第３７卷第ｌ４期 ２ ０ １ １年５月 山 西 建 筑 ＳＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨ：ＩＴＥＣＴＵＲＥ ＶｏＩ＿３７ Ｎｏ．１４ Ｍａｙ． ２０１１ ・１５３・ ・桥梁・隧道・ 文章编号：１００９—６８２５（２０１ １）１４—０１５３—０３ 高速公路跨越既有铁路线桥梁挂篮施工监测 张崇尚 赵摘鹏 张宇胜 要：结合陕西潼西高速公路改扩建项目Ｋ９２＋６２Ｉ大桥（跨越陇海线）工程实例，探讨了连续梁桥施工监测的方法， 并就施工阶段的实测值与计算值进行了对比分析，得出一些有指导意义的结论。 关键词：施工监测，挂篮，跨越铁路线 中图分类号：Ｕ４４５．４６ 文献标识码：Ｂ １ 概述 ２．２挂篮预压试验 试验目的 当今，桥梁结构施工阶段的监测已经成为控制桥梁施工质量 ２．２．１１）对挂篮进行额定荷载及超载条件下检查挂篮设计、加工及 不可缺少的主要手段，施工监测的目的是通过在施工中对桥梁结 消除非弹性变形（消除安装及加工塑性变形）。 构进行实时监测，根据监测结果，评估在挂篮悬浇过程中梁体的 安装质量，２）测定各种工况条件下弹性变形及非弹性变形，为悬浇节段 变形及应力变化状态是否符合设计要求，判断结构状态是否正 常，施工过程是否安全；而当出现较大误差时，应对结构进行误差 箱梁立模标高提供依据。３）试验检测挂篮构件的强度和挂篮的总体刚度，检验挂篮的 调整，并对设计的施工过程进行重新调整，最大限度地保证桥梁 建成时接近或达到理想设计状态。而跨越铁路线的桥梁又具有 使用安全性。自身的特点，挂篮施工需采取四防措施（防水、防火、防雷、防电）， ４）试验检测其他相关参数，为今后类似项目或进一步优化挂 以确保既有铁路线安全通畅。Ｋ９２＋６２１大桥跨越陇海铁路，主桥 篮设计提供参考数据。上部结构形式为（４７＋８０＋４７）ｍ预应力混凝土连续箱梁桥，单箱 ２．２．２试验工作 双室箱形截面，箱梁根部高度５．２０ ｍ，跨中梁高２．４０ ｍ，其间梁高 试验最大荷载为最大悬浇节段结构荷载的１２０％，２号块重 ９９ ｔ，加载至１２０％时的荷载（单侧）为１９９×１２０％＝２３８ ｔ。 按１．６次抛物线变化。采用纵、横、竖向三向预应力体系。各单 量为１“Ｔ”箱梁除墩顶块件外，分１１对梁段，采用分段悬浇方法施工，梁 大小桩号两侧挂篮对称同步加载。试验荷载采用施工单位自制 段悬臂浇筑最大块件重量１ ９９２ ｋＮ。桥型布置图见图１。 的混凝土试块，将混凝土试块均匀地吊至底模上。单侧挂篮加载 荷载分别为０—２５％额定荷载－－＊５０％额定荷载一８０％额定荷载一 １００％额定荷载一１２Ｏ％额定荷载一持荷１２ ｈ一卸载，共分５级进 行加载和观测。 ２．２．３试验结论及分析 主桁架杆件，前吊带（精轧螺纹钢），后锚（精轧螺纹钢）实测 图１ Ｋ９２＋６２１大桥主桥桥型布置图（单位：ｍ】 应力均小于理论计算值，有一定的安全储备。中主桁架为３片桁 架中变形最大的，挠度为：４１ ｍｍ一１１ ｍｍ（残余变形）一１１．２ ｍｍ （后锚变形）一０．９ ｍｍ（前支变形）＝１７．９ ｍｍ＜２０ ｍｍ，满足规 范…要求。在加载至最大块段额定荷载时，挂篮的弹性变形较理 ２挂篮监测 ２．１ 挂篮安全监测 跨越铁路线的桥梁在施工过程中保证既有铁路线的正常运 行和桥梁安全是重中之重。挂篮施工过程中需做到以下几点： 论计算值１４ ｍｍ略大（这主要是试验荷载加载位置与理论值之间 的差异所致）。塑性变形量为１１ ｍｍ，总变形量２８．９ ＩＴｌｍ。从试验 １）挂篮的安装与使用均应事先做好技术交底工作，上岗人员 数据上可以看出，在加载初期的塑性变形较大，加载到一定程度 需严格执行有关安全操作规程。 变形呈线性增长，表示塑性变形消除。在试验过程中杆件和焊缝 ２）挂篮前移时要有专人负责组织有关检查工作。 无变形和开裂现象出现。挂篮试验结果表明，其受力及变形能够 ３）挂篮分两次走行到位，挂篮走行应同步进行。 ４）连续梁施工至铁路上部节段时，应在挂篮四周布满安全 满足施工要求。网，要求带电体必须在挂篮６００ ｍｍ以上，同时在挂篮底部吊挂环 ３施工监控 氧树脂绝缘板。 ５）挂篮应设置可靠的安全接地装置，防止感应电流对人体的 伤害。 ３．１施工监控的必要性 大跨度桥梁施工过程中，桥梁结构的空间位置随施工进展不 断发生变化，要经历一个漫长和多次的体系转换过程，若同时考 状态偏离预定目标。使成桥桥面符合理想线形，是桥梁监控的重 ６）经常检查挂篮的悬吊系统，锚固系统及走行系统的连接状 虑到施工中许多确定和不确定因素的影响，使得桥梁结构的实际 况，防止挂篮倾覆。 收稿日期：２０１１—０１－２２ 作者简介：张崇尚（１９７０一），男，工程师，陕西高速公路建设集团公司，陕西西安７１００５４ 赵鹏（１９７２．），男，高级工程师，陕西高速公路建设集团公司，陕西西安７１００５４ ７１００５４ 张宇胜（１９８０一），男，工程师，铁科院（北京）工程咨询有限公司，陕西西安・４期 １５４・ 第３７卷第１２ ０ １ １年５月 山 西 建 筑 要目的 Ｊ，施工过程及成桥状态结构应力处于安全状态是桥梁施 １ ０００ ｄ。预拱度的目的是使桥梁在建成后ｌ ０００ ｄ，常遇荷载情况 工监控的重要作用。 ３．２连续粱参数识别和现场测试 下桥面标高接近施工图的设计标高。，＝ 。＋厶一 ）［１＋ ＊， ｔ）］＋１／２￣，其中 为长期荷载下的预拱度 分别为一、二恒 结构设计参数的变化能导致桥梁结构内力的变化和形状的 载产生的挠度 为预应力产生的挠度 为静活载产生的挠度。改变，在施工控制中必须对其进行识别和修正 ］。连续梁桥主要 各施工梁段的立模高程按下式确定： ＝ ＋厂＋ ，其中， 为立 设计参数有５类： １）结构几何形态参数； ２）截面特性； ３）温度，混凝土收缩，徐变随时间而变化的参数； ４）荷载参数； ５）材料参数。 这些参数需通过现场测试来确定。 施工实时监测为施工控制提供了反映施工实际状况的技术 数据和信息。主梁每一节段施工过程，在浇筑节段混凝土、张拉 预应力及挂篮行走的前后都需要监测其挠度和应力变化数值，以 便为合理成桥状态的阶段修正提供技术依据。 １）应力应变实测。应力应变实测通过埋置在箱梁混凝土内 的钢筋应力计进行量测。梁体应力测试断面如图１所示，箱梁正 应力测试断面布置在悬臂施工主梁根部、合龙段截面，单幅桥共 计７个测试断面；具体测点布置见图２一图４。 注：－为钢弦应变计，能够测量应变与温度 圈２主梁ｌ号块截面应力测点布置《Ｂ／Ｃ／Ｅ／Ｆ截面） 注：・为钢弦应变计。能够测量应变与温度 图３主粱２号块截面应力测点布置（Ｃ／Ｅ截面） Ｌ －Ｌｒ］［＿ 注：・为钢弦应变计，能够测量应变与温度 图４合龙段截面应力测点布置ＩＡ／ＤＩＧ截面） ２）挠度实测。测量以全站仪、精密水准仪和水准尺，采用水 准测量的方法，周期性地对埋在施工各节段箱梁上的测点进行实 测。在每一块箱梁前端顶面分上、下游方向各设置钢钉作为挠度 监测的观测点，具体布置见图５。 注：Ｔ为钢钉．线形测点 图５线形测点布置图 ３）建桥材料物理力学性能实测（混凝土及钢材的强度，弹性 模量等）。 ３．３立模标高 桥梁的预拱度通常等于全部恒载和半活载产生的竖向挠度， 长期荷载下的预拱度要考虑混凝土的收缩徐变，时间取成桥后 模标高； 为设计标高 为计算预拱度 为挂篮弹性变形。 ４施工阶段实测与计算 ４．１理论计算 结构计算采用有限元分析专业软件（桥梁博士Ｖ３．１）建立平 面杆系模型，全桥共建立主梁单元７４个，挂篮单元８个，共计８２个 单元。桥梁计算模型如图６所示。计算参数：１）上部结构混凝土 为Ｃ５０ ＝３２．４ ＭＰａ ＝２２．４ ＭＰａ ＝２．６５ ＭＰａ；纵向预应力 和横向预应力均采用 。１５．２高强低松弛预应力钢绞线，标准强 度厶＝Ｉ ８６０ ＭＰａ，张拉控制应力Ｇｒ ＝Ｉ ３９５ ＭＰａ，竖向预应力采 用直径３２ ＩＴＩ１ＴＩ的精轧螺纹钢筋，标准强度厶＝７８５ ＭＰａ，张拉控制 应力 ＝０． 。２）荷载包括：结构自重根据截面实际构造按 ２６ ｋＮ／ｍ 计，墩顶和中跨中横隔板以及锚固块重量作为外荷载施 加在结构上，桥面铺装和防撞墙等二期恒载按９５．５ ｋＮ／ｍ计，悬 臂浇筑施工挂篮重按８０ ｔ计。成桥运营状态下计入活载（公路一 Ｉ级），温度（常年温差升温ｌ４℃，降温３０℃。日照温差按规 范Ｍ 表４．３．１０－３取值），混凝土收缩、徐变效应。３）梁段的施工 过程，每个阶段施工考虑挂篮就位，混凝土湿重，浇筑混凝土，预 应力张拉四个步骤。施工阶段结构上、下缘最大压应力为 １１．３ ＭＰａ，小于２Ｏ．４ ＭＰａ；结构上、下缘最大拉应力为０．１９ ＭＰａ， 小于１．６７ ＭＰａ。满足规范 第７．２．８规定的要求。 ［工］ 亡工］ ａ）悬臂浇筑过程中 ｂ）全桥合龙 图６桥梁计算模型 ４．２计算与实测应变数据的对比分析 以右幅８号墩为例，进行了边跨墩顶截面顶板和底板节点及 中跨墩顶截面顶板和底板节点实测应力和计算理论值的对比。实 测８号墩梁体１号块应力值在各工况下与理论值虽然有些偏差，但 总体趋势相同。每阶段实测应力增减量大致接近理论计算值。 ５结语 通过Ｋ９２＋６２１大桥的节段施工监测与计算分析，可以得到 以下结论：１）目前，桥梁挂篮悬臂现浇箱梁施工工艺虽然比较成 熟，而在跨越既有铁路线时，保证既有铁路线的正常运行和桥梁 安全则是重中之重。２）实测梁体控制截面应力值在各工况下与 理论值虽然有些偏差，但总体趋势相同。每阶段实测应力增减量 大致接近理论计算值，有限元计算结果比实测值要大。３）施工监 测中，控制好悬浇与支架现浇段高程以及提供合适的预拱度是桥 梁顺利合龙的前提。 参考文献： ［１］ＪＴＪ ０４１—２０００，公路桥涵施工技术规范［ｓ］． ［２］ 徐君兰，项海帆．大跨度桥梁施工控制［Ｍ］．北京：人民交通 出版社。２００１． ［３］ 雷俊卿，王楠．预应力混凝土连续刚构桥施工监测与仿真 分析［Ｊ］．铁道学报，２００６（４）：７４－７８． ［４］Ｊ１ｒＧ Ｄ６０－２００４，公路桥涵设计通用规范［ｓ］． ［５］ＪＴＧ Ｄ６２・２００４，公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计 规范［Ｓ］． 第３７卷第１４期 ２ ０ １ １年５月 山 西 建 筑 ＳＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥ Ｖｏ１．３７ ＮＯ．１４ Ｍａｙ． ２０１１ ・１５５・ 文章编号：１００９—６８２５（２０１ １）１４—０１５５—０３ 填土涵顶车辆荷载扩散方法研究 高新照摘行建峰 要：介绍了两类计算填土涵顶附加压力的方法，即Ｂｏｕｓｓｉｎｅｓｑ法和分布角法，结果表明：土体自重压力是随涵顶填土 高度的增加而增加，而机械车辆附加压力随涵顶填土高度的增加而减小，Ｂｏｕｓｓｉｎｅｓｑ法适用于填土较高的涵洞，分布角法 适用于填土较低的涵洞。 关键词：涵洞，土压力，Ｂｏｕｓｓｉｎｅｓｑ法，分布角法 中图分类号：Ｕ４４９ 文献标识码：Ａ １ 概述 随着高速公路的不断发展，在进行路线设计时，为了满足排 水或通行，从而需要修建大量的涵洞，当涵顶填土较低时，涵顶除 了承受土体的自重压力外，还受到各种施工机械车辆荷载经土体 传递作用到涵顶上的压力，称为附加压力。此时，涵顶所受到的 压力是涵顶垂直土压力与车辆附加压力之和。 ： Ｍ（ｘ，ｙ，ｚ） ａ）集中轮压 ｂ）均布矩形轮压 目前，国内外涵洞结构设计规范在考虑机械荷载的影响时将 图２集中轮压和均布矩形轮压引起的土体附加应力 其作为静力荷载来处理的，一般采用Ｂｏｕｓｓｉｎｅｓｑ法和分布角法计 算涵顶附加车辆轮压。 假设机械车辆接地轮迹为矩形，长、宽分别为ａ和ｂ，车轮接 地应力为Ｐ０。将接地轮迹上坐标为（ ，Ｙ）处的微面积 ｄｙ上的 均布轮压以集中力 ｄｘｄｙ代替，则由该集中力引起的轮迹中心 以下某一深度ｚ处的竖向附加应力为： ｄ 。＝ ３ Ｐ０ｚ ２ 涵顶施工机械车辆附加压力的计算方法 ２．１ Ｂｏｕｓｓｉｎｅｓｑ法 当涵洞填土顶部受集中荷载Ｐ作用时，涵顶受力分布如图１ 所示。 （ ＋ｙ２＋ ）｝ 对整个车轮接地面积积分可得： ｎ （２） 一 ＝４ ｘ （３） Ｙ＝４ Ｐｏ 辆荷栽引起的压力 体自重引起的压力 力之和 其中， 为矩形分布荷载的角点竖向附加应力系数， ＝ 图１沿深度的应力分布示意图 图１表明：车辆荷载引起的压力随着填土高度的增加而减 【 ｛ 瞅 ２ｚ￣ａｚ＋ｂ２＋４ｚ２ Ｊ，可根 小，土体自重引起的压力随着填土高度的增加而增加，涵顶总的 据有关手册查得。当涵顶填土高ｚ比轮迹的边长ａ或ｂ大得多时，可以将车辆 压力为二者之和。 此时直接采用式（１）计算即可。 Ｂｏｕｓｓｉｎｅｓｑ法按照弹性半空间理论计算施工机械车辆轮压在 轮压作为集中荷载来考虑，土中的传递与扩散，见图２。 轮压 ，为： ３Ｐ０＂１＝ ｚ旦ｃ０ｓ ０Ｒ５～ ２，——ｃｏ ｒｒＲ２ ～２．２分布角法 分布角法就是将地面车辆轮压按照轮迹边缘以某一扩散角 （取２５。一４５。不等）向下传递，并假设车辆附加轮压在涵顶平面内 均分布，如图３所示。 给水排水管道结构设计规范中的分布角法＿４ 当表面作用集中轮压Ｐ时，任意点 （ ， ，ｚ）处的竖向附加 ２．２．１３：（１）Ｌ Ｏｎ ｓｕｐｅｒｖｉｓｉｏｎ ｏｆ ｂｒｉｄｇｅ ｈａｎｇｉｎｇ ｂａｓｋｅｔ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｅｘｐｒｅｓｓｗａｙｓ ｏｖｅｒ ｅ￣ａｎｇ ｒａｉｌｗａｙｓ ＺＨＡＮＧ Ｃｈｏｎｇ－ｓｈａｎｇ ＺＨＡＯ Ｐｅｎｇ ＺＨＡＮＧ Ｙｕ－ｓｈｅｎｇ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ ｗｉｔｈ Ｋ９２＋６２１ Ｂｒｉｄｇｅ（ｏｖｅｒ Ｌｉａｎｙｕｎｇａｎｇ—Ｌａｎｚｈｏｕ ｒａｉｌｗａｙ）．ｉｎ ｔｈｅ ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｐｒｏｇｒａｍ ｏｆ Ｔｏｎｇ—Ｘｉ ｅｘｐｒｅｓｓｗａｙ ｉｎ Ｓｈａｈ— ｎｘｉ，ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｅｘｐｌｏｒｅｓ ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｓｕｐｅｒｖｉｓｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｂｅａｍ ｂｒｉｄｇｅ ｃｏｎｓｔｕｃｔｉｏｎ，ｃｏｍｐａｒｅｓ ａｎｄ ａｎａｌｒｙｚｅｓ ｔｈｅ ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ ｖａｌｕｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｖａｌｕｅ ｉｎ ｔｈｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｓｔａｇｅ，ａｎｄ ｃｏｎｃｌｕｄｅｓ ｓｏｍｅ ｄｉｒｅｃｔｉｖｅ ｒｅｓｕｌｔｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｃｏｎｓｔｕｃｔｒｉｏｎ ｓｕｐｅｒｖｉｓｉｏｎ，ｈａｎｇｉｎｇ ｂａｓｋｅｔ，ｏｖｅｒ ｒａｉｌｗａｙ 收稿日期：２０１１一Ｏ１－２１ 作者简介：高新照（１９７１一），男，工程师，陕西省成通机械化公路工程有限责任公司，陕西南安７１００５４ ７１００５４ 行建峰（１９８３－），男，助理工程师，陕西省成通机械化公路工程有限责任公司，陕西西安