大跨波形鋼腹板預應力混凝土連續箱梁橋施工控制

吳平

中鐵七局集團第一工程有限公司

摘要：施工控制是保證橋梁在施工過程中使其符合原有設計標準的重要舉措，本文將使用某81m+152m+82m的大跨波形鋼腹板預應力混凝土連續箱梁橋為例，對其參數敏感性、線形、應力等方面進行探討，首先利用參數敏感性研究箱梁自重對主梁應力和變形的影響程度，然后對其施工過程中的線形與應力控制進行了簡要的分析，

關鍵詞：施工控制;波紋鋼腹板;參數敏感性;線性;應力

一、施工控制概述

目前大多數連續箱梁采用分節段現澆施工，由于施工過程中可能因為各種復雜因素的影響而使要對相應的施工數據進行調整，以適應下一階段的施工要求，從而保證施工效果符合原有設計的要求，這就是進行施工控制的目標。例如其中比較重要的立模標高便是如此。目前，施工控制的方法多種多樣，其中運用較為廣泛的當屬自適應方法。其基本模式為利用施工過程的測量數據反饋，不斷的根據反饋數據對現有的施工數據進行調整，以達到計算分析程序適應實際施工過程的目的。

二、波紋鋼腹板連續梁橋應用情況

波形鋼腹板梁橋區別于傳統的鋼筋混凝土梁橋之處就在于腹板的不同，傳統橋梁腹板采用鋼筋混凝土結構，而波形鋼腹板梁橋采用輕質高強的有波浪形式的鋼板代替原有的傳統混凝土腹板，其優點就是使腹板結構更加輕便，大幅度的減少了梁體的重量，由于上部自重減少，下部可以相應降低標準，從而實現了成本的減少。我國是一個橋梁建設大國，若通過對波形鋼腹板的施工技術進行研究并取得一定進展，必將會大幅度降低橋梁建設費用，從而實現巨大的經濟效益。

三、工程概況

此橋總長度為260米，直線布置，橋型是（81+152+81）m波形鋼腹板預應力混凝土連續梁。采用單箱雙室截面，箱梁根部梁高8.0m，跨中梁高3.8m，箱梁高度和底板厚度按1.8次拋物線變化。

四、有限元模型

此項目選擇橋梁有限元分析軟件Midas Civil對橋梁實施了有限元分析。在橋梁模型中，將橋梁總體分成17個施工階段，每個施工階段又分為立模、砼和預應力三個子部分。 建立可變截面組以模擬實際可變截面，并通過軟件自身的波形鋼腹板截面分析截面特征，并選擇梁單元進行模擬。在誤差允許的范圍內對一些影響比較小的數據進行了忽略，也就是簡化了該模型。由于此文章篇幅有限，對其余量不進行詳述。

圖一 全橋模型

（一）參數敏感性分析

參數敏感性是指外部環境對橋梁變形以及應力等方面的影響程度，若能夠對其敏感性有比較好的掌握，則必將為橋梁的施工提供良好的指導作用。其分析涵蓋了混凝土分節段重量，收縮蠕變，溫度荷載，混凝土彈性模量和預應力。在本文選擇主梁段的重量來分析主梁變形和內力的作用，主梁的重量誤差分別為0.9G，1.0G和1.1G，其應力與變形參數敏感性分析可參見以下兩表：

表一重量參數引發的主梁變形敏感性

表二 重量參數引發的主梁應力敏感性

由以上兩表可以分析出主梁自重變化對其應力與變形參數敏感性較為顯著。

（二）應力監測

監測截面應力的變化可以及時反映施工過程中存在的異常情況。 三維應變儀（縱向，垂直和45度方向）布置在主梁懸臂根的1 / 4，1 / 2和3/4跨度的鋼腹板上。 縱向應力計放置在相應位置的混凝土屋頂和底板上。在此只例舉部分懸臂根部的應力曲線進行理論值與實際值得比較，詳細見圖二。

工況：頂板? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 工況：底板

圖二

由以上數據表明，實測值與理論值差距較小，能夠實現預期設計的目標。

（三）線形控制

連續梁的線性控制包括設計線形的控制程度及懸臂合龍兩側的高差控制。由于在施工中存在結構自重等因素而致使橋梁的實際線性若不采取任何措施便可能會與設計線形存在較大的偏差，但是線性控制可以通過橋梁施工過程中對線形的變化進行分析，利用預拱度的措施而使實際橋梁與其設計的線形幾乎能夠保持一致。懸臂合龍兩側高差控制是保障橋梁能夠順利合龍的關鍵，若不進行嚴格的高差控制導致兩側高差太大，則橋梁合龍的難度較大甚至無法合龍，如果采用墊混凝土等措施強制合龍，則會致使橋梁的結構安全造成威脅，從而使橋梁在后續的運營中存在極大的隱患。在此工程中對其理論值與實際值進行了跟蹤分析，通過線性控制，偏差值滿足要求。

五、結語：

本文利用Midas civil對橋梁的部分參數敏感性進行了分析，通過比較數據突出了重量的改變對應力與變形的影響，結果表明重量的改變對應力與變形的影響很大，這也從正面反映了施工控制在施工過程中的指導性，它能在此階段施工的數據基礎上為下一階段的施工提供指導，促使工程順利完工。

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