市域鐵路節段梁短線法預制線形控制調整技術

(中鐵十六局集團第四工程有限公司，北京 101400)

節段箱梁短線法施工，每孔梁梁段都在單個預制臺座上依次完成澆筑，根據進度安排在預制場設置多個臺座，各臺座同時進行預制。預制時，首段預制梁采用一端固定、一端活動的端模預制施做，剩余梁段的一端與成型的前一段活動端模匹配施做，以保證連接梁段的拼接精度。當澆筑后的梁段經養護、拆模后，若存放或強度達不到運走條件時，使用底模小車將匹配梁走行至臨時養護區域，同時，新澆梁段由底模臺車移出并用作下一個梁截面的匹配端，以完成下一個梁截面的預制施工，并按此順序完成所有梁段的施工。

短線法預制除了分不同的節段預制，最重要的是在預制過程中考慮線形參數。因此，在預制拼裝過程中，應加強線形控制，確保拼裝精度，滿足成橋線形要求。

1 工程概況

鄭許市域鐵路高架橋長27.57km，共設計30m 梁640 孔，25m 梁96 孔，共736 孔，8 640榀節段梁。節段梁劃分標準段、過渡段、梁端段3 種，最重節段為梁端段，重量為49.4t。不同梁長的節段組成見表1。節段梁截面如圖1 所示。

表1 不同梁長節段組成情況

2 三維線形控制方案

2.1 三維線形控制的基本思想

根據結構力學原理，幾何體系（包括結構本身的形式、結構具體的尺寸和設計形狀、受外界的約束條件及其方位等）一定的彈性結構在某一時間點的內部受力和形狀變化狀態較唯一地取決于該時間點其所受的作用（如荷載等）體系，而與前期結構本身的拼裝階段、施加荷載無關。因為此時，只要確定彈性結構的幾何體系和作用體系，就能根據靜力平衡方程和變形協調方程來確定結構的唯一內力和形變。

圖1 節段梁截面圖

根據上述原理，在不考慮預制和拼裝階段施工誤差的情況下，僅需要確保節段梁的拼裝過程中的初始結構尺寸和形狀（梁體的無應力狀態）與橋梁建成理想目標狀態所對應預應力之前的狀態相同，就能夠確保節段梁拼裝及后期階段結構的內部受力和形狀變化狀態達到與設計一致的理想目標狀態。但是在節段梁實際預制過程中，預制和拼裝階段均存在施工誤差。

2.2 三維線形控制流程

如圖2 所示，短線法線形控制主要將每個預制段的空間位置作為匹配梁進行控制，以滿足段裝配后梁的線性要求，達到設計線性要求。在專用的線性控制軟件中輸入箱形梁每個控制點的坐標，預拱形及其他技術參數，結合理論坐標和節段的現場測量數據，通過誤差修正，準確地計算出成型梁在匹配位置的空間位置。

圖2 短線法預制線形控制示意圖

澆筑時，待澆梁段兩側為側模，與地坪連接固定。前端形式為固定端部，垂直于基座，通過固定支座與基座連接。同時，固定端模板也是局部坐標系的X軸，后端是現澆梁段（配梁）的前端面，根據梁的相對位置，待澆筑節段的線形通過底模臺車的液壓千斤頂來調節控制。待澆節段和匹配節段相鄰節段，通過形成的匹配接縫來保證拼接精度。

3 節段梁平豎線形調整

3.1 調整方法

運用線形控制系統，分析系統采集數據，通過計算預制誤差，得出匹配節段的預測拼裝線形，確定該節段的理論匹配位置。

如圖3 所示，主要通過節段預制過程中梁段結構尺寸的微小變化來調整節段梁預制水平或豎向線形。預制完成后的節段梁，梁線形應向長度大的方向完全，比如，底板長度小于頂板長度時，向上彎曲，右側長度小于左側長度時，向左側彎曲。

圖3 梁段預制示意圖

通常以梁頂面的中心線為基準線，橫坡為垂直于基準線上方截面頂部邊緣的輪廓，來描述曲線橋三維空間的線形和姿態。參考線通常都是空間連續曲線，但是考慮節段梁長度相比曲線長度較小，通常采用逼近的直線近似代替節段梁曲線，因此預制節段梁的線形只能用近似的組合折線代替連續曲線來表示。

每個節段梁頂表面的中心線的長度通常認為是節段梁預制長度，線形呈折線狀。該折線由每個節段梁頂表面的中心線組成，如圖4 所示。因此，橋梁的橋面橫坡和梁體姿態由每個節段之間的接合處頂部邊緣的橫線反映出來。

3.2 平曲線節段調整

平曲線采用節段梁投影產生的折線段用來擬合，使用預制指令單控制點的X、Y坐標來控制。將預制好的節段從澆筑位置移動到匹配位置上，當控制點的X、Y坐標調整到位，也就形成了需要的平面折角α，如圖5 所示。新澆節段的匹配端面設計為傾斜面以便于節段外形調整。

圖4 節段曲線梁橋的線形與姿態

圖5 平曲線預制

3.3 豎曲線節段糾偏及調整

豎曲線采用節段梁折線段投影至立面內產生的折線段來擬合，同樣使用預制指令單控制點的Y、Z 坐標來控制。將預制好的節段從澆筑位置移動到匹配位置上，當控制點的Y、Z 坐標調整到位，形成了豎向轉動的立面折角β，如圖6 所示。

圖6 豎曲線預制

4 控制要點及驗收標準

4.1 控制要點

1）采用 MIDAS/CIVL 軟件對結構進行施工階段數值模擬，對施工參數進行敏感性分析，重點控制影響橋梁線形的敏感因素。

2）為減少誤差影響，應進行2 次測量。在數據收集過程中，分析2 次測量結果是否存在較大差異。差異不大，取平均值；存在較大差異，則應重復測量。

4.2 驗收標準

澆筑完成后，將節段梁移至匹配梁截面時，在線性控制系統軟件中輸入該梁段的幾何控制測量點的數據，并確定澆筑梁段為目標空間位置匹配（包括施工錯誤處理）。如果在匹配梁段位置作空間位置調整時，則應控制幾何控制測量點的定位與其目標理論位置之間的誤差范圍如表2 所示。

表2 幾何控制測點的誤差范圍

5 結語

節段拼裝技術采用工業化預制，可服務方圓200km 范圍內的類似工程，減少臨建投入，符合國家倡導的綠色建筑理念，同時具有施工速度快，綠色環保，同時體積小，重量輕，運輸方便，對交通和環境影響小等優點，在市域鐵路和市政公路中大面積推廣應用。但是對拼裝后的線形要求精度非常高，因此預制過程中加強線形控制，及時對預制產生的偏差進行糾正，確保整孔梁的線形滿足設計要求。