公路桥梁现浇箱梁预压沉降测量观测

——以济焦高速公路金城互通立交桥为例             

关键词：高速公路    现浇箱梁    预压      沉降观测    预拱度         

摘要：本文所述济焦高速金城互通立交桥上部结构为现浇普通砼连续箱梁，箱梁采用搭设满堂支架现浇施工，要求支架应有足够的强度、刚度和整体稳定性。在浇筑砼前，应对支架进行预压，预压荷载为箱梁结构自重的120%。预压沉降观测的目的是为了确定梁体预拱度的数值，然后按照抛物线方式在模板底模设置预拱度。

一、工程概况：本文所述桥梁为跨线立交桥，上部结构为现浇普通砼连续箱梁，左、右半幅各8联。下部结构采用圆形柱式墩，肋板式桥台。箱梁采用搭设支架现浇施工，要求支架应有足够的强度、刚度和整体稳定性。在浇筑砼前，应对支架进行预压，预压荷载为箱梁自重的120%。本文主要介绍左幅第二联第5跨（4#墩~5#墩之间）的预压情况，本跨梁体全长20m，上宽13.5m，下宽9.5m。为了保证砼浇筑施工安全稳定性，在搭设满堂支架前对地基进行硬化处理，首先在地表下50cm厚度进行施工面整体换填石灰土，再在其上铺设30cm砂砾石并碾压合格。地基处理后，在砂砾层上沿横向设置条行方木，分布承压面积以分散传给地基的应力，支架搭设在方木上，支架钢管上顶端安置槽形钢框架，然后沿纵向在钢框架的U形槽内放置30cm*20cm下层方木，在其上沿桥横向放置上层方木，上层方木上再安装竹胶板底模。

二、沉降观测的基本要求：坚持五定原则，①依据的基准点、沉降观测点点位要稳定；②所用仪器、设备要稳定；③观测人员要稳定；④观测时的环境条件基本一致；⑤观测镜位、路线、程序和方法要固定。以上措施在客观上尽量减少观测误差的不定性，使观测的结果具有统一的趋向性，保证各次复测结果和首次观测的结果可比性更一致，使所观测的沉降量数值更真实。

1、精度要求：采用二等水准观测，水准点间距不大于100m，前后视距≤30m。

2、仪器、人员素质要求：沉降观测使用精密水准仪S2，水准尺用因瓦尺，人员要求熟练掌握仪器的操作规程，在实测过程中能快速、精确地完成每次观测任务，能及时发现可能存在的问题并加以解决。

3、水准基点的设置：由于本桥梁施工现场附近无可架设仪器的固定高地，只有根据需要将地面已有的水准点引测到已施工完成的立柱顶砼上，本文涉及已引测的两个水准基点分别是HA=116.016m和HB=115.887m。与4#墩相邻的3#墩为过渡墩形式，其顶部断面尺寸为长190cm和宽120cm，满足架设仪器及观测要求。

三、预压沉降观测的实施：预压沉降观测的目的是为了确定梁体预拱度的数值，然后按照抛物线方式在模板底模设置预拱度（方向为上拱）。跨中位置预拱度值最大，往两侧墩柱方向预拱度值越来越小，理论上到墩柱支点处其值为0。建立x，y二维直角坐标系，初步确定抛物线方程式y= ―ax²+b及其对应的图形（见下图）。X轴为沿桥中心线方向，原点为本跨沿桥中心线方向的中点，本跨全长20m，则x的取值范围为-10m≤x≤10m,b值为跨中最大预拱度，也就是本文要通过预压观测确定的沉降量。

                      Y(mm)

                         b

                                                   x(m)

 -10                    o                         10

1、沉降点的布置：沉降点沿纵向设置在跨中、1/4跨和距墩柱支点1m共5个断面上，每个断面沿横向布3个点，分别是断面中心和距中心左右4.5m处。这样本跨共设置沉降点15个。预压堆放沙袋时预留空出这15个点的位置，在相应位置的模板上钉牢15个铁钉并保护好，以作立水准尺观测之用。

2、加载之前的原始标高测量，此为第一期观测数据HⅠ，其具体数据如下(标高单位:m)：

一天后(标高单位:m)：

4、卸载完成后，立即进行观测，此为第三期观测数据HⅢ，如下(标高单位:m)：

1、承载地基：                  弹性变形+非弹性变形

2、支架钢管：                  弹性变形+非弹性变形

3、木与木接头承压面：           非弹性变形（参考数值3mm）

4、木与钢接头承压面：           非弹性变形（参考数值2mm）

f=总体变形=总体弹性变形+总体非弹性变形=HⅠ―HⅡ。

f1=总体弹性变形=地基弹性变形+支架钢管弹性变形=HⅢ―HⅡ。

f2=总体非弹性变形=地基非弹性变形+支架钢管非弹性变形+3mm+2mm= HⅠ―HⅢ。具体数值见下表:

求得f的平均值f均=180/15=12mm，即为要求的跨中预拱度值。

求得f1的平均值f1均=73/15=5mm；

求得f2的平均值f2均=107/15=7mm。

现在已测出跨中预拱度值，还要将其按照抛物线的形式分配到本跨的任一个位置，这就要求解前面的方程式，可算得a=0.00012， b=0.012，则y= ―0.00012x²+0.012（本式计算各参量都以m为单位,也可换算成mm），这样就能求得一跨中任一点的沉降预留量。 

四、要注重施工现场预拱度值的校正：

算得各处的预拱度后，施工单位就会按设计标高加预拱度值之后所得的计算标高来安装模板。砼浇筑前测量人员还应进行最后一道工序实测验收，以保证万无一失，根据本人经验，由于施工过程中有很多人为等不确定因素，往往会发现有不少点实测值与计算值有误差，需要调整底模高度，这个调整值很小，往往只有几毫米，但有时要经过反复好几次调整才能合格。  

五、本跨预压装载和卸载采用吊车起吊沙袋的方式进行，共需要4天时间，本桥共有16联88跨，如果全部预压，一联至少也要6天时间，整个桥光预压就需要96天。由于工期特别紧张，决定只进行左幅第二联第5跨预压，得出地基与支架钢管的弹性变形和非弹性变形值，以验证地基处理和钢管强度、刚度是否合格，经以上计算，地基处理和钢管性能均满足要求。这样其它不预压的部位的地基处理和支架搭设都严格按照左幅第二联第5跨的方式进行。本桥施工前后共用8个月的时间，顺利完工。

参考文献: 

1 杨少伟编著.《道路勘测设计》.北京:人民交通出版社.

2 武汉测绘学院、同济大学合编.《控制测量学》.北京:测绘出版社.

3 李青岳、陈水奇编著. 《工程测量学》.北京:测绘出版社.

4 许娅娅编著. 《测量学》. 北京:人民交通出版社.

5 黄侨编著. 《桥梁钢-混凝土组合结构设计原理》. 北京:人民交通出版社.