連續剛構橋梁施工線形控制方法

余　舟，韋　偉

(1.廣西交通科學研究院，廣西　南寧　530007；2.廣西壯族自治區羅城公路管理局，廣西　河池　546400)

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連續剛構橋梁施工線形控制方法

余舟1，韋偉2

(1.廣西交通科學研究院，廣西南寧530007；2.廣西壯族自治區羅城公路管理局，廣西河池546400)

余舟(1988—)，碩士，主要從事橋梁檢測、設計加固工作；

韋偉(見第45頁)。

摘要：文章分析了預應力混凝土連續剛構橋在施工中線形控制的各項組成內容，提出了相應的計算方法及控制上的優化措施，并結合某高速公路橋梁實際情況進行控制分析，取得了較好的線形控制效果。

關鍵詞：連續剛構橋；懸臂施工；線形；控制方法

0引言

在我國，梁橋是一種極為常見的橋型，其中預應力混凝土連續剛構橋本著跨越能力大、行車順暢、養護簡便、造價較低等一系列優勢，常見于各高速公路項目上。預應力混凝土連續剛構橋是在預應力混凝土連續梁橋和T型剛構橋基礎上發展起來的墩梁固結的一種新型結構，由于其自身特點，多采用經濟合理的自架設體系施工法。節段數量較多、工期相對較長、施工過程中受到影響的因素較多等難點，都是自架設體系施工方法在施工過程中需要克服和解決的。

在橋梁的懸臂施工中，累計撓度的計算和分析處理是極為重要的一環，它不僅影響到橋梁合龍的精度，而且影響到成橋線形與設計線形的吻合程度，更甚至影響到橋梁成橋運營后若干年內病害出現的情況。科學合理地在施工過程中對橋梁線形加以控制，保證橋梁順暢地進行合龍，避免合龍過程中出現的強制合龍產生的不利附加應力成為施工控制的重中之重。

1工程背景

某高速公路大橋為預應力混凝土連續剛構橋，跨徑組合為65 m+120 m+65 m，最大墩高91 m，箱梁根部梁高7.50 m，跨中合龍段梁高2.50 m，頂板厚0.28 m，箱梁高度和底板厚度均按照2次拋物線變化，懸臂施工最大施工段號為14號塊，15號塊為合龍段。橋型布置圖見圖1。

圖1　橋型布置圖(單位：cm)

2預拱度設置

對于此類懸臂澆筑的預應力連續剛構橋，一般都是通過設置預拱度來實現對橋梁線形的控制，其中就包括有成橋預拱度和施工預拱度。成橋預拱度的設置主要是為了抵消混凝土后期收縮徐變、活載作用下、后期預應力損失等因素對橋梁線形的影響；而調整值則是為了抵消在施工過程中，由于掛籃變形、溫差影響以及預應力張拉等因素對橋梁線形的影響。[1]

2.1　成橋預拱度

成橋預拱度的計算通常有兩種方式：(1)采用有限元軟件通過結構仿真計算得到；(2)根據經驗公式按照8L/10 000~15L/10 000(L為中跨跨徑)來確定跨中最大成橋預拱度值，再根據二次拋物線、余弦曲線等方法來確定各個階段的成橋預拱度值。[2]

2.2　調整值

施工過程中調整值包括有：掛籃(托架)變形、溫度修正值、撓度修正值等。掛籃變形是指在預應力混凝土連續鋼構橋施工過程中，由于各個節段澆筑前后混凝土自重作用下產生的懸臂撓度變形；溫度修正是指在不同溫度下會懸臂撓度產生影響，在施工中應當進行修正，消除日照溫差影響；撓度修正是指當懸臂標高的實際測量值與目標控制值之間出現較大誤差時，為了彌補已經發生了的誤差，保證線形不出現“波浪”而產生的一種人為干預。

通過以上各值，可以得到最終施工過程中預拱度值的確定方法：

ysi=yci+ygi+ywi+yxi

(1)

式中：ysi——第i節段施工預拱度；

yci——第i節段成橋預拱度；

ygi——第i節段掛籃變形；

ywi——第i節段溫度修正值；

yxi——第i節段撓度修正值。

3實際項目中的優化

3.1　成橋預拱度

該高速公路大橋在確定成橋預拱度值時采取二者相結合的方法，即是先通過Midas/Civil建立橋梁模型，計算出該橋在成橋后10年內由于收縮徐變、預應力損失、活荷載作用下引起的撓度變化，再對計算出的撓度值進行數學擬合，使之成為一條平順的曲線。在保證橋梁成橋后運營期內不會出現線形突變這類病害的同時也可以保證施工過程中、成橋初期整個橋梁線形的平順。

3.2　溫度修正

實際操作中，通過安排在日出前進行測量，盡量使結構處于相似且較穩定的溫度場，減小溫度在實際測量中造成的誤差。

3.3　掛籃變形

掛籃變形值通常參考掛籃預壓堆載試驗時的相關資料，通過繪制荷載-變形曲線，每節段施工時結合自重取掛籃變形值。但是在實際施工過程中，掛籃預壓試驗時由于堆載和實際節段自重條件不盡相同，掛籃變形值成為影響標高的關鍵因素。

針對這種情況，該高速公路大橋在監控過程中采用掛籃變形動態調整的方法。預應力混凝土連續剛構橋懸臂連續施工時，前后兩個節段認為基本具有相同的施工環境(溫度、天氣、儀器、人員等)，自重變化量成為前后節段掛籃變形的重要指標。即是：

(2)

式中：ygi——第i節段掛籃變形值；

ygi-1——第i-1節段實際的掛籃變形值；

mi——第i節段自重；

mi-1——第i-1節段自重。

而i-1節段實測掛籃變形值則是通過對設置在i-1節段上的標高測點混凝土澆筑前后標高的觀測來獲得。由于懸臂在新的節段澆筑后會在自重作用下產生下撓，同時應當結合有限元模型計算出i-1節段澆筑前后懸臂的下撓值來確定i-1節段實際的掛籃變形。[3]

ygi-1=yi-1澆前-yi-1澆后-Δy懸臂

(3)

3.4　撓度修正

對于當前節段i是否需要進行撓度修正，采用以下調整的原則：

(1)i-1節段線形誤差小于施工控制誤差范圍±10 mm時，不作調整，節段i按照原定預拱度進行控制；

(2)i-1節段線誤差形大于施工控制誤差±10 mm時，在節段i需進行調整但不可一次性調整到位，保證線形的順暢不出現拐點。

出現需要調整的情況時，按拋物線線形進行分配調整：設i-1節段的誤差值為hi-1，合龍段的誤差值為0，則可以(xi-1，i-1)、(0，0)建立一條以合龍口為頂點的拋物線(xi-1為i-1節段懸臂端與合龍口的距離)，推導出節段i的控制誤差值hi即撓度修正值yxi。在后續節段反復調整，直至線形誤差小于施工控制誤差范圍±10 mm。

4實際控制結果

該高速公路橋梁在施工過程中，左幅5#墩中跨4#塊由于掛籃固定不穩，致使該節段誤差達到-24 mm，通過該方法進行調整，5#、6#、7#、8#節段與原控制高程的誤差分別為-16 mm、-12 mm、-9 mm、-7 mm，并保證其余各個節段誤差≤±10 mm，合龍段高程差值為6 mm，有力地保障了合龍的順利進行和保持了橋梁線形的流暢。

5結語

預應力混凝土連續剛構橋施工過程比較復雜，在施工監控的線形控制中，能夠引起計算與實際結構變形的誤差因素很多，通過對已知參數進行分析和與前一節段施工數據比對，可保證誤差在可接受的范圍之內；由于其他原因造成的誤差過大時，也可由此避免后續梁段的誤差繼續累積而造成合龍困難。

參考文獻

[1]冼尚鈞.一種設置成橋預拱度的分段正弦曲線法[J].科學技術與工程，2012.8：5812-5815.

[2]尚德惠.懸臂梁橋施工監控中梁段施工預拱度調整技術[J].山西建筑，2014.17：194-195.

[3]殷臻，彭爽，余舟.大跨度連續剛構橋立模標高掛籃變形修正[J].黑龍江交通科技，2013.5：86-87.

Continuous Rigid Frame Bridge Construction Linear Control Method

YU Zhou1，WEI Wei2

(1.Guangxi Transportation Research Institute，Nanning，Guangxi，530007；2.Guangxi Luocheng Highway Administration Bureau，Hechi，Guangxi，546400)

Abstract：This article analyzed all composition contents for linear control of prestressed concrete continuous rigid frame bridge during construction，proposed the corresponding calculation methods and control optimi-zation measures，and combined with the control analysis on actual situation of an expressway bridge，it ob-tained the better linear control effect.

Keywords：Continuous rigid frame bridge； Cantilever construction； Linear； Control method

收稿日期：2015-04-05

文章編號：1673-4874(2015)05-0061-02

中圖分類號：U448.23

文獻標識碼：A

DOI：10.13282/j.cnki.wccst.2015.05.017

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