淺談預應力連續剛構橋線形控制

廖尚佳

摘要：大跨徑多跨連續剛構橋懸臂施工中的撓度控制直接影響整個橋梁的外觀線形。

關鍵詞：連續剛構；懸臂澆筑；線形控制

一、概述

大跨預應力連續剛構橋多采用節段懸臂施工方案，由于施工中各節段的受力體系及所受荷載都在不斷變化，橋梁的內力狀態和變形都比較復雜。如控制不當，將給橋梁施工安全，外觀線形、可靠性、行車條件等方面帶來不利影響。就成橋線形而言，由于不合理的節段立模標高設置，可能導致合攏時兩懸臂端高差過大，影響合攏精度，使得線形起伏過大，影響行車舒適等。因此線形控制工作是十分重要的。

二、線形控制方法

在橋梁懸臂施工中，最困難的任務之一就是施工撓度的計算與控制。而影響撓度的因素較多，主要有掛籃的變形、節段自重、預加應力的大小、施工荷載、混凝土收縮與徐變、日照和溫度變化等。

施工節段的立模標高可參考下式確定：

式中：Hi -i節段前端點立模標高；

H0 -i節段前端點設計標高；

fi自重-i節段自重（含該節段預應力張拉）所產生的原結構撓度；

fi后期-i節段以后各節段在施工過程中產生的撓度；

fi徐變-i節段混凝土在今后由徐變產生的撓度；

fi掛籃自重-i節段施工時，由掛籃、模板等自重產生的撓度；

fi掛籃變形-i節段施工時，掛籃彈性變形產生的撓度；

fi溫差-i節段施工時，由日照、箱梁不均勻溫度場引起的撓度；

從上式中各參數意義可以看出，要想很好的控制撓度，必須施工過程中作好撓度監控。只有在施工中作好撓度觀測，才能為立模標高提供準確的依據，進而控制整個梁體的線形。

三、施工實例

東莞市蘆村特大橋中堂水道主橋為75m+120m+75m預應力混凝土連續剛構雙幅橋，采用三向預應力體系，梁底按圓曲線變化。梁體截面為單箱單室，單幅頂板寬15m，底板寬7m，0#段根部梁體高6m，跨中高2.5m。T構分17個節段，節段長分別為2.0 m，3.0m，3.5m。

1.理論計算

在懸灌施工開始前，我們首先對施工掛籃進行荷載預壓試驗，取得掛籃的最大彈性變形值。其后對每種節段長中最重節段和最輕節段在施工時的受力情況進行了分析，分別按掛籃就位綁扎鋼筋前、澆筑混凝土后，兩種工況對施工掛籃各吊桿、錨桿的受力進行了詳細計算。將計算結果匯總制表，報設計院和監控單位。設計院和監控單位根據我們所提供的數據進行了初步分析計算，得出大橋懸臂施工的理論預拱值。

2.施工撓度監控

①制定監控措施

在0#段施工完畢后，即在其頂板恢復中線，并利用全站儀建立高程控制點，作為主梁撓度監控的基準點。在主梁懸灌施工時，在T構的每個節段的前端點，三個腹板處布置三個高程觀察點，這樣既可以測量箱梁的撓度，又可以觀察箱梁是否發生扭轉變形。觀察點布置在離塊件前端10厘米處，采用Φ16鋼筋，埋設位置在箱梁翼板與承托交接處及箱梁內頂板與中腹板倒角交接處，上端鋼筋頭露出箱梁混凝土表面2～3厘米。在埋設鋼筋時，鋼筋下端必須立于模板上保持豎直，并焊在節段鋼筋網上固定。為了和其它預埋件區別，將觀察點的鋼筋頭磨圓，用紅油漆加以標記各高程控制點，并用混凝土包裹保護。

掛籃施工中在每節段澆筑混凝土前、澆筑混凝土后、張拉前、張拉后，采用精密水準儀配銦鋼尺（精度達到1mm）分四次抄平進行撓度觀測，每次觀測完畢后將數據報給監控單位。監控單位根據觀測數據向我方提供下一節段立模標高。

此外，T構在施工過程中每施工4個節段，將各墩頂和該懸澆節段的高程、中線進行一次聯測。

同時，為了減少人員觀測誤差的影響，我們抽調專人組成測量組，專門負責全橋的測量工作。

②控制觀測時間

在蘆村特大橋懸臂節段施工時，正值夏季高溫季節，日照溫差影響很大。我們前期在一天的不同時間段內進行了測量，通過數據分析發現：每天上午，陽光直射梁體右側；中午后，陽光直射梁體左側。這就造成單箱左右兩箱室溫差不一致，形成不均勻溫度場，從而引起箱梁同一截面上左右兩邊撓度變化不一致，使梁體發生扭曲，影響了測量精度。而當一天內氣溫變化幅度不大的時候，側撓度變化相對穩定。因此，為了減少溫差、日照對梁體撓度的影響，我們要求每次進行撓度觀測時必須在早上7點左右，氣溫相對較低的時候進行。

③控制張拉時間

在以往的預應力橋梁施工中，在施加預應力時，往往只參考混凝土的強度。只要混凝土強度達到設計要求，即開始張拉，而不參考混凝土的彈性模量。事實上，混凝土的彈性模量是否達標直接影響到兩個方面：即預應力的施加是否能夠達到設計要求、今后混凝土的徐變對整個結構的影響能夠達到設計要求。

基于上述考慮，在蘆村特大橋預應力張拉時間的確定，采用混凝土強度和混凝土彈性模量“雙控”進行。同時，在一天中氣溫較高時不得進行預應力張拉，以減少預應力損失。

④梁體內力監控

為了準確反映出施工中梁體內力變化與撓度變化之間的關系，并對比理論值與實際值的差別，在蘆村特大橋施工中，監控單位在每個T構的各特征節段都埋設了應變片。在每個節段的張拉前、張拉后均進行應力觀測。將觀測數據與撓度觀測數據共同分析。

3.數據分析

在經過上述施工控制和現場數據采集后，由監控單位對應力觀測數據和撓度觀測數據進行分析。監控單位采用廣州市政設計院的橋梁靜動力分析系統BRCAD對數據進行分析，通過與原理論計算值進行對比，調整預拱值。并對誤差產生的原因進行分析，對在后繼施工中需注意的事項提出要求。

4.控制結果

大橋合攏最大誤差15mm，箱梁頂面標高誤差最大24mm，滿足規范及設計要求。

四、結論

預應力連續剛構橋線形控制是一個龐大的系統工程，它貫穿與整個橋梁懸臂施工過程，歷時時間長，工作煩瑣艱苦，對施工現場管理和技術控制的要求都非常高。只要建立完善的施工控制系統，就可圓滿的完成工作。

參考文獻：

[1]雷俊卿.橋梁懸臂施工與設計.北京：人民交通出版社，2000.

[2]馬保林，李子青.高墩大跨連續剛構橋.北京：人民交通出版社，2001.