懸澆連續梁線形監控影響因素分析

趙洪平

（常州市市政工程管理處，江蘇常州213002）

1 工程概況

某高速鐵路特大橋為雙線無砟軌道預應力混凝土連續梁，跨徑布置為(40+64+40)m、(40+56+40)m、(40+72+40)m。主梁頂寬12m，底寬6.7m。全聯在端支點、中跨中及中支點處共設5道橫隔板。主梁兩個邊跨直線段采用滿堂支架施工，其余梁段采用掛籃對稱懸臂施工。橋梁示意與應力測試斷面見圖1所示（圖中截面1～7為應力測試斷面）。

2 線形監控方法

2.1 線形監控工作內容

該橋系按懸臂澆筑法施工，在梁段不斷外伸的施工過程中，實時監測數據得到不斷累積，并及時反饋修正后續梁段的立模標高及其它施控計算參數，形成一個自適應的閉環控制過程。然而，與斜拉橋不同，該橋的主梁線形后期調控手段有限。因此，在施工實時計算中，要根據既有經驗通過調查和反饋分析盡可能準確地取定各項計算參數，以求得符合實際的撓度預測值和立模標高。同時在梁段懸臂施工的每一階段，必須嚴格測定立模標高，監控掛籃變形，杜絕標高誤差出現累積。一旦出現實際標高偏離預測值，則需要結合精度要求，及時做出分析判斷，并采取調整下一梁段立模標高的措施來消除誤差。當誤差較大時，調整應在后續多個梁段內逐步完成，以避免梁體線形出現明顯的波形轉折。施工監控主要內容包括控制前期分析、實際參數的現場測試、實時監測、實時控制分析。

2.2 監測方法與測點布置

施工監測是在施工現場通過對梁體結構的線形及位移（或變形）監測來得到連續梁橋結構實際的線形和誤差狀態，通過誤差分析與參數識別對后續施工進行適當調整。

現場控制網是在現有控制點的基礎上，根據實際需要在適當位置加設控制點方法建立，每座連續梁須保證2個以上通視的基準點。掛籃變形監測點采用焊接棱鏡底座布設，布設位置為掛籃上主梁和底籃待澆筑梁段前端截面附近，特殊情況下為便于通視可適當調整。邊跨現澆直線段支架預壓監測點主要布設在底模、腹板和兩側頂板上。梁體線形監測點采用道釘直入的方式布設，布設位置為距梁段前端約50 cm處（參見圖2）。

3 梁體線形控制

3.1 立模標高設置

在連續梁橋的懸臂澆筑過程中，梁段立模標高的合理確定，是關系主梁線形是否平順、是否符合設計的關鍵。若確定立模標高時考慮的因素較符合實際，而且加以正確的控制，則最終橋面線形較為良好。若考慮的因素與實際情況不符，控制不力，則最終橋面線形會與設計線形有較大的偏差。為使線形控制的理論值能有效地指導施工，必須按既定施工工序，考慮各主要影響因素，綜合參數識別修正法、預測控制法和最大寬容度法合理設置各節段立模標高，公式如下：

式中：Hlmi為i節段立模標高；Hsji為i節段設計標高；∑f1i為各梁段自重在i節段產生的撓度和；∑f2i為由張拉各節段預應力在i節段產生的撓度和；f3i為混凝土收縮、徐變在i節段引起的撓度；f4i為施工臨時荷載在i節段引起的撓度；f5i為使用荷載在i節段引起的撓度；fgl為掛籃變形值；ft為溫度修正值。

3.2 梁體線形控制與成果

連續梁橋施工屬于不可控施工階段。對于不可控階段施工，施工前的預告尤為重要。即根據現場測試數據，通過參數識別修正和誤差反饋分析，由前進分析預測得出今后施工可能出現的狀態，并預告下一階段當前已安裝好的構件或即將安裝的構件的變形和內力，以確定是否需要在當前施工階段對可調變量進行調整。按照上述方法對各連續梁橋進行了實時控制并取得了較好的效果：（1）合攏時合攏口處的懸臂端部基本位于同一水平線上，合攏精度基本在5mm以內；（2）施工完成后梁體實際線形與理論線形基本吻合，相對差基本在1 cm以內。各連續梁橋線形控制成果參見圖3。

4 對影響結構線形因素的討論和處理

引起梁體線形偏差的因素包括：（1）混凝土容重、彈性模量、拉壓強度和收縮徐變；（2）施工荷載、臨時荷載；（3）路基和基礎沉降、掛籃變形；（4）提漿抹面臺車走行軌道與抹面系統底面平順性；（5）溫度；（6）節段自重、預應力誤差。其中，因素（1）、（2）一般可通過現場試驗直接獲得；因素（4）可通過嚴格的操作及管養流程控制；因素（3）、（5）需通過現場觀測試驗修正；因素（6）中節段自重需通過施工過程中的參數識別獲取修正，預應力誤差較難把握[1-3]。

4.1 參數敏感性分析

以施工階段全過程模擬的連續梁最大累計位移為控制目標，將單個參數變化幅度控制在-50%～50%，對各影響因素進行參數敏感性分析（溫度影響通過溫度觀測試驗得出），結果如圖4所示。由圖4可知：預應力、截面慣矩、彈性模量影響最大，混凝土容重、徐變系數次之，截面面積、收縮系數影響最小。但對梁體線形的影響除考查參數變化對控制目標的影響程度，還需結合實際施工時各參數的穩定性確定。

4.2 溫度影響及其對策

連續梁在懸臂施工狀態下，受日照溫差影響，截面各部位溫度變化劇烈，形成較大的溫度梯度，致使結構變形。白天箱梁頂板混凝土膨脹而底板混凝土收縮，梁體下撓；夜晚箱室內部溫度相對較高，梁體上拱。現場選取若干關鍵施工階段進行溫度觀測試驗，觀測時無施工作業，同時記錄時間、空氣溫度、混凝土表面溫度和箱內溫度，每個施工階段觀測時段24 h，每1 h觀測一次。

圖5為溫度觀測試驗得出的溫度對梁體線形的影響規律，可見：（1）日照溫差對梁體線形影響明顯，且懸臂施工狀態較合攏后更顯著；（2）溫差越大，懸臂長度越長，對梁體標高的影響越大；（3）采用固定時間觀測法和相對立模能很好地消除溫度對梁體線形的影響。

5 結論

（1）概況總結了梁體線形控制的方法與調整措施，施工完成后各連續梁梁體線形理論與實測結果吻合，相對差基本在1 cm以內。

（2）靈敏度分析結果表明：預應力偏差、節段自重、截面剛度、溫度及徐變是影響線形控制的關鍵因素。

（3）溫差越大，懸臂長度越長，對梁體標高的影響越大；溫度對梁體標高的影響具有滯后性，但采用固定時間觀測法和相對立模能很好的消除溫度對施工控制的影響。

[1]劉名君,曾永平,戴勝勇.等.客運專線無砟軌道懸臂澆筑連續梁線形控制探討[A].2008中國高速鐵路橋梁技術國際交流會論文集[C].北京：中國鐵道出版社,2008.373-377.

[2]張文建,鄭景文.京津城際鐵路大跨度連續梁徐變及線形監控[A].2008中國高速鐵路橋梁技術國際交流會論文集 [C].北京：中國鐵道出版社,2008.390-399.

[3]蔡欽好.350km/h客運專線橋梁工程技術難點及施工對策[A].2007京津城際客運專線施工技術交流會論文集[C].北京：中國鐵道出版社,2007.114-124.