淺析T型剛構橋掛籃施工線型控制

李 井

（廣西陽鹿高速公路有限公司，廣西 桂林 541004）

淺析T型剛構橋掛籃施工線型控制

李 井

（廣西陽鹿高速公路有限公司，廣西 桂林 541004）

以桂林馬家坊漓江大橋為背景，通過現場施工橋梁的測量、結構受力動態分析、施工工藝的控制，提高了線形預測的精度，可為同類型橋梁的施工提供參考。

大橋；連續剛構；線形控制；施工

橋梁施工是橋梁建設的關鍵環節，橋梁施工技術的高低則直接影響橋梁建設的發展。隨著交通事業的發展，橋梁建設任務將更加艱巨，施工難度越來越大。為實現設計目標而必須經歷的施工過程中，將受到許許多多確定和不確定因素(誤差)的影響，如何對施工狀態進行實時識別(監測)、調整(糾偏)、預測，使施工系統處于控制之中，這對設計目標安全、順利實現是至關重要的。

（一）工程概況

馬家坊漓江大橋，主橋上構采用 57+96+57m三向預應力混凝土連續剛構箱梁，每幅主梁為單箱單室直腹板變高度箱梁，橋軸線梁高由根部5.5m，按二次拋物線Y=0.015X2+2.5m變化到跨中2.5m，箱梁頂板寬14.58m，底板寬7.0m，兩側懸臂板寬 3.79m；箱梁底板厚度由根部 0.8m，按二次拋物線Y=0.00129X2+2.2m，變化到跨中0.3m，腹板厚度由0.7m變化到跨中0.4m，拋物線頂點位置均為跨中合攏段處。該橋的箱梁外觀拋物曲線美觀實測高程曲線與目標曲線基本吻合，平面偏差較小，單幅 5個截面的應力實測結果與有限元計算結果吻合?？筛爬槭┕み^程中同時施展的施工監測控制和施工工藝控制。

（二）施工監測控制

大橋主梁線型測量包括高程和平面測量，測量結果經過與計算模型的分析對比，運用最小二乘法和卡爾曼濾波調整及優化計算模型的物理參數，從而預測出以后各節段的預拋高，并用以指導施工。

1.高程及平面位置測量點的放置和工況測量

根據需要，分別在大橋主梁中墩12#墩和13#墩的0#塊梁面設好控制點，作為箱梁高程的臨時水準基點又作為主軸線平面控制點。每一節梁段橫斷面位于梁端中心線兩側（頂板與腹板交角上），距離梁塊前端10cm處設2個高程（撓度）觀測點，且每一節梁段模板底板上（腹板處）設定 2個角點用于立模標高測量，平面位置的觀測點設在箱梁頂板的兩側翼緣處。

以上各觀點見圖1。

圖1

混凝土預應力箱梁結構在懸澆過程中，每一節段均按下述三個施工階段的基本工況循環推進：①掛籃前移、立模；②混凝土澆筑、養生；③預應力鋼束張拉。因此，現場施工監測分別對上述三個工況：掛籃前移后、混凝土澆筑后（預應力張拉前）、縱向預應力張拉后進行高程、坐標的跟蹤測量。測量時間選定在每一工況結束后4～8小時，同時，在每一施工階段，各工況測量時的溫度變化不能太大且應采取以克服溫度變化的溫度回避的方法，因此，測量一般在 7：00以前和18：00以后進行。相應對應力測試截面，埋入箱梁截面上下緣處的鋼弦式應力計也按上述三個工況進行應力跟蹤測量，直至全橋竣工。

2.高程（撓度）監測控制與結果

為了消除日照和溫差引起的梁體不規則變化，高程測量應在溫度變化小、氣候穩定的時間段即早上7：00之前完成。并將實測高程與目標高程（根據設計高程、恒載與 1/2活載引起的撓度值以及考慮五年收縮徐變的變化值而確定的）進行對比，得出完成節段實測高程與目標高程的偏差，從而綜合分析、判斷，確定下一節段預拋高值并發出指令。

3.平面監測控制與結果

由于梁體受混凝土徐變、施工偏差、預應力張拉中局部集中力的影響等因素，容易造成梁體產生局部變形或引起整個梁體偏離橋中心線。為了保證順利合攏，大橋平面位置采用全站儀進行測量、復核。在施工過程中尤其對掛籃前移就位定位和模板安裝的工序檢驗嚴格，很好的控制了梁體中心線的準確性。監測結果左、右幅橋的中心偏位值都很小，最大偏位值分別為3.0mm和4.3mm，滿足設計與規范要求。

4.合攏段監測控制與結果

掛籃懸臂施工橋梁的合攏段是監測精度的關鍵部位，合攏段的測量數據能夠從側面反映橋梁施工控制的結果和橋梁的應力狀態。馬家坊漓江大橋 57+96+57m連續剛構箱梁，先邊跨后中跨合攏，左右幅共 6個合攏段。各個合攏的監測控制結果，其合攏精度較高，一般為±1～3mm偏差，僅右幅中跨合攏段中最大偏差為5mm，滿足設計與規范要求，為大橋打造了合攏后的成橋線型、應力狀態轉換的良好基礎。

（三）施工工藝控制

連續剛橋上部主要受力構件為梁，反映其受力的因素為截面內力。對于梁來說，通常起控制作用的是截面上下緣的正應力。施工質量影響預應力構件截面的抗彎能力，梁體受力及線型，因此關鍵工藝無序、措施失控，必導致結構中某些部位的應力儲備不足或過大，高程（撓度）出現異常變化，從而形成線型偏離，甚至形成安全隱患。

1.掛籃、立模方面控制要點

（1）0#塊上組裝完畢的施工掛籃（菱形掛籃，自重40t），按最大梁段重量的 40%、100%及 120%作分級加載的承重預壓實驗，以消除非彈性變形，測出彈性變形值，繪出分級加、卸載與位移的關系曲線，最終為立模標高提供預拋高值的數據考量。

（2）T構兩端掛籃應同步前移，速度宜控制在0.10m/min內，不同步差一般為40～100cm，最大不得大于1/2梁段（梁段長度 3m、4m）。。

（3）掛籃就位后，即可進行測量放線和工況監測。當底模、外模調整到監控指令的“立模標高”后，即可綁扎鋼筋，安裝波紋管和內模作業。

（4）掛籃底盤的前吊桿、后吊桿和掛籃桁架后錨點等安全可靠性必須檢查確認，掛籃底盤緊固牢靠，在砼澆筑過程中掛籃懸吊系統、行走及錨固系統任何錨固點不得產生任何松動，以確保施工狀態穩定。

2.砼澆筑方面控制

（1）C50混凝土輸送導管泵送，塌落度18±2cm，，強制式攪拌機拌合 2～2.5min，泵送間隙允許時間掌握在 15min左右，因故停息最多不超過半小時。

（2）按照“底板—下承托和腹板—上承托和頂板”自下而上的順序，采用水平層次方法，分層澆鋪、振動棒振搗，并要注意關鍵部位如：波紋管下方、錨墊板與彈簧筋部位、腹板與底板交匯處、梁段豎向接縫面的砼，加強振搗密實。

（3）維持T構的對稱平衡、同步連續澆筑砼的交叉作業中，兩端掛籃允許一定的不同步差約≤30%載重，須注意先后緊跟連續澆筑，上下層砼銜接須于砼初凝時間內完成，因砼拌合物摻有緩凝劑，可充分利用較長的緩凝時間里，主墩兩端掛籃按照交叉往返的程序步驟分別進行兩個梁段砼澆筑。

（4）砼內、外模脫模時間，最好在砼達到張拉強度時脫模，但因梁端施工縫鑿毛需稍提前進行，而早強砼在模內養護時間又不宜太短（模內養生有利于砼彈性模量增長），故此定為在氣溫30oC左右的脫模時間不小于60小時。如果過早脫模（過早模外養生），即使達到砼早強要求，但彈模滯后很多，很可能增加張拉后預應力的損失。

（5）梁段砼盡量不設水平施工縫，完成一次成型澆筑，如果分次澆筑，上下部分的兩期砼其彈性模量、水縮、徐變等物理力學性能差異較大，不利于整體質量。

（6）梁段施工過程中，要盡量避免不平衡的施工荷載或其集中荷載作用對箱梁線型撓度的影響。

3.預應力張拉方面控制要點

（1）確保錨下設計控制應力的足夠、穩定建立，是張拉工藝宗旨。因張拉流程中，鋼束按張拉噸位負荷并錨固后，其實已經發生了錨口摩阻和千斤頂段的張拉應力損失，即預應力的錨固值不等于張拉值，為此，一般都采取多張拉2～3%δk的措施，用以克服錨口摩阻和千斤頂部分的應力損失，因此，施工方案措施上應有多張拉策劃來維持錨下應力的穩定建立，具體量化為錨固持荷時間控制，如張拉流程達100%控張應力時，縱向預應力束長30m以內的錨固持荷時間為2～3分鐘，束長30m以上的錨固持荷時間為3～4分鐘；橫向、豎向預應力錨固持荷時間為2分鐘。

（2）切實預防克服豎向預應力筋的預應力損失較大、損失較快以及容易堵管壓漿不通的張拉、壓漿通病。由于精扎螺紋鋼筋的材質性能和錨固系統都遠不如低松弛高強度的鋼絞線和鋼絞線的錨夾具，且又是豎向施加預應力，所以豎向預應力容易損失且損失很大，故張拉要求一是張拉時需進行反復張拉后錨固，二是張拉后隔2～3d按10%抽檢頻率進行復拉檢查，合格后24小時內壓漿。豎向預應力管道安裝要特別注意壓漿管、排氣孔和錨墊板的細心處理，此外豎向預應力的張拉，壓漿都不宜過遲，否則都會導致梁體復合抗荷能力削弱，所以要求梁段施工延伸時，只要未被掛籃軌道遮壓并有張拉條件的，都應即時進行，避免豎向預應力滯后很多。

4.合攏段施工控制要點

（1）除中跨合攏段采用吊架模板外，主橋邊跨直線段、合攏段均采用支架上現澆的方法：現澆梁支架搭設不可單憑經驗運用，必須結合施工實際進行支架桿件的強度、剛度和整體穩定性驗算，且還應根據實際情況針對邊跨施工特點重點實施了支架結構的功能性強化：

①因現澆直線段為8m長度，則混凝土本身收縮和環境氣溫、日照等因素作用下的變形自由度都較大，為了適應梁段縱向變形的位移滑動，減少梁底平面摩擦，在無條件設置底模元鋼類滾動裝置的情況下，除底模板采用鋼板打磨光潔涂油外，并在底模板安裝前于支架上模板下的承托縱梁型鋼面上涂滿黃油，并當砼強度達2.5MPa后，拆除側向模板，以減少梁體縱移阻力。

②按設計預應力鋼束的布設，待邊跨合攏段砼澆筑后，邊跨直線段和邊跨合攏段縱向預應力束一起進行的一端張拉，則形成在梁體固定端上對梁體自由段（邊跨直線段+合攏段=10m），進行縱向張拉施荷。很顯然，須對邊跨合攏段 2m和連接邊跨直線段中的3m共5m范圍的支架進行特殊加固，即此范圍的縱向、橫向立桿最大間距不超過60cm，橫桿間距不超過1m，并加設縱橫向剪刀支撐。

（2）合攏段施工的配重與置換：每幅箱梁2個邊跨合攏段，1個中跨合攏段，合攏段長度均為 2m，合攏施工順序為先邊跨合攏，最后中跨合攏。由于邊跨合攏段在落地支架上施工，且主墩與箱梁系 T型剛構，0#塊既無支座結構又未設臨時托架支撐，故于邊跨合攏口的兩端不設配重，僅在中跨合攏段考慮施工壓重平衡和配重置換：

①因中跨合攏段的吊架模板是利用掛籃底盤和側模，在合攏口兩端的梁段底板上預留底盤吊桿孔，從而不另設吊架系統，據吊桿螺栓位置需要而將掛籃向前移動2.95m，同時以0#塊為中心，箱梁最大懸臂長度47m，掛籃自重40t，其中底盤側模重5t，按照力矩平衡計算，則另一副掛籃從原來位置后退5.69m，以求掛籃壓重平衡。

②在中跨合攏前，于合攏口兩懸臂端的對稱位置，配置臨時水箱注水，即按 1/2合攏段梁重配重壓載（22.5t），澆筑合攏段砼時，根據砼澆筑量，一邊澆砼，一邊從水箱中放水，直到砼澆完，水也放光，即在砼澆筑過程中，同時分級卸載，確保合攏段處于穩定施工狀態。

（3）邊、中跨合攏段施工均采用體外勁性骨架，設計為底板及頂板上靠腹板承托，各2根長度3m的2I32a組焊鋼支撐，現場利用既有型2I25a疊焊替代I32a。為縮短勁性管架安裝焊接時間，分 2次完成，合攏前將每根勁性管架的一端事先焊好，待合攏時間一到，再焊接固定另一端（安排 2臺焊機，快速焊接），勁性管架焊接完成即是實際意義上的合攏。

（4）邊、中跨合攏段施工均設置臨時鎖定束，為了改善合攏前后結構的受力情況和合攏段的變形協調，除按設計位置安裝勁性骨架外，當勁性骨架焊接完畢后，及時張拉一部分連續預應力鋼束作為臨時鎖定束，確定張拉 4束合攏束中最短的鋼束，按照張拉控制應力20%（即束力50t）進行張拉，邊跨合攏2×2束，中跨合攏2×2束。

（5）邊、中跨合攏段砼澆筑：由于砼的收縮、徐變及濕度場的影響（如日照不均勻、晝夜溫差大等），在合攏段的前后結構和合攏段砼相應要產生各種變形和內力，尤其合攏后結構體系的變化，其變形因素在箱梁中引起的內力易使合攏范圍內砼開裂。為了使合攏處變形協調、改善內力作用的不利影響，必須確定最佳合攏時間和采取利于合攏的輔助措施：

①確定最佳合攏時間。須在當天溫度最低的時間段澆筑合攏段砼。從溫度曲線可知，箱梁體溫變化的規律是箱外氣溫降低時，首先是底板溫度降低，此時腹板、頂板溫度隨之降低，但與底板或相互間仍存在一定的部位溫差，而具體合攏時間的擇定，并非要求梁溫和氣溫為同一最低溫度，而是在穩定的低氣溫條件下當底板、上游腹板、下游腹板和頂板的溫度雖然都與氣溫相差1℃左右但都趨于穩定，則氣溫、梁溫相對較低且較穩定的時間即為最佳合攏時間。

②輔以預前降溫措施。為了有利于梁體降溫，在合攏前一天開始對合攏段兩端不少于 3個相鄰梁段，采取土工布覆蓋灑水的辦法來減少日曬的影響。

③合攏段采用 C50超強、早強砼，砼配制時較原配合比（C50）提高一級強度等級進行施工配料，且普硅 52.5水泥限于500kg/m3內，使砼2d強度達到設計強度的75～80%。為了減少砼收縮，嚴格控制用水量，出料口砼塌落度控制在15～18cm內，并加強砼早期養護，保持不少于7d的潮濕狀態。

④合攏段砼澆筑與合攏段相鄰梁體的施工間隔時間最短不少于2d，邊跨合攏前首先是邊跨直線段砼已完成至少有48小時左右的時間，留給直線段自適應晝夜溫差的伸縮微變，微變穩定狀態下再澆筑邊跨合攏段砼。當邊跨合攏后，主墩上的單 T完成第一次體系轉換，即形成有一端支座的剛構懸臂梁，為此中跨合攏前，當邊跨合攏段預應力張拉后，至少應有48小時左右的間隙時間，讓懸臂梁的固定端或活動端支座參與工作且縱向基本穩定后，再澆中跨合攏砼，繼而完成預應力張拉，實現全橋連續剛構箱梁體系轉換。

⑤砼強度達到設計強度90%后，宜盡早對合攏段預應力鋼束按設計圖邊跨、中跨合攏束第一批、第二批張拉順序，并及時壓漿。而后解除體外勁性骨架的一端，然后全面拆除。

（四）結論

線形控制的核心問題就是懸臂澆筑預拱度控制，由于混凝土材料的非勻質性，調整和預測累積撓度，使線形控制取得良好效果，保證施工橋梁順利合攏。

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U445

A

1008-1151(2011)06-0070-02

2011-03-16

李井（1977－），男，廣西上思人，廣西陽鹿高速公路有限公司工程師。