淺析連續(xù)梁懸灌法施工線形監(jiān)控

黃金

（中鐵三局集團華東建設(shè)有限公司，江蘇南京 210000）

淺析連續(xù)梁懸灌法施工線形監(jiān)控

黃金

（中鐵三局集團華東建設(shè)有限公司，江蘇南京 210000）

針對預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋線形監(jiān)控，結(jié)合寧天城際軌道交通一期工程跨馬汊河大橋工程實例，對懸灌法施工階段線形監(jiān)控的實施措施進行分析總結(jié)。

預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁 懸灌法 掛籃 線形監(jiān)控 總結(jié)

1 引言

隨著鐵路及輕軌發(fā)展日趨成熟，大跨度橋梁的結(jié)構(gòu)形式不斷變化，預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋已十分普遍，懸臂澆筑也成為比較普及的施工工藝。日本預(yù)應(yīng)力混凝土工業(yè)協(xié)會《關(guān)于預(yù)應(yīng)力混凝土長大橋梁的調(diào)查研究報告》指出，1972年后建造的跨境大于100m以上的橋梁近200座，其中懸灌法施工占80%左右。然而由于在施工階段橋梁實際參數(shù)與設(shè)計時不同以及施工階段多、過程耗時長，橋梁的成橋線形與設(shè)計目標(biāo)仍存在一定偏差。

當(dāng)各個工況結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)與設(shè)計不符，而又不能及時識別引起控制目標(biāo)偏離真正原因時，必然導(dǎo)致在以后節(jié)段施工中采取錯誤的糾偏措施，引起誤差累計，使實際結(jié)構(gòu)與原設(shè)計不符。所以必須通過施工過程的控制以及線形調(diào)整來獲得預(yù)先設(shè)計的幾何線形，線形監(jiān)控是解決此類大跨度橋施工問題的重要措施。

圖1 橋梁立面圖

圖2 監(jiān)測點位置布置示意圖

表1 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁懸臂澆筑允許偏差（mm）

2 施工階段線形監(jiān)控理論及方法

2.1 工程概況

寧天城際軌道交通一期工程跨馬汊河大橋（66+110+63m）為三跨預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋，橋梁全長239m，其主跨跨度為110m。本橋梁為單箱單室、直腹板、變截面結(jié)構(gòu)，掛籃結(jié)構(gòu)形式采用菱形掛籃（如圖1所示）。

2.2 監(jiān)控理論

施工階段線形監(jiān)控目標(biāo)有兩個：一是確保施工中結(jié)構(gòu)的安全，使結(jié)構(gòu)關(guān)鍵截面應(yīng)力控制在允許范圍內(nèi)，并保證其有足夠的強度和穩(wěn)定性；二是確保線形符合設(shè)計要求，減少橋梁次內(nèi)力和裂縫的產(chǎn)生，使橋梁在后期營運時處于良好受力狀態(tài)，延長橋梁壽命。

預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋線形監(jiān)控是一個“預(yù)告→施工→監(jiān)測→分析→修正→預(yù)告”的循環(huán)過程，使結(jié)構(gòu)標(biāo)高在規(guī)定的時刻與設(shè)計標(biāo)高的偏差在允許范圍內(nèi)，可以保證成橋后良好的設(shè)計線形。

2.3 線形監(jiān)控主要影響因素

施工過程中影響橋梁結(jié)構(gòu)線形及內(nèi)力的因素主要由以下幾方面：懸臂施工掛籃的選擇、臨時支墩的設(shè)置、預(yù)應(yīng)力筋的定位、立模標(biāo)高預(yù)測、合龍技術(shù)措施、體系轉(zhuǎn)換工藝、施工臨時荷載、混凝土徐變、日照溫差影響等。

除以上影響因素之外，還有以下幾個方面：①施工過程的穩(wěn)定性和可靠性，如斷面尺寸混凝土方量等應(yīng)嚴(yán)格控制。②預(yù)應(yīng)力施工中預(yù)應(yīng)力筋張拉力值及伸長量控制在誤差范圍內(nèi)。④按照施工方案及標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格控制，包括掛籃錨固點加固、掛籃預(yù)壓等，減少掛籃變形的不確定性、控制穩(wěn)定合理的撓度變形。

2.4 線形控制程序

在施工過程中，要使線形達到良好的效果，應(yīng)進行多方面的工作，首先認(rèn)真了解圖紙，理解設(shè)計思想及參數(shù)，其次做好測量與實驗工作，并采集有效合理的數(shù)據(jù)，最后對數(shù)據(jù)進行數(shù)學(xué)或物理處理，進行結(jié)構(gòu)分析計算，預(yù)測下一同等工況施工誤差，根據(jù)預(yù)測結(jié)果，調(diào)整下一梁段預(yù)拱度，確定立模標(biāo)高。

（1）首先為了保證箱梁高程施工精度，通過現(xiàn)場實測，及時準(zhǔn)確地控制和調(diào)整施工中發(fā)生的偏差值。選用高精度水準(zhǔn)儀，高程控制以Ⅱ等水準(zhǔn)高程控制測量標(biāo)準(zhǔn)為控制網(wǎng)，箱梁澆筑以Ⅲ等水準(zhǔn)高程精度控制聯(lián)測，并應(yīng)在岸邊設(shè)立永久性點，以便隨時校核。

（2）梁體標(biāo)高觀測步驟。

①立模理論標(biāo)高計算：箱梁理論立模標(biāo)高的計算是做好監(jiān)控監(jiān)測的基礎(chǔ)。一般情況，在計算立模標(biāo)高的同時應(yīng)給出結(jié)構(gòu)三條高程曲線：設(shè)計曲線、目標(biāo)曲線和預(yù)拱度曲線。預(yù)拱度曲線計算應(yīng)考慮施工階段、自重、溫度、收縮徐變和預(yù)應(yīng)力等作用及所采用的結(jié)構(gòu)材料參數(shù)應(yīng)按試驗室實測數(shù)值，比如彈模E和容重γ等參數(shù)。

②箱梁節(jié)段施工：根據(jù)監(jiān)控單位提供的箱梁立模標(biāo)高進行施工。

③階段測量：本橋每個節(jié)段施工分四個環(huán)節(jié)測量：第一階段：掛籃移動后，測現(xiàn)澆段高程；第二階段：混凝土澆筑前，觀測立模高程；第三階段：張拉預(yù)應(yīng)力之前，測現(xiàn)澆段高程；第四階段：張拉預(yù)應(yīng)力之后，測現(xiàn)澆段和已澆段高程；測已澆段主要是分析線形。

④數(shù)據(jù)處理及預(yù)測分析：根據(jù)對比情況調(diào)整參數(shù)給出下一節(jié)段箱梁的立模標(biāo)高，分析數(shù)據(jù)具體考慮的影響因素包括：掛籃變形誤差、橋面臨時荷載影響、結(jié)構(gòu)剛度誤差、溫度影響、張拉預(yù)應(yīng)力誤差及模板定位誤差。

⑤實際立模標(biāo)高：監(jiān)控單位在分析處理測量數(shù)據(jù)之后，發(fā)出立模指令。

⑥主要監(jiān)控精度：見表1。

當(dāng)施工節(jié)段線形監(jiān)控以上項目偏差大于允許偏差時，應(yīng)及時對原因進行分析并糾正。

2.5 線形監(jiān)控措施實例

2.5.1 測量監(jiān)控

①以平面水準(zhǔn)控制點D052、D053作為平面導(dǎo)線和水準(zhǔn)控制網(wǎng)，并定期與其他控制點聯(lián)測校核。

②確定測量斷面點數(shù)及次數(shù)，根據(jù)模板形式及固定方式在每一斷面測5個點，并分別在立模，澆筑前后，張拉后，移掛籃后等各工況下進行測量相應(yīng)點高程，制定了適合主橋使用的記錄表及匯總，對觀測數(shù)據(jù)及時分析并上報，考慮全面，根據(jù)確定下一節(jié)段標(biāo)高調(diào)整值。

③對各節(jié)段監(jiān)測點進行保護（如圖2所示）。

2.5.2 掛籃變形控制

本橋所采用的掛籃為菱形掛籃，特點是：整體移動便捷，操作方便；單套掛籃重55t，掛籃重與梁重比值是0.39（滿足規(guī)范0.3～0.5的要求）。無平衡配重，后錨利用精軋螺紋鋼和扁擔(dān)梁反壓錨固在箱梁頂板上。在使用前對掛籃進行預(yù)壓，觀測其變形，此觀測為以后各梁段標(biāo)高控制提供了重要依據(jù)。

2.5.3 預(yù)應(yīng)力控制

除掛籃外，預(yù)應(yīng)力是對線形控制影響比較大的因素之一，預(yù)應(yīng)力控制的好壞與最終線形有直接關(guān)系，因此我們對此做好合理控制。

①對于張拉設(shè)備按照校驗頻率做好檢驗，如發(fā)現(xiàn)異常及時重新檢驗或校正。②張拉時按張拉先后順序，遵循先縱向后豎向最后橫向、先長束后短束的張拉原則。③張拉采用“雙控”，伸長量誤差控制在允許范圍之內(nèi)。④由于集中預(yù)應(yīng)力對混凝土的徐變產(chǎn)生很大影響，加上高標(biāo)號混凝土，早期強度比較快，彈性模量不穩(wěn)定，在滿足張拉強度前提下，盡量保證各節(jié)段張拉時的混凝土狀態(tài)處于相同水平時張拉。

2.5.4 合龍段施工

在合龍段施工牽扯到全橋的體系轉(zhuǎn)換過程，是全橋影響線形的最關(guān)鍵環(huán)節(jié)，必須做好分析，設(shè)計合理的施工方案。

合龍段施工過程是一個由懸臂到連續(xù)的過程。在體系轉(zhuǎn)換過程中，梁體正負彎矩區(qū)發(fā)生交換及大小改變，因此撓度也隨之改變。

①首先必須依據(jù)設(shè)計圖紙詳細制定施工方案，嚴(yán)格執(zhí)行施工方案各項步驟。②在節(jié)段施工至最后幾段時，及時針對邊跨現(xiàn)澆段高程調(diào)整設(shè)計標(biāo)高，保證合龍段施工前，兩端高差在偏差允許范圍之內(nèi)。③懸臂梁段受溫度變化的影響產(chǎn)生縱向伸縮，導(dǎo)致合龍段施工過程受到張拉或壓縮的應(yīng)力影響，因此在澆筑前應(yīng)將兩端懸臂臨時鎖定，臨時形成剛性支撐，保證合龍段混凝土質(zhì)量。本橋外鋼性支撐采用兩36c工鋼組成，內(nèi)支撐采用7束預(yù)應(yīng)力鋼絞線臨時鎖定。合龍段澆筑在夜晚溫度最低時進行。

在項目部全體人員的共同努力下，跨馬汊河梁橋順利合龍，合龍前各項偏差均在規(guī)范偏差允許范圍以內(nèi)，整體成橋后線形與設(shè)計目標(biāo)值吻合，并得到了業(yè)主的表彰。

3 結(jié)語

線形控制在懸臂澆筑施工中占據(jù)著舉足輕重的地位，其影響因素涉及到施工中各個環(huán)節(jié)的控制情況。線形控制既能保證成橋后良好的線形，而且在撓度分析的同時進行應(yīng)力分析可以有效地指導(dǎo)施工，并能有效保證施工質(zhì)量。

筆者認(rèn)為只要注意以上控制措施，把握住關(guān)鍵環(huán)節(jié)，針對幾個關(guān)鍵環(huán)節(jié)提前制定專項施工方案，嚴(yán)格落實施工措施，做好日常的監(jiān)測分析工作，就一定能達到良好的線形控制。

［1］雷俊卿.橋梁懸臂施工與設(shè)計［M］.人民交通出版社，2000.

［2］葉見曙.結(jié)構(gòu)設(shè)計原理（第二版）.人民交通出版社，2009.