曲線連續剛構橋梁施工線形控制方法探究

侯玉平

（中交一公局西北工程有限公司，西安 710000）

1 引言

連續剛構橋梁是高速公路橋梁項目中的常見結構，線形控制是橋梁懸臂施工中的關鍵內容。為確保連續剛構橋的施工質量，相關人員需要合理計算連續剛構橋的撓度、預拱度，以此加強橋梁線形控制，有效預防連續剛構橋合龍時的各類風險，使其順利合龍，提升我國高速公路橋梁工程建設水平。

2 工程概況

青海省G213 策克至磨憨公路樂都至化隆段高速公路項目，項目里程為K25+000～K34+740，線路全長9.74 km。雙向4車道高速公路建設標準，設計速度80 km/h，整體式路基寬度24.5 m，分離式路基寬度12.25 m。斜溝5 號特大橋主橋采用2×（43+5×80+43）m 懸臂澆筑變截面預應力混凝土連續剛構，主梁采用單箱單室預應力混凝土箱梁。

第一聯連續剛構位于半徑為400 m 的圓曲線及緩和曲線上；第二聯位于半徑為620 m 的圓曲線上。邊跨梁體分為13段，其長度及分配形式為4 m（0#塊）+7×3 m（1#～7#塊）+4×4 m（8#～11#塊）+2 m（12#塊）+1.8 m（13#塊），其中，12#塊為邊跨合龍段，13#塊為邊跨現澆段。中跨梁體分12 個梁段，其長度及分配形式為4 m（0#塊）+7×3 m（1#～7#塊）+4×4 m（8#～11#塊）+2 m（12#塊），其中12#塊為中跨合龍段，如圖1 所示。

圖1 中跨立面構造圖

3 影響連續剛構橋梁施工線形控制的因素

1）橋梁結構系數具體包括連續剛構橋梁結構的材料彈性模量、結構預應力、截面大小、荷重等，其準確性會直接影響橋梁的線形控制。

2）施工工藝水平及其與橋梁線形控制的契合度同樣會影響控制目標的實現。比如，構件安裝施工工序存在偏差會導致施工過程中線形控制不到位。因此，確定施工工藝時，還應提前分析非理想狀態下的施工方案[1]。

3）施工監測具體指對連續剛構橋梁施工中的應力、變形進行監測，是線形控制的關鍵內容，若橋梁結構監測數據不真實，會導致控制分析中的誤差風險增加。

4）由于溫度會直接影響連續剛構橋結構的受力情況，所以，在監測橋梁結構狀態時，需要考慮溫度差引發的橋梁結構應力變化，確保線形控制的有效性。

4 連續剛構橋梁施工預拱度計算

對于采用懸臂箱梁的連續剛構橋梁工程，往往需要通過控制預拱度的方式進行線性控制工作。通過合理設置預拱度，可以預防橋梁結構在活載、收縮徐變后出現應力損失問題，影響橋梁線形。與此同時，設置預拱度時，還應確定施工作業中的調整值，以此減少連續剛構橋施工中溫度、掛籃變形對橋梁線形產生的不利影響。

1）相關人員可按照經驗公式、有限元軟件計算成橋預拱度，隨后結合余弦曲線、二次拋物線分別確定各個施工環節中的預拱度值。

2）連續剛構橋梁施工過程中，調整值包括溫度、掛籃變形、橋梁撓度的修正值。其中，溫度修正是在線形控制過程中，結合溫差對橋梁懸臂撓度所產生的影響，可以減少溫度變化在橋梁線性控制中引起的誤差。掛籃變形是指連續剛構橋梁施工中，各節橋梁結構因混凝土自重而出現的變形參數。撓度修正是在量測橋梁懸臂標高時，實際數值與標準值存在誤差，部分施工人員為加強線形控制會人為控制該誤差。

5 連續鋼構橋梁施工中線形控制方案

5.1 測定線性控制參數

1）通過掛籃荷載試驗，測定施工過程中掛籃變形值。完成掛籃拼裝作業后，相關人員可采用預壓法進行掛籃荷載試驗。試驗過程中，施工人員可在橋梁梁段加載預壓塊，計算施工時掛籃的彈性變形值、非彈性變形值。加載時可采用分級加載方式，測出不同荷載下掛籃變形值，繪制掛籃的荷載與撓度關系曲線，為施工中線形控制提供參考數據。

2）測定人員、設備、掛籃的自重等施工過程中的臨時荷載，以及連續剛構橋結構中箱梁混凝土的彈性模量和容重。線形控制時，測定混凝土彈性模量有利于掌握混凝土彈性模量E隨時間t的變化規律，繪制E-t曲線。測定方法是用萬能實驗機現場取樣，分別測定混凝土澆筑7 d、14 d、28 d、60 d 后的E值，以此繪制E-t曲線。容重測量同樣需要現場取樣測定。

3）分別測定施工中橋梁的預應力損失、混凝土收縮量、徐變情況以及溫度，然后按照掌握的所有參數計算預拱度。連續鋼構橋梁施工中預應力損失主要指縱向預應力鋼絞線的管道摩阻損失，即施工引起的懸臂撓度。混凝土收縮、徐變應通過現場取樣的方式測定，分別應獲取7 d、14 d、28 d、90 d 的收縮徐變系數。溫度不僅包括梁體的溫度變化，還包括環境溫度變化。箱梁預拱度計算則由專業程序計算得出。

5.2 控制懸臂箱梁施工撓度

懸臂箱梁施工撓度是連續鋼構橋梁施工中線性控制的核心內容。相關人員可結合預拱度、懸臂箱梁設計標高，計算施工過程中待懸臂區域的立模標高，然后以此為標準完成標高立模作業。觀測撓度時，相關人員可成立專業的測量小組，使其在懸臂箱梁混凝土澆筑前后、預應力張拉前測定并記錄懸臂撓度變化，為成橋線形控制提供依據。每梁段施工結束后，施工人員可整理出撓度曲線，分析線性控制時，調整施工應調整的偏差值，確保箱梁懸臂區域合龍精度，以及成橋橋面線性控制的可靠性。此外，合龍前相關人員還應聯測合龍段兩側尾端的2～3 個梁段，以此控制合龍精度。

測定懸臂箱梁施工撓度時，相關人員可通過高程監測的方式獲取相關線形控制參數。比如，在青海省G213 策克至磨憨公路樂都至化隆段高速公路項目中，相關人員分別在每個箱梁梁段上布設3 個高程控制點，高程控制點分別位于頂板中線、斷面橋梁兩側，用于監測箱梁施工過程中的懸臂撓度、箱梁扭轉變形值。箱梁頂部的觀測點則是通過預埋φ16 mm圓鋼的方式布置高程控制點，預埋圓鋼應露出箱梁混凝土表面20 mm。

觀測過程中，可直接使用電子水準儀進行高程測量工作，測量時間一般在溫度變化較小的時段中。具體測量步驟包括：現場高程測量→數據的整理于分析→調整模板標高預抬量→現場高程量測。其中，現場高程量測包括設置混凝土澆筑前模板標高、復測混凝土澆筑后模板標高，以及量測混凝土澆筑后，施加預應力的前梁頂高程。

5.3 加強懸臂施工中線控制

在連續剛構橋施工中進行線形控制時，還應加強懸臂施工中的中線控制。以青海省G213 策克至磨憨公路樂都至化隆段高速公路項目為例，0#段施工結束后，施工人員可用全站儀將箱梁的中心線放置在0#段上，然后聯測箱梁段未施工前的中心點、兩墩0#段上放置箱梁后的中心點，確認各箱梁中心點處于線形控制時的誤差精度范圍內。

之后，測量施工過程中的箱梁中心線。施工人員可基于正倒鏡分中法，先將全站儀安置在0#塊的中心點，后視另一墩0#段中心點，測量箱梁中心線。為避免各箱梁段施工誤差持續累積，相關人員在測量過程中，以0#段中心點作為基點以及各箱梁施工段拉距，拉距超過鋼尺的有效范圍后，重新選擇基點。在此過程中，順橋方向的線形監測點則可根據主梁梁段劃分進行布設。

5.4 重視懸臂箱梁應力檢測

1）使用智能型溫度振弦式混凝土應變計監測箱梁混凝土中預埋的檢測點，應變計導線引出混凝土面后，還應保護好導線。測量過程中可借助頻率接收儀測定、記錄設備的頻率，然后將其換算成應變值，以此測出測點位置混凝土的應力。

2）布設應力測點時，相關人員可分別在連續剛構橋中的T 構懸臂根部、主跨L/4、L/2 處（L為跨度）等關鍵截面布置測點，測點需要避開合龍段。需要注意的是，由于實際施工中混凝土結構自重、掛籃剛度、施工荷載同樣會影響測點的應力，所以，還應結合懸臂箱梁結構的實際狀況，適當調整某些截面的測點位置。

3）保證合龍精度是連續剛構橋線性控制的關鍵，所以，在檢測懸臂箱梁應力時，還應重視梁體斷面尺寸的控制，確保梁體的結構尺寸滿足設計要求。因此，在設計掛籃模板時，相關人員應合理控制模板中結構的搭接長度，并將橫向對拉桿設置在待澆梁段尾，保障各節塊間接縫平順性。混凝土澆筑前后，施工人員還應認真復核，加強梁體結構尺寸的控制。

5.5 掛籃變形控制

掛籃變形控制是連續剛構橋施工中線形控制的核心。相關人員可通過掛籃預壓的方式獲取掛籃變形值，有效地對剛構橋施工進行線形控制。具體來說，掛籃預壓可檢驗掛籃整系統在不同工況下的受力情況，使掛籃施工作業能夠在安全的情況下有序完成。掛籃預壓的基本原理是通過測量掛籃在各級靜力試驗荷載作用下的變形值，幫助施工人員在橋梁施工中進行線形控制，并在調整掛籃設計、施工參數后，消除掛籃吊帶、主桁、底籃的非彈性變形，控制各級荷載下掛籃位移。

青海省G213 策克至磨憨公路樂都至化隆段高速公路項目中，相關人員在連續剛構橋施工中按照最不利荷載工況對懸澆梁段的掛籃進行變形控制，該梁段的混凝土方量為43.8 m3時，自重荷載最大，所以，可以確定梁段屬于掛籃預壓荷載控制梁段。相關人員可借此模擬混凝土澆筑過程中的掛籃受力狀態。布設掛籃變形監測的測點時，施工人員應分別在后錨梁、前上橫梁、前下橫梁、后下橫梁等區域布設；掛籃前上、前下橫梁、后下橫梁需要兩個測點。觀測完畢后，相關人員可按照實測數據，繪制各測點荷載、變形曲線，計算確定掛籃彈性變形值，調整掛籃底模標高，指導掛籃施工。

6 結語

綜上所述，相較于其他橋梁結構，連續剛構橋施工作業較為復雜。但是為保證連續剛構橋施工質量，還應加強剛構橋線形控制，準確計算、分析橋梁設計參數，將懸臂施工、掛籃中的風險控制在最小范圍內。對此，相關人員可結合連續剛構橋的設計方案，深入分析已知參數，制訂更可靠的線形控制方案，為橋梁施工提供有價值的參考信息。