城際鐵路連續梁橋掛籃施工線形測量控制研究

張華，岑柱江

（中鐵二局第三工程有限公司，成都 610036）

0 引言

隨著社會的進步和經濟的快速發展，預應力混凝土連續梁橋的發展也取得了輝煌的成就。對于連續梁橋跨越江河、深谷等，采用掛籃懸臂澆筑法施工最為方便。由于懸臂施工方法方便，結構受力性能好，跨度大，結構變形小，橋面伸縮縫少，道路行車平穩，結構外形美觀，后期維修量少，結構抗震性強以及整體性優勢，這種類型的橋梁已廣泛用于公路、鐵路、市政等行業。

韋登超、張華麗等[1-3]總結介紹了預應力混凝土連續箱梁在懸澆施工中采用的測量控制方法、技術；周世烽、徐建等[4，5]結合大跨度橋梁工程，介紹大跨徑預應力混凝土連續梁橋懸澆法施工的測量工作，包括箱梁懸澆施工的主要控制精度、測量要求及全程中的線性控制和變形監測；陳獻軍、彭健等[6-9]結合工程實例，介紹了掛籃撓度計算方法，對連續剛構橋掛籃懸掛施工測量和變形控制要點進行了探討，可對同類型工程起到參考作用。

而采用掛籃懸臂施工的橋梁，對其施工線形及成橋線形必須進行監控。在懸臂施工階段，線形控制是通過施工測量采集數據，進行對比分析實測值與理想值的偏差，使其偏差控制在規范允許的誤差范圍內。

文中結合金義東市域軌道交通工程跨城中西路立交橋（30+50+30）m 連續梁橋施工為例，介紹預應力混凝土連續梁橋懸澆法施工的線形測量控制。

1 工程概況

圖1 跨城中西路連續梁橋總體布置圖（單位：m）

圖2 箱梁橫斷面布置圖（單位：cm）

跨城中西路（30+50+30）m 連續梁懸灌施工設計0#塊長為10m，懸灌梁段長度為3.5m 和4m，邊跨現澆段長度3.93m，邊跨及中跨合攏段長度均為2m，一個“T”構共有10個懸灌梁段，2個不對稱現澆段和3個合攏段。預應力只有縱向預應力筋。

2 有限元模型建立

根據設計圖紙，采用橋梁專用有限元軟件Midas civil 進行建模計算分析。整體模型采用空間梁單元模擬，共劃分83個節點，82個梁單元。跨城中西路（30+50+30）m 三跨連續梁橋有限元計算模型見圖3。

圖3 跨城中西路連續梁橋有限元計算模型

3 懸澆施工監控立模標高計算

按照設計圖紙和施工組織方案，建立有限元模型并劃分施工階段步驟，在相應施工階段激活或鈍化單元、邊界、荷載，從而會計算出每個懸臂施工階段的累計變形和內力及最終成橋狀態的變形和內力。模型會計算出各個懸臂施工階段的累計變形，即計算所得的預拋高。

立模標高為：

式中，Hlm為立模標高；Hsj為設計標高；Hypg為計算所得的預拋高值；fg1為掛籃變形值。

4 懸澆施工線形測量控制

為了保證橋梁成橋后的線形與設計線形一致，必須進行施工線形控制。線形控制包括高程控制和軸線控制。

4.1 懸澆施工高程控制測量

4.1.1 線形控制流程

基于模糊理論的評價模型通過權重計算，構建評語集，構建評價矩陣，模糊評價四個過程，對定性的指標進行評價，有效防止主觀判斷引起的誤差，彌補了信息化只能進行主觀評價的缺陷。

施工線形控制是一個施工-測量-識別-修正-預測-施工的循環工程。施工過程線形控制是以確保施工過程主梁結構的安全為最基本的原則，首先在確保施工過程橋梁安全的前提下，再對主梁進行各個懸臂施工過程的線形控制，從而使主梁最終成橋線形滿足設計線形要求如圖4 所示。

圖4 主梁線形控制流程

4.1.2 主梁0#塊基準點布置

布置0#塊件高程觀測點是為了控制頂板的設計標高，同時也作為后續各個懸臂澆筑節段高程觀測的基準點。0#塊件布置3個基準點，并應根據施工進度及時聯測見圖5。

圖5 0#塊高程測點布置（單位：cm）

4.1.3 主梁各節段標高觀測點布置

0#塊及每個節段截面高程測點各設5個測點，對稱布置在懸臂板與腹板的交接點，離塊件前端20cm，測點露出混凝土面2cm。

每施工節段設一個測試截面，梁底設3個觀測點（底-西、底-中、底-東）。翼板設2個觀測點（翼-西、翼-東）。測點布置見圖6～圖8。

圖6 測點平面布置（單位：cm）

圖7 梁體高程控制測點橫向布置（單位：cm）

圖8 梁體高程立模及頂板控制測點橫向布置（單位：cm）

4.1.4 撓度觀測時間及周期

為了盡量減少溫度的影響，線形標高的觀測時間盡量是在早上9:00 及下午16:00 以后時間段來完成。在每個懸臂施工階段過程中，需要對掛籃移動定位、混凝土澆筑后、預應力鋼束張拉后3個工況進行主梁懸臂前端標高數據測量。

考慮工程進展快，時間緊。這3 種工況能夠涵蓋TZ324-2010 中5.3 線形控制提到的6 種工況：混凝土灌注前即掛籃走行后；混凝土灌注后即預應力筋張拉前；預應力筋張拉后即掛籃走行前。

4.2 懸澆施工軸線控制測量

測點布置：利用標高觀測點的中間測點。測量方法：使用全站儀和鋼尺等，采用測小角法或視準法直接測量其前端偏位。測量頻率及時間：每施工一個節段后觀測節段的測點的坐標。

4.3 掛籃預壓試驗測量

在掛籃底模分配梁安裝完成后，進行靜載試驗，消除掛籃在加載狀態的非彈性變形并測量掛籃的彈性變形，以便合理設置懸臂澆注梁段的立模標高。掛籃靜載試驗荷載取值應為施工中掛籃受力最大施工荷載的1.2 倍（位于1#節段）見圖9、圖10。

圖9 掛籃預壓側面示意圖

圖10 掛籃預壓橫斷面示意圖

預壓方法采用預壓塊堆載，按照1#段梁段（1#段為懸澆段最重梁段）自重的20%、40%、60%、80%、100%和120%分3 次加載。壓重前先在底模主要受力位置上布設觀測點，并測量其標高和平面位置。壓重的先后順序按照混凝土的澆注順序進行，先澆注的部位先壓重，后澆注的部位后壓重，每級加載完畢1h 后進行變形觀測，測量掛籃變形值。掛籃預壓荷載全部加載完成后，每隔1h 測量一次每隔測點的變形值，連續預壓4h，當最后測量時間段的兩次變形量之差小于2mm 時即可結束。卸載后再次測量標高，根據加載前和卸載后的標高計算掛籃的變形量，作為預拱度設值的依據。

5 線形控制結果分析

在中跨合龍段合龍完成后，橋梁的成橋線形也最終確定。全橋合龍后，對全橋進行通測，實測成橋線形與理想成橋線形數據匯總如表1 所示。實測成橋線形與理想成橋線形偏差對比如圖11 所示。

表1 成橋底板實測線形與理想線形數據對比 m

圖11 成橋線形與理想線形偏差對比圖

根據表1 數據分析可知，結構在合龍過程及成橋階段表現出的變形狀態與理論計算及設計、監控要求基本一致，邊跨合龍段及中跨合龍段兩端底板標高偏差在15mm 以內；成橋底板實測線形與理想線形偏差都是控制在10mm 以內，實測線形與成橋線形相吻合，滿足規范誤差要求。

6 結語

文中以城際鐵路跨城中西路連續梁橋施工線形監控為背景，通過現場測量技術，對橋梁施工線形控制測量進行研究，保證了橋梁順利合攏，加快了施工進度。得出了如下結論：

（1）實測線形與成橋線形相吻合，誤差控制在10mm 以內，滿足規范誤差要求，表明橋梁監控是成功和有效的。

（2）通過施工測量技術，保證了橋梁施工線形平順，節省了工期，加快了施工進度。