悬臂T型刚构线型监测点安装结构及其线型控制监测方法与流程

本发明涉及建筑领域，特别涉及一种悬臂t型刚构线型监测点安装结构及其线型控制监测方法。

背景技术：

随着高速铁路的发展，桥梁施工是桥梁建设的关键环节,随着我国交通运输事业的飞速发展，高墩大跨径刚构桥得到了广泛的应用。高墩大跨径刚构桥、集高墩、大跨径于一身，墩梁结构受力及其复杂，故稳定性、线型控制、质量控制和施工方法等问题是大跨度刚构桥型的重点。

悬臂施工法是建造这类桥梁最为经济、高效的施工方法。由于施工过程中存在很多不确定因素，为达到设计要求通过线型控制及监测技术,对施工线型状态进行实时识别、调整、预测,使施工系统处于控制之中,这对设计目标线型顺利实现是至关重要的。

然而，现有技术在对t型刚构的线型进行监测时，由于其测点设置的问题，难以保证成桥线型，施工风险较大，施工进度慢，且操作复杂，影响了了施工技术的水平，导致线型控制误差过大。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种悬臂t型刚构线型监测点安装结构及其线型控制监测方法，以解决现有技术中由于其测点设置的问题，难以保证成桥线型，施工风险较大，施工进度慢，且操作复杂，影响了了施工技术的水平，导致线型控制误差过大的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种悬臂t型刚构线型监测点安装结构，包括：第一测点、第二测点和第三测点，在悬臂t型刚构的梁块的顶部预埋第一钢筋段，所述第一钢筋段的上端突出于所述顶部的上方，所述第一测点设置在所述第一钢筋段的顶端；所述第二测点直接设置在所述梁块的挂篮底模的前端模板上；所述梁块的底部的与所述挂篮底模的前端对应的位置处设置有第二钢筋段，所述第三测点设置在所述第二钢筋段的顶端。

优选地，所述第一钢筋段与所述梁块的前端面之间的距离为10厘米。

优选地，所述第一钢筋段和/或所述第二钢筋段的露头长度为2-3厘米。

优选地，所述第一测点的个数为三个，和/或所述第二测点的个数为两个。

本发明还提供了一种悬臂t型刚构线型控制监测方法，包括：每个实施周期中的控制流程如下：根据预定的挂篮定位标高定位挂篮，并初次测量定位后的挂篮标高；根据上述的悬臂t型刚构线型监测点安装结构设置测点；在浇筑混凝土前，测量所有已施工梁段上的高程测点，复测挂篮标高，墩顶的水平位移；根据初次测量的挂篮标高及复测的挂篮标高判断是否需要调整挂篮标高，如果是，则给出调整后的挂篮标高；在浇筑完混凝土后的第二天，测量所有已施工梁段上的第一测点、第二测点和第三测点的第一标高，测量本梁段的第一测点、第二测点和第三测点的第二标高，并根据所述第一标高和所述第二标高建立测点与梁底标高的关系；检查断面尺寸，统计梁段混凝土超重情况；张拉预应力钢筋后，测量所有已施工梁段上的第一测点、第二测点和第三测点的第三标高；根据上一施工周期的第三测点的标高、应力、温度计算并预报下一施工周期的挂篮定位标高。

优选地，每次观测时间设置在日出之前。

优选地，每次观测的内容包括以下各项中的一项或多项：每阶段混凝土浇筑前的高程；每阶段混凝土浇筑后、预应力张拉前的高程；每阶段预应力张拉后、挂篮行走前的高程；每阶段挂篮行走后的高程；拆除挂篮后、边跨合拢前的高程；最终成桥前的高程。

优选地，初次测量定位后的挂篮标高时的测量项目包括：第二测点的标高，使其满足预定的底板立模标高；顶板立模标高，所述顶板立模标高为底板立模标高+梁高；所有已施工梁段的第一测点标高；第三测点标高，并计算出每侧的第三测点与第二测点的标高差。

优选地，混凝土养护期间需测量内容包括：所有已施工梁段的第一测点标高；第三测点标高以根据所述第三测点得到第二测点标高。

优选地，张拉预应力钢筋后需测量内容如下：所有已施工梁段的第一测点标高；第三测点标高以根据所述第三测点得到第二测点标高。

采用本发明中的悬臂t型刚构线型监测点安装结构可以更容易实现观测，从而保证成桥线型，降低了施工的风险，提高了施工进度，且操作十分简单，不会影响施工技术的水平，可有效地将线型控制误差控制在预定的范围内。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是一种悬臂t型刚构的示意图；

图2是本发明中的悬臂t型刚构的测点安装结构示意图；

图3是图2中的悬臂t型刚构的0#块标高测点分布示意图；

图4是图2中的悬臂t型刚构的支点断面标高测点分布示意图；

图5是图2中的悬臂t型刚构的跨中断面标高测点分布示意图；

图6是本发明中每阶段测点布置的侧立面示意图；

图7是本发明中每阶段测点布置的正立面示意图。

图中附图标记：1、第一测点；2、第二测点；3、第三测点；4、挂篮底模；5、已施工段；6、当前施工段。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

高墩大跨径刚构桥、集高墩、大跨径于一身，墩梁结构受力及其复杂，故稳定性、线型控制、质量控制和施工方法等问题是大跨度刚构桥型的重点。悬臂施工法是建造这类桥梁最为经济、高效的施工方法。

本申请中的悬臂t型刚构线型监测点安装结构及其线型控制监测方法，特别适用于大跨度长悬臂t型刚构施工线型控制监测技术，包括线型控制、位移测点布置、观测技术、挂篮定位等施工方面的技术内容。

图1示出了本发明涉及的一种(80+80)m预应力混凝土t型刚构的结构示意图。该t型刚构具有跨度大、节段多、预应力系统多向且复杂等特点。由于施工过程中存在很多不确定因素，为达到设计成桥线型要求通过线型控制监测技术,对施工状态进行实时识别、调整、预测,使施工系统处于控制之中,进而使设计目标安全、顺利实现。

在图1所示的t型刚构中，桥梁体截面采用单箱单室、变截面直腹板形式。箱梁顶宽12.6m，箱梁底宽7.0m。顶板厚度除梁端附近及中支点附近外均为400mm；腹板厚550-900mm，按折线变化；底板厚由跨中的400mm按二次抛物线变化至根部的1200mm。全联在端支点及中支点处共设4道横隔板。横隔板厚度：端支点处1.5m，中支点处1.6m。横隔板设有孔洞，供检查人员通过。箱梁两侧腹板与顶底板相交处外侧均采用圆弧倒角过渡。主梁计算跨度为(80+80)m，支座中心线至梁端0.75m，梁全长161.5m。中支点截面中心处梁高为9.0m；边跨10.75m等高段，截面中心处梁高为4.5m。梁体采用c55混凝土，封端采用c55混凝土，墩底一定范围内采用c55抗侵蚀混凝土，封锚端采用强度等级为c60补偿收缩混凝土，防护墙、遮板及电缆槽竖墙混凝土强度等级为c40。

在图1所示的t型刚构的预应力体系中，纵向预应力钢束采用抗拉强度标准值为1860mpa的高强低松弛钢绞线，公称直径15.2mm，其技术条件应符合gb/t5224—2003标准。管道形成采用内径90mm金属波纹管。金属波纹管应符合《预应力混凝土用金属波纹管》(jct225—2007)要求；锚具应符合《铁路工程预应力筋用夹片式锚具、夹具和连接器技术条件》(tb/t3193—2008)，张拉采用与之配套的锚具设备。横向预应力钢束采用抗拉强度标准值为1860mpa的高强低松弛钢绞线，公称直径15.2mm，其技术条件应符合gb/t5224—2003标准。采用bm15—5(p)锚具及锚固体系；张拉机具采用ydc240q型千斤顶；管道采用90×19mm扁形金属波纹管成孔。竖向预应力钢筋0号块采用3—7φ5钢绞线，抗拉标准强度fpk＝1860mpa，采用dsm15—3低回缩量锚具，配套采用ycd1000—75型穿心式低回缩张拉千斤顶，内径50mm金属波纹管成孔，其余竖向预应力钢束采用φ25mm预应力混凝土螺纹钢筋，型号psb830，抗拉强度标准值为830mpa，其技术条件应符合gb/t20065—2006标准，锚固体系采用jlm—25型锚具；张拉采用yc80型千斤顶；管道形成采用内径φ35mm铁皮管成孔。

在图1所示的t型刚构的预应力体系中，采用挂篮悬臂施工方式，悬臂施工法是预应力混凝土t构的主要施工方法，对于预应力混凝土t构桥来说，采用悬臂施工方法虽有许多优点，但是这类桥梁的形成要经过一个复杂的过程，当跨径较大时，为保证合拢前两悬臂端竖向挠度的偏差不超过容许范围，须对该类桥梁的施工过程进行控制。挠度观测资料是控制成桥线型最主要的依据，以图1中的预应力混凝土t构线型为例，其监测断面设在每一阶段的端部，如图2所示。

为此，本发明提供了一种悬臂t型刚构线型监测点安装结构，包括：第一测点1、第二测点2和第三测点3，在悬臂t型刚构的梁块的顶部预埋第一钢筋段，所述第一钢筋段的上端突出于所述顶部的上方，所述第一测点1设置在所述第一钢筋段的顶端。所述第二测点2直接设置在所述梁块的挂篮底模的前端模板上；所述梁块的底部的与所述挂篮底模4的前端对应的位置处设置有第二钢筋段，所述第三测点3设置在所述第二钢筋段的顶端。

其中，优选地，所述第一钢筋段与所述梁块的前端面之间的距离为10厘米。优选地，所述第一钢筋段和/或所述第二钢筋段的露头长度为2-3厘米。

优选地，所述第一测点1的个数为三个，和/或所述第二测点2的个数为两个。

请参考图3，布置0#块标高测点是为了控制顶板的设计标高，同时也作为以后各悬浇阶段高程观测基准点，优选地，每个0#块的顶板各布置7个高程观测点。

如图3和图4所示，在悬浇阶段中，每个监测断面上布置11个对称的高程观测点。这样，不仅可以测量箱梁的挠度，同时可以观测箱梁是否发生扭转变形。

更优选地，标高测点用的所述第一钢筋段和/或所述第二钢筋段均采用φ16圆钢筋。优选地，圆钢筋顶部磨平后涂有红油漆，用于标记之用。

本发明中的各测点的设置布置原则如下：

(1)尽量靠近腹板；

(2)测点离梁段端部10cm；

(3)不妨碍施工及挂篮的行走、固定等；

(4)易于保护；

(5)尽量使测量工作减少，如立一次仪器即可以测试全部测点的高程，最好设置在挂篮内侧，这样也可以减少转仪器引起的误差。

由于采用了上述技术方案，采用本发明中的悬臂t型刚构线型监测点安装结构可以更容易实现观测，从而保证成桥线型，降低了施工的风险，提高了施工进度，且操作十分简单，不会影响施工技术的水平，可有效地将线型控制误差控制在预定的范围内，解决现有技术中由于其测点设置的问题，难以保证成桥线型，施工风险较大，施工进度慢，且操作复杂，影响了了施工技术的水平，导致线型控制误差过大的问题。

请结合图1，本桥的施工监控主要为梁的变形控制，变形控制就是严格控制每一阶段梁的竖向挠度，若有偏差并且偏差较大时，就必须立即进行误差分析并确定调整方法，为下一阶段更为精确的施工做好准备工作。

梁部结构采用的悬臂施工方法属于典型的自架设施工方法，对于本桥来讲，由于在施工过程中的已成结构(悬臂阶段)状态是无法事后调整的或可调整的余地很小，所以，针对主梁的结构和施工特点，梁部的施工监控主要采用预测控制法—线型监测控制技术。

预测控制法是指在全面考虑影响桥梁结构状态的各种因素和施工所要达到的目标后，对结构的每一个施工阶段形成前后的状态进行预测，使施工沿着预定状态进行。由于预测状态与实际状态间有误差存在，某种误差对施工目标的影响则在后续施工状态的预测中予以考虑，以此循环，直到施工完成并获得和设计相符合的结构状态。

图1中的桥为预应力混凝土t构，采用悬臂施工。该类桥梁的形成要经过一个复杂的过程，施工工序和施工阶段较多，各阶段相互影响，且这种相互影响又有差异，这就造成各阶段的内力和位移随着混凝土浇筑过程变化而偏离设计值的现象，甚至超过设计允许的内力和位移，若不通过有效的施工控制及时发现、及时调整，就可能造成成桥状态的梁体线型不符合设计要求或在施工过程中结构的不安全。

在施工过程中，为保证合拢前悬臂端竖向挠度的偏差、主梁轴线的横向位移不超过容许范围、保证合拢后的桥面线型良好，必须对该桥主梁的挠度等施工控制参数做出明确的规定，并在施工中加以有效的管理和控制，以确保该桥在施工过程中的安全，并保证在成桥后主梁线型符合设计要求。

对于分阶段悬臂浇筑施工的预应力混凝土t构来说，施工控制就是根据施工监测所得的结构参数真实值进行施工阶段计算，确定出每个悬浇阶段的立模标高，并在施工过程中根据施工监测的成果对误差进行分析、预测和对下一阶段立模标高进行调整，以此来保证成桥后的桥面线型、保证合拢段悬臂标高的相对偏差不大于规定值。

对该桥连续梁部分进行施工监控的目的就是确保施工过程中结构的可靠度和安全性，保证桥梁成桥桥面线型符合设计要求，主要控制内容为主梁线型和控制截面应力。

因此，本发明还提供了一种悬臂t型刚构线型控制监测方法，为使施工控制的各个步骤程序化，根据具体的施工进度安排制定了施工控制工作程序。通过该悬臂t型刚构线型控制监测方法，最终使本桥成桥后的线型与设计成桥线型的所有各点的误差均满足《铁路桥涵工程施工质量验收暂行标准》规定，该线型控制监测技术在悬臂施工过程中使挂篮定位标高与预报标高之差控制在0.5cm以内，纵向预应力钢束张拉完后，梁端测点标高与控制小组预报标高之差控制在±0.5cm内，成桥线型与设计线型误差在+1.5cm和-0.5cm之间，合拢误差在1.5cm以内。

在一个实施例中，本发明中的悬臂t型刚构线型控制监测方法中的每个实施周期中的控制流程如下，其中，从挂篮的前移定位至预应力钢束张拉完毕是本桥施工的一个周期：

步骤1，根据预定的挂篮定位标高定位挂篮，并初次测量定位后的挂篮标高；然后，立模板、绑扎钢筋；

步骤2，根据上述的悬臂t型刚构线型监测点安装结构设置测点；

步骤3，在浇筑混凝土前，测量所有已施工梁段上的高程测点，复测挂篮标高，墩顶的水平位移；

步骤4，根据初次测量的挂篮标高及复测的挂篮标高判断是否需要调整挂篮标高，如果是，则给出调整后的挂篮标高；

步骤5，在浇筑完混凝土后的第二天，测量所有已施工梁段上的第一测点、第二测点和第三测点的第一标高，测量本梁段的第一测点、第二测点和第三测点的第二标高，并根据所述第一标高和所述第二标高建立测点与梁底标高的关系；

步骤6，按《铁路工程检验评定标准》检查断面尺寸，统计梁段混凝土超重情况；张拉预应力钢筋后，测量所有已施工梁段上的第一测点、第二测点和第三测点的第三标高；

步骤7，根据上一施工周期的第三测点3的标高、应力、温度计算并预报下一施工周期的挂篮定位标高。

工作程序的关键是：每个施工循环过程的结束都必须对已完成的节段进行全面的测量，分析实际施工结果与预计目标的误差，从而及时地对已出现的误差进行调整，在达到要求的精度后，才能对下一施工循环作出预报。

为尽量减少温度的影响，挠度的观测安排在早晨太阳出来之前进行，每个施工阶段的变形测试时间根据施工阶段的进度来定，即每次观测时间设置在日出之前。优选地，每次观测的内容包括以下各项中的一项或多项：

(1)每阶段混凝土浇筑前的高程；

(2)每阶段混凝土浇筑后、预应力张拉前的高程；

(3)每阶段预应力张拉后、挂篮行走前的高程；

(4)每阶段挂篮行走后的高程；

(5)拆除挂篮后、边(中)跨合拢前的高程；

(6)最终成桥前的高程。

从挂篮前行至本号梁块预应力张拉完毕为一个施工阶段,在每个施工阶段需完成的工作如下：

挂篮定位：根据预定的立模标高进行挂篮定位,定位底模前端标高及顶板标高，需要设置的测点如图2至图5所示，其中，第一测点距离该梁块前端10cm，在浇筑该块混凝土前埋设即可；第二测点不用设置钢筋头，直接布置在模板上；第三测点尽量靠近该梁块底模前端，钢筋头长度10cm左右。

由于在浇筑混凝土后需要对底模前端标高进行测量，为消除其他因素影响，在定位时，在底模上尽量靠近本梁块底模前端左右两侧各设置钢筋头一个，在定位时需要测量(图6及图7)第二测点与第三测点的标高差，在浇筑混凝土后及张拉预应力后可仅对第三测点进行测量，利用标高差换算第二测点的标高。

优选地，初次测量定位后的挂篮标高时的测量项目包括：

(1)第二测点2的标高，使其满足预定的底板立模标高；

(2)顶板立模标高，所述顶板立模标高为底板立模标高+梁高；

(3)所有已施工梁段的第一测点1标高；

(4)第三测点3标高，并计算出每侧的第三测点3与第二测点2的标高差。

浇筑混凝土时，检查挂篮定位标高，确保标高无误后再开始浇筑混凝土。

优选地，混凝土养护期间需测量内容包括：

(1)所有已施工梁段的第一测点1标高；

(2)第三测点3标高以根据所述第三测点3得到第二测点2标高。

优选地，张拉预应力钢筋后需测量内容如下：

(1)所有已施工梁段的第一测点1标高；

(2)第三测点3标高以根据所述第三测点3得到第二测点2标高。

综上所述，t构在悬臂施工阶段是静定结构，合拢过程中如不施加额外的压重，成桥后内力状态一般不会偏离设计值很多，因此t构施工控制的主要目标是控制主梁的线型。若已施工梁段上出现误差，除张拉预备预应力束外，基本没有调整的余地，且这一调整量也是非常有限的，而且对梁体受力不利。因此，一旦出现线型误差，误差将永远存在。

本申请从线型控制监测的目的和意义、线型控制监测的原则和方法、线型控制监测的具体操作流程和技术实施要求三方面出发，提供了一种大跨度长悬臂t型刚构施工线型控制监测技术的监测方法及控制要点，该线型控制监测技术有效的提高了施工技术水平，解决了线型控制误差过大的问题，对于大跨度长悬臂t型刚构施工具有指导意义，同时也具有明显的经济效益和社会效益。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。