变异、施工精度、荷载变化、环境温度、灾害性天气等在理想与实际状态之间的差别,施工中如何减少失真参数的影响判别真值,对施工状态进行实时识别(监测)、调整(纠偏)、预测,对设计目标的实现是至关重要的。
(二)施工监测与控制项目
拱肋安装施工监测控制主要分为六个方面:拱肋轴线控制;塔架在拱肋安装中的偏移;拱肋各扣点在各阶段的标高控制;扣索各阶段索力监控;缆索吊装系统主缆垂度及索力观测;地锚的位移观测。
1、缆索吊装系统主缆垂度及索力观测
(1) 起吊前测量空载时的垂度,起吊后拱肋运至1/2跨时,再测重载最大垂度。观测方法是在岸坡上适当地方确定一控制点,测出控制点标高和距跨中距离,在控制点上置经纬仪,观测主索跑车位置,读出竖直角,即可计算得垂度值。
(2)主缆索力可用频谱分析仪测出。
2、拱肋轴线的控制
(1)在东西两岸的上、下游轴线上适当高程位置(利用两岸地形条件)各设一个拱肋轴线观测站,观测本岸吊装节段上弦顶面拱肋轴线。
(2) 拱肋吊装前,在每节段拱肋轴线上顶面贴上用白漆打底划红漆的三角标志。三角标志横桥方向画好刻度,经纬仪(或全站仪)对好后视,即可直接读取拱肋轴线偏移值。
(3)在精确调整时,要仔细观测,并应有他人复核,准确后及时报告观测资料,以便指挥下令将吊点受力转给扣索及铰座受力或转给扣索及接头螺栓受力。测量过程有监理旁站,并与监控单位的人员一道对扣定后的位置作出认定。
3、塔架在拱肋安装中偏移的控制
(1) 在索塔垂直于桥轴线方向设一个测站和一个后视点,在索塔塔顶上下游两侧设一个固定标尺。
(2) 吊装中用经纬仪(或全站仪)架在测站,对好后视,直接读取固定标尺读数,再与初始读数比较,即可得偏移值。
4、拱肋各扣点在各阶段的标高测量
拱肋各节段的标高控制通过对各拱肋节段的扣点标高测量来实现。用全站仪(三角高程测量)进行拱肋各扣点在各阶段的高程测量,具体方法如下:
(1)拱肋各扣点在各阶段的标高由设计单位和施工监控单位提供,并换算至实际观测点上进行控制。
(2)在两岸合适位置设置水准点作为测站控制高程点,水准点主要技术要求满足四等水准测量。
(3) 测量方法:全站仪架在合适位置的测站控制高程点,测前视测点高程。
5、扣索索力观测
对每一施工阶段扣索索力进行监测,以便掌握结构受力情况。
6、吊装地锚及扣索地锚的位移观测
在地锚设定标志点,起吊拱肋后用千分表顺桥轴线方向观测锚碇位移变化。
7、桥横墙顶的位移观测
选择在结构温度趋于稳定的夜间进行,利用桥址处的施工平面控制网,在墩顶中心线上、下游各设一永久性的位移观测点,安装高亮度发光体作为照准目标。
以金沙江大桥无支架拱桥拱肋吊装施工桥梁实体为依托,借鉴类似工程成功经验,采用先进的施工工艺、施工方法、机械设备、监控量测仪器及监控量测手段,采用理论指导、专家论证、现场试验、数据分析、施工验证、总结经验的方法确保无支架拱桥工程建设顺利实施。