預應力連續梁橋懸臂澆筑施工線形控制方法與實證分析

胡 文

(長沙市公路橋梁建設有限責任公司，湖南 長沙 410023)

預應力連續梁橋懸臂澆筑施工線形控制方法與實證分析

胡 文

(長沙市公路橋梁建設有限責任公司，湖南 長沙 410023)

論文以實際工程X大橋為例，介紹了施工線形控制的基本內容和主要目標，對施工線形的具體控制方法進行了實證研究。

連續梁橋；懸澆，線形控制

1 工程概況

X大橋是某條高速上一座全長145.2 m三跨預應力連續橋，跨度分別為 40 m、64 m和40 m。位于中間的橋墩支座處的梁高均為5.3 m，跨中和邊跨的梁段分別為10 m和13.6 m，梁高為2.9 m的等高梁段37.2 m，其它梁段的梁底幾何變化形式為二次拋物線。梁體采用單箱單室的構造形式，腹板沿垂直于底板的方向布置，梁高根據主要內力參數來確定，頂面和底面寬度為9.36 m和6.4 m；所有頂板的厚度為35 cm，底板的厚度依梁高的變化在39～80 cm之間呈拋物線變化；腹板厚以折線形式在40～75 cm間變化。

2 施工線形控制的內容及目標

X特大橋選擇懸臂澆筑的施工方法，整個施工過程復雜且不易控制。我們進行線形控制的最重要目的，就是確保懸臂兩端的豎向撓度偏差和軸線的橫向偏差都在規定范圍之內。大跨度連續橋梁的設計方案與最終成品工程有很強的關聯性，如外部環境的溫度、結構的設計參數、施工方法和立模標高等都會實際線形造成影響，使得實際與理論有差別。由于直接或間接影響施工的因素眾多，這就會造成施工中的實際狀態都無法達到設計中的理想狀態，所以說要通過實時監測施工的過程來進行線形控制，根據監測的真實數據及時進行各有關參數修正，計算得到施工的實時立模標高。在得出施工實時立模標高的基礎上，再對實際參數進行進一步的分析，并據此預測出下一相鄰施工節段的預拋高調整值。監控施工過程的精度要求如下。

(1)控制原則與允許誤差。

主梁的立模與鋼筋束的預應力張拉都對外部環境溫度比較敏感，因此必須在環境溫度相對穩定的時間段完成，大多在六點之前；立模標高的允許誤差一般要控制在±5 mm。

(2)主梁控制誤差(見表1)。

表1 主梁控制誤差

3 施工線形控制方法

3.1 施工監控方法

由于方案設計中模型參數確定的不準確性，大跨度連續橋在施工中就無法實現預期的理想線形。主要包括施工中的理論荷載、施加預應力的理論大小、混凝土彈性模量和材料的容重等，必須使用檢測實際施工過程的實時值來對模型修正，計算設計模型與實際間的偏差，并進行調整飽和后，工程系統自身會適應這種力學規律。建立起閉環反饋控制系統之后，只要加入一個系統辨識過程，經過一定的時間整個系統就能成為自適應控制系統。當采用線性狀態模型運算的結果與實測結果不符時，將這兩結果的差放入識別算法系統中來調整模型參數，直止差值可以忽略，使用新參數的模型重新計算后續每個施工階段。因此，結構參數經過多次反復辨識篩選之后，模型計算值與實際值間存在的偏差飽和一段時間后，達到計算模型能夠對施工有效指導。橋梁施工控制系統通過不斷重復同一過程系統，利用過程中的循環自檢從而達到結構安全和線形平順的結果。

3.2 施工監測方法

橋梁的施工主要需要對溫度、應力和變形情況這三個方面實時監測，所以X特大橋對下面的因素進行監測。

(1)撓度影響的監測

主梁每一個施工段的澆筑過程，其梁體頂面的撓度值都需要進行觀察測量，而且張拉預應力前后、澆筑梁段前后和掛籃移動前后都要測量計算出主梁撓度的實際變化，盡可能地總結出頂梁撓度變化的內在規律。

(2)環境溫度影響的監測

施工中的周圍環境溫度是一定要監測的因素，其對主梁撓度造成影響。我們的目的不僅僅是監測溫度，而是通過對監測溫度的監測，分析出溫度改變對主梁標高的具體影響關系。

(3)有效預應力的監測

以預應力管道摩阻系數為基礎數據，計算得出鋼絞線的預應力摩阻損失值、實際預應力大小和預應力筋的伸長率。為了保證箱梁腹板不開裂而設置的豎向預應力筋的相關數據一定要監測，可以采用測力計直接測定，腹板的開裂時間與內在機理可以根據測得的實際數據來進行研究。

(4) 結構幾何參數及物理參數的監測

結構的幾何參數具體是指結構尺寸，結構的物理參數包括混凝土的彈性模量、抗壓及抗拉強度和容重等等。自適應控制系統需要更貼合實際的這些數據參數，才能夠利用計算機來分析實際變形情況，以便更有效的指導實際施工。

4 實證分析

4.1 施工過程劃分

依照X特大橋懸臂澆筑的現實施工順序，將整個施工過程大致劃分為30個階段，具體的階段劃分與結構信息如下(注：數字為具體階段)。

(1)澆筑中間兩橋墩0#塊；(2)張拉兩0#塊鋼絞線；(3)安裝1#掛籃；(4)澆筑混凝上，加濕重；(5)張拉1#塊鋼絞線；(6)安裝2#掛籃；(7)澆筑混凝上，加濕重；(8)張拉2#塊鋼絞線；(9)安裝3#掛籃；(10)澆筑混凝上，加濕重；(11)張拉3#塊鋼絞線；(12)安裝4#掛籃；(13)澆筑混凝上，加濕重；(14)張拉4#塊鋼絞線；(15)安裝5#掛籃；(16)澆筑混凝上，加濕重；(17)張拉5#塊鋼絞線；(18)安裝6#掛籃；(19)澆筑混凝上，加濕重；(20)張拉6#塊鋼絞線；(21)安裝7#掛籃；(22)澆筑混凝上，加濕重；(23)張拉7#塊鋼絞線；(24)現澆中跨合龍段；(25)張拉中跨合龍段鋼束；(26)搭支架，現澆9#～10#；(27)合龍邊跨；(28)張拉邊跨合龍段鋼束；(29)體系轉換；(30)二期恒載，二年徐變。

4.2 立模標高的確定

懸臂澆筑施工中，成橋的平順度主要取決于立模標高確定的合理性，如果立模標高在確定時考慮的影響因素比較全面，成橋的線形則會有較好結果。立模標高與成橋后設計標高是不一樣的，需要通過調整掛籃來確定預拋高，預拋高值為所有的恒荷載和百分之五十的活荷載作用下產生的撓度值，然后反號處理，并且需要遵循“寧高勿低”的確定原則，這樣才能提高橋梁的使用壽命和最終承載力。圖1是計算得出的預拋高圖。

圖1 預拋高圖

4.3 施工監控成果

預抬高數值為實測底板標高值與底板設計標高之差；合龍誤差等于懸臂端兩側預抬高值得差。中跨合龍前梁體兩側標高見表 2。

表2 中跨合龍誤差

由表2的數據可知，中跨梁體懸臂端合龍誤差是0.005 m，符合規范關于誤差的規定。邊跨合龍前四個梁端的標高見表 3。

表3 邊跨合龍前標高

由表3的數據可知，2#墩邊跨合龍誤差為0.003 m，3#墩邊跨合龍誤差為 0.005 mm，符合規范關于誤差的規定。

[1] 張繼堯，王昌將.懸臂澆筑預應力混凝土連續梁橋[M]. 北京：人民交通出版社，2004：1-2.

[2] 文武松. 蘇通大橋輔橋連續剛構施工控制[J]. 橋梁建設，2008，(4)：65～69.

[3] 徐君蘭. 大跨度橋梁施工控制[M]. 北京：人民交通出版社，2010.

2016-05-02

胡文，男，湖南寧鄉人，研究方向：交通土建專業。

U442

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1008-3383(2017)02-0093-02