短線法節段拼裝橋梁線形控制方法和拼裝誤差調整措施

董曉兵 邱景奎 曾玨博

（1.中鐵大橋科學研究院有限公司， 武漢 430000）

（2.重慶親禾生態環境科技有限公司， 重慶 401120）

節段預制拼裝技術目前應用逐漸廣泛。與現澆混凝土橋梁相比，橋梁采用節段預制拼裝將一部分工作量轉化為工廠化生產，大大縮短工期、減少成本，同時質量易保證、交通影響小、環境污染少。工廠化節段預制生產，基本上可以總結為兩大類：長線法和短線法。兩種工藝的方法不同，其線形控制也有差別。長線法設置與跨長相當的預制臺座，通過控制臺座底模的線形來控制預制梁的線形，此預制方法占地面積大，對地基承載能力要求高。短線法是將梁體劃分為若干梁段，借助固定端模和匹配梁，在臺座上逐節段匹配，直到預制完成所有梁段，通過控制每個梁段的坐標從而控制梁體線形[1]。相對于長線法，短線法有著更高的工作效率和更廣泛的適用性。

1 短線法坐標轉換思路

短線法節段預制線形控制需要整體坐標轉換局部定義坐標。第一步：確定預制線形整體坐標系，計算出整體坐標系中各節段箱梁的接縫中心線上的理論坐標；第二步：確定各個局部坐標系的方向余弦；進行坐標轉換，并將各接縫的控制點的整體坐標轉換為相應的局部坐標；第三步：計算同一節段在不同坐標系中的坐標，每一節段梁從現澆位置移動到匹配位置的位移量。

節段局部坐標系的建立[2]如圖1 所示，Mi、Ri為第i 條接縫上的點，Mi處于中線上，Ri為右端點，Mi、Ri在預制線形整體坐標系下的坐標值為（XMi,YMi,ZMi）、（XRi,YRi,ZRi）。

圖1 節段整體坐標與局部坐標系

在整體坐標系中，第 i 節段局部坐標系 x 軸的坐標向量為 xi=（XMi-1-XMi,YMi-1-YMi,ZMi-1-ZMi）T，y 軸的坐標向量為yi=（XRi-XMi,YRi-YMi,ZRi-ZMi）T，z 軸的坐標向量為zi=yi×xi。x 軸的方向余弦為l1、m1、n1，y 軸的方向余弦為l2、m2、n2，z 軸的方向余弦為l3、m3、n3，則局部坐標3 個坐標軸的方向余弦為：

局部坐標系中的坐標（x,y,z）變換到整體坐標系下的坐標(X,Y,Z)：

將整體坐標系中的坐標（X,Y,Z）變換到局部坐標系中的坐標(x,y,z)：

以上兩式中（X0,Y0,Z0）為局部坐標系原點在整體坐標系中的坐標值。

2 預制階段線形控制方法

首片節段箱梁精確定位澆筑完成后，通過活動端的模板調節，使首片節段箱梁的坐標轉換到所需要的匹配位置的線形上，使緊鄰的節段箱梁達到設計所需的線形要求。以此類推，待澆筑完成后匹配的活動端模上的節段箱梁搬運到存放位置，固定端模上澆筑完成的節段箱梁搬運到活動端模板上再次定位，直至完成最后一榀節段箱梁。在節段預制過程中會出現誤差，所以需要對高程、軸線進行不斷調整、消除誤差，并通過每榀節段箱梁兩端的寬度控制整跨的長度，使其不偏離設計要求。

3 拼裝階段線形控制方法

3.1 拼裝前需要采集數據：

采集所需要拼裝跨的墩頂塊6 點的坐標數據，以及實測墩頂塊6 點到最近邊緣的距離；并實測出首榀和最后一榀節段箱梁的頂板截面尺寸，為拼裝精確定位提供必須條件。

3.2 拼裝過程中的控制：

先將所需要拼裝的節段箱梁，在節段預制過程中采集的局部坐標系中的數據轉換為大地坐標系的數據，得到理論拼裝數據，通過實際墩頂塊所定位的數據進行調整，將6 個控制測點的實測安裝坐標值與理論安裝坐標值進行對比，計算每個梁段控制點的誤差。如果誤差未超過限值，可以繼續安裝。如果誤差超限，將誤差均分到剩余的梁段進行調整。根據誤差大小提供相應的調整建議。如果確認下一步拼裝時有必要進行調整，則提供誤差調整措施。

4 拼裝階段誤差調整措施

4.1 節段箱梁誤差調整措施：

（1）采用環氧樹脂墊片調整，該方法可用于調整軸線和標高誤差。采用環氧樹脂墊片調整是比較普遍性的方法，該方法優點在于快捷、方便，在節段箱梁偏差較小時使用，粘結劑的厚度應根據墊片厚度進行相應調整。一般使用的環氧樹脂墊片的厚度為3mm 至6mm，設置部位為梁段間腹板與頂板或底板相交，且沒有預應力孔道的部位。環氧樹脂墊片的強度要求不低于混凝土強度。但使用環氧樹脂墊片調整的弊端是增加了接縫的寬度，使接縫間結構膠的用量增加，所以誤差調整中盡量避免過多使用環氧樹脂墊片。

圖2 梁段立面高程調整示意圖

圖3 梁段平面軸線調整示意圖

（2）臨時預應力張拉力調整

該方法可用于剛構拼裝過程中的標高調整，該方法通過調整上下緣臨時預應力值來實現誤差調整，粘結劑的厚度同樣應相應調整。但該方法極少使用，因為該方法效果不算很明顯。

（3）調整天車松鉤載荷力

該方法是最有效的高程調整方法，效果非常明顯，通過架橋機天車松、放直接進行調整，在誤差較大時使用。

（4）匹配面打磨

匹配面打磨的方法是在誤差極大的情況下進行使用的，對高程、軸線的調整是最明顯的；但該方法需要投入大量人力、物力、耽誤工期，極少使用在拼裝過程中。

（5）增設濕接縫

該方法主要是為了精確定位首榀節段箱梁，該方法必須在不影響整體結構且在設計同意下的情況下才能使用。

5 結語

本文主要介紹了短線法施工的六點法控制理論、節段預制和拼裝控制思路以及誤差調整的措施。在后續的研究應用中，應進一步加強對施工技術與監控技術的研究和探索，保證施工和監控的規范、科學，推動節段拼裝橋梁的進一步發展。