淺析連續梁懸灌法施工線形監控

黃金

（中鐵三局集團華東建設有限公司，江蘇南京 210000）

淺析連續梁懸灌法施工線形監控

黃金

（中鐵三局集團華東建設有限公司，江蘇南京 210000）

針對預應力混凝土連續梁橋線形監控，結合寧天城際軌道交通一期工程跨馬汊河大橋工程實例，對懸灌法施工階段線形監控的實施措施進行分析總結。

預應力混凝土連續梁 懸灌法 掛籃 線形監控 總結

1 引言

隨著鐵路及輕軌發展日趨成熟，大跨度橋梁的結構形式不斷變化，預應力混凝土連續梁橋已十分普遍，懸臂澆筑也成為比較普及的施工工藝。日本預應力混凝土工業協會《關于預應力混凝土長大橋梁的調查研究報告》指出，1972年后建造的跨境大于100m以上的橋梁近200座，其中懸灌法施工占80%左右。然而由于在施工階段橋梁實際參數與設計時不同以及施工階段多、過程耗時長，橋梁的成橋線形與設計目標仍存在一定偏差。

當各個工況結構的受力狀態與設計不符，而又不能及時識別引起控制目標偏離真正原因時，必然導致在以后節段施工中采取錯誤的糾偏措施，引起誤差累計，使實際結構與原設計不符。所以必須通過施工過程的控制以及線形調整來獲得預先設計的幾何線形，線形監控是解決此類大跨度橋施工問題的重要措施。

圖1 橋梁立面圖

圖2 監測點位置布置示意圖

表1 預應力混凝土連續梁懸臂澆筑允許偏差（mm）

2 施工階段線形監控理論及方法

2.1 工程概況

寧天城際軌道交通一期工程跨馬汊河大橋（66+110+63m）為三跨預應力混凝土連續梁橋，橋梁全長239m，其主跨跨度為110m。本橋梁為單箱單室、直腹板、變截面結構，掛籃結構形式采用菱形掛籃（如圖1所示）。

2.2 監控理論

施工階段線形監控目標有兩個：一是確保施工中結構的安全，使結構關鍵截面應力控制在允許范圍內，并保證其有足夠的強度和穩定性；二是確保線形符合設計要求，減少橋梁次內力和裂縫的產生，使橋梁在后期營運時處于良好受力狀態，延長橋梁壽命。

預應力混凝土連續梁橋線形監控是一個“預告→施工→監測→分析→修正→預告”的循環過程，使結構標高在規定的時刻與設計標高的偏差在允許范圍內，可以保證成橋后良好的設計線形。

2.3 線形監控主要影響因素

施工過程中影響橋梁結構線形及內力的因素主要由以下幾方面：懸臂施工掛籃的選擇、臨時支墩的設置、預應力筋的定位、立模標高預測、合龍技術措施、體系轉換工藝、施工臨時荷載、混凝土徐變、日照溫差影響等。

除以上影響因素之外，還有以下幾個方面：①施工過程的穩定性和可靠性，如斷面尺寸混凝土方量等應嚴格控制。②預應力施工中預應力筋張拉力值及伸長量控制在誤差范圍內。④按照施工方案及標準嚴格控制，包括掛籃錨固點加固、掛籃預壓等，減少掛籃變形的不確定性、控制穩定合理的撓度變形。

2.4 線形控制程序

在施工過程中，要使線形達到良好的效果，應進行多方面的工作，首先認真了解圖紙，理解設計思想及參數，其次做好測量與實驗工作，并采集有效合理的數據，最后對數據進行數學或物理處理，進行結構分析計算，預測下一同等工況施工誤差，根據預測結果，調整下一梁段預拱度，確定立模標高。

（1）首先為了保證箱梁高程施工精度，通過現場實測，及時準確地控制和調整施工中發生的偏差值。選用高精度水準儀，高程控制以Ⅱ等水準高程控制測量標準為控制網，箱梁澆筑以Ⅲ等水準高程精度控制聯測，并應在岸邊設立永久性點，以便隨時校核。

（2）梁體標高觀測步驟。

①立模理論標高計算：箱梁理論立模標高的計算是做好監控監測的基礎。一般情況，在計算立模標高的同時應給出結構三條高程曲線：設計曲線、目標曲線和預拱度曲線。預拱度曲線計算應考慮施工階段、自重、溫度、收縮徐變和預應力等作用及所采用的結構材料參數應按試驗室實測數值，比如彈模E和容重γ等參數。

②箱梁節段施工：根據監控單位提供的箱梁立模標高進行施工。

③階段測量：本橋每個節段施工分四個環節測量：第一階段：掛籃移動后，測現澆段高程；第二階段：混凝土澆筑前，觀測立模高程；第三階段：張拉預應力之前，測現澆段高程；第四階段：張拉預應力之后，測現澆段和已澆段高程；測已澆段主要是分析線形。

④數據處理及預測分析：根據對比情況調整參數給出下一節段箱梁的立模標高，分析數據具體考慮的影響因素包括：掛籃變形誤差、橋面臨時荷載影響、結構剛度誤差、溫度影響、張拉預應力誤差及模板定位誤差。

⑤實際立模標高：監控單位在分析處理測量數據之后，發出立模指令。

⑥主要監控精度：見表1。

當施工節段線形監控以上項目偏差大于允許偏差時，應及時對原因進行分析并糾正。

2.5 線形監控措施實例

2.5.1 測量監控

①以平面水準控制點D052、D053作為平面導線和水準控制網，并定期與其他控制點聯測校核。

②確定測量斷面點數及次數，根據模板形式及固定方式在每一斷面測5個點，并分別在立模，澆筑前后，張拉后，移掛籃后等各工況下進行測量相應點高程，制定了適合主橋使用的記錄表及匯總，對觀測數據及時分析并上報，考慮全面，根據確定下一節段標高調整值。

③對各節段監測點進行保護（如圖2所示）。

2.5.2 掛籃變形控制

本橋所采用的掛籃為菱形掛籃，特點是：整體移動便捷，操作方便；單套掛籃重55t，掛籃重與梁重比值是0.39（滿足規范0.3～0.5的要求）。無平衡配重，后錨利用精軋螺紋鋼和扁擔梁反壓錨固在箱梁頂板上。在使用前對掛籃進行預壓，觀測其變形，此觀測為以后各梁段標高控制提供了重要依據。

2.5.3 預應力控制

除掛籃外，預應力是對線形控制影響比較大的因素之一，預應力控制的好壞與最終線形有直接關系，因此我們對此做好合理控制。

①對于張拉設備按照校驗頻率做好檢驗，如發現異常及時重新檢驗或校正。②張拉時按張拉先后順序，遵循先縱向后豎向最后橫向、先長束后短束的張拉原則。③張拉采用“雙控”，伸長量誤差控制在允許范圍之內。④由于集中預應力對混凝土的徐變產生很大影響，加上高標號混凝土，早期強度比較快，彈性模量不穩定，在滿足張拉強度前提下，盡量保證各節段張拉時的混凝土狀態處于相同水平時張拉。

2.5.4 合龍段施工

在合龍段施工牽扯到全橋的體系轉換過程，是全橋影響線形的最關鍵環節，必須做好分析，設計合理的施工方案。

合龍段施工過程是一個由懸臂到連續的過程。在體系轉換過程中，梁體正負彎矩區發生交換及大小改變，因此撓度也隨之改變。

①首先必須依據設計圖紙詳細制定施工方案，嚴格執行施工方案各項步驟。②在節段施工至最后幾段時，及時針對邊跨現澆段高程調整設計標高，保證合龍段施工前，兩端高差在偏差允許范圍之內。③懸臂梁段受溫度變化的影響產生縱向伸縮，導致合龍段施工過程受到張拉或壓縮的應力影響，因此在澆筑前應將兩端懸臂臨時鎖定，臨時形成剛性支撐，保證合龍段混凝土質量。本橋外鋼性支撐采用兩36c工鋼組成，內支撐采用7束預應力鋼絞線臨時鎖定。合龍段澆筑在夜晚溫度最低時進行。

在項目部全體人員的共同努力下，跨馬汊河梁橋順利合龍，合龍前各項偏差均在規范偏差允許范圍以內，整體成橋后線形與設計目標值吻合，并得到了業主的表彰。

3 結語

線形控制在懸臂澆筑施工中占據著舉足輕重的地位，其影響因素涉及到施工中各個環節的控制情況。線形控制既能保證成橋后良好的線形，而且在撓度分析的同時進行應力分析可以有效地指導施工，并能有效保證施工質量。

筆者認為只要注意以上控制措施，把握住關鍵環節，針對幾個關鍵環節提前制定專項施工方案，嚴格落實施工措施，做好日常的監測分析工作，就一定能達到良好的線形控制。

［1］雷俊卿.橋梁懸臂施工與設計［M］.人民交通出版社，2000.

［2］葉見曙.結構設計原理（第二版）.人民交通出版社，2009.