浅谈沉降观测法在工程实际中的应用

浅谈沉降观测法在工程实际中的应用

甘灿欢

甘灿欢（中铁十二局集团第三工程有限公司）

摘要：通过工程实例，根据现浇连续梁施工过程的沉降控制对2种现浇预应力混凝土连续梁临时支墩方案进行了分析、比较，选择更合理的施工方案。

关键词：连续梁临时支墩方案比选

1工程概况

某公路桥梁工程设计为7联四跨连续梁，跨度组合为4×25m。设计施工方法为满堂支架法，设计施工顺序为三阶段，第一阶段完成四跨连续梁的混凝土浇筑和预应力张拉，为便于预应力张拉，在第一、四跨（两端跨）预留1.0m段不施工；第二阶段完成预留1.0m段桥梁混凝土的浇筑和预应力张拉，第三阶段为拆除支架。完成体系转换。

2方案比选

2.1方案设计按照设计施工顺序，第一阶段施工完成后，按四跨连续梁计算，两端跨临时支墩承受的梁体自重反力计算：R=0.35*333.6KN/M*25M=2919KN。显然钢管支架式无法满足要求的，为此需在端支点设置临时支墩。为保证连续梁受力符合设计，临时支墩的沉降变形（弹性＋非弹性）对体系受力变化影响较大，支座沉降对其支座弯矩的印象按下式计算：

△m=K*EI/L2*△

K:不同支座的影响系数

E:梁体混凝土的弹性模量

I:梁体的界面惯性矩

L：桥梁计算跨度

△：支座沉降值

根据计算，当临时支墩变形1.0mm时，相邻支点处梁体自重弯矩值变化值为356.9KN.M，是设计弯矩22309.5KN.M的1.6％。所以减少临时支墩的变形使体系受力符合设计，临时支墩的结构及构造时关键。

2.2方案比较笔者对二个临时支墩方案进行了比较，临时支墩方案见图二，二个方案的区别在于支承钢管立柱的方式不同，方案一为立柱支承于承台上的钢板梁，方案二为支承于承台同时浇筑的钢筋混凝土梁。

临时支墩的变形由以下各项组成：钢管立柱和钢板梁的弹性变形、砂箱内填砂的压缩变形、临时支墩个构件间连接点处的非弹性变形。

各项变形值的计算如下：

2.2.1钢管立柱弹性变形的计算如下：

支点2处变形最大，计算得R2=807.8KN。钢管立柱计算应以变形控制为主。

弹性压缩变形：

△1=N/AE*H

N:支点反力807.8KN

A:立柱面积￠500*20mm钢管301cm2

E:钢材弹性模量2.1*105MPa

H:柱高为900cm

△1=N/AE*H=1.15mm

2.2.2钢板梁变形：

变形可利用手册的表格将各力影响值算出，然后叠加：

△2跨中=2.4mm

2.2.3钢筋混凝土梁变形计算：

计算方法同上，△2跨中=0.4mm

2.2.4砂箱压缩变形：可采用预压消除。

2.2.5临时墩各连接节点变形：共三个节点，预压可消除部分，取△3=3mm

2.2.6变形合计：

钢板梁：△=1.15+2.4+3=6.55mm

钢筋砼梁：△=1.15+0.4+3=4.55mm

通过计算看出，采用钢筋混凝土梁方案弹性和非弹性变形为4.55mm，仍不能满足设计要求的允许不均匀沉降4.0mm的要求。所以减少非弹性变形至关重要，为此砂箱底部和顶部与立柱和分配梁的接触面应平整，在制作和安装过程中认真操作并将接触面磨光以减少缝隙。

在实际施工中我们对以上二个方案进行了比较，其优缺点如下：

方案1优点:①支承钢板梁可以多次使用，以降低施工成本。②变形大。在体系受力变化超出设计。跨中变形值在梁高为1.5m时为9.4mm，在梁高为2.0m时为5.7mm。计入钢管立柱弹性变形0.8mm、结构非弹性变形4.0mm，合计变形分别为14.2mm和10.5mm。

方案1缺点:①一次性投入大，每片钢板梁造价约需6～7万元。②钢板梁体长15.0m，重量约为9.5T，转运困难。

方案2优点:①变形小，只要在工艺方面采取必要的措施，对体系受力的影响可以控制在允许范围之内。经计算，钢筋砼梁跨中变形仅0.4mm，计入结构弹性、非弹性变形4.8mm，合计变形才5.2mm。②每联梁的摊销成本与方案1相差不大。

方案2缺点:钢筋砼梁如不拆除，将增加桥梁基础永久荷载630KN。

2.3方案确定经过经济技术分析比较，确定采用方案2施工。

3施工注意事项

3.1砂箱按计算荷载在实验压力机上进行预压，消除砂箱的压实变形。

3.2结构安装过程中，连接部位的空隙使用各种规格的薄钢板垫实。

3.3按箱梁自重对支架进行预压，减少非弹性变形50％。

3.4第二阶段施工应在第一阶段完成后十天内完成，尽快完成体系转换，避免永久基础相对沉降过大。

3.5钢管立柱内充填砂，并用水密，以减少钢管立柱的弹性变形。

3.6施工过程中加强沉降监测。沉降监测在砼浇筑前后分别进行。

3.7临时墩砂箱与分配梁立柱的接触面采用磨光工艺减少连接处的空隙。

3.7.1砼浇筑前：在临时墩、永久墩底模顶面和承台顶面分别按左、中、右设置三个观测点。观测预压前后沉降量，并计算出弹性和非弹性沉降。

3.7.2砼浇筑后：将底模上三个点移至桥面上。观测预应力筋张拉前后的沉降量至第一阶段施工完成。

4实施效果

由于施工采用了较合理的施工方案，严格执行了施工措施，临时支墩的沉降量控制在3mm以内，从而确保了连续梁的标高控制。

参考文献：

[1]建筑结构静力计算手册中国建筑工业出版社.1975.6.

[2]结构设计原理.中国铁道出版社.1995.

[3]钢结构.化学工业出版社.2001.4.

[4]实用土木工程手册.人民交通出版社.1994.5.

[5]路桥施工计算手册.人民交通出版社.2008.4.

[6]铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土机构设计规范.2005.6.