霸王河1号特大桥连续梁转体全站仪测量监控技术

霸王河1号特大桥连续梁转体全站仪测量监控技术 霸王河1号特大桥连续梁转体全站仪测量监 控技术 ? 桥梁? 霸王河1号特大桥连续梁转体 全站仪测量监控技术 李晓超熊维平 (中国铁建十二局集团第二工程有限公司太原030032) 摘要介绍了全站仪测量监控支架现浇连续梁转体的原理和方法,结合集包增建第 二双线工程霸王河1号特大 桥支架现浇连续梁转体实例,验证了本桥梁测量和监控方法的正确性及有效性,确 保支架现浇连续梁转体达到了 要求的合理成桥状态. 关键词连续梁转体支架现浇全站仪监控 中图分类号U445.465文献标识码B文章编号1009—4539(2012)01—0066—04 TheOverallStationMeasurementandMonitoringTechnologyof BawangRiverNo.1BridgeContinuousBeam LjXiaochao.XiongWeiping (ChinaRailway12BureauGroupCo.Ltd.,Taiyuan030032,China) AbstractThispaperintroducestheprinciplesandmethodsoftheoverallstationmeasurement andmonitoringcast--in?-situ continuousbeamtwistofbrackets.Combinedwiththeexampleofthesecondlaneprojeet,Ba wangqiaoNo.1Bridge(60+ 100+60)metercast-in-situcontinuousbeamtwistofbracketsalongJining-Baotourailway,t hemethodcorrectnessand validityofmeasuringandmonitoringofthebridgeareverified,henceforthensurecast— in?situcontinuousbeamtwistof bracketsmeetthedesignrequirementsintoareasonablestateoffromabridge. Keywordscontinuousbeam;twist;cast—in—situbeam;overallstationmonitoring 1工程概况 霸王河1号特大桥在DyK501+126,DyK501 +226上跨既有京包铁路,上部结构为(60+100+ 60)In预应力混凝土连续箱梁,下部结构为椭圆形 桥墩,钻孔桩基础.既有京包线为I级电气化铁路, 集包线与既有铁路线夹角为24..为保证既有线运 营安全,减少施工过程中对既有线运营干扰和加快 施工进度,连续梁采用转体施工.即在1号,2号墩 处平行于既有铁路线支架现浇施工,待施工到最大 悬臂状态后,结合既有线运营,施工要点及天气等 因素,择机实施转体施工.将梁体顺时针旋转(1号 收稿日期:2011—11—10 墩28.,2号墩24.),转体到位后再进行合龙段施 工.本段梁体位于圆曲线上(R=1600m),不便于 采用轴线定位,每段转体部分采用两端定位的方法 加以施测,转体前连续梁及测量控制点布置如图1 所示. 图1连续梁转体前结构及控制点示意 霸王河1号特大桥的平转法转动体系主要有 承重系统,顶推牵引系统和平衡系统三大部分构 铁道建筑技术RAILWAYCONSTRUCTIONTECHNOLOGY2012l1l ? 桥梁? 成.承重系统由上转盘,下转盘和转动球铰构成. 上转盘支承转体结构,下转盘与桩基础相连,通过 上转盘相对下转盘转动,达到转体目的.顶推牵引 力系统由牵引设备(2台ZLDIO0型100t连续千 斤顶及2台普通YCWIO0型lOOt助推千斤顶构 成),牵引反力支座,助推反力支座构成.平衡系 统由结构本身,上转盘8对60cm钢管混凝土圆 形撑脚,大吨位千斤顶及梁顶边跨端的配重物构 成.为了保证桥梁结构的稳定以及测量放线的精 度,上转盘与下转盘的四周用精轧螺纹钢固定起 来,待桥梁上部结构施工到最大悬臂状态转体时 再割除. 2正式转体前的测量 (1)转体前应该对既有线,现场地貌地物进行 实地考察,特别是对既有线接触网和回流线的具 体位置进行测量,对桥梁中跨梁体底板标高与接 触网高度(悬高测量)进行反复测量,确保转体过 程中梁体与接触网,回流线在安全的距离以内,在 铁路管理部门的参与下提出有针对性的转体 . (2)本桥位于曲线上,结构重心偏向曲线内侧. 故将转体结构在横桥向的偏移量设计成球铰的横桥 向偏移量(17cm),使球铰中心与转体结构重心在一 条铅垂线上.球面边缘各点的高程差允许值不大于 1mm;测量控制时在1,2号墩球铰圆周均匀布置8个 施测点,实测误差值为0.3,0.8mm.球铰转动中心 允许安装误差:顺桥向?1mm,横桥向?1.5mm.实 测误差:1号墩顺桥向一0.5mill,横桥向+0.6ram;2 号墩顺桥向一0.4mm,横桥向+0.5mm. (3)各个梁段的施工测量.由于工期紧,梁段 施工中采取支架法施工.施工过程中,为了确定支 架的弹性变形,消除塑性变形,在支架搭设以后应 该进行预压,预压重量为1.2倍的梁段重量.预压 前在每段的底模板上布置好左中右三组沉降观测 点,用水平仪测出预压前,加载到80%,加载到 120%,卸载后的高程.对其测量数据进行处理,得 出各段的非弹性变形7,9mm,弹性变形3,5mm. 在消除支架塑性变形后,根据每个梁段的支架的弹 性变形值,得出底模调模标高,其计算公式:底模调 模标高=设计标高+弹性变形量+线控预拱度. 铁道建筑技术RAILWAYCONSTRUCTIONTECHNOLOGY 实际测量放线时,先用水平仪对预压后的底模纵向 标高进行精调,调好高程后用全站仪对每个断面左 右按设计宽度进行定位,定位以后再复测底模标 高,将底模高程控制在?2mm以内.待腹板和翼板 模板固定后再对翼板的左右进行定位.将平面误 差范围控制在?5mm之内,高程误差控制在 ?2[rim以内.在每段截面距端头10cm地方设置5 个线形控制观测点兼做梁面高程控制点,见图2. 为了消除温度对梁体线形数据的影响,每天早上 7:30在混凝土浇筑前,浇筑后(纵向张拉前),张拉 后进行观测,并及时将测量数据提供给线形监控部 门,分析误差,提出纠偏方案,以便在下个梁段的施 工中进行调整. 图2线控点位布置(单位:mI (4)支架拆除后,在每天日出前对观测点进行 观测,由于中跨合龙段位于京包铁路既有线上方, 为了降低施工危险,加快施工进度,将原有中跨最 大悬臂加长25cm,中跨合龙段缩短50cm,并且中 跨合龙方案由原来的吊架施工改为全钢模施工,这 就导致在最大悬臂状态时中跨比边跨重16t左右. 因此,在将1,2号桥墩下转体球铰开挖出来并将支 架拆除以后,在一个星期内l,2号墩中跨下降了约 6.0cm,边跨上升了约4.0cm,具体测量数据见表 l.由于既有线与中跨相交处的接触网钢性支架距 梁底只有35cm左右,为了避免在转体过程中中跨 下降影响既有线,在对梁体进行称重的过程中对l, 2号墩边跨进行配重,其中1号墩边跨悬臂端配重 26t,2号墩边跨悬臂端配重24t.在边跨端加配重 后,梁体两端高程均无明显变化.经转体专家初步 分析,由于转体球铰的限制,最大悬臂端的标高在 转体过程中两端的高程才会随着梁体的转动而变 化(见表2). 2012l1)67 桥粱? 表1支架拆除后连续梁标高变化值mm 落架后1d落架后2d落架后3d落架后4d落架后5d落架后6d落架后7d 点位落架前 差值差值差值差值差值差值差值 ? 6一11413.39 6一2l413.40 6一31413.40 6一41413.38 6一51413.0 1号墩 6—11413.174—54—56—57—58—59—59—59 6—21413.174—55—57,58—59—6o一60—6O 6—31413.144—55—57—58—59—6O一6o一60 6—41413.128—54—56—57—58—59—59—59 6—51413.152—54—56—57—58—59—59—59 6一11412.40 6一21412.39 6一31412.39 6一4l412.40 6一51412.40 2号墩 6一l1413.081—54—56—57—58—59—59—59 6—21413.101—55—57—58—59—6O一6O一60 6—31413.098—54—56—57—58—59—59—59 6—41413.113—55—57—58—59—6O一6o一60 6—51413.14—55—57—58—59—6o一6O一6O 注:本表的观测点为两端线控钢筋头 (5)转体监控测量加密点的测设.将全站仪 (徕卡TCA1800)架设在控制点CP瑚3上,后视架 设在控制点CPIO04(CP1003,CP1004为设计院给定 GPS控制点),分别在0号台的直线段上设置 CPIO03一I,在3号墩的直线段设置CP1003—2.对 每个加密点按三等导线进行六个测回的观测,对数 据处理后得出加密点坐标,最终建立转体测量控制 支导线. (6)转前定位观测点的测设.当连续梁施工到 最大悬臂状态,在支架拆除前,将全站仪架设在控 制点CP1003—1上,后视控制点CP1003.采用精确放 样的方法将DyK501+080,DyK501+172,DyK501 +180,DyK501+272的中心位置在1,2号墩的梁体 上放出来,如图1所示,并记录好各个点位的实测 高程. (7)限位点的测设.分别在1,2号墩的边跨侧 下承台上放出限位点,1号墩28.,2号墩24.,将垂 球挂在限位点上,用油漆在上转盘上做好标记,贴 上特制的刻度标尺,在刻度标尺起始位置的正下方 (下承台上)固定好自制的指针,便于在转体过程中 直观读出上转盘的转矩,并与测量组的数据进行复 核,以便在转体过程中及时作出调整,保证梁体转 体精确到位. 3转体测量 为了减小对既有线运营的影响,转体时1,2号 墩同时进行.转体监控测量由两个测量组分别对 1,2号墩转体进行监控.全站仪A架设在控制点 CPIO03.1,后视控制点CPIO03,在1号墩转体的定位 点(DyK501+080和DyKS01+172的中心)架设基 座进行三维跟踪监控测量;全站仪B架设在控制点 CPIO03-2,后视控制点CPIO03,在2号墩转体的定位 68铁道建筑技术RAILWAYCONSTRUCTIONTECHNOLOGY2012l1) 桥梁? 点(DyKSO1+180和DyKS01+272的中心)架设基 座进行三维跟踪监控测量. (1)试转监控测量.为了保证桥梁转体的顺利 实施,正式转体前两天在专家的指导下对桥梁进行了 试转.1,2号墩的试转角度均为3..每个测量组应测 出试转前后1,2号墩梁体两端的高程,横桥向位移:1 号墩在试转中横桥向位移了2.407m,中跨梁端上升 了0.4mln,边跨梁端下降了0.4mm;2号墩在试转中 横桥向位移了2.410in,中跨梁端上升了0.5mlTl,边 跨梁端下降了0.5mill.试转主要检查转盘是否灵 活,球铰及滑道各项实际是否与设计吻合,转体 转速与牵引及助推力的关系,以便为正式转体提供计 算参数的修正,并积累经验,同时试转也证实了先前 对配重认为悬臂状态梁体影响小的论断. (2)正式转体监控测量.转体过程中用2台全 站仪密切跟踪监控定位点的横桥向位移和高程变 化,及时将跟踪观测数据反馈给转体指挥部,并做 好记录.同时与上转盘转矩进行校核(见表2).待 转体旋转到距设计位置约2.时应放慢速度,改用手 动控制千斤顶,这是监控测量最为关键的时段,应 及时将观测数据反馈到本组的转体指挥部,指挥部 根据测量数据及时为牵引组发出准确的指令,直到 梁体端横桥向位移在10cm左右,牵引停止.让梁 体静止一段时间,再复测梁体两端的标高和桥位, 对高程和点位进行精调,使其横向偏差和高程偏差 均在设计范围之内(见表2). 表2转体测量监控成果 中跨定位观测点(R=46m)边跨定位观测点(R=46n1) 上转盘转矩(R=4m) 墩号转动角度测量监控横向位移测量监控横向位移备注 理论值观测值差值理论值实测值差值高程/m理论值实测值差值高程/m /in/m/mm/m/m/mm/m/m/mm 0.oo0oOO0OOO1412.878O0O1413.311试转前 3.0000"0.2O90.2—92.4092.407—21412.882—2.409—2.40631413.307试转后 8.3O100.593O.676.8246.819—5l412.893—6.824—6.8l861413.29正式转体 14o0O00"0.977O.983l1.24l1.235—5l412.9ID2一l1.24一l1.23641413.287正式转体 1号墩 20.3Ooo"1.4311.43—116.45816.445—131412.913一l6.458一l6.447111413.276正式转体 26o0or0D,,21.81—520.87420.885l1l412.921—2o.874—20.886—121413.268正式转体 27~3000"1.921.92O22.O7822.1221412.921—22.O78—22.1O2—241413.268正式转 体 28o0oo01.9551.95—522.4822.454—26l412.921—22.48—22.45327l413.268精调前 Oo0o0oOOOO0Ol412.8620OO1412.49吧试转前 3o000o"0.209O.2—92.4092.41l1412.867—2.409—2.411—21412.487试转后 8o3O'0o"0.593O.676.8246.816—81412.879—6.824—6.81861412.475正式转体 14oO0oo"0.9770.983l1.24l1.24771412.886一l1.24—11.25一l01412.468正式转体 2号墩 18o30oo"1.2921.29—214.85314.841—121412.894—14.853—14.8413l412.46正式转体 22oOO1.5361.54417.66317.651一l21412.9—17.663—17.65131412.454正式转体 23o3000"1.6411.65918.86718.863一d1412.9—18.867—18.86521412.454正式转体 24.0O"1.6761.67—619.26819.249一l91412.9一l9.268—19.2518l412.454精调前 (3)转体就位精调.参照《桥梁施工控制技 术》,悬臂浇筑预应力混凝土连续梁桥的允许误差 极限如下:成桥后的线形(高程)?50mm;合龙相对 高差?30mm;轴线偏差按《公路桥涵施工技术规 范》(JTJ041-2000)执行.悬臂合龙的中线位置误 铁道建笥技术RAILWAYCONSTRUCTIONTECHNOLOGY 差不大于?10mm,悬臂合龙的高程误差在?20mm 之内.由于精调高程时对梁体中线影响较大,应先 将梁体两端的高程调到位,再将梁体中线精确对 位,测量成果(见表3). (下转第73页) 2012f7J69 ? 桥梁? 4结论 (1)钢绞线束两端对称张拉伸长量计算过程 中,最小应力截面的确定是关键,对于对称的钢绞 线束,其中点截面即为最小应力截面. (2)在伸长量的计算过程中,伸长量值与钢绞线 弹性模量,钢绞线束与管道之间的摩擦系数,孑L道位 置偏差系数的取值有关.因此施工过程中,必须严格 按照设计要求采用符合相关的材料并按原材料 试验和选取计算参数,并应通过试验对孔道偏差 系数进行测定,采用试验所得孔道偏差系数计算钢绞 线的理论伸长量作为张拉钢绞线过程双控指标之一. 同时施工中应提高预应力孔道位置施工的精度,以确 保在最小应力截面得到较大的有效预应力. (3)通过计算过程可以看出,采用单端张拉的 钢绞线张拉后的损失较大,在固定端得到的有效预 应力较小,这种预应力损失随孔道长度的增加表现 得愈加明显,钢绞线的预应力作用得不到充分发 挥.因此,为了提高预应力筋的使用效率,在条件 允许的情况下,应尽量采用两端张拉. 参考文献 1黄棠,王效通.结构设计原理[M].北京:中国铁道出版 社,1999 (上接第69页) 表3转体精调成果 梁面设计高程/m实测高程/m高程误差/mm中线误差/mm备注 点号 原设计预调后左由右左出右左中右预拱度调节 71413.2471413.2611413.2531413.2551413.253—8—6—8—3—3—3预调1.4cm 1号墩61413.2411413.281413.2741413.2761413.275—6—4—5—3—3—3预调 3.9cm 61412.9461412.9811412.9851412.9841412.985434333预调3.5cm 6l412.9391412.974l412.9791412.9781412.979545333预调3.5cm 2号墩61412.426l412.4651412.461l412.4581412.46—4—7—5—3—3—3预调 3.9cm 7l412.4141412.4281412.4221412.4221412.42—6—6—8—3—3—3预调1.4cm 4实施效果 在各方的共同努力下,霸王河1号特大桥 转体连续箱梁共三个合龙段自然合龙,成桥状 .韭室 态的线形和内力均满足设计要求,合龙段高程 ,中线偏差均控制在规范 差控制在+18mm以内 规定的+5mm以内,施工线形控制的效果良好 (见图3). 包头 5结束语 1墩2墩.号墩 霸王河1号特大桥转体是内蒙的第一个跨既有 京包铁路线支架现浇转体桥梁.为积极应对该类 桥梁在施工中存在在问题,笔者在支架现浇转体施 工技术控制方面进行了积极的探索,并取得了很好 的效果,可为类似结构施工积累经验并提供借鉴. 铁道建筑技术RAILWAYCONSTRUCTIONTECHNOL0GY 参考文献 1刘志宏.跨越高速公路转体桥梁设计与施工控制[J].北 方交通,2006(12) 2刘志宏.跨越高速公路转体桥梁设计与施工控制[J].北 方交通,2006(12) 3乔明.三岔口特大桥转体桥转盘球铰施工技术[J].中国 铁路,2010(6) 2o12(1)73 堕 堕墩号