連續梁橋懸臂施工澆筑中撓度控制探討

劉斌

摘 要：連續梁橋懸臂施工時，撓度控制將直接影響連續梁橋線形狀態的正常使用。文章結合近些年參與建設的幾座連續梁橋施工的經驗，主要闡明了在施工階段采用掛籃懸臂澆筑法影響了撓度控制的一些主要因素，從而保證連續橋梁合攏后正常運營期間的線性結構達到設計要求。

關鍵詞：懸臂澆筑；撓度；施工控制

1 概述

線性控制是現代連續梁橋施工控制的主要任務之一。隨著建筑技術的進步和發展，施工機械化程度的提高，加上計算機分析橋梁結構的施工控制使用，懸臂施工法已成為現代連續梁橋施工最主要方法之一。該工法監控的主要任務是應力和變形，只有合理確定懸臂施工階段的撓度和應力，才能保證結構在一定的時間內達到理想的設計要求。現結合這幾年修建的幾座連續橋梁經驗，探討一下連續梁橋在使用掛籃施工時，如何計算連續梁橋懸臂施工階段的撓度及影響懸臂施工撓度控制的因素，從而為以后類似的施工提供一些借鑒。

2 連續梁橋懸臂澆筑施工撓度的計算

為了彌補施工過程中的變形，底模的控制高程在施工過程中不等于橋梁設計標高。計算公式如下：

H=H設+f施+f掛籃 （1）

式中：H為澆筑段立模高度；H設為構件設計標高；f施為施工i節段時混凝土澆筑前i梁段以及后續澆筑各段的總撓度（可由計算軟件自動生成）；f掛籃為本節段的掛籃變形值。

標高控制點要及時測量澆筑后的混凝土，主要用于檢驗已澆構件狀態，以便修正結構標高參數計算值，準確調整和優化橋梁線形，使成橋后的標高更加接近理論設計值。

連續梁采用后張法預應力施工的各節段必須進行控制高程的測量，主要是掌握預應力施加后的上拱度，目的也是檢驗已澆構件狀態，從實測數據中分析與理論計算值的不同，從而了解預應力施工中是否存在誤差，模擬過程是否合適，如何計算預應力損失，以決定預應力理論值是否修改。懸臂梁法用于連續梁橋施工時，必須考慮溫度效應、混凝土收縮徐變、施工荷載引起的下撓變形，所以每段總撓度懸臂結構高程計算公式：

H=H設+fi+fiy+f掛籃+fx+0.5fP （2）

式中：H為待澆筑段主梁前端底模標高；H設為構件設計標高；fi為擬施工節段以及后續澆筑各段自身靜載對該點標高的影響值；fiy 為本節段和后續節段縱向預應力束張拉后對該點標高的影響值；f為i節段的掛籃變形值；fx為徐變、收縮、溫度、體系轉換、二期恒載、施工荷載對該點標高的影響值；fP為靜活載作用下產生的下撓值。

3 連續梁橋懸臂澆筑施工撓度控制的影響

3.1 掛籃變形

掛籃是懸臂施工中的主要設備，掛籃系統的變形對懸臂梁的撓度控制起著重要作用，在懸臂澆筑過程中不可忽視。該設備的變形主要由混凝土自重作用下吊籃的彈性變形和連桿松動引起的幾何變形組成。一般來說，彈性變形可以用空間有限元程序計算掛籃設備在各梁段施工時的變形，進而通過繪制變形和梁段重量所對應的關系曲線來掌握，而幾何變形由于多因素的影響，增加了預定難度。然而，變形仍然是可控的。掛籃系統一般的變形可以參照預壓試驗數據，預測應基于對梁的變形數據分析的具體施工，這表明預拋高掛籃梁段，錯誤的預測值將直接影響偏轉的絕對誤差和相對誤差。此外，通過預壓過程可以充分了解設備的彈性變形和幾何變形，對施工過程中吊籃底模高度的調整具有重要的參考價值。同時，為了減小幾何變形的測量誤差，施工單位必須對掛籃進行有效緊固。

3.2 彈性模量

混凝土的彈性模量對結構分析的價值十分重要，而在施工現場測出的彈性模量要與實際梁段構件的相一致，這基本上是無法實現的。通常試驗測出來的混凝土彈性模量數值都要偏大些。因此，建議計算撓度時混凝土彈性模量應盡量采用設計規范值。

3.3 構件尺寸

結構物的實際尺寸和設計值可能存在一定的誤差，諸如施工放樣，模板跑模引起的誤差，這種偏差就會使得與采用理論尺寸計算出的幾何特征值存在差異。所以要在截面施工完成后檢驗截面大小，并根據實際混凝土的用量和鋼材的用量來計算結構實際重量，以便及時調整結構截面的幾何特性和恒載用于計算。

3.4 定位預應力管道

后張法預應力施工是懸臂法澆筑連續梁控制的關鍵，也是影響后期運營階段箱梁結構下撓的主要因素。根據國內外長期對大型橋梁監控量測的結果，預應力損失是引起結構下撓的最直接原因，而事實證明預應力管道定位誤差會使預應力損失成幾何倍數增長。因此預應力管道應盡量采用“井”字型鋼筋支架定位，力求準確。

3.5 預應力張拉

對于連續梁橋，縱向預應力梁體通常采用兩端張拉方式，這樣能最大程度地減小預應力損失，使實際施加的預應力與理論接近，降低橋梁在后期使用過程中的下撓。因為在實際的操作過程中完全實現同步張拉是非常困難的。因此，為了保證預應力混凝土設計的張拉效果，應加強對預應力張拉控制技術的培訓，有條件的單位最好采用全自動智能張拉的設備。

3.6 預應力管道摩擦系數

預應力管道摩擦系數影響預應力損失。根據結果表明，摩擦系數對撓度的影響非常小，摩擦系數如果增加了一倍，僅會造成最大的懸臂梁段下撓1cm左右。

3.7 混凝土收縮

影響混凝土收縮徐變的因素很多，因此有必要對混凝土的加載時間、臨時荷載和永久荷載進行估算。根據混凝土養護期內控制點標高的變化，得到實際結果。

4 施工控制中誤差調整

工程施工過程中，可以采用影響矩陣法、灰色預測法、卡爾曼濾波、小跨徑連續法、參數識別法等方法調整誤差進行施工控制，以便得到較為理想的橋梁線形。其中，參數辨識法是最常采用的方法，該法主要通過分析結構的實際狀態與理想狀態的偏差，用誤差分析理論來確定或識別引起這種偏差的主要設計參數的誤差，經過設計參數誤差的調整來控制橋梁結構的實際狀態與理想狀態之間的偏差，使結構的成橋狀態與設計盡可能一致。雖然各種施工方法可以用來計算每個施工階段的預拱高度和撓度，但實際的橋梁調整可能依然無法達到理想效果。這主要是由于結構參數、截面尺寸、材料的彈性模量、溫度、徐變等因素引起的各種參數誤差計算不能全部掌控，與計算模型還會存在一定偏差，這就需要廣大工程人員繼續努力探索，積累更多的經驗數據以便對施工誤差進行更加精確的調整。

5 結束語

綜上所述，連續梁橋懸臂施工撓度的線性控制，主要是嚴格地按設計圖紙組織施工，精確地監控量測和驗證，采用先進的設備及時消除施工中產生的各種誤差，并根據實際檢測數據調整掛籃各控制點參數，提前設置預拱度，最后才能得出令人滿意的結果，從而保證施工的順利的進行，為后續工作的開展提供保障。

參考文獻

[1]劉來君，賀拴海，宋一凡.大跨徑橋梁施工控制溫度應力分析[J].中國公路報，2014，1（1）：21-24.

[2]楊懷，黃偉平.增江大橋懸臂施工掛籃的設計與施工[J].公路與汽車，2011，1（1）：5-8.

[3]徐永明，李堅.大跨徑預應力混凝土橋梁施工控制[A].中國土木工程學會橋梁與結構工程學會[C].2015（2）：31-34.

[4]李國平，劉鍵.大跨連續梁橋線形最優施工控制的理論方法[J].華東公路，2012（2）：22-24.