客運專線大跨度懸灌連續梁施工線形控制技術

摘要：以大西客運專線渭蒲連續梁為例，介紹了高速鐵路客運專線大跨度預應力混凝土連續梁掛籃懸臂澆筑法施工時梁體的線形控制。利用數值模擬的方法，分別計算出了橋梁在恒載作用下的累積位移、活載位移，以及預拱度的設置。通過誤差分析和施工狀態預測對計算模型進行修正，使梁體的線形控制結果達到設計要求。

關鍵詞：客運專線 懸灌連續梁 線形控制

中圖分類號：U445 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2013）01（b）-0-02

1 工程概況

大西客運專線渭洛河特大橋渭蒲連續梁中心里程為DK793+555.59，連續梁孔跨布置為（60+100+60）m，線路于DK793+561處跨越渭蒲高速公路，斜交角度為69 °，全長221.5 m。梁體位于R=10000 m的圓曲線上，縱向坡度為-10‰，梁體為單箱單室、直腹板、變高度、變截面結構，箱梁頂寬12.0 m，箱梁低寬6.7 m。頂板厚度除梁端附近外均為40 cm，底板厚度40～120 cm，按直線線性變化，腹板厚60～80、80～100 cm，按拆線變化，全聯在端支點、中跨中及中支點處共設5道橫隔板。梁體中支點處梁高7.85 m，跨中10 m直線段及邊跨15.75 m直線段梁高為4.85 m，梁底下緣按二次拋物線變化，邊支座中心線至梁端0.75 m。梁體最大節塊0號塊重922.6 t，共2個T構，先合攏邊跨后合攏中跨。

2 線形控制的必要性

預應力混凝土連續梁橋的建成要經歷復雜的施工過程，結構體系也將隨施工階段不同而不斷變化。在施工過程，由于受混凝土澆筑、掛籃移動、施工荷載、預應力張拉、混凝土收縮及徐變、溫度以及體系轉換等諸多因素的影響，因控制不當會使懸澆梁段的合龍誤差增大，成橋線型與設計目標不相吻合，成橋后的結構運營安全狀態難以保證。

3 線形控制的目標

盡管在設計時已經考慮了施工中可能出現的情況，但是由于施工中出現的諸多因素，事先難以精確估計，材料的彈性模量、混凝土徐變收縮、施工荷載、預應力大小和溫度對結構的非線性影響等因素，在設計時很難準確把握，所以必須在施工過程中對橋梁結構進行實時監測，并根據監測結果對設計的施工過程進行相應的調整，使橋梁建成時最大可能地接近設計狀態。

4 線形控制的方法

采用自適應控制的方法，首先建立計算模型，當結構實測受力狀態與模型計算結果不符時，通過將誤差輸入到參數辯識算法中去調節計算模型的參數，使模型的輸出結果與實際測量到的結果一致，得到了修正的計算模型參數后，重新計算各施工階段的理想狀態。經過幾個工況的反復磨合后，計算模型就基本上與實際結構相一致了，再用計算模型來指導以后的施工。自適應控制原理見

圖1。

5 線形控制工作流程

連續梁線形控制是一個預告-施工-量測-識別-修正-預告的循環過程，由監控程序計算各梁段施工的線形控制數據，提出下一施工梁段線形控制參數進行施工，通過線形監控系統測量已成梁段的實際變形，并搜集整理有關實測參數，將實測線形與期望線形作對比分析，修改或調整相關的計算參數并輸入計算機，重新計算未施工梁段線形控制數據，完成一個循環的監控工作。線形控制工作流程見圖2。

6 計算模型及分析方法

采用有限元程序軟件MIDAS/CIVIL計算結構在自重、預應力、施工荷載等作用下每一施工階段中結構的位移，計算采用正裝迭代分析法，給出理論立模標高指導施工，模型里的每一個單元和實際施工中的澆筑段嚴格對應，將橫隔板視為節點荷載處理。

7 建立空間位置監控系統

在大西客專精測網CPI、CPII的基礎上，橋梁周圍建立CPII加密點，與既有CPI、CPII點閉合成環，對控制網中各點采用二等水準往返閉合測量平差軟件進行平差分析，其結果作為橋梁高程控制的基準。每個T構“0”號塊不少于2個CPII加密點和2個高程加密點。

8 監控基本參數

監控參數選擇以影響敏感、易于表示、易于度量、易于取得為原則，選擇混凝土彈性模量、構件自重、施工荷載、結構溫度場和施工周期等作為監控基本參數，混凝土的彈性模量、容重采用現場實測值。

9 立模標高計算

根據設計資料提供的設計線形和采用Midas/Civil分析程序進行模擬計算結果，在全施工過程中提供掛籃定位標高，初期按理論值確定，在施工進行一定的節段數后按理論值及測量結果調整掛籃定位標高。

10 監控測量

監控測量主要包括梁體撓度觀測和標高控制、梁體中軸線觀測及平面控制、基礎沉降及橋墩彈性壓縮變形觀測、溫度影響的觀測4個方面。⑴撓度觀測和標高控制：“0”號塊布置3個測量斷面，分別為大、小里及中心，每斷面設3個高程測點，懸臂節段在前進方向設1個測量斷面，每斷面設3個點，同時兼作立模標高測點，高程觀測誤差不大于20。在早晨太陽出來前觀測撓度，a.混凝土澆筑前的高程測量；b.混凝土澆筑后、預應力張拉前的高程測量；c.預應力張拉后、掛籃行走前的高程測量；d.掛籃行走后的高程測量；e.拆除掛籃后、邊（中）跨合攏前的高程測量；f.最終成橋前的高程測量。⑵梁體中軸線觀測及平面控制：在箱梁澆筑的每個節段設置1個軸線測點，另外在立模時，控制模板前端4點的坐標，達到對箱梁平面位置的精確控制，測量誤差不大于10 mm。⑶基礎沉降及橋墩彈性壓縮變形觀測：在承臺四周角點和“0”塊頂部設沉降觀測點，觀測基礎沉降和墩身壓縮變形。⑷溫度影響觀測：溫度場測點布置在梁體橫斷面兩個四分點，采用高精度傳感器，測量精度在±0.1 ℃以內，季節溫差對主梁撓度影響比較簡單，其變化是均勻的，日溫變化比較復雜，需在施工初期、施工中期和施工末期，各選2個氣溫變化較大（或陰晴或冬夏）的工作日，對主梁各測點的線型變化進行24 h連續測量，白天每隔2 h測量一次，夜晚每隔4 h測量一次，找出大氣溫度對橋梁線型的影響規律，另外合龍前懸臂端均應進行24 h連測。

11 數據分析與參數修正

略。

12 施工注意事項

⑴事先確定合理的施工方案，一旦確定方案嚴格執行，中途不隨意調整。⑵掛藍強度必須按最重節段設計加工，掛藍后錨、底橫梁等構件必須按設計張緊，做好掛藍初次使用的預壓工作，保證數據真實。⑶所有工況下的標高測量安排在平均氣溫附近及溫度較恒定、橋梁各部分結構溫度分布較均勻時段，若線形測量過程前后存在較大溫差，會導致數據喪失可比性。

13 控制成果

預拱度=實測頂板標高-頂板設計標高；合攏誤差=懸臂端兩側的預拱度差值。

13.1 邊跨合攏精度

如表1所示。

13.2 中跨合攏精度

14 結語

根據該文提到的線形監控方法，渭蒲連續梁線形控制取得了較好的結果，經過竣工測量，合攏后的線形滿足要求。連續梁的線形施工中受多種因素影響，掛籃向前移動使箱梁下撓，澆筑混凝土使箱梁下撓，而頂板的預應力張拉使箱梁上撓，通過建立模型，預告-施工-量測-識別-修正-預告的循環過程，充分考慮混凝土彈性模量、構件自重、施工荷載、結構溫度場和施工周期等影響因素，扎實工作、一絲不茍，對各種影響因素的精確采集、分析和整理，梁體的線形是完全可控的，有較強的借鑒作用。

參考文獻

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