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摘要:随着桥梁施工技术的不断进步,上跨既有线或高速公路的连续梁一般采用先悬浇后转体再合龙的施工方法来减小对营业线的影响。本文以跨长深高速公路特大桥(60+100+60)m转体连续梁施工为依托,归纳总结了测量控制在转体梁核心部位-转体球铰安装定位、悬浇过程、转体启动-过程-止动等各个环节的关键技术及注意要点,旨在对今后类似工程施工提供借鉴。
关键词:转体箱梁;施工;测量控制;技术
1工程概况
赤峰至喀左客运专线跨长深高速公路特大桥位于辽宁省建平县,全桥长4215.46m。其中32~34孔设计为(60+100+60)m转体连续梁,33孔上跨长深高速公路,34孔上跨锦承铁路。梁体采用双线箱梁设计,线间距4.6m,位于直线段,纵桥向位于30‰的纵坡上,采用悬臂+转体施工。桥梁单墩转体“T”构长98m,转角45°,重7727t,两个转体约1.55万吨,是辽宁省首条同跨高速公路和铁路的高铁桥梁。
转体结构设置在主墩墩柱底部,上下承台之间设转体球铰,上球铰平面直径3.5m,下球铰平面直径3.5m。
本工程施工难度大,危险系数高。由于上跨长深高速和锦承铁路两条运营线,转体必须在天窗点内完成并锁定,转体后必须确保梁体姿态如轴线和高程等参数要满足设计要求,测量控制直接影响转体施工的成败,故要求测量控制既要准又要快。
2测量控制网的建立
2.1平面控制网
利用4个CPI点为结算已知点,联测4个加密点,布设一条附合导线来控制转體桥,用徕卡TS11型全站仪及配套对中器按一级导线控制网规范进行。观测精度要求:方位角闭合差±5 (N为夹角个数),最弱边边长相对闭合差应≤1/40000,最大点位误差0.0024(m),最大点间误差0.0029(m)。
因加密点位是在桥墩结构未施工前布设,故布设时要充分考虑悬臂浇筑箱梁混凝土施工对通视的影响,为保证通视,两两测量控制点之间的连线尽量平行未转之前连续梁中轴线。
2.2高程控制网
利用2个二等水准点组成一条高程线路,施工区域附近水准点加密布设4个,按二等水准要求对以上各点进行观测。高差闭合差应小于±4√L(L为测量长度,以km计),满足精度要求后,作为施工高程控制点。
2.3施工前测量数据计算
施工前对线路坐标和桥位主体相对关系、坐标和各结构尺寸进行复核。校算桥位轮廓控制点数据和尺寸,以设计曲线要素为依据,先推算线路中心坐标及高程,然后依据32#和33#墩中心为旋转中心,推算旋转45°后的线路中心坐标,最后用CAD进行模拟旋转,保证旋转合拢后与原线路重合。
3转体球铰安装测量控制
3.1球铰作用及安装标准
球铰是转体梁转动体系最关键的组成部分,球铰的安装精度直接影响转体平稳性、牵引力大小和转动安全。而下球铰安装精度是整个转动体系的基础,直接影响转体施工的精度,对能否顺利施转起决定性作用。设计要求:下球铰正面相对高差小于1mm,球铰中心纵横向误差小于1mm。
3.2球铰控制安装
用天宝DIDI03型精密水准仪测量,其精度能满足要求。由于下球铰为圆形,直径3.5m,面积较大,球铰与骨架采用双排螺栓连接,沿其边缘均匀布设14个观测点。
球铰安装测量采用固定的控制点,安装全过程使用同一个控制点进行控制,对下球铰先初平再中心定位,采取“边侧边调,先粗后精,步步紧跟,反复校核”的原则和方法来操作,直至达到相关要求。这种测量方法在球铰及滑道的安装中证明了其合理性,调平定位时长和效果都比较理想。
4转体梁“T”构悬浇施工测量控制
转体梁在转体前的施工过程和连续梁是一致的,它是一种多次超静定体系,理想的几何线形与合理的内力状态不仅与设计有关,更要依赖科学合理的施工方法。施工过程中各种复杂的因素都有可能引起结构的几何形状及内力状况的改变。所以在施工过程中对桥梁结构进行实时监测,并根据监测结果对施工过程中的控制参数进行相应调整。加之转体使连续梁轴线在原位置上旋转了45°,因此施工过程更要中应加强联测,对两个转体“T”构悬灌节段之间、转体“T”构与边跨现浇段均要进行联测,以避免合龙时出现偏差。转体“T”构采用挂篮悬浇逐段施工,是一个很成熟的工艺,测量控制主要是对挂篮的预压变形监测、每节的高程复测、模板定位等,此文就不赘述。
5转体过程测量控制
5.1转体前测量控制
在转体前对箱梁转动半径范围区域内一切有可能的妨碍转体的障碍物(如电线、电杆、树木、防护桩等)、边跨现浇底模顶面和合龙端底面的高程、合龙端预留钢筋、上承台角与防护桩之间的净距等进行测量,明确其位置、长度和高差等空间相对位置关系,利用BIM技术,以转动轨迹为准绳进行模拟,不能相互干扰,对反复测量后确认需要拆除的障碍物,确保转体轨迹无障碍安全。
5.2转动过程中测量控制
5.2.1测点、测站布设
在32号、33号连续梁最后一节段端头两侧翼缘板边各布设4个高程点(共计8个),转体“T”结构端部中心距端头10cm(转体半径48.9m处各布设2个平面坐标测点(共计4个)。
5.2.2转体测量控制要点
跨长深高速公路特大桥的转体“T”构要顺时针转动45°,分3个阶段:0°-5°是试转阶段,检查、测试设备工作状态是否正常,排除转体时可能出现的不利情况;5°-43°是连续转动阶段,此阶段最大限度发挥牵引设备运转能力,使得梁体匀速平稳连续转动,测量需要获得时长和剩余弧长的关系,为下一阶段提供参考;43°-45°是点动阶段,此阶段转体“T”构要精准到位,测量需要确定何时停止转动,为转体点动阶段提供有效依据,保证转体精确合龙。
5.2.3坐标转换剩余弧长公式编写
转体过程中,只需获取梁端部棱镜坐标,带入公式即可获得剩余弧长,从而达到快速得出数据,给转体提供依据。
5.2.4点动阶段介绍
转动过程中监控人员通过墩底转盘刻度实时播报转过角度,本次转体在剩余2°时停止转体,此时剩余弧长约1m(大于规范0.5m要求),进入点动阶段。为确保试转体测试数据的准确性,通过2个5s,2个点动10s,2个点动30s的点动组合进行再次确认(详见表5.5)。并根据试转体所获得的点动时间与转过弧长的对应关系,采用不同点动时间的组合完成剩余弧长。每次点动完成后,需及时测算剩余弧长,直至梁体轴线偏差达到6mm为止,并对撑脚临时锁定,详见表2。
5.2.5锁定阶段
点动结束后,对两个转体“T”构、两侧的现浇连续段进行平面、高程的联测,若有误差,可通过千斤顶等对梁体姿态进行微调,保证各参数符合设计及规范要求后进行锁定。
6结论
目前跨长深高速公路特大桥的转体施工已成功,通过上述测量控制等措施,32#墩配重218kN、33号墩配重9.9k就达到了理论偏心为0,线型拟合误差可控,转体过程中的最大牵引力仅为设计最大牵引力的60%,证明了转体施工过程中的测量控制措施有效准确,可以为类似工程提供参考。
参考文献
[1]袁可.桥梁转体施工的关键控制点分析[J].铁道建筑技术,2016(5):9-11.
[2]董琴亮.跨既有铁路线大跨连续梁桥转体施工与控制技术[J].中外公路,2014,(4):144-147.
[3]齐永立上跨京山铁路大纵坡万吨级箱梁水平转体施工技术-《国防交通工程与技术》,2015
[4]国家铁路局铁路工程测量规范(TB10101-2018J961-2018)
(作者单位:中铁隧道集团二处有限公司)
关键词:转体箱梁;施工;测量控制;技术
1工程概况
赤峰至喀左客运专线跨长深高速公路特大桥位于辽宁省建平县,全桥长4215.46m。其中32~34孔设计为(60+100+60)m转体连续梁,33孔上跨长深高速公路,34孔上跨锦承铁路。梁体采用双线箱梁设计,线间距4.6m,位于直线段,纵桥向位于30‰的纵坡上,采用悬臂+转体施工。桥梁单墩转体“T”构长98m,转角45°,重7727t,两个转体约1.55万吨,是辽宁省首条同跨高速公路和铁路的高铁桥梁。
转体结构设置在主墩墩柱底部,上下承台之间设转体球铰,上球铰平面直径3.5m,下球铰平面直径3.5m。
本工程施工难度大,危险系数高。由于上跨长深高速和锦承铁路两条运营线,转体必须在天窗点内完成并锁定,转体后必须确保梁体姿态如轴线和高程等参数要满足设计要求,测量控制直接影响转体施工的成败,故要求测量控制既要准又要快。
2测量控制网的建立
2.1平面控制网
利用4个CPI点为结算已知点,联测4个加密点,布设一条附合导线来控制转體桥,用徕卡TS11型全站仪及配套对中器按一级导线控制网规范进行。观测精度要求:方位角闭合差±5 (N为夹角个数),最弱边边长相对闭合差应≤1/40000,最大点位误差0.0024(m),最大点间误差0.0029(m)。
因加密点位是在桥墩结构未施工前布设,故布设时要充分考虑悬臂浇筑箱梁混凝土施工对通视的影响,为保证通视,两两测量控制点之间的连线尽量平行未转之前连续梁中轴线。
2.2高程控制网
利用2个二等水准点组成一条高程线路,施工区域附近水准点加密布设4个,按二等水准要求对以上各点进行观测。高差闭合差应小于±4√L(L为测量长度,以km计),满足精度要求后,作为施工高程控制点。
2.3施工前测量数据计算
施工前对线路坐标和桥位主体相对关系、坐标和各结构尺寸进行复核。校算桥位轮廓控制点数据和尺寸,以设计曲线要素为依据,先推算线路中心坐标及高程,然后依据32#和33#墩中心为旋转中心,推算旋转45°后的线路中心坐标,最后用CAD进行模拟旋转,保证旋转合拢后与原线路重合。
3转体球铰安装测量控制
3.1球铰作用及安装标准
球铰是转体梁转动体系最关键的组成部分,球铰的安装精度直接影响转体平稳性、牵引力大小和转动安全。而下球铰安装精度是整个转动体系的基础,直接影响转体施工的精度,对能否顺利施转起决定性作用。设计要求:下球铰正面相对高差小于1mm,球铰中心纵横向误差小于1mm。
3.2球铰控制安装
用天宝DIDI03型精密水准仪测量,其精度能满足要求。由于下球铰为圆形,直径3.5m,面积较大,球铰与骨架采用双排螺栓连接,沿其边缘均匀布设14个观测点。
球铰安装测量采用固定的控制点,安装全过程使用同一个控制点进行控制,对下球铰先初平再中心定位,采取“边侧边调,先粗后精,步步紧跟,反复校核”的原则和方法来操作,直至达到相关要求。这种测量方法在球铰及滑道的安装中证明了其合理性,调平定位时长和效果都比较理想。
4转体梁“T”构悬浇施工测量控制
转体梁在转体前的施工过程和连续梁是一致的,它是一种多次超静定体系,理想的几何线形与合理的内力状态不仅与设计有关,更要依赖科学合理的施工方法。施工过程中各种复杂的因素都有可能引起结构的几何形状及内力状况的改变。所以在施工过程中对桥梁结构进行实时监测,并根据监测结果对施工过程中的控制参数进行相应调整。加之转体使连续梁轴线在原位置上旋转了45°,因此施工过程更要中应加强联测,对两个转体“T”构悬灌节段之间、转体“T”构与边跨现浇段均要进行联测,以避免合龙时出现偏差。转体“T”构采用挂篮悬浇逐段施工,是一个很成熟的工艺,测量控制主要是对挂篮的预压变形监测、每节的高程复测、模板定位等,此文就不赘述。
5转体过程测量控制
5.1转体前测量控制
在转体前对箱梁转动半径范围区域内一切有可能的妨碍转体的障碍物(如电线、电杆、树木、防护桩等)、边跨现浇底模顶面和合龙端底面的高程、合龙端预留钢筋、上承台角与防护桩之间的净距等进行测量,明确其位置、长度和高差等空间相对位置关系,利用BIM技术,以转动轨迹为准绳进行模拟,不能相互干扰,对反复测量后确认需要拆除的障碍物,确保转体轨迹无障碍安全。
5.2转动过程中测量控制
5.2.1测点、测站布设
在32号、33号连续梁最后一节段端头两侧翼缘板边各布设4个高程点(共计8个),转体“T”结构端部中心距端头10cm(转体半径48.9m处各布设2个平面坐标测点(共计4个)。
5.2.2转体测量控制要点
跨长深高速公路特大桥的转体“T”构要顺时针转动45°,分3个阶段:0°-5°是试转阶段,检查、测试设备工作状态是否正常,排除转体时可能出现的不利情况;5°-43°是连续转动阶段,此阶段最大限度发挥牵引设备运转能力,使得梁体匀速平稳连续转动,测量需要获得时长和剩余弧长的关系,为下一阶段提供参考;43°-45°是点动阶段,此阶段转体“T”构要精准到位,测量需要确定何时停止转动,为转体点动阶段提供有效依据,保证转体精确合龙。
5.2.3坐标转换剩余弧长公式编写
转体过程中,只需获取梁端部棱镜坐标,带入公式即可获得剩余弧长,从而达到快速得出数据,给转体提供依据。
5.2.4点动阶段介绍
转动过程中监控人员通过墩底转盘刻度实时播报转过角度,本次转体在剩余2°时停止转体,此时剩余弧长约1m(大于规范0.5m要求),进入点动阶段。为确保试转体测试数据的准确性,通过2个5s,2个点动10s,2个点动30s的点动组合进行再次确认(详见表5.5)。并根据试转体所获得的点动时间与转过弧长的对应关系,采用不同点动时间的组合完成剩余弧长。每次点动完成后,需及时测算剩余弧长,直至梁体轴线偏差达到6mm为止,并对撑脚临时锁定,详见表2。
5.2.5锁定阶段
点动结束后,对两个转体“T”构、两侧的现浇连续段进行平面、高程的联测,若有误差,可通过千斤顶等对梁体姿态进行微调,保证各参数符合设计及规范要求后进行锁定。
6结论
目前跨长深高速公路特大桥的转体施工已成功,通过上述测量控制等措施,32#墩配重218kN、33号墩配重9.9k就达到了理论偏心为0,线型拟合误差可控,转体过程中的最大牵引力仅为设计最大牵引力的60%,证明了转体施工过程中的测量控制措施有效准确,可以为类似工程提供参考。
参考文献
[1]袁可.桥梁转体施工的关键控制点分析[J].铁道建筑技术,2016(5):9-11.
[2]董琴亮.跨既有铁路线大跨连续梁桥转体施工与控制技术[J].中外公路,2014,(4):144-147.
[3]齐永立上跨京山铁路大纵坡万吨级箱梁水平转体施工技术-《国防交通工程与技术》,2015
[4]国家铁路局铁路工程测量规范(TB10101-2018J961-2018)
(作者单位:中铁隧道集团二处有限公司)