懸臂現澆箱梁橋線形控制方法及工程應用

閆林甲 奚水清 崔陽陽

摘要 懸臂現澆箱梁橋澆筑時，線形與混凝土質量、溫差、結構改造等因素有關。因此，在澆筑推進過程中，要對橋梁線形進行控制計算，并對橋梁的主梁撓度、橋墩變位、溫度等進行實時監控，使得成橋線形滿足預期要求。經實際結果證明可得，文章的線形控制方法能有效地保證懸澆連續梁的線形可控可調整，便于準確預測未施工橋梁線形，從而使得施工進度加快15%以上，并對同類橋梁的施工監控有較大的參考價值。

關鍵詞 橋梁線形;控制計算;測試方法;施工監控

中圖分類號 U445.4 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2022）13-0111-03

0 引言

一直以來，橋梁線形施工效果與整個橋梁建設質量息息相關。從20世紀80年代開始，橋梁的施工過程中的控制引起了國內外學者的重視，開展了一系列的研究。

橋梁施工中的施工控制概念最早是在混凝土連續橋梁作業過程中提出的，雖然這種施工控制方法比較簡單，但是基本形成了施工控制基本模式，開啟了施工控制方法在橋梁施工中的應用。文獻[1]中指出大跨度橋梁目前實用的三種方法，即糾偏終點控制方法與調整自適應控制方法以及給予主梁標高最大的寬容度的方法。

該文依托工程的主梁采用預應力混凝土結構，線形受混凝土容重、彈性模量、收縮徐變、日照溫差、施工荷載和橋墩變位等因素影響，為該類橋梁的線形控制提供借鑒，具有重要的工程價值[2]。

1 工程概況

大橋全長3 546.4 m，全橋共30聯113跨，主橋（構件17）的主體結構采用變截面混凝土截面，帶有預應力箱梁（跨度65+110+65 m），其余聯采用預應力混凝土簡支小箱梁。主橋主墩為左右幅62#和63#墩，橋面寬度12.9 m;主墩上梁高6.6 m，合龍段中跨和邊跨高2.8 m; 總共有15個部分。

該橋主橋主梁采用預應力混凝土結構，線的形狀受散裝混凝土密度、彈性模量、收縮和徐變、日照溫度差異、結構變化、橋梁轉移等因素的影響。其后橋線形受到工程施工方法、澆筑系統的選擇、選材的性能等多項因素的影響。所以，橋梁施工過程需要形成一套完善的線形測量體系用來提高主橋線形設計施工效率，保證工程質量[3]。

2 線形控制計算

2.1 主梁位移計算

對于每一個懸臂梁段的施工過程可以分為三個步驟：掛籃安裝、混凝土澆筑以及預應力張拉，每個施工階段對結構都會產生撓度影響。

荷載累計位移取值按下式計算：

式中，fi——第i部分的承載元件;——第i部分中每個部分與個人重力的總撓度;——壓縮第i部分中每個分量產生的總撓度;f3i——混凝收縮第i段造成的撓度;f4i——由臨時施工荷載引起的撓度，例如i部分中的撓度。

2.2 立模標高計算

大橋在懸臂施工過程中為靜定結構，并且在整個施工過程中需要應對系統的多個變化，另外過程還包括橋梁墩柱、懸臂的澆筑工作、主梁合龍段施工等階段。總的來說大橋懸臂施工是一個復雜的過程，需要考慮多個影響因素。由于工期長、懸臂長，施工過程中主梁導流很重要[4]。

立模標高是結構線形控制的主要手段，在此標高的基礎上，各節段經過一系列施工變形，最終回落到設計位置。因此精確的計算非常重要，立模標高H可按下式計算：

式中，H0——設計標高;fd——設計預拱度;fs——施工預拱度;f徐變——收縮徐變引起的預拱度;f掛籃——掛籃變形值;f調整——立模標高調整值。

2.2.1 施工預拱度

將荷載累計位移值反號，即得到主梁的施工預拱度，如圖1所示。

2.2.2 收縮徐變預拱度

收縮徐變預拱度指的是成橋后十年混凝土產生收縮徐變對撓度的影響，將撓度反號可得預拱度如圖2所示，由于計算大部分控制點收縮徐變預拱度為負值（下撓），因此在總預拱度計算中不予考慮。

2.2.3 設計預拱度

設計預拱度即為成橋后預計達到的預拱度，即在縱坡線形基礎上期望得到的拋高值，橋梁預傾角的放置方法一般以理論計算為基礎。橋梁的計算是根據特定的曲線。

該橋取中跨控制點取跨中截面，預拱度為L中/

1 000+0.5倍活載變形，并考慮2 cm的工程經驗值。

計算結果如圖3所示。

2.3 參數敏感性分析

影響結構高度的參數很多，不同的參數對標高的影響程度也不同，所以要對影響參數進行分析。將沖擊參數按最大尺寸分為主要影響參數和次要影響參數。最終需要根據其變化具體數值，主要影響參數變化的具體數值對控制效果更重要，次要影響參數與主梁控制結果無關[5]。

2.3.1 梁段重量

梁截面重量誤差主要由混凝土質量誤差和梁截面尺寸誤差引起。由計算所得表1，當梁段重量增加10%時，主梁位移最大節點的標高降低17.9 mm，比基準狀態標高降低36.1%，可見，梁段重量對主梁線形影響很大。

2.3.2 預應力

預應力是影響連續橋梁高度控制的重要結構參數，但一旦施加預應力，就會損失部分預應力。由計算所得表2可知，當預應力張拉控制應力減少10%時，主梁位移最大節點的標高降低23.3 mm，比基準狀態標高降低47%，可見，預應力對主梁的校直影響很大，對于整個施工過程來說具有重要意義。

2.3.3 混凝土彈性模量

根據現有資料顯示，建筑施工過程中的材料選擇對施工結構的變形有緊密聯系，其中彈性模量是其重要參數。結果如表3所示，由所得結果可知，當混凝土彈性模量降低10%時，主梁位移最大節點的標高上升2.1 mm，比基準狀態標高上升4.2%，可見，混凝土彈性模量對主梁線形影響很小。

2.3.4 小結

由以上各參數變化對主梁成橋十年后標高的影響計算表格可以看出，預應力及梁段重量對主梁線形影響較大，而混凝土彈性模量對主梁線形影響則很小。因此在施工監控中，須重點關注各節段梁尺寸，預應力張拉量，若出現較大偏差應及時對模型進行修正，消除參數變化產生的施工誤差。

3 線形測試方法

控制計算，在實際施工中根據現場試驗數據驗證計算參數，并進行校準計算，根據實際施工中的實時測量數據對這些參數進行分析計算。施工控制圖與實際施工一致。檢測實施對象包括主梁加長、主梁中心線、底座等。這對于施工和估算的管理非常重要。

3.1 主梁撓度監控

該橋箱梁懸臂澆筑高程嚴格按流程圖施工，采用±2 mm的撓度精度指標。測點布置為：在主梁0#塊中心布置基準點，四個安裝高程測點在距離每節末端10 cm處橫向布置，其中兩個布置在三個腹板之間。

3.2 橋墩變位監控

沉降直接影響立模標高，因此需要對墩身沉降進行監測。沉降觀測點布置橋臺四個角點處，測點處布置棱鏡，用全站儀進行監測。最初，審查通常每周進行一次。后來，根據兩個參數的變化，可以相應調整審查的頻率[6]。

3.3 溫度監控

橋梁溫度作用分為均勻溫度作用和梯度溫度作用。溫度監測主要測試橋梁環境溫度，以及箱梁溫度場，選取3#節段埋設DS18b20式溫度傳感器，共計33個測點。施工至長懸臂狀態時，對結構溫度場及變形進行全天監測，掌握懸臂端變形規律;在合龍時，對溫度場進行一次全天測試，確定最佳合龍時間。

4 結語

通過上述工程實例可以看出懸臂現澆箱梁橋線形控制在整個橋梁建設項目中的重要性。該次施工對線形控制相關數據進行計算，選用科學合理的線形測試方法完成主梁撓度監控、橋墩變位監控、溫度監控，為施工質量提供保障。

該次項目的順利完成，對于以后懸臂現澆箱梁施工項目具有一定的借鑒作用。

參考文獻

[1]姜浩. 懸臂澆筑大跨度預應力混凝土連續梁橋施工控制的研究[D]. 長春：吉林大學， 2005.

[2]榮加敏. 淺析懸臂現澆箱梁橋梁線型控制方法[J]. 安徽建筑， 2018（6）： 257-258.

[3]劉成龍， 陳強， 李振偉. 溫度對懸澆法施工橋梁長懸臂箱梁標高的影響及其對策[J]. 橋梁建設， 2003（1）： 39-42.

[4]顧安邦. 橋梁施工監測與控制[M]. 北京： 機械工業出版社， 2005.

[5]徐君蘭. 大跨度橋梁施工控制[M]. 北京： 人民交通出版社， 2000.

[6]吳軍鵬. PC梁橋施工高程控制理論及方法研究[D]. 成都：西南交通大學， 2008.