預應力砼連續梁橋的線形控制

劉偉竹

（山西省公路工程質量檢測中心，山西 太原 030006）

七甲坡一號大橋是位于晉濟高速公里十標的一座大橋。主橋是左右分離的,左幅上部結構為（35+65+2×115+65）m，右幅為（65+115×2+73）m預應力鋼筋混凝土變截面單箱單室連續剛構。箱梁頂面寬度為11.75 m，底面寬為6.25 m。箱梁0#段梁高為7 m，跨中梁高為2.50 m。主橋上部箱梁施工采用掛籃懸臂澆筑法施工，各單“T”箱梁除0號塊及邊跨采用支架現澆外，其余均為懸臂澆筑，左右幅主跨均分為16段澆筑。

1 線形控制的目的

采用懸臂澆筑施工梁橋的成橋線形是否能滿足設計要求，是橋梁建設者非常關心和必須解決的問題，線形控制的目的就是確保箱梁最終線型符合設計要求。

對于懸臂施工的預應力砼連續箱梁橋結構來說，線形控制就是根據施工監測所得的結構參數真實值進行施工階段的仿真分析，確定出每個懸臂澆筑階段的立模標高，此立模標高調整包括兩個方面：一是橋梁整體受力考慮的預拱度；二是塊段澆筑施工過程中預拱度的調整，同時在施工過程中根據施工監測的成果對誤差進行分析、預測和對下一立模標高進行調整，即施工—觀測—分析—調整—施工的循環過程。從而保證成橋后橋面線型、合攏段兩懸臂端標高的相對偏差不大于規定值。

2 線形控制的基礎工作

2.1 撓度觀測

撓度觀測資料是控制成橋線型最主要的依據，根據以往的經驗，在每個施工段的斷面上布置6個高程觀測點，分別在底板的兩側腹板根部和中點，以及頂板的兩側腹板和中點,這樣既可以測量箱梁的撓度，同時亦可以觀察箱梁是否發生扭轉變形。在施工過程中，對每一截面混凝土澆筑前后、預應力鋼筋張拉前后的標高進行觀測。以便了解各點的撓度和箱梁曲線的變化歷程，保證箱梁懸臂端的合攏精度和橋面線型。

2.2 懸臂施工的撓度計算

在橋梁懸臂施工的控制中，最困難的任務之一就是施工撓度的計算與控制。下面列出懸臂橋梁施工時結構的總撓度計算公式（包括短期彈性撓度和已發生的徐變撓度變形）：

式中：f1：扣除預應力損失后的預加力產生的上拱度；

f2：梁段自身靜載（即一期恒載）產生的下撓度；

f3：懸臂施工時的臨時施工荷載產生的下撓度；

f4：混凝土隨齡期增大的徐變系數。

對于橋梁長期荷載作用下的總撓度的計算，還必須考慮二期恒載和活載的作用所產生的撓度，計算公式為:

式中：f1：二期恒載產生的下撓度；

f2：靜活載作用下產生的下撓度；

f3：混凝土徐變系數終值。

綜合考慮各種因素后，將各影響參數輸入軟件中，由軟件自動算出各施工階段每一梁段的撓度，合攏時的撓度、合攏后二期恒載作用下的撓度、以及活載作用下的撓度。

在計算過程中，砼的彈性模量、砼的容重、鋼束的力學性能參數、掛籃的自重均根據現場實測的數據取用，其他的計算參數均按規范取值。在進行撓度計算時，對梁段自重及鋼束張拉時產生的撓度進行了修正。

2.3 施工階段立模標高的確定

在主梁的懸臂澆筑過程中，梁段立模標高的合理確定，是關系到主梁的線型是否平順、是否符合設計的一個重要問題，如果在確定立模標高時考慮的因素比較符合實際，而且加以正確的控制，則最終橋梁線型較好。否則，最終橋面線型會與設計線形有較大的偏差。

眾所周知，立模標高并不等于設計中橋梁建成后的標高，總要設置一定的預拱度，以抵消施工中產生的各種變形（撓度）。其計算公式如下：

式中：Hlmi：i節段的立模標高（節段上某確定位置）；

Hsji：i節段設計標高；

fz：混凝土澆筑后i節段的總撓度，包括自重和預應力產生的綜合撓度（軟件自動算出）；

fgli：i掛籃的變形值；

fyg：預拱度；

fc：通過對投入使用的相似橋型的觀測統計出的后期撓度在i節段的分配的經驗參考值；

fzf：在接近合攏段的某一節段（也可能就是合攏段的相鄰段）的預計撓度在i節段的分配值。

其中，掛籃的變形值是根據掛籃加載試驗，綜合各項測試結果，最后繪制出掛籃荷載——撓度曲線，進行內插而得。此立模標高計算公式簡單、概念清楚、使用方便，而且實際使用效果很好。

預計標高的計算公式:

式中：Hyji：i節段預計標高。

2.4 數據分析

（1）數據分析時，以箱梁腹板頂測面的數據為準。

（2）為了精確地消除籃的塑性變形，均進行了預壓，以試驗結果作為依據，采用內插法得到掛籃在各節段的彈性變形值。

（3）理論標高和實測標高誤差為20 mm左右，理論值和實測值誤差不大,則在施工不需要調整立模標高，給施工帶來了很大的方便。也更好地說明立模標高的計算模式合理，具有很強的實用性。

表1以左幅3#墩塊段部分立模高度數據為例:

表1

（4）由預應力混凝土引起的撓度計算值與實測值相差較接近，而由澆筑混凝土引起的撓度計算值與實測值相差較大。這表明箱梁預應力施加是有效的，達到了設計的要求；而澆筑混凝土后實測撓度偏大主要有以下原因：掛籃系統存在有殘余塑性變形、模板系統存在有塑性變形、測量誤差、成型箱梁頂面未達到設計尺寸、計算參數的取值等。

（5）合攏時合攏段兩側相對豎向誤差不得大于2.5 cm；橫向偏差不得大于1.5 cm。在單T完成前應提早做好邊跨和中跨的合攏準備工作。以便單T完成搶先合攏邊跨和中跨，在有可能時宜將長懸臂和邊、中跨合攏避開大風季節。在梁段施工過程中出現大風預報應停止施工，并使兩懸臂端不得出現不平衡荷載，且應確保掛籃的牢固性。

3 結束語

通過七甲坡一號橋懸臂施工法的施工和施工控制的實踐，筆者總結了以下幾點心得和體會：

（1）筆者個人認為，梁的總撓度還應在此基礎上加上一個從較多類似橋型實踐檢測和統計出的撓度經驗值，對計算值進行一下修正,這樣會更接近實際情況,更有利于施工控制。因為從全國多數類似橋型的撓度觀測統計數據來看，即便是在經過標高調整后，箱梁還是會在隨后的使用當中進一步下撓，所有筆者覺的還是要加上一個經驗值來修正為好。

（2）合攏時合攏段的相對高差如在5 mm以內，則合攏時不需要進行壓重和糾偏。完全可以保證成橋后橋面線型平順，與設計相吻合。

（3）立模控制確保了施工過程中結構的可靠度和安全性，保證了橋梁變形、梁段的撓度變化狀態符合設計要求。

（4）立模標高計算公式要概念清楚、方便使用，而且實際施工中理論標高和實際標高誤差不能太大，從而能有效準確地指導施工。