摘要：以津濱輕軌一期工程中高架橋為例，通過(guò)支架和地基沉降觀(guān)測以及混凝土徐變理論分析，為輕軌現澆連續箱梁施工提供預拱數據，從而控制箱梁的沉降及變形，保持箱梁的線(xiàn)形，保證工程質(zhì)量，并為同類(lèi)現澆橋梁工程提供有效借鑒。

　　關(guān)鍵詞：輕軌連續箱；箱梁；預壓試驗；沉降；徐變

　　1、工程概況

　　津濱輕軌工程一期全長(cháng)45.409km，全線(xiàn)高架橋總長(cháng)近40km，基本梁型為現澆連續梁。其中，DK42＋533～DK42＋758段高架橋，是全線(xiàn)的試驗段，為全線(xiàn)的快速施工提供技術(shù)積累和支持。試驗段處于濱海地區,為軟土地基。該段橋梁均采用3×25m 現澆預應力混凝土連續箱梁，為斜腹板單箱單室箱梁。頂板寬8.9m，底板寬4.6m，高1.5m，頂板厚25cm，底板厚20cm，跨中標準腹板厚40cm。

　　由于津濱輕軌工期緊，任務(wù)重，結構形式主要為城市高架橋梁，截面為薄壁箱形，主要梁型為3×25m、20＋2×25m 預應力砼以及3×20m、2×20m普通鋼筋砼連續箱梁。連續箱梁施工支架不可能每聯(lián)都進(jìn)行預壓，只能通過(guò)有選擇性的局部支架預壓試驗作沉降觀(guān)測，為相似地質(zhì)段后續連續箱梁施工提供預拱數據，從而簡(jiǎn)化工序，加快施工進(jìn)度。

　　津濱輕軌高架橋設計為整體道床，采用無(wú)碴軌道，其高程調節限差僅1cm，因此連續箱梁工后沉降、徐變和變形大小將直接影響著(zhù)輕軌運營(yíng)的質(zhì)量。如果超限可能導致梁體開(kāi)裂、鋼軌破壞、軌道失穩，因此必須嚴格控制沉降及變形。

　　2、沉降觀(guān)測

　　沉降分前期基礎地基沉降和支架沉降及工后箱梁沉降。

　　采用精密水準儀，在各種工況下對A209～A212（3-25m）預應力鋼筋砼連續箱梁觀(guān)測點(diǎn)進(jìn)行長(cháng)期觀(guān)測，通過(guò)模擬加載預壓試驗取得支架沉降及彈性與非彈性變形的相關(guān)數據；通過(guò)沉降觀(guān)測了解橋梁工后沉降，掌握沉降隨時(shí)間的變化關(guān)系，為后續箱梁施工搭設支架提供預拱參數，為橋上承軌臺施工提供準確高程。

　　2.1 預壓支架沉降觀(guān)測

　　通過(guò)對預應力鋼筋砼連續箱梁A209～A212模擬加載預壓試驗取得支架沉降變形的相關(guān)數據。

　　2.1.1 支架布置方案

　　為了便于受力分析及預拱設置，在箱梁中橫梁及端橫梁處支架作剛性支撐，直接支撐在墩臺上，該處支架彈性變形可視為 0；其余地方從地面直接搭設支架至梁底，作柔性支撐。

　　2.1.2 支架受力分析

　　支架預壓采取各項荷載（恒載、活載）模擬加載法，A209～A212（3×25m）預應力連續箱梁砼澆注時(shí)支架受力分析如下：

　�。�1）恒載：砼重（邊跨300.76t，中跨300.72t，鋼模100t，內模11t）；

　�。�2）活載：施工活載4.9t（人群機具均布活載為2Kpa/m²，施工時(shí)按4×6m²范圍進(jìn)行荷載計算）；振搗荷載：5.1t（振搗時(shí)對水平面板為2Kpa/m²，施工時(shí)按5×5m²振搗圍進(jìn)行荷載算）；

　�。�3）預壓荷載計算（預壓重量按恒載及活載的1.2倍系數考慮）

　　Q=（300.76×2+300.72+100+11+4.9+5.1）×1.2=1228t

　�。�4）預壓荷載分布

　　側模：q1=（100/2）×1.2/（75×2.15）=0.38t/m²

　　梁中：q2=（300.72+11/3-49.5）×1.2/（25×4.6）=2.66t/m²

　　梁翼 q3=（49.5/2）×1.2/（25×2.15）=0.55t/m²

　　活載 q4=（4.9+5.1）×1.2/（25×8.9）=0.054t/m²

　�。�5）支架沉降觀(guān)測。支架預壓的模擬加載順序：先加載 q1，即上側模時(shí)支架所受荷載，之后加q2+q4及 q3+q4，即砼澆注時(shí)支架所受荷載。

　　2.1.3 預壓沉降觀(guān)測

　　觀(guān)測點(diǎn)布置：在A(yíng)209～A212支架墊木及上部支設模板的方木上釘鐵釘布點(diǎn)，紅漆標注。

　　觀(guān)測點(diǎn)布置：在A(yíng)209～A212支架墊木及上部支設模板的方木上釘鐵釘布點(diǎn)，紅漆標注。

　　支架預壓及沉降觀(guān)測分四步進(jìn)行：預壓前，對支架進(jìn)行高程測量；然后第一步模擬加載100%（1024t），測量支架高程；第二步模擬加載120%（1228t），支架相對穩定，進(jìn)行沉降觀(guān)測；卸載后對支架進(jìn)行高程測量。

　　2.1.4 預壓沉降觀(guān)測結果

　　由支架沉降觀(guān)測資料可知支架經(jīng)過(guò)預壓其彈性與非彈性變形總量為15mm～18mm，而且縱向沉降由跨中向墩柱附近遞減；中間為基本平順的拋物線(xiàn)，其相對大小在1～2mm 之內；由墩位處至梁中4～5m 范圍內則由無(wú)沉降增大至梁中的沉降量；橫向的沉降由箱室結構向兩側翼板遞減，到外側的梁體寬度 8.9m 之外的沉降基本在0～3mm 以?xún)取?/p>

　　2.2 箱梁沉降觀(guān)測

　　2.2.1 觀(guān)測時(shí)間

　　施工期間輕軌箱梁沉降觀(guān)測主要在下面四種工況下進(jìn)行：承臺澆注后；橋墩澆注后；梁體完成后；承軌臺澆注前。

　　基礎沉降觀(guān)測點(diǎn)的布置：在A(yíng)209～A212四個(gè)承臺頂的四角上布設四個(gè)觀(guān)測點(diǎn)，測點(diǎn)采用鉚釘，四周砌護井，加蓋保護。

　　工后沉降觀(guān)測點(diǎn)的布置：在箱梁A209～A212南北兩側擋墻上每5m設置一測點(diǎn)，紅漆標注。

　　2.2.2 工后沉降量

　　由箱梁沉降觀(guān)測資料可知在施工期間各工況沉降量平均為6mm。

　　2.3 沉降分析及成果應用

　　根據沉降觀(guān)測結果，預壓支架沉降值為23mm，其中 6mm 為平均沉降量，17mm為平滑拋物線(xiàn)，在梁中（除去兩端各4～5m范圍內）沉降變化值為1～2mm，可視為直線(xiàn)；由墩中至梁中的4～5m范圍可視為17mm預拱拋物線(xiàn)設置處。

　　根據支架方案及觀(guān)側分析成果，以及對地面狀況、支架高度、每根碗口式腳手架管材的受力狀況，對預拱設置作如下建議：

　　2.3.1 普通地段滿(mǎn)堂支架

　　滿(mǎn)堂支架地基一般采用10%灰土碾壓密實(shí)，寬度為11m，處理厚度0.8～1.0m，地面排水采用2%單面坡，灰土處理后地基密實(shí)度可達0.85 以上。

　　在用碗扣式腳手架搭設支架的情況下，在每根豎向管材軸向受壓應力在12.65～20.03Mpa時(shí)（根據輕軌橋梁自重及本段支撐情況求得），其預留沉降及預拱設置為：

　　由于墩位處的支撐為剛性，故墩位處只設平均沉降6mm；由墩中向梁中5m 范圍內，支架預拱由6mm 增大至梁中的預留沉降h，其余支撐處只設預留沉降h。h值在不同地基及支架高度時(shí)，可作如下分類(lèi)：

　　當地面碾壓不實(shí)、地面為軟土有較小的彈性，支架高度在<6m 范圍，h=2.1mm；支架高度在10～12m 范圍內，h=2.6mm；其余按內插法取中值。

　　2.3.2 特殊地段支架預拱設置

　　輕軌跨越路口，一般采用工字鋼做成門(mén)洞或用軍用梁。為保持梁部的線(xiàn)形，不致在這些地方造成下?lián)匣蛄褐兴�腰，路口地段的預拱可作如下設置：

　�。�1）采用工字鋼門(mén)洞過(guò)路口的地段，在普通預留沉降的基礎上，門(mén)洞部分工字鋼可根據計算撓度來(lái)設置預拱：如在本工程中，4～5m的門(mén)洞，工25鋼的拋物線(xiàn)預拱設置中部數值為0.9～1.5cm；5～6m的工字鋼門(mén)洞，工25鋼的拋物線(xiàn)預拱設置中部數值為1.5～2.0cm。

　�。�2）軍用梁跨路口部分，根據軍用梁預壓試驗，在軍用梁梁長(cháng)為20m 時(shí)，在軍用梁梁中部分其預拱為3.0cm，在軍用墩處，由于支點(diǎn)在剛性地基處，彈性及塑性變形很小，只設6mm沉降；軍用梁其他部位，根據試壓試驗結果作拋物線(xiàn)預拱設置；其他墩位處都作6mm的預留沉降。當軍用梁梁長(cháng)為16m時(shí)，根據經(jīng)驗及20m軍用梁預壓結果，只將軍用梁中的3.0cm改為2.5cm，其余設置不變。

　　3、箱梁徐變

　　3.1 收縮徐變分析

　　箱梁混凝土徐變直接影響無(wú)碴軌道整體道床施工工期和質(zhì)量。因為無(wú)碴軌道高程調節限差僅為1cm，若成梁后，混凝土徐變過(guò)大，造成橋梁高程變化量大，則軌道的高程可能在它的調節范圍之外。因此如何控制混凝土徐變，是輕軌橋梁澆筑前需要解決的一個(gè)關(guān)鍵課題。

　　由于箱梁混凝土徐變影響因素較多且極為復雜，下面僅從幾個(gè)主要方面作理論分析：荷載力大小、加載時(shí)的齡期、加載延續時(shí)間、混凝土的品質(zhì)以及空氣的相對濕度。

　　混凝土在長(cháng)期荷載下，沿著(zhù)作用力方向變形會(huì )隨時(shí)間不斷增大，即荷載不變而變形仍隨時(shí)間增大。由于輕軌橋梁的預加應力及以后的行車(chē)荷載是根據設計來(lái)實(shí)施的；同時(shí)，在津濱地區，雖然臨近渤海，但由于地面降水量小，因此相對濕度不是混凝土徐變的主要影響因素�？梢哉J為，要控制混凝土徐變發(fā)展，施工中主要要控制混凝土本身的質(zhì)量。

　　水泥石凝膠體在長(cháng)期荷載下的粘性流動(dòng)，并向毛細孔中移動(dòng)，同時(shí)吸附在凝膠粒子上的吸附水因荷載應力向毛細孔遷移滲透造成混凝土徐變。

　　混凝土水灰比較小或混凝土在水中養護時(shí)，同齡期的水泥石中未填滿(mǎn)的孔隙較小。水灰比相同的混凝土，其水泥用量愈多，即水泥石相對含量愈大，其徐變愈大�；炷�土所用骨料彈性模量較大時(shí)，徐變較小。

　　3.2 收縮徐變控制

　　通過(guò)上述分析，在津濱輕軌施工中，為提高混凝土的質(zhì)量，控制成梁后的混凝土徐變的發(fā)展，我們采取了以下措施：

　�。�1）材質(zhì)采用高標號低堿水泥（42.5R P.O.），在規范要求范圍內，減少水泥用量（488～500Kg/m³砼）。

　�。�2）在砼中摻加適量外加劑，提高砼張拉前的強度，7天強度達到50MPa 以上，彈模超過(guò)為36.0GPa，28天強度超過(guò)55MPa，彈性模量E=41.1GPa。

　�。�3）降低水灰比（0.33～0.36），泵送以0.35為宜；另外，在現場(chǎng)施工中，根據天氣狀況，控制混凝土的塌落度，溫度在10度下時(shí)，混凝土的塌落度可控制在14～15cm之間；混凝土最大的塌落度為18cm。

　�。�4）澆筑混凝土時(shí)，加強對混凝土的振搗，并加強砼的養護。

　　4、結語(yǔ)

　　在津濱輕軌工程連續箱梁施工中通過(guò)預壓試驗和沉降觀(guān)測取得科學(xué)的預拱數據，通過(guò)混凝土徐變理論分析，優(yōu)化配比，改進(jìn)施工工藝，從而確保工程質(zhì)量，加快施工進(jìn)度，為保證輕軌正常通車(chē)運營(yíng)贏(yíng)得時(shí)間。