淺談懸臂施工連續梁橋線形控制

摘 要：文章針對京滬高速鐵路三座懸臂施工連續梁線形控制進行主要論述，提出了如何根據橋梁的結構安全和最終線形來確定立模標高，以及怎樣確定和預計下一塊段的立模標高，為今后類似施工起到一定的參考作用。

關鍵詞：懸臂施工；連續梁；線形控制

1 工程概況

新建京滬高速鐵路JHTJ-1標段十一工區段內共有三座懸臂施工連續梁橋，既跨津滄高速公路（40+56+40m）懸澆梁、跨獨流堿河北岸防洪堤（60+100+60m）懸臂梁、跨獨流堿河南路（40+64+40m）懸臂梁，線性控制為懸臂梁橋施工的重點控制項目，通過對懸臂梁橋的線性監控以此確保橋梁合攏的安全系數。

2 連續梁橋施工監控的主要內容

針對大型橋梁進行施工監控，其主要為了施工時實時監測橋梁結構情況，按照監測數據及結果，來對各個關鍵施工階段的構件變形情況、應力變化狀態等做出評估，看其是否與設計要求相符，以及對施工安全情況、結構正常工作情況等做出判斷；如果存在較大誤差的情況，需及時調整結構誤差，同時重新設計施工過程，確保建成的橋梁的最大程度地符合理想設計要求，并保證施工結構安全、質量達標以及工期盡量縮短。

3 施工控制的結構分析

3.1 施工監控分析的計算

3.1.1 計算的主要影響因素

（1）施工方案及其荷載情況

對于預應力混凝土連續箱梁橋而言，其恒載內力、施工方法與架設程序之關關聯緊密，進行施工控制計算時，必須掌握好施工方法與架設程序，同時還要精確地計算出主梁架設時的施工荷載數值。

（2）預加應力情況

其會對結構受力和變形產生決定性影響，進行施工控制時，必須按照設計要求，對于預加應力的實際施加程度做好全面考慮。

（3）混凝土收縮徐變情況

進行計算過程中，必須計入混凝土收縮徐變情況。

（4）溫度情況

其對于結構的影響較為復雜化，計算時要對季節性溫差考慮其中，觀測時要對日照溫差制定具體措施，例如，明確觀測的時間，或者建立詳細的誤差分析方法等，從而消除影響。

（5）幾何非線性影響情況

進行施工控制計算過程中，必須對此影響因素加以考慮。

（6）施工進度情況

進行施工計算時，需要根據實際施工進度情況，對于每部分混凝土的收縮徐變變形情況都要分別加以考慮。

3.1.2 具體的施工監控方法

如果通過結構測量得來受力狀態不符合模型計算的最終結果，就需要在參數辯識系統里輸入誤差，系統會自動調節計算模型的參數，確保模型輸出結果能夠與實際測量結果相符合，再按照修正后的計算模型參數，再次計算并調整每個施工階段的理想狀態。如此，通過反復辨識各工況，總體能夠實現計算模型與實際結構的一致性。從而更好地控制施工狀態。所以說，進行施工控制是不斷循環的過程，具體流程是：施工→量測→識別→修正→預告→施工。

3.2 梁段立模標高的計算

進行主梁掛籃現澆施工時，科學確定梁段立模標高直接影響到主梁線形平順以及能夠與設計符合。當確定的立模標高與實際情況比較相符，并正確控制時，自然就能夠保證橋面線形呈現良好狀態；但如果是相反的情況，與實際情況不符，未能控制好，則橋面線形勢必與設計要求存在較大差距。

大家知道，立模標高與設計時橋梁建成后的標高并不相等，其會存在一定的預拋高，從而與施工可能產生的變形（撓度）相抵消。具體的計算公式是：

3.3 參數識別與誤差分析

按照自適應控制思路，采用最小二乘法開展參數識別的誤差分析方法。如果結構測量狀態不符合模型計算結果，可以將輸入誤差，應用參數辯識算法進行參數的調整，達到模型輸出的結果完全符合實際測量結果。再利用修正后的計算模型再次計算。如此一來，反復識別各個工況，即可實現計算模型總體符合實際結構情況，從而更好地控制施工狀態。

3.4 立模標高的實時調整與預測

通過參數修正以后的計算模型，基本符合施工后的階段狀態，然而下一階段的預測值卻未必符合實際值，因此，要對各個施工階段都開展參數識別和誤差分析，從而避免誤差偏大問題。

4 施工監控實施

4.1 箱梁懸臂施工平面及高程控制實施細則

為了保證該連續梁橋采用懸臂澆筑施工方法的質量和安全，應對各個梁段施工時的中線位置與標高進行控制，從而對施工時每塊箱梁撓度變化加以監測，以便更好地調整箱梁標高，確保懸臂澆筑施工的懸臂合攏平面，與高程差控制符合設計要求。

4.1.1 建立箱梁施工測量網

（1）測量控制網主要是為預應力混凝土箱梁懸臂澆筑施工做好服務工作，其應一次性在各墩承臺上建立，再結合施工進度情況，把承臺上的控制點向各 0號塊上進行轉移。

（2）橋面中軸線組成的平面控制網，能夠借助施工控制網使用。其建立主要是以經緯儀或者全站儀為基礎。

（3）高程控制網主要以控制網點為為依托，通過二等水準測量方法，對儀器高法進行變換，首先在每個橋墩承臺上進行設立各自的高程控制點，再在箱梁0號塊竣工以后，應用水準儀和懸掛鋼尺的方法移至0號塊頂面上或用全站儀建立。此時0號塊水準點就是箱梁懸臂澆筑施工的高程控制點。

（4）每個橋墩上0號塊箱梁頂面，需要布置9個施工控制基準點，如圖1。

每個橋墩上0號塊箱梁頂面的施工控制基準點的位置，都要嚴格按圖進行定位。每點的位置與各點之間的距離與圖1所示值之間的誤差在±10毫米之間。

（5）進行箱梁懸臂施工時，針對高程控制基準點，需要復測的情況有：

①轉換了結構受力體系；②墩基礎沉降變化較大；③施工控制組確定需要復測；④施工三個月以后。

4.1.2 埋設基準點和梁段測點

（1）圖1給出了箱梁的0號塊基準點布置情況。可使用16毫米直徑螺紋鋼筋制作基準點標志。要求鋼筋露出頂面混凝土2厘米，對露出端的上部要加工磨圓，并涂紅漆。

（2）圖2給出了箱梁的各懸臂施工梁段的測點布置。

每個懸澆箱梁節段在頂板上各設3個高程觀測點，如此既可測量箱梁的撓度，又可觀察箱梁扭轉變形情況。3個高程觀測點以箱梁中線為準對稱布置，測點離節段前端面20厘米處。標高測點設置后，要準確地建立該斷面梁底高程的關系，測量成果以梁底高程為準。

（3）箱梁的0號塊基準點、懸澆節段的撓度變形觀測點，需要嚴格根據規定位置埋設，要求各點位置與間距埋設誤差要在±10毫米范圍。

4.1.3 箱梁懸澆施工控制測量

（1）如果箱梁懸澆節段的施工掛籃已初步就位，可先按照箱梁截面控制網，通過全站儀或經緯儀穿線法、或盤左盤右法進行懸澆節段平面中線位置放樣。

（2）對于每節段箱梁懸臂的施工，作為施工單位都要開展工況撓度測量和高程控制測量，具體包括：

①在掛籃就位立模以后；②在箱梁混凝土澆筑以前；③在澆筑箱梁混凝土以后；④在縱向預應力鋼束張拉以后。

（3）進行箱梁懸澆施工時，通常撓度變形觀測以閉合水準路線的形式進行。為解決溫度變化引發變形問題，應明確觀測時間，通常選擇春冬季清晨6：30、夏、秋季清晨5：00前完成外業測量為宜。此外，當箱梁澆筑混凝土后，次日清晨也應測量變形。

4.1.4 監測箱梁體系轉換及合攏

針對連續箱梁體系轉換及合攏段既是全橋施工重點，同時也是線形控制重點。進行各孔體系轉換及合攏段施工以前，應對各T懸臂箱梁高程開展聯測。具體按照下面五個工況進行實測：

（1）在安裝模板以前；（2）在澆筑混凝土以前；（3）在澆筑混凝土以后；（4）在張拉部分縱向預應力鋼束以后；（5）在張拉完所有預應力鋼束以后。

4.2 箱梁溫度測試實施細則

溫度變化包括季節溫度變化和日照溫度變化兩類。對于這兩類溫度變化而言，對于主梁撓度影響較小、變化均勻的是季節溫差，我們可以對各節段各施工階段的節段溫度進行采集，并輸入計算機來分析得出影響情況。影響較大、變化復雜的是日照溫差，特別是在日照作用下，主梁頂板和底板的溫差會較大，造成主梁發生嚴重撓曲現象。

箱梁懸澆施工過程中，進行到長懸臂狀態時，兩類溫度變化會明顯地影響到長懸臂箱梁的變形狀態，針對消除日照溫差而言，應采取把各項測量放在日出前開展來消除影響；如果無法全部在清晨開展，則要修正測量數據。

5 施工階段監測實施的總體要求

5.1 嚴格控制施工臨時荷載。材料堆放要求定點、定量。

5.2 測量工作主要由施工方執行，監控方輔助執行，以便于在現場及時校對，同時由監理方進行監測。

5.3 每一施工階段完成后，由有關方進行測試，確認測量結果無誤后方可進行下一階段的施工。

5.4 主梁掛籃立模、混凝土澆筑前、混凝土澆筑完成和預應力張拉后的測試工作必須回避日照溫差的影響。日溫差大的天氣在午夜后2時至日出前進行，日溫差小的天氣可在其它溫度場比較均勻的時間進行。

5.5 所有觀測記錄須注明工況（施工狀態）、日期、時間、天氣、氣溫、橋面特殊施工荷載和其他突變因素。

5.6 每一階段完成后，有關方面需把數據及時匯總傳送至控制方，以便及時進行調整。

6 結束語

本文分析了施工中確定立模標高的方法，通過對已懸臂梁已施工塊段的量測反饋，及對橋梁的撓度進行預測，指導下一塊段的施工，對連續施工起到時時監控和控制，較好的指導了施工，對以后懸臂施工連續梁施工有一定的參考及借鑒作用。