大跨度預應力混凝土橋梁掛籃施工測量方法分析

【摘要】近年來，在大跨度預應力混凝土橋梁施工中，掛籃施工方法的應用越來越多，掛籃的定位精度將直接影響橋梁的線型。本文從實際工程出發，分析掛籃的受力特點，介紹掛籃的定位測量方法，希望可以為橋梁工程掛籃施工測量提供一定的理論參考。

掛籃施工是近幾年才應用于橋梁施工工程的一種新方法。橋梁安全性能如何，施工能否保證

【關鍵詞】大跨度；預應力；混凝土橋梁；掛籃施工；測量方法

1.工程概況

本文以浙江某橋梁工程為例，該工程主橋跨距為50m+80m+50m，橋梁類型為雙幅預應力混凝土連續箱型，主橋可以分為上行、下行兩幅，采用獨立單箱雙室斜腹板斷面形式，主橋使用C50的混凝土，預應力體系分為縱向、橫向和豎向，經過分析，本工程采用掛籃懸臂現澆施工工藝。

2.掛籃定位的影響因素

該橋梁是一種多次超靜定體系，由于施工環節十分復雜，存在很多的影響因素，可能導致橋梁工程整體結構或者內力狀況發生變化。在施工過程中，需要實時監測橋梁的結構，根據監測數據，及時調整相關參數，同時，還要以調整后的數據為依據，改變下一個施工環節的掛籃定位，確保箱梁的安全性。研究發現，橋梁結構和內力的影響因素包括以下幾點，即預應力索張拉力誤差、掛籃的變形特點、掛籃定位的溫度狀態、橋梁工程的臨時荷載、混凝土的收縮情況以及混凝土的彈性模量等[1]。當上述影響因素發生變化時，若沒有采取針對性的控制措施，在累積效應的作用下，誤差會逐漸增大，最終導致橋梁工程的結構和應力發生變化，影響橋梁工程的施工質量。

3.掛籃定位的控制措施

3.1前期結構研究

以設計圖紙為依據，按照國家相關規定，對橋梁結構參數進行分析，一般情況下，利用有限元分析程序，通過倒退分析法，計算出實際施工的預抬高量，同時，得出橋梁工程不同區域的施工應力，此外，本工程不同于連續梁橋，柔性墩存在軸向壓縮效應，0#塊和主墩頂面也需要有預抬高量，常用的做法是適當提升主墩的高度，實現設置預抬高量的目標[2]。

3.2標高測量

橋梁工程的實際狀態主要反映在主梁的不同區域的標高上，故應該對主梁的標高進行測量。豎直方向上，每個施工階段都需要設置測量截面，并布置一定數量的測點，通過這些測量節點，測量不同施工階段的標高，比如張拉預應力階段、澆筑混凝土階段和掛籃定位階段等。同時，還要測量主墩頂面的水平位移，可以在主墩頂面設置兩個測點，混凝土澆筑開始和結束階段都要對主墩頂面的水平位移進行測量，以便掌握主墩頂面的實際狀態[3]。需要注意的是，為了最大限度的避免日照溫差對測量結果的影響，應該在日出之前開展測量工作，若測量工作不能在日出之前完成，要根據日照溫差修正系數，對測量數據進行修正，有限元分析程序不能實現日照溫度場的模擬，因此，數據修正主要采用實時修正的方法。

3.3調整設計參數

測量數據修正后，將實際數據與理論數據進行比較，通過分離變量法，得出各項參數的實際值。本工程中，存在三個待識別參數，即預應力索張拉力、塊件重量以及箱梁抗彎剛度。采用的識別方法是：當進行n#塊件施工時，根據掛籃定位階段的梁體變位理論數據和實際數據的差值，能夠識別出參數的實際值，即n-1#塊件的實際彈性模量；根據澆筑混凝土階段的梁體變位，能夠識別出n#塊件的重量；根據張拉預應力階段的梁體變位，能夠識別出n#塊件的預應力索張拉力。待識別參數確定之后，將相應數值輸入到有限元分析程序中，對下一塊件的預抬高量進行適當修正。

3.4計算掛籃變形

掛籃變形可以分為兩個部分，即非彈性變形和彈性變形，對于非彈性變形來說，常采用外力加載法進行消除。本工程中，所用的掛籃單體重量為56噸，懸臂澆筑過程中，最大的混凝土塊件的重量為144噸，重量之比為0.39，因此，本工程的掛籃為輕型掛籃，具有較大的彈性變形值，同時，在混凝土塊件自身重量的作用下，可能出現不同的掛籃彈性變形值，掛籃彈性變形如圖1所示，通過相應的公式可以計算出掛籃變形值，結合荷載試驗結果，得出掛籃的彈性變形規律，以便對掛籃彈性變形值進行預測[4]。

圖 1 掛籃彈性變形

3.5修正控制線形

實際施工中，橋梁工程的理論計算和實際狀態之間存在一定的差異，加上掛籃定位標高的測量誤差，必然會對橋梁工程的線性曲線產生影響，導致成橋部分出現相應的誤差，若沒有采用針對性的控制措施消除誤差的話，就會造成橋梁的線形產生明顯的波動。為了解決這種問題，應該對沒有施工的橋梁部分線形進行修正，通常情況下，可以使用拉格朗日差值法進行控制。

3.6確定掛籃定位標高

在尚未施工的箱梁節段底板前面區域的底模上，設置掛籃定位標高的控制點，掛籃定位標高由四個參數共同確定，即箱梁底板設計標高、預抬高量、彈性變形以及控制線形與設計標高的差值[5]。

4.掛籃定位的測量精度

本工程中，通過上述方法的使用，橋梁施工技術之后，整體線形變化平順，沒有產生明顯的波動，橋梁的變化規律基本一致，數據顯示，橋梁邊跨合龍時，控制線形和實測線形的最大偏差僅為1公分，滿足實際工程需求，此外，橋梁中跨合龍時，控制線形和實測線形的最大偏差僅為0.5公分，說明該橋梁工程的合龍精度達到國內先進水平。

5.結語

本文通過實際橋梁工程的分析，指出橋梁結構線形和內力的影響因素，并對大跨度預應力混凝土橋梁掛籃施工測量方法進行了詳細的介紹，提出針對性的施工控制措施，工程實踐表明，該方法可以滿足實際工程的需求。

參考文獻

[1]張啟偉，袁萬城，范立礎.大型橋梁結構安全監測的研究現狀與發展[J].同濟大學學報，1997，25（增刊）：76-81.

[2]史家鈞，邵志常.上海徐浦大橋結構狀態監測系統[C].第十三屆全國橋梁學術會議論文集，1998：16-19.

[3]史家鈞，項海帆，許俊.確保大型橋梁安全性與耐久性的綜合監測系統[J].同濟大學學報，1997，25（增刊）：71-75.

[4]魏超，肖國強，王法剛.地質雷達在混凝土質量檢測中的應用研究[J].工程地球物理學報，2004（2）.

[5]馬振波，董建雄.超聲波測定混凝土結構強度及厚度[J].工程地球物理學報，2005（6）.