某預應力箱梁橋的施工線形控制方案與結果分析

劉磊

【摘 要】以X大橋為施工背景，對其施工線形控制方案進行了分析，并對后續梁段標高預測進行了探討，最后施工線形控制的結果進行了分析，得出橋梁基本上達到了設計的線形。

【關鍵詞】連續剛構橋；監測；位移控制

X大橋主跨較大，為保證施工安全可靠，施工時進行線形控制和應力監測就顯得尤為重要。大橋施工監控中線形和標高監測的主要目的是為保證主梁懸臂和合攏的順利實施、全橋結構的安全以及獲取巳形成的結構實際幾何形態，它對施工控制、預報非常關鍵。

1、工程概況

X大橋為雙幅三跨連續V墩剛構：跨徑組合80+130+80=290m，單幅橋寬23.5m。主橋上部結構主梁采用預應力混凝土結構，箱梁為單箱雙室直腹板斷面，其中箱寬15.5m，兩側翼緣板懸臂寬4.0m（含防撞墻外包0.10m）。箱梁根部梁高6.0m，跨中梁高3.0m，邊跨端部設置牛腿擱置引橋與人行梯道，局部梁高3.7m，箱梁梁高變化采用2次拋物線，箱梁0#塊至12#梁段腹板厚度直線變化，40cm～85cm；箱梁底板厚度變化采用2次拋物線，由箱梁根部80cm漸變到跨中30cm；箱梁頂板厚均采用28cm。箱梁橫坡由腹板高度調整，底板保持水平，頂板橫向設置2%的橫坡。

2、施工線形控制方案

2.1測試方法

X大橋施工控制的幾何形態監測主要儀器采用包括測距儀、精密水準儀、精密經緯儀、全站儀，各測試儀器精度如下：

測距儀：測距精度為lcm。

精密水準儀：每公里往返測高差中數標準偏差為±0.5mm。

精密經緯儀：測角精度為 2"。

全站儀：測距精度為 （2mm+2ppm），測角精度為±2"。

2.2監測方案

主梁撓度觀測資料是控制成橋線形最主要的依據。本次施工監控中，在每個施工塊件上布置3個對稱高程觀測點，這樣不僅可以測量箱梁的撓度，同時可以觀測箱梁是否發生扭轉變形。主梁結構線形監測主要包括以下三個工況：

①掛籃前移并立模前后；

②節段混凝土澆筑完畢；

③節段預應力鋼筋張拉完畢。

為了盡量減少溫度對觀測的影響，觀測時間統一安排在早晨太陽出來以前。高程控制點布置在離混凝土節段前端10cm處，在垂直方向設置 16鋼筋，并將其與頂板的上下層鋼筋焊接牢固。鋼筋露出箱梁混凝土表面5cm，同時需磨平測頭并標以紅油漆。每個節段各設3個測點，分別對稱布置在懸臂板與承托的交接點以及橫截面的中心點處。

3、后續梁段標高預測

在主梁的澆筑過程中，節段混凝土立模標高的合理確定，是關系到主梁線形是否平順、是否符合設計的一個重要問題。若在立模標高確定時綜合考慮各方面的因素，結合實際，嚴格控制，則最終橋面線形與設計偏離不大；如果考慮的因素不夠全面，與實際偏差較大，控制不力，則最終橋面線形會大大偏離設計線形。眾所周知，立模標高與設計的橋梁成橋后的標高并不等同，需要設置一定的預拱度，以抵消施工中由于恒載、施工荷載等產生的各種變形。其計算公式如下：

（1）

式中： -- 節段立模標高（段上某確定位置）；節段設計標高； --由各梁段自重在 節段產生的撓度總和； --由張拉各節段預應力在 節段產生的撓度總和； --混凝土收縮、徐變在 節段引起的撓度； --施工臨時荷載在/節段引起的撓度； --使用荷載在 節段引起的撓度； --支架的變形值。

4、施工線形控制的結果分析

4.1梁段位移變化分析

此處以PZS46#墩為例來說明，選取幾個施工階段給出5#塊梁段的前端截面撓度對比，以頂板3個測點的平均值作為主梁軸線處的撓度變化量，并與理論值進行對比，方向以向上為正，向下為負，單位為mm，具體結果見表1。同時，其實測值與理論值的撓度歲施工階段變化過程列于圖1所示。

從表1中可以看出，隨著施工階段的前進梁體前端截面的位移處于波動中，澆筑完混凝土后梁端整體下撓，然后在預應力筋張拉后，梁端又會出現抬升現象，如此反復直到合攏。張拉預應力筋產生的上撓效應，也隨著施工的推進逐漸變小。這主要是因為隨著梁段的延伸，每一段張拉的預應力筋變得越來越少，懸臂越伸越長，施工積累的變形也越來越大，導致預應力效應也越來小。相應的，梁段的下撓程度也越來越大。從該些圖表中還可以發現，每一梁段撓度變化趨勢，理論與實測位移變化趨勢基本一致，但是數值上還是存在著較大的誤差，只有當前階段的位移變化理論值與實測值較為一致，最大的理論與實測值誤差只有1.1mm，處于正常范圍內。而當后續梁段施工時，當前梁段的位移變化理論值與實測值之間的偏差逐漸增大，最大的誤差巳經達到了 4.1mm。此外，可以看出，理論值普遍要比實測值大，理論值一般在3～5mm之間，而實測值，除去初始截面，一般在4mm之內。兩者的誤差產生的原因，主要可能是由于模型模擬、荷載情況等與實際工程有所偏差，荷載情況等受施工中施工荷載等因素影響較大，以及人員與儀器操作中出現的一些誤差所導致。

4.2標高預測與結果

對后續梁段標高進行預測，選取一些結果表2所示。

通過現場結果的監測反饋，依據文中的標高預測法進行下一節梁段底板支模高度的預測，隨時調整控制，以保證施工質量。

5、結束語

對于線形監測可以發現，雖然由于模型仿真方面以及實際施工荷載等因素的影響，導致理論與實測值有一定的偏差。但是通過不斷的反饋調節，預測下一節段的標高進行施工控制，從結果可以看出位移監測控制還是取得了很好的效果，橋梁基本上達到了設計的線形。