淺析大跨連續剛構橋懸臂澆筑施工線形控制

劉 勝

(貴州路橋集體有限公司)

0 前 言

目前在橋梁工程中大跨度混凝土連續剛構橋主要采用的是懸臂施工的技術，施工控制作為整個施工技術中主要的組成部分，在大跨連續剛構橋的施工過程中已經是一個的關鍵部分。為了保證在施工過程中橋梁的結構安全和良好的施工質量，確保成橋后橋梁結構具有滿足要求的幾何線形和內力狀態，整個橋梁施工過程中必須對橋梁的內力和線形進行監控，建立一套科學有效的計算方法和監控理論系統是實現監控的關鍵。由于大跨徑連續剛構橋的施工過程中采用懸臂澆筑技術，同時由于橋梁的連續孔的數量多以及跨徑大，在橋梁施工過程中考慮如何有效地對橋梁進行施工控制在確保橋梁項目結構的安全性、大橋的成功進行合攏以及在成橋時符合工程設計要求的受力情況和線形狀態等方面是必不可少的。

1 橋梁懸臂施工控制

目前連續剛構橋工程中在施工階段進行控制主要包含內力控制和變形控制兩個方面的內容。內力控制是指通過對涉及橋梁結構應力狀態的主要設計指標進行科學合理的控制并對橋梁中預應力鋼筋的應力進行調整，控制橋梁的實際情況與設計情況下的應力偏差在工程允許的范圍內，從而確保橋梁結構的安全。變形控制就是對橋梁箱梁的橫向位移以及豎向撓度進行合理的控制，如果存在較大的偏差的情況時，則應該對出現的偏差進行計算分析同時提出有效的調整方案。

對于通常進行分節段懸臂澆筑施工的大跨度連續剛構橋而言，施工控制就是在施工過程中根據監測所得到的結構參數值進行施工階段的分析計算，以此來確保成橋后合攏段兩懸臂端標高和橋面線形的相對偏差小于等于設計規定值，保證橋梁的結構內力狀態滿足工程設計的要求。

2 線性控制的施工控制方法

對大跨連續剛構橋懸臂澆筑施工線形控制的方法主要有兩種:前進分析法和倒退分析法。

(1)前進分析法

在橋梁工程中前進分析法指按照大跨度連續剛構橋進行懸臂澆筑施工的順序，依次進行各施工階段結構的位移和內力計算。采用前進分析法時，邊界約束、結構形式、荷載形式會隨著施工過程的推進會發生不斷的變化。在前期由于橋梁結構出現的徐變現象，其幾何位置也在不斷的發生變化，所以本次施工階段進行結構位移和內力分析是以前一階段橋梁結構的狀態為分析基礎。因此前進分析法能夠很好地對大跨連續剛構橋梁結構的的實際澆筑施工過程進行模擬。

(2)倒退分析法

對于進行分段施工的大跨度預應力混凝土連續剛構橋，為了使橋梁在施工結束后的整個結構可以保持設計線形狀態，在施工過程中可以通過設置一定的預拱度的方法來實現這個目的。確定橋梁的預拱度需要對橋梁結構施工后的理想狀態非常清楚，也就是使橋梁成橋狀態的受力性能和線形狀態能夠滿足工程設計的相關要求。采用倒退分析法就是依據結構的倒拆來有效的解決這個問題。

3 懸臂澆筑施工線性控制實例分析

某橋梁項目是渝黔高速公路工程中的一座特大預應力混凝土連續剛構橋。該橋梁主橋橋型為三跨連續剛構橋，跨度分別為122 m，210 m 以及122 m，主梁的形式是變高度單箱單室薄壁寬箱梁結構，箱梁底寬11.0 m，頂寬22.5 m，梁體混凝土標號為C55，設置三向預應力，梁高按半立方拋物線變化，邊跨支架和中跨跨中現澆段梁的高度為4.0 m。在橋梁進行懸臂澆筑施工線形控制的計算分析過程中，計算分析模型的建立是極其重要的，這種橋梁分析模型應該考慮到以下幾個問題:①應該考慮到預應力在各個梁截面上不同位置的分布情況;②能夠真實有效的反映出各個橋梁施工梁段的幾何狀態，減小梁段的幾何形態出現的誤差，將其對施工線性控制產生的影響降到最低;③模型可以合理的反映橋梁施工時所有可能產生的計算工況。

3.1 計算假定

在建立結構計算分析模型過程中需要對連續剛構橋的梁構件采取一定的簡化:①每個施工階段內混凝土澆筑都非常均勻，內部沒有出現缺陷，考慮混凝土的徐變和收縮的影響;②在橋梁結構的正常工作狀態下僅考慮出現的小變形和小位移;③通過錨具對箱梁施加預應力，該過程不考慮預應力的損失。

3.2 荷載處理

在進行有限元計算過程中，橋梁的自重通過對結構的重度進行定義來考慮重力，施工機具的自重、掛籃的自重和人的荷載簡化為當前施工節段作用在頂面的的集中荷載。將施加的預應力假定為外荷載，在梁截面放置錨具的部位施加外荷載來實現預應力的加載，其值為張拉預應力的大小減去相應的各項預應力損失。

3.3 節段立模標高的確定

在建立完正確的模型和合理的性能指標后，則應該根據控制參數和設計參數，考慮連續剛構橋梁的狀態、施工荷載、二期恒載、施工工況、活載等，輸入到前進分析的系統過程中。從前進分析過程中能夠獲得結構依據施工順序進行施工時每階段的撓度和內力以及最終成橋狀態的撓度和內力。然后假設成橋時橋梁狀態為理想狀態進行橋梁結構的倒拆分析，得出橋梁施工各階段的立模標高以及混凝土澆筑前和澆筑后、鋼筋張拉前和張拉后的設計標高。

3.7 施工線形控制的實現

依據有限元模型的分析結果按照最優控制理論對箱梁的立模標高進行了有效控制和合理調整優化，對施工過程中的應力變化和變形進行了實時監測。表1 為1#墩中跨各梁段的施工標高控制結果示意圖，懸臂澆筑施工階段各節段梁的實測值和計算值的誤差均能夠滿足施工精度的要求。三個合龍段的相對高差都在2.0 cm，在允許值范圍內，中跨合攏時理論標高和實測標高相差1.2 cm。成橋后跨中點的預拱度為34.6 cm，為橋梁在使用階段可能發生的變形做好了撓度儲備，該橋梁的最終成橋線形非常好。

表1 施工階段標高控制表(單位:m)

續表1

4 結束語

依據大跨度連續剛構橋的結構設計與工程施工的特點，建立適合連續剛構體系的物理力學模型來對整個橋梁的施工過程進行撓度和標高控制，依據在施工過程中的監測得到的結構指標來分析施工階段的橋梁受力情況以及線性狀態，就能很好的保證大跨度連續剛構橋的施工質量。

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