連續(xù)變截面箱梁懸澆法施工高程控制*

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1 施工高程控制的必要性

掛籃施工采用分塊施工，即后期節(jié)段靠已澆節(jié)段來支撐，逐步完成全聯(lián)的施工，也就是無支架而靠自身結(jié)構(gòu)進行施工。在施工控制過程中，為了保證梁體線形的平順，多以梁體的標高控制為主。

第三方監(jiān)控單位一般采用一些經(jīng)驗參數(shù)和各種假設(shè)下的數(shù)學模型計算出彈性總撓度和預(yù)拱度，根據(jù)試驗得出施工掛籃撓度，再采用公式（施工標高=設(shè)計標高+彈性總撓度+預(yù)拱度+掛籃撓度）計算施工標高。

但是經(jīng)驗參數(shù)和假設(shè)條件與實際施工情況存在一定的差異，再加上施工方法的不同，以及施工過程中的諸多誤差，如混凝土梁塊重誤差、配筋誤差、張拉力誤差、測量放樣誤差等，都有可能使實際施工梁段的力學性質(zhì)發(fā)生變化，從而出現(xiàn)與設(shè)計計算不符的撓度，此時若繼續(xù)采用原數(shù)據(jù)進行施工，有可能導致施工的梁段線形與設(shè)計線形偏差較大而造成合攏困難，從面影響成橋質(zhì)量。因此，高精度、及時地測量梁段的撓度，實時跟進并指導施工放樣在掛籃施工過程中起著十分重要的作用。

2 施工高程控制要點

為了保證箱梁理論軸線高程的施工精度[1,2]，須及時準確地控制和調(diào)整施工中發(fā)生的偏差。高程以二等水準高程控制測量標準為控制網(wǎng)，箱梁懸澆以三等水準高程精度控制聯(lián)測。

線形監(jiān)測的方法是在梁頂面的同一方向截面上預(yù)埋3 個測點。為便于分析計算，其中1 個測點應(yīng)較為準確地埋設(shè)于梁的中線上，另外2 個測點應(yīng)對稱中測點埋設(shè)于兩邊，按照一定的時間間隔和每種工況的交界時刻，對每一截面上的3 個測點進行監(jiān)測。通過對監(jiān)測數(shù)據(jù)的整理分析后，便得知在每一種工況下梁體隨時間的變形規(guī)律和變形大小，據(jù)此推算下一步施工梁段應(yīng)該預(yù)留的變形量，同時與設(shè)計值進行對照，若發(fā)現(xiàn)異常現(xiàn)象及時分析處理，以定出一個合理的預(yù)留變形值進行施工放樣。

3 外業(yè)數(shù)據(jù)采集和成果整理

為方便測量，橋梁撓度監(jiān)測的工作基點布設(shè)在0#塊頂面上。箱梁的撓度監(jiān)測根據(jù)0#塊上工作基點，采用精密水準儀和銦瓦水準尺，以精密水準測量的方法，周期性地對預(yù)埋在懸臂每一塊箱梁上的監(jiān)測點進行監(jiān)測，不同工況下同一監(jiān)測點標高的變化（差值）就代表了該塊箱梁在這一施工過程中的撓度。梁箱施工撓度監(jiān)測的水準路線，以各自墩0#塊上的工作基點為起閉點，采用閉合水準路線的形式進行撓度監(jiān)測。在觀測過程中，需要記錄每一測站的后視、前視基輔分劃讀數(shù)，計算檢查基輔分劃讀數(shù)較差，以確保每一測站讀數(shù)的正確性；一條水準路線觀測完畢，需計算和分配該水準路線的閉合差，接著計算每一測站的高差、各監(jiān)測點的高程，計算結(jié)果整理填入專用表格。

4 施工撓度的控制及觀測

1）懸臂梁體由于受自重、溫度、外荷載等因素影響會產(chǎn)生撓度，混凝土自身的收縮、徐變因素也會使箱梁產(chǎn)生標高變化，這種變化隨跨度加大而增加。為使成橋后的橋面線形達到或接近設(shè)計曲線，必須在懸臂澆筑時進行標高控制，在施工中對已澆或準備澆筑的箱梁各工序進行撓度、溫度等觀察，并以此隨時調(diào)整懸澆段的立模標高。

2）立模標高控制值=箱梁頂面設(shè)計標高+設(shè)計施工預(yù)拱度+掛籃自重及澆筑混凝土后的變形值±日照溫差修正值。施工標高=設(shè)計標高+彈性總撓度+預(yù)拱度+掛籃撓度，設(shè)計施工預(yù)拱值需進行修正，由于設(shè)計狀態(tài)和實際施工狀態(tài)的差異，為了達到設(shè)計的理論線形，必須通過實際測量資料的積累和分析，找出各階段的撓度變化規(guī)律，以修正各項計算參數(shù)，使計算狀態(tài)基本吻合實際。掛籃的變形值要通過掛籃試壓以及施工前幾段產(chǎn)生的實際撓度數(shù)據(jù)進行修正；混凝土的收縮可用折合降低溫度的方法處理；對于張拉值的修正，通過錨下應(yīng)力損失理論公式以及與實際觀測值比較后決定；為盡量減小日照溫差的影響，宜選擇溫度梯度較小的時候進行觀察。另外，平衡力矩、施工荷載對混凝土標高也有影響，若兩端荷載不一樣，必然會產(chǎn)生一頭低、一頭高的現(xiàn)象，施工中應(yīng)力求平衡施工，以消除該項影響，同時在計算控制中也應(yīng)考慮到該項內(nèi)容。

3）測點布置：橋軸線及上、下腹板的中心軸線組成3 條縱軸線，每段的前沿和3 條縱軸的交叉點設(shè)置為測點，澆筑時預(yù)埋測點標志。在0#塊上設(shè)置臨時水準點，在掛籃就位、混凝土澆筑后、張拉后幾個階段都進行觀測，對溫度及應(yīng)力的觀測根據(jù)需要進行。

5 掛籃施工主要工序中的高程控制

1）對0#塊臨時支撐體系進行預(yù)壓沉降觀測，總結(jié)其非彈性變形，為0#塊模板頂標高確定提供依據(jù)。

2）在已澆筑的0#塊箱梁頂面進行水平及中線測量，為鋪設(shè)軌道、組裝掛籃作準備。

3）掛籃拼裝完畢后，在第1次使用前對掛籃進行試壓，在試壓過程中進行觀測。試壓目的為驗證掛籃的可靠性、消除非彈性變形及測出掛籃在不同荷載下的實際變形量，以便在撓度控制中修正立模標高。

4）箱梁各塊懸臂澆筑時，一個梁段高度的偏差對全孔有很大影響，而且隨著梁段所澆筑混凝土數(shù)量的增加而逐漸下垂，梁段數(shù)量越增加，懸臂越長，下垂越多。因此，為保證箱梁的設(shè)計高度和撓度，各梁段的模板均須設(shè)置一定的預(yù)加抬高量，其預(yù)加抬高量根據(jù)設(shè)計規(guī)范要求及施工經(jīng)驗確定，并須及時地校對調(diào)整。

5）箱梁的撓度、底板線形控制一直是懸澆工藝中的難點。本次掛籃設(shè)計對前后上下橫桁、吊帶節(jié)點的伸長、主桁彈性變形的疊加均作了計算，最后取值為1.5 cm。澆筑過程中定時觀察，根據(jù)第三方監(jiān)控單位提供的每節(jié)段預(yù)拱度及時調(diào)整底板標高，最后測得主桁前端平均彈性變形為12 cm，非彈性變形為0.5 cm，與計算基本相符。在塊件張拉前后，實測塊件標高，結(jié)果表明懸澆束的張拉對箱梁的起拱極小，適當減小預(yù)拱度值進行下一塊件的施工。全橋懸澆結(jié)束后，梁段底表面平整、光潔，而且底板的線形曲率圓滑流暢，效果很好。

6）合攏段高程控制。在連續(xù)梁合攏施工中，不同的合攏順序，其引起的結(jié)構(gòu)恒載內(nèi)力不同，結(jié)構(gòu)體系轉(zhuǎn)換時由徐變引起的內(nèi)力重分布也不同，導致其結(jié)構(gòu)最終恒載內(nèi)力也不同。當兩懸臂端合攏時，梁、墩固結(jié)為一體，顯然靜定合攏比超靜定合攏所受剛架力要小。因此應(yīng)采用“先邊后中”的順序，可減少超靜定次數(shù)，使結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定，受力更對稱、合理。即邊跨先形成2 個單懸臂梁，再中跨合攏形成3 跨連續(xù)梁結(jié)構(gòu)。

由于環(huán)境及體系自身溫度變化、新澆混凝土的早期收縮及已完成結(jié)構(gòu)混凝土的收縮和徐變、結(jié)構(gòu)體系的變化以及梁段自重、風荷載及其他臨時施工荷載等均導致橋墩受到較大的剛架力，這些剛架力又反作用于合攏支架，使合攏支架受力復雜。因此，必須采取措施保證合攏段施工的穩(wěn)定，使合攏段與兩側(cè)梁體保持變形協(xié)調(diào)，在施工過程中能傳遞內(nèi)力，確保結(jié)構(gòu)能按設(shè)計要求合攏。

此外，合攏時應(yīng)選擇一天中氣溫最低、溫度變化幅度較小時鎖定合攏口并澆筑混凝土，這樣可保證合攏段新澆筑的混凝土處于氣溫上升的環(huán)境中，在受壓狀態(tài)下凝結(jié)。因此，合攏前可對懸臂端兩側(cè)梁體溫度及對應(yīng)梁段長度變化進行實地測定，然后選擇溫度最低的時刻開始澆筑混凝土。

6 結(jié)語

在懸臂澆筑施工過程中由于結(jié)構(gòu)自重、施工荷載及預(yù)應(yīng)力的共同作用，每個懸臂端都要變形，同時混凝土收縮徐變也會使懸臂端變形，因此施工時要設(shè)置與這些變形方向相反的預(yù)拱度[3]。而在實際施工過程中，要準確地估算實際發(fā)生的撓度從而確定預(yù)拱度是非常困難的，因為它與許多不確定的因素有關(guān)，如各節(jié)段混凝土之間材料性能、溫度、濕度及養(yǎng)護方面的差異，同時各節(jié)段施工周期也很難保持一致。因此，在確定實際立模高程的計算預(yù)拱度時，不考慮上述不確定因素。