葉鐵

摘要： 大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁通過(guò)實(shí)測(cè)各梁段標(biāo)高，利用施工控制軟件對(duì)以上各種因素進(jìn)行調(diào)整并預(yù)告下一施工階段梁段立模標(biāo)高，可以有效地保證預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋合攏精度以及成橋線形。

Abstract： Bu measuring the beam section height， and using the construction control software to adjust the above factors and predict the beam elevation in the next construction stage， the accuracy of closure of the large span prestressed concrete continuous beam and the bridge line can be effectively guaranteed.

關(guān)鍵詞： 連續(xù)梁；線形控制；預(yù)拱度；立模標(biāo)高

Key words： continuous beam；linear control；camber；vertical elevation

中圖分類(lèi)號(hào)：U448.21+4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2017）13-0125-04

0 引言

隨著我國(guó)鐵路建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁施工技術(shù)已經(jīng)日益成熟，施工過(guò)程包括澆筑混凝土、預(yù)應(yīng)力筋張拉、體轉(zhuǎn)系轉(zhuǎn)換等，在施工懸臂過(guò)程中主梁撓度變化幅度大，成橋后結(jié)構(gòu)由于梁體自重產(chǎn)生的內(nèi)力、變形與施工過(guò)程有直接關(guān)系，應(yīng)根據(jù)施工過(guò)程來(lái)計(jì)算。影響施工懸臂過(guò)程和成橋后主梁撓度的因素較多，主要有以下幾方面：諸如材料特性、臨時(shí)施工荷載、構(gòu)件自重、收縮徐變等設(shè)計(jì)參數(shù)的取值；環(huán)境的影響，例如平均溫度和日照溫差、空氣濕度等的影響；量測(cè)誤差，如千斤頂油壓表等引起的誤差；施工誤差；結(jié)構(gòu)模型簡(jiǎn)化和計(jì)算的誤差。

這些因素將對(duì)施工產(chǎn)生如下影響：澆筑混凝土及張拉力預(yù)應(yīng)力鋼筋時(shí)引起的撓度變化與設(shè)計(jì)值不一致；荷載持續(xù)一段時(shí)間后，因收縮徐變引起的撓度與設(shè)計(jì)不一致。

溫度、錨下控制應(yīng)力、收縮徐變、彈性模量對(duì)施工質(zhì)量和安全的影響很大，若施工中沒(méi)有及時(shí)發(fā)現(xiàn)其存在偏差，導(dǎo)致該偏差積累下來(lái)，很可能會(huì)嚴(yán)重影響施工的質(zhì)量和安全，造成合攏困難及滿(mǎn)足不了設(shè)計(jì)所要求的橋梁線形。

在施工過(guò)程中通過(guò)實(shí)測(cè)各梁段標(biāo)高，利用施工控制軟件對(duì)以上各種因素進(jìn)行調(diào)整并預(yù)告下一施工階段梁段立模標(biāo)高，可以有效地保證預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋合攏精度以及成橋線形。

1 工程概況

南京至安慶鐵路新建工程嚴(yán)村特大橋計(jì)算跨度為48m+80m+48m雙線預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋。結(jié)構(gòu)形式為3跨預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，橋梁全長(zhǎng)177.3m，中支點(diǎn)處梁高6.435m，跨中3.835m，直線段高為3.835m。梁底下緣按圓曲線變化，邊支座中心線至梁端距離0.65m。箱梁采用單箱單室、變截面、變高度結(jié)構(gòu)。箱梁頂面寬12.2m，箱梁底面寬6m，頂板厚度除零號(hào)塊附近外均為40cm；底板由跨中的46cm，按圓曲線線變化至根部80.3cm；腹板由45cm至80cm，按折線變化。

2 線形控制的目的和方法

2.1 線形控制的目的

通過(guò)梁體施工控制，我們能夠掌握實(shí)際的施工工序及相關(guān)的施工參數(shù)和數(shù)據(jù)，如此有利于實(shí)時(shí)理論分析和結(jié)構(gòu)驗(yàn)算橋跨結(jié)構(gòu)；針對(duì)各個(gè)施工環(huán)節(jié)，通過(guò)分析驗(yàn)算結(jié)果我們能夠得出多項(xiàng)施工控制參數(shù)，比如其主梁端的撓度等，從而分析施工誤差，并對(duì)整個(gè)施工狀態(tài)的安全進(jìn)行評(píng)價(jià)。如此能夠有效確保結(jié)構(gòu)的受力和變形都在合理的空間內(nèi)，不會(huì)影響到成橋后的結(jié)構(gòu)內(nèi)力和線形。

2.2 線形控制的方法

本橋采用預(yù)測(cè)控制法和自適應(yīng)控制法。預(yù)測(cè)控制法是指在綜合考慮各項(xiàng)影響橋梁結(jié)構(gòu)狀態(tài)的因素和施工需要達(dá)到的目標(biāo)后，預(yù)測(cè)控制各個(gè)施工環(huán)節(jié)完成前后的狀態(tài)，盡量讓施工在正常的軌道上。實(shí)際狀態(tài)和預(yù)測(cè)控制之間通常會(huì)出現(xiàn)誤差，這種誤差及誤差大小能夠幫助相關(guān)人員找到影響施工目標(biāo)的因素，從而在后期的施工中針對(duì)這種誤差采取有針對(duì)性的措施，如此良性循環(huán)下去，最終結(jié)構(gòu)的施工完成就會(huì)和預(yù)測(cè)設(shè)計(jì)相一致。自適應(yīng)控制法是指若結(jié)構(gòu)的實(shí)測(cè)狀態(tài)和模型計(jì)算結(jié)果不一致時(shí)，可通過(guò)調(diào)整計(jì)算模型參數(shù)將誤差消除，調(diào)整后的計(jì)算模型參數(shù)就是理想的計(jì)算模型參數(shù)，將各施工環(huán)節(jié)都調(diào)整為理想的計(jì)算模型參數(shù)，能夠?qū)φ麄€(gè)施工過(guò)程進(jìn)行有效控制。

連續(xù)梁線形控制循環(huán)過(guò)程是施工→測(cè)量→識(shí)別→修正→預(yù)告→施工，其本質(zhì)是讓施工在正常的軌道上操作。但事實(shí)上任何施工都不可避免地存在誤差，即使是理論分析得到的理想狀態(tài)也存在微小誤差，因此施工控制的核心任務(wù)是對(duì)誤差進(jìn)行分析、識(shí)別和調(diào)整，預(yù)測(cè)結(jié)構(gòu)的未來(lái)狀態(tài)。懸臂澆筑是一種典型的自架設(shè)施工方法，通常被應(yīng)用在大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁施工中。由于在連續(xù)梁施工中，已成結(jié)構(gòu)（懸臂節(jié)段）狀態(tài)無(wú)法在事后進(jìn)行調(diào)整，所以必須在其施工期間采取有效措施控制結(jié)構(gòu)使之處于安全狀態(tài)，通常采取的方法都是預(yù)測(cè)控制法和自適應(yīng)控制法，這兩種方法能夠針對(duì)已有誤差在下一未澆筑梁段的立模標(biāo)高上做出必要的調(diào)整?；诖?，我們發(fā)現(xiàn)要想確保實(shí)現(xiàn)控制目標(biāo)，必須盡量準(zhǔn)確預(yù)測(cè)立模標(biāo)高，即主要依靠預(yù)測(cè)控制。

3 連續(xù)梁施工線形控制過(guò)程

3.1 施工影響因素分析

在橋梁施工控制過(guò)程中，最為關(guān)鍵的是實(shí)測(cè)值和理論計(jì)算值的對(duì)比分析，并進(jìn)一步根據(jù)實(shí)測(cè)值對(duì)計(jì)算模型進(jìn)行修正，以期對(duì)后續(xù)各階段進(jìn)行更為精確的預(yù)測(cè)和控制。以下對(duì)影響線形控制的各主要因素進(jìn)行分析。

3.1.1施工工期安排的影響

懸臂施工的連續(xù)梁各梁段混凝土具有不同的齡期，而混凝土各項(xiàng)材料參數(shù)與齡期有直接的關(guān)系，如隨齡期增加混凝土彈性模量呈增大、徐變系數(shù)呈減小的趨勢(shì)。在其線控計(jì)算中，首先應(yīng)根據(jù)實(shí)際施工進(jìn)度進(jìn)行分析計(jì)算，并考慮材料參數(shù)隨時(shí)間的變化規(guī)律；通過(guò)典型工況（如混凝土澆筑或預(yù)應(yīng)力張拉工況）的實(shí)測(cè)變形結(jié)果推算“等效彈性模量”，并采用修正后的計(jì)算模型對(duì)連續(xù)梁變形進(jìn)行進(jìn)一步精確預(yù)測(cè)和控制。

3.1.2 預(yù)應(yīng)力張拉的影響

準(zhǔn)確的預(yù)應(yīng)力鋼筋定位和張拉是連續(xù)梁施工期間和成橋后受力安全的保障，對(duì)線形控制也有一定的影響。在設(shè)計(jì)計(jì)算中，各項(xiàng)損失計(jì)算一般是按照規(guī)范進(jìn)行取值，施工中應(yīng)進(jìn)行錨口、喇叭口和管道摩阻測(cè)試并根據(jù)實(shí)測(cè)結(jié)果對(duì)預(yù)應(yīng)力張拉值進(jìn)行調(diào)整。懸臂施工的連續(xù)梁應(yīng)加強(qiáng)管道定位工作，并宜在懸臂施工過(guò)程中選取兩個(gè)階段對(duì)頂板預(yù)應(yīng)力管道、合龍后對(duì)底板預(yù)應(yīng)力管道分別進(jìn)行摩阻試驗(yàn)。

3.1.3 收縮徐變及預(yù)應(yīng)力長(zhǎng)期損失的影響

在施工過(guò)程中，由于混凝土收縮徐變和預(yù)應(yīng)力長(zhǎng)期損失的影響，即使作用在結(jié)構(gòu)上部的荷載不變，其線形仍在不斷的發(fā)生變化。所以，在線形控制的實(shí)施過(guò)程中，測(cè)試工況必須與荷載工況相對(duì)應(yīng)。

3.1.4 結(jié)構(gòu)溫差的影響

懸臂施工過(guò)程中，頂板頂面直接暴露在大氣環(huán)境中，受日照溫差的影響，懸臂結(jié)構(gòu)會(huì)出現(xiàn)連續(xù)的上翹和下?lián)献冃巍Ｆ淦鹨蛟谟诮孛嫔舷戮壍牟痪鶆蛏扉L(zhǎng)或縮短，從混凝土澆筑前后和養(yǎng)生期間截面上下緣應(yīng)變變化可以看出，豎向溫差引起的梁體變形與階段混凝土澆筑的作用基本相當(dāng)，施工中的變形測(cè)試必須考慮該因素的影響。

3.1.5 混凝土的不平衡澆筑的影響

在懸臂施工過(guò)程中，兩懸臂端混凝土澆筑難以保證嚴(yán)格的對(duì)稱(chēng)，兩端不平衡荷載將使得梁體發(fā)生整體轉(zhuǎn)動(dòng)。從混凝土澆筑過(guò)程中實(shí)測(cè)梁體撓度變化過(guò)程可以看出，混凝土澆筑過(guò)程中由于轉(zhuǎn)動(dòng)所產(chǎn)生的位移遠(yuǎn)大于澆筑完成后混凝土濕重引起的彈性變形，在混凝土澆筑完成后，雖然大部分梁體轉(zhuǎn)動(dòng)引起的位移得以恢復(fù)，但由于受到轉(zhuǎn)動(dòng)阻力因素的影響，實(shí)測(cè)澆筑完成后的撓度為轉(zhuǎn)動(dòng)引起的剛體位移和混凝土濕重引起的彈性變形的疊加。在線形控制中應(yīng)考慮該因素的影響并定期對(duì)懸臂梁段的標(biāo)高進(jìn)行測(cè)試；施工中應(yīng)進(jìn)一步嚴(yán)格控制懸臂兩側(cè)的不平衡荷載。

3.1.6 邊跨現(xiàn)澆段支架的影響

在設(shè)計(jì)和監(jiān)控計(jì)算中，一般將邊跨現(xiàn)澆段支架按剛性支撐考慮，即“f預(yù)拱度”一項(xiàng)中未考慮支架變形及其下部基礎(chǔ)沉降帶來(lái)的影響。施工中需在立模前對(duì)支架進(jìn)行堆載預(yù)壓，一方面消除支架本身的塑性變形、掌握彈性變形規(guī)律，另一方面壓實(shí)地基，避免在上部梁體混凝土澆筑后出現(xiàn)較大的沉降變形；施工時(shí)應(yīng)根據(jù)上述結(jié)果在邊跨現(xiàn)澆段立模中予以考慮。另外，由于邊跨合龍時(shí)需拆除距合龍口0.5m～1.0m支架和模板，在支架設(shè)計(jì)中應(yīng)予考慮，避免支架局部拆除時(shí)，由于荷載轉(zhuǎn)移導(dǎo)致支架變形從而影響合龍精度。

3.2 建立計(jì)算模型

施工初期是根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)建立計(jì)算模型，確定每一節(jié)段梁體的預(yù)拱度，從而確定梁體立模標(biāo)高。施工過(guò)程中根據(jù)施工監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，通過(guò)分析計(jì)算，對(duì)計(jì)算參數(shù)不斷修正，使計(jì)算模型更接近實(shí)際結(jié)構(gòu)。計(jì)算參數(shù)主要包括梁體混凝土容重和彈性模量、預(yù)應(yīng)力鋼材技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、普通鋼筋技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、掛籃的彈性變形。

3.3 現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)方法及數(shù)據(jù)

施工監(jiān)控、監(jiān)測(cè)的一項(xiàng)重要工作是連續(xù)梁的實(shí)時(shí)線形測(cè)量。撓度線形監(jiān)測(cè)內(nèi)容主要包括主梁軸線偏位、結(jié)構(gòu)變形及位移、結(jié)構(gòu)的線形、跨長(zhǎng)、主梁高程等。要想良好地控制成橋線形，撓度監(jiān)測(cè)資料的作用不容忽視。結(jié)合過(guò)往經(jīng)驗(yàn)，應(yīng)布置3個(gè)對(duì)稱(chēng)的高程觀測(cè)點(diǎn)在每個(gè)施工節(jié)段上，如此不僅能夠測(cè)量箱梁的撓度，還能夠及時(shí)地發(fā)現(xiàn)箱梁是否發(fā)生扭轉(zhuǎn)變形。在施工期間應(yīng)對(duì)每個(gè)截面進(jìn)行全過(guò)程的標(biāo)高觀測(cè)，從而觀察各點(diǎn)的撓度及箱梁曲線的變化歷程，以確保整個(gè)施工處于安全正常的范圍。在離節(jié)段前端10cm布置高程控制點(diǎn)，用16mm直徑螺紋鋼筋制作測(cè)點(diǎn)觀測(cè)標(biāo)。懸澆箱梁節(jié)段的測(cè)點(diǎn)不僅是箱梁的標(biāo)高控制點(diǎn)和撓度變形觀測(cè)點(diǎn)，也是控制箱梁中線平面位置的測(cè)點(diǎn)。要求所有埋設(shè)的測(cè)點(diǎn)都嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行操作，且禁止在施工過(guò)程中踩踏、碰撞。

3.3.1 試儀器的選擇

高程監(jiān)測(cè)是指為精確控制各節(jié)段的預(yù)拱度，用精密水準(zhǔn)儀對(duì)主梁各節(jié)段控制點(diǎn)的標(biāo)高進(jìn)行測(cè)量。不僅如此，其還能夠測(cè)出主梁節(jié)段的扭曲程度。另外，利用經(jīng)緯儀測(cè)量主梁軸線。主梁的線形監(jiān)測(cè)以線形通測(cè)和局部節(jié)段標(biāo)高測(cè)量相結(jié)合，在主梁節(jié)段澆筑、及掛籃移動(dòng)后等施工階段進(jìn)行。

①0號(hào)塊高程測(cè)點(diǎn)布置。

布置0號(hào)塊高程觀測(cè)點(diǎn)的目的是控制頂板的設(shè)計(jì)標(biāo)高，同時(shí)它也能夠作為各懸臂澆筑節(jié)段高程觀測(cè)的基準(zhǔn)點(diǎn)。布置9個(gè)高程觀測(cè)點(diǎn)在各個(gè)0號(hào)塊的頂板，具體布置情況如圖1、圖2所示。

②各懸臂澆筑節(jié)段高程測(cè)點(diǎn)布置。

設(shè)3個(gè)測(cè)點(diǎn)在各個(gè)節(jié)段高程測(cè)點(diǎn)，對(duì)稱(chēng)布置在懸臂板與腹板的交接點(diǎn)，離節(jié)段前端10cm，測(cè)點(diǎn)露出混凝土面5cm，如圖3、圖4所示。

3.3.2 觀測(cè)時(shí)間與項(xiàng)目

每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)梁段施工過(guò)程中，分別測(cè)量掛籃移動(dòng)就位后、混凝土澆筑完成后、預(yù)應(yīng)力張拉后三個(gè)工況下主梁懸臂前端每個(gè)梁段的標(biāo)高。每完成L/4跨徑的梁段施工后，全橋通測(cè)一次。

墩頂偏位在主梁每懸臂施工完成4～5個(gè)節(jié)段進(jìn)行一次復(fù)測(cè)。

合攏前，對(duì)全橋主梁頂面標(biāo)高做一次全面復(fù)測(cè)。

合攏后、橋面系施工完成后，分別對(duì)全橋主梁頂面標(biāo)高、墩頂偏位各做一次全面復(fù)測(cè)。

最好在早晨太陽(yáng)出來(lái)之前觀測(cè)撓度，如此可避免溫度因素的影響。施工整個(gè)環(huán)節(jié)的觀測(cè)內(nèi)容主要包括立模、混凝土澆筑前后、預(yù)應(yīng)力張拉前后以及拆除掛籃后、邊（中）跨合攏前、最終成橋的各項(xiàng)標(biāo)高值。通過(guò)觀測(cè)這些內(nèi)容，能夠幫助施工更安全和更有效率地開(kāi)展。

3.3.3 觀測(cè)結(jié)果

最優(yōu)控制的先決條件是觀測(cè)結(jié)果的正確性，如表1、表2所示， 量測(cè)每一段施工節(jié)段的撓度及標(biāo)高都必須記錄詳細(xì)。要想施工控制分析客觀準(zhǔn)確，這些數(shù)據(jù)支持是必不可少的。

3.4 立模標(biāo)高確定

待建立正確的模型和性能指標(biāo)后，需參考控制參數(shù)和設(shè)計(jì)參數(shù)，結(jié)合橋梁結(jié)構(gòu)的各項(xiàng)參數(shù)，包括活載、二期恒載、施工荷載、施工狀況、結(jié)構(gòu)狀態(tài)等，放入分析系統(tǒng)中計(jì)算，可得到結(jié)構(gòu)按施工節(jié)段進(jìn)行的每一個(gè)節(jié)段的內(nèi)力和撓度及最終成橋狀態(tài)的內(nèi)力和撓度。接著假設(shè)成橋后的理想轉(zhuǎn)臺(tái)的各節(jié)段的預(yù)拋高值，得出各施工節(jié)段的立模標(biāo)高及混凝土澆筑前、混凝土澆筑后、鋼筋張拉前、鋼筋張拉后的預(yù)計(jì)標(biāo)高。

立模標(biāo)高為：Hlm=Hsj+Hypg+fg1

式中：fg1表示掛籃變形值；Hypg表示計(jì)算所得的預(yù)拋高值；Hsj表示設(shè)計(jì)標(biāo)高；Hlm表示立模標(biāo)高。

預(yù)計(jì)標(biāo)高為：Hyj=Hypg-fi-fg1

式中：fi表示澆筑當(dāng)前節(jié)段的下?lián)现祷驈埨摻詈蟮目傁聯(lián)现怠?/p>

通過(guò)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)與理論計(jì)算立模標(biāo)高進(jìn)行比較，如果偏差較大，及時(shí)修正計(jì)算參數(shù)，計(jì)算下一段梁體的立模標(biāo)高，如表3。

4 線形控制成果

大跨度連續(xù)梁施工線形控制是一種動(dòng)態(tài)控制方法，通過(guò)不斷修正計(jì)算參數(shù)，使計(jì)算出來(lái)的理論數(shù)據(jù)更接近實(shí)際數(shù)據(jù)，最終使梁體合攏時(shí)，線形滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。通過(guò)對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)表格分析，4#～10#梁段混凝土澆筑后，實(shí)測(cè)撓度與計(jì)算撓度相差較大，兩者相差為16mm（最大值），過(guò)程中進(jìn)行了較大幅度的調(diào)整；掛籃前移與預(yù)應(yīng)力張拉后實(shí)測(cè)撓度與計(jì)算撓度相差較小，兩者相差分別為3mm和5mm（最大值）。最終合攏兩T構(gòu)懸臂端標(biāo)高差13mm，線路中線差9mm，滿(mǎn)足規(guī)范要求。

參考文獻(xiàn)：

[1]褚奇，周丹，馬濤.預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋線形控制影響因素分析[J].國(guó)外建材科技，2008（01）.

[2]孟亞武.有關(guān)預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁懸臂施工技術(shù)的探究[J].交通世界（建養(yǎng).機(jī)械），2012（11）.

[3]方詩(shī)圣，王文洋，汪俊，苑敬舜.斜跨拱連續(xù)梁橋靜力性能及部分參數(shù)分析[J].世界橋梁，2013（06）.

[4]華偉.赤通匝道特大橋連續(xù)梁懸灌施工三角形掛籃設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J].黑龍江科技信息，2010（25）.