高墩大跨連續剛構橋高程線性控制技術要點

劉錫明

(福建省泉州灣跨海大橋有限責任公司，福建泉州 362000)

高墩大跨連續剛構橋高程線性控制技術要點

劉錫明

(福建省泉州灣跨海大橋有限責任公司，福建泉州 362000)

結合泉州至三明高速公路工程實踐，簡要介紹了高墩大跨連續剛構橋的結構特點和施工控制的方法，并對剛構橋施工中的高程線性控制技術要點進行了較為詳細的闡述，可供類似工程參考。

線性控制，連續剛構橋，高程控制

1 工程概況

泉州至三明高速公路是國家“7918”高速公路網的組成部分，是福建省“三縱八橫三環二十五聯”海西高速公路規劃網的重要組成部分，主線起自晉江市，止于三明市，是一條縱貫福建東南沿海和西部山區的南北快速大通道，其中泉州段全長127．53 km，項目總投資76．6億元，項目工期從2005年～2009年為期4年。

高速公路穿越福建中部山區，采用山嶺重丘區雙向四車道標準，設計速度80 km/h，設計荷載為公路—Ⅰ級。由于山區地形地質復雜，地面高差大，跨越深谷、山溝的橋梁比較多，路段內共有大橋2．96萬m/79座，且墩高和跨徑超過40 m的高墩大跨徑橋梁大量出現，因此高墩大跨徑橋梁的施工成為控制工程施工進度和工程成本的關鍵。

2 結構特點

隨著科學技術水平的不斷發展，橋梁跨度不斷增大，結構形式越來越復雜，施工工藝日新月異，新材料、新設備、新工藝的不斷涌現。連續剛構橋以其得天獨厚的優點，在橋梁工程建設中得到了廣泛的應用和發展。高墩大跨連續剛構橋屬多次超靜定結構，一般采用懸臂施工法，采用的施工工藝和安裝程序與成橋后的主梁線性和結構恒載內力有密切聯系。因此，對橋梁進行施工控制，特別是高程線性控制，確保施工過程按照預期的目標進行是一項重要的工作。

2．1 橋墩

泉州至三明高速公路泉州段橋梁最高主墩達百米以上，以QA14標黃沙1號橋為代表。墩身采用直立式雙柱型薄壁墩，鋼筋混凝土結構。兩墩柱之間設聯系梁連接，提高整體性，改善受力，有利于結構安全。

2．2 主梁

在技術迅猛發展的今天，主梁大部分采用變截面的箱形截面，施工采用掛籃懸澆工藝。設計時采用三個方向的預應力體系，有利于混凝土和預應力材料各自特點的有效發揮，從而適應橋梁往大跨徑、輕型化發展的趨勢。泉三高速QA14標黃沙1號橋亦采用上述結構形式，主梁與橋墩采用固結形式，與支座和臨時固結措施相比，有效的節約了工程造價。因此，連續剛構橋以其獨具的特點和得天獨厚的優點，在橋梁建設中得到廣泛的應用和快速的發展。

3 控制技術

3．1 意義

工程設計與施工實際情況的差異性，掛籃懸澆工藝施工過程的復雜性和連續性，以及施工標高的誤差，特別是標高偏低的情況在后面階段難以彌補。所以在橋梁的施工過程控制中，通過對高墩大跨連續剛構橋的線性高程進行嚴密控制，有效的保障設計線性和位移，并在施工中對施工參數進行整理預測，為后續工序提供施工參數，保證結構安全和結構線性符合設計要求，具有重要意義。

3．2 控制主要內容

箱梁高程線性監控、平面線性監控、箱梁和薄壁墩控制斷面應力監控以及箱梁溫度監測是施工控制的主要內容。施工過程一般采用“線形為主，應力為輔”的雙控措施。本文從高程線性控制的方法選擇、標高計算、數據處理以及溫度變化對高程線性控制的影響展開描述。

3．3 施工控制方法選擇

對于高程線性監控，目前一般有卡爾曼濾波法、人工網絡神經(BP網絡)和自適應控制法三種方法。具體方法及比較見表1。

表1 高程監控方法及優缺點比較

由于自適應控制法具有容易掌握和操作的優點，有利于工程技術人員的實際操作。本文主要介紹自適應法在高程線性監控中的應用。

3．3．1 理論立模標高的確定

立模標高確定前，須作好箱梁監控前三條理論曲線(包括設計、目標和預拱度)的計算，計算時應注意目標線性必須在設計線性的基礎上，將活荷載和長期徐變計入，確保計算結果的準確性。

箱梁三條理論曲線確定后，可以采用以下公式計算箱梁立模標高：

注意事項：1)計算結束后，理論模型必須與實際互相吻合，方能根據式(1)得到施工的立模標高;2)施工過程立模標高的放樣誤差必須嚴格控制在規范要求的范圍內;3)施工過程的實際變形與理論計算有偏差時，應及時調整計算參數，修正理論模型，掌握實際變形的規律，重新調整立模標高。

3．3．2 箱梁撓度量測

根據以往的工程經驗和對同類工程的參考，在QA14標黃沙1號橋的施工中，我們在掛籃移動后、節段混凝土澆筑完、張拉預應力筋前以及張拉預應力筋后四個階段進行測量觀測。四個階段測量觀測的設置，既抓住了施工控制的重點工序、關鍵階段，又能滿足施工控制的要求，而且降低了測量工作人員的勞動強度，是比較合理的。

3．3．3 數據處理階段

數據處理階段包括箱梁實測數據處理、參數識別、預測標高三方面的工作。三個步驟關系密切、互相影響。在實測數據處理時必須及時準確。數據分析流程見圖1。

圖1 數據處理流程

對于參數設計中與時間關聯的參數如溫度、收縮徐變在計算中較難識別，可以采用最小二乘法、回歸分析法、灰色理論輔助等分析方法進行輔助識別。

3．3．4 溫度變化對高程線性的影響

四個階段測量數據受溫度變化的影響較大，而溫度的變化沒有嚴格的規律性，因此，通過現有的施工技術水平精確計算溫度影響是難以實現的，究竟取什么時刻的溫度作為標準很難確定，只能通過盡量減小溫度變化對高程線性控制的影響。結合QA14標黃沙1號橋所在環境，筆者采用24 h溫度統計法，對施工場地的溫度進行間斷性的測量。

觀測數據見表2。

表2 黃沙1號大橋觀測的溫度數據 ℃

通過表2的數據可知，箱梁的最低溫度出現在1：00～7：00左右，且此時間段的溫差變化幅度不大，因此，在箱梁立模標高確定的時間，應盡量選擇在1：00～7：00時間段內進行。

3．3．5 現場數據量測

結合工程實際情況，泉州段的橋梁變形測點統一布置在每一節箱梁的兩端，距端頭15 cm處，采用對稱布置。為減少溫度的影響，撓度觀測安排在6：00進行，以使溫度影響造成的誤差減到最小，提高量測的準確性。量測過程宜分兩小組進行，然后進行加權平均以盡量減少人為測量誤差。

4 結語

1)分析程序的開發有待進一步的提高。充分利用先進的科學技術，進一步開發、完善各種專用控制分析程序，避免施工控制過程和分析中的人為誤差。加強對施工技術人員的技術培訓和技術交底工作，也可在一定程度上避免誤差的出現。

2)溫度和徐變對橋梁施工控制過程的影響是細微、積累的過程，因此通常被人們所忽視。提高對其的重視，特別是隨著公路建設的迅猛發展，跨度不斷增大，上部結構日趨復雜的形勢，溫度和徐變對橋梁高程線性控制的成敗將起到越來越重要的作用。

3)應加強對橋梁運營階段的高程線性控制。實踐是檢驗真理的標準，施工監控工作應延伸向橋梁投入運營后的應力和撓度監測，有利于完善和提高施工控制技術水平。

4)通過對高墩大跨連續剛構橋的高程線性控制技術要點的總結，為同類橋梁工程建設提供參考借鑒作用。

［1］向中富．橋梁施工控制技術［M］．北京：人民交通出版社，2001．

［2］向木生．連續剛構橋梁施工控制分析［J］．武漢理工大學學報，2002(6)：95-98．

［3］吳 ?。叨沾罂鐝竭B續剛構橋線形控制［D］．西安：長安大學，2005．

Vertical linear control technical points of the high-pier large-span continuous rigid frame bridge

LIU Xi-ming

(Quanzhou Bay Sea-crossing Bridge Co．，Ltd in Fujian，Quanzhou 362000，China)

Combining with the engineering practice at the expressway between Quanzhou and Sanming，the paper introduces the structural features and the methods for the construction control of the high-pier large-span continuous rigid frame bridge，and illustrates the technical points for the vertical linear control technique in the construction of the rigid frame bridge，so as to provide some reference for similar projects．

linear control，continuous rigid frame bridge，vertical control

U448．23

A

10.13719/j.cnki.cn14-1279/tu.2012.25.046

1009-6825(2012)25-0188-02

2012-07-05

劉錫明(1953-)，男，工程師