淺談青平大橋掛籃施工的線型控制

摘要：連續箱梁掛籃施工過程中受到各種因素的影響，影響結構合攏的精度、成橋后行車的舒適性和外形的美觀。實際上很多施工單位為了追求進度，操作不規范，監測力度小，控制力度遠遠不達標。施工單位應該規范操作，為了保證橋梁的整體質量和外形美觀，提高監測力度，保證施工線型控制良好，本文結合青平大橋的施工對掛藍施工的線型控制加以介紹。

關鍵詞：連續箱梁 掛籃施工 線型控制

橋梁施工中箱梁懸臂澆筑往往采用掛藍法，為了控制梁體整體線型應準確將各段梁體頂面或底面模板進行定位，一旦其控制不到位則最終會導致線形不順或合攏段出現誤差積累，繼而會影響穿束并增大張拉阻力而影響張拉效果，最終增大梁體扭矩影響梁體施工質量，因此在施工中對其線型應嚴格控制，根據撓度值設置其抬高值，并在施工中同理論值進行比較，最終方可保證梁體高程等誤差符合規范要求。

1 工程概況

青坪大橋為張花高速公路11標控制性工程，是張家界到花垣線上的一座特大橋，青坪大橋右幅樁號為YK43+

940.52～YK44+879.4，左幅樁號為ZK43+967.02～ZK44+

885.546，左、右幅橋設計線在K44+860.437之前分離，之后重合。橋型布置為6×40m簡支梁+（66+120×3+662）m連續剛構+5×40m簡支梁，全長932m。主橋上部為連續剛構，中垮長120m，邊跨長66m，引橋上部結構采用40m預應力砼連續T梁，共110片，引橋橋面橫坡由墩柱橫向坡度予以調整。

青坪大橋主橋上部結構為66+3×110+66m預應力砼剛構箱梁。由上、下行的兩個單箱單室箱形斷面組成，箱梁根部高度7.00m，跨中梁高3.10m，其間梁高按二次拋物線變化。箱梁頂板寬12.00m，底板寬6.50m，頂板厚0.28m，底板厚由跨中0.40m按二次拋物線變化至根部0.70m，腹板分別為0.40m，0.55m，0.70m，橋墩頂部范圍內箱梁頂板厚0.50m，底板厚1.00m，腹板厚0.80m。主橋橋面橫坡采用不同腹板高度予以調整。剛構箱梁采用縱、橫、豎向三向預應力體系，所有預應力體系均采用鋼絞線張拉來完成，根據不同受力要求配置不同數量鋼絞線。

2 控制內容及影響因素

掛籃法施工箱梁一般具有梁體較高、自重較大宜發生撓度變形，因此在施工中應將線形控制作為主要控制內容，具體應包括撓度控制、中線控制以及斷面尺寸控制等，控制目的即確保在梁體結構形成后其外觀線形及內力狀態符合要求，其中應以撓度控制為主。

導致撓度發生較大誤差的主要因素包括主墩兩側不等重導致梁體失衡、掛籃變形及預應力張拉順序不合理導致的變形等。采用掛籃法懸臂澆筑時應力求箱梁兩側對稱、平衡，避免兩端不平衡力矩導致橋墩在壓彎組合作用下發生傾斜，最終導致梁體端部產生過大高程差，影響后期撓度調整；施工中掛籃在拼裝和移動后產生的吊桿限位不緊、支架支撐和桁架接點連接不牢固等現象，因此應采取段段預壓的方法以消除其非彈性形變，并針對產生的撓度值相應設置模板預抬設值；張拉過程中張拉順序不當則會增大懸臂箱梁段扭矩，并會影響懸澆段端部標高，因此應嚴格按照設計順序進行張拉，并隨時進行觀測端部標高和錨具變化。

3 箱梁施工的線型控制

3.1 線型控制基本原理 線型控制，就是在預應力混

凝土連續剛構梁懸臂法施工過程中，借助控制軟件矯正發生形變的橋跨結構，確保結構框架與設計要求相一致。

基本原理：參照計算結果給出梁體截面的豎向變形

值，依照設計的預拱度對所裝設的梁段模板的前緣標高進行合理設置，公式為：Hi=Hi′+f。式中，“Hi”、“Hi′”、“f”分別表示“第i梁段的實際立模標高”、“第i梁段的設計標高”和“基于多項影響因素的考量而增設的施工預拱度”。

懸臂梁施工線型控制，重點是撓度曲線的設置。在施工建設過程中，影響撓度的要素主要來自兩方面：一是單T形成階段由梁段混凝土自重、掛籃及梁上其它施工荷載作用或張拉懸臂預應力筋的作用而形成的懸臂撓度；二是合攏段混凝土重量及配重作用、拆除模板吊架或梁段安裝設備、張拉連續預應力束的作用而形成的連續撓度。

除上述影響因素以外，還有混凝土彈性壓縮、收縮、徐變、預應力筋松馳、孔道摩阻預應力損失等因素的影響而形成的撓度。

3.2 預拱度計算

3.2.1 基本假設 ①混凝土屬均質材料。②施工中，梁體截面應力бh<0.5Ra，在此條件下，應變、徐變和應力結構呈線性分布。③在計算徐變變形時宜采用疊加原理，也就是采用累加求和的方式計算因應力增量引起的徐變變形。④普通鋼筋、預應力筋對混凝土受力狀況和形變的影響可忽略不計。

3.2.2 預拱度計算 基于基本假設，結合每一節段混凝土因齡期不同而引起收縮徐變的差異，將連續鋼構梁施工中收縮徐變過程細分為澆筑新梁段、張拉預應力筋、移動掛籃和體系合攏等時段，這些時段和施工過程保持一致。各個時段都要對結構進行分析，結構單元數和實際結構梁段數是相同的，然后對每一時段中所有節點位移增量進行計算，再運用疊加的方法綜合分析全部時段的計算結果，得出最終預拱度。

3.2.3 節段前緣施工標高確定 ①施工標高確定。節段前緣施工立模標高Hi由兩部分（設計標高Hi′和綜合預拱度fi）組成。示意圖如下。

綜合預拱度計算公式為：fi=fi1+fi2+fi3。式中，“fi1”、“fi2”、“fi3”分別表示“節段預拱度”、“掛籃變形預留的增量值”、“基礎沉降的影響值”。

由此可計算節段前緣施工標高：

Hi=Hi′+fi=Hi′+fi1+fi2+fi3

②掛籃變形計算。主跨施工所用的掛籃可自行設計，它涉及到桁架彈性變形、前吊帶彈性變形和非彈性變形三種變形情況。

③桁架變形計算。簡化桁架，采用鉸接形式，基于各個梁段的重量分析逐項計算其彈性變形。

④前吊帶變形計算。底模架前橫梁可簡化成彈性支承的連續梁，基于各梁段實際荷載情況對各個支承的受力情況進行分析，由此計算出吊帶變形量。

⑤非彈性變形測試。掛籃的非彈性變形由掛籃試壓試驗來實測，對于未經試壓的掛籃，參考已試壓掛籃（各套掛籃為同一工廠，同一工藝加工）的變形值在第一次掛籃施工時設置，對于已試壓的掛籃認為非彈性變形已消除在施工時不再考慮。

通過以上計算后確定的數值作為各階段施工的控制數值。施工時主要從以下幾方面控制。

①掛籃行走的控制。箱梁頂兩側應設置對稱平行的輔助線，以掛籃行走的中距為基準設置寬度，行走時軌道中心壓在輔助軸線上，掛籃前后橫梁的中心點投影在橋軸線上。通過經緯儀控制橋軸線軌道中心線延長點。掛籃就位即對下橫梁標高進行檢查。澆筑混凝土時，不定時對下橫梁各吊點的位移情況進行觀測，確保其移動值始終在±5mm的范圍內。

②箱梁節段的控制。長度控制：每次澆注好的箱梁端部上，內側距橋軸線4m處和箱梁內肋上，測設各段的紅油漆點，用經過鑒定的鋼尺丈量橫軸線至紅油漆點的水平距離。鋼尺丈量時，需進行溫度、尺長、高差改正，以求得真值，從而求得該點至下一梁段的長度，如此便可控制箱梁各梁段的長度，又可保證箱梁各端面垂直于橋軸線。要求其誤差不得超過5mm，若超過則需及時調整。

③箱梁撓度控制。在施工中應結合高程及標高允許誤差范圍和合攏精度要求以及測量標準做控制網，掛籃法懸臂澆筑施工應以Ⅲ等水準高程精度控制進行聯測，最終目標應實現梁體長期線形達到設計豎曲線，并在竣工時保證足夠的徐變預拱度。在每段梁體施工前應結合設計值和預壓觀測數據及張拉過程、合攏后對梁體產生的影響設置預拱度，并在施工中結合實測數據不斷修正設置參數；由于主橋墩一般剛度較大，一旦保證對稱施工則不會導致橋墩發生傾斜，因此可適當提高水準控制點以方便施工，可在梁段前端部埋設鋼筋，高度可高出模板10mm，并將其頂部磨平作為觀測點，施工中為了準確反映懸臂段梁體端部撓度可將梁底標高作為控制目標，并可將觀測點引致頂板以便于觀測，根據待澆筑段最前沿截面上的觀測點控制掛籃定位標高，混凝土澆筑完畢后可通過測量梁頂板預埋鋼筋標高及對應梁高來建立梁底同梁頂測點間的關系，繼而可通過梁頂標高測量值反算已澆段梁底標高。

在混凝土澆筑前1h由專門技術人員復核各個控制點，確保各點立模標高、坐標控制在2mm內，并保證在混凝土澆筑前吊桿傾角不超過30°，否則需將掛籃旋轉橫移以保證吊桿基本豎直，每個梁段施工中應在立模完混凝土澆筑前、混凝土澆筑后、預應力張拉前和張拉后進行四次監測，并在每次監測都將以前所有監測點進行聯測，便于繪制各點坐標及標高變化曲線來進行分析，每澆筑完成三個梁段則應將全橋各臨時轉點、水準點進行復核、閉合，必要時應及時調整。

④標高控制。施工中標高控制需進行現場高程測量并對數據進行整理分析，根據分析結果及時對模板標高預抬量進行調整。在高程測量時應先在混凝土澆筑前設立模板標高，之后復測澆筑后混凝模板標高，同時應測量混凝土澆筑后預應力張拉前各節點梁頂高程以及預應力施加后各梁塊梁頂高程觀測點。測量后通過對前兩個數據的比較來驗證模板預抬量是否達到預期效果，通過后兩個數據的比較來驗證施工節塊對已經完成節塊產生的影響是否符合理論計算結果；通過對梁體進行變形觀測來反映梁體的水平位移、扭轉以及豎向撓度等。

線形測量應選在氣溫變化小、溫度相對穩定的時段進行，并應在每天相對固定的時間段內進行，應盡量縮短持續時間，以免陽光照射對梁體高程及中線測量帶來影響，由于梁體較高，陽光照射一側會導致墩體和梁體向背陽側扭轉，同時梁體高程也會隨溫度變化而變化，同時在施工中應精確預計掛籃變形和掛籃大梁下支撐的變形量，同時應充分考慮掛籃承受混凝土重量導致掛籃自身產生的變形以及掛籃墊枕木產生的變形、掛籃自重和施工荷載導致梁體產生的撓度等。

⑤其它措施。在各節段的施工中對塊件砼澆筑前后，預應力張拉前后，以及掛籃行走后的撓度與應力變化進行觀測，將觀測值濾出的影響，與原理想狀態的計算值進行比較分析，通過修正結構的主要參數，使其與實際參數盡可能逼近。采用修正后的參數進行前進與倒退分析，得出新的理想狀態，即隨后理想狀態。修正后的理想狀態更符合實際情況，如此可有效的消除參數誤差。

4 結束語

掛籃法現澆箱梁施工中的線型控制是一項動態控制過程，其誤差積累將導致后期合攏精度及成橋運營狀況下的線形，因此在施工中應及時對各待測值進行觀測，并采取合理方法對測量數據進行驗算，方能最終確保線性美觀和合攏精度。

參考文獻：

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