懸澆連續(xù)梁線形監(jiān)控影響因素分析

趙洪平

（常州市市政工程管理處，江蘇常州213002）

1 工程概況

某高速鐵路特大橋?yàn)殡p線無砟軌道預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁，跨徑布置為(40+64+40)m、(40+56+40)m、(40+72+40)m。主梁頂寬12m，底寬6.7m。全聯(lián)在端支點(diǎn)、中跨中及中支點(diǎn)處共設(shè)5道橫隔板。主梁兩個(gè)邊跨直線段采用滿堂支架施工，其余梁段采用掛籃對稱懸臂施工。橋梁示意與應(yīng)力測試斷面見圖1所示（圖中截面1～7為應(yīng)力測試斷面）。

2 線形監(jiān)控方法

2.1 線形監(jiān)控工作內(nèi)容

該橋系按懸臂澆筑法施工，在梁段不斷外伸的施工過程中，實(shí)時(shí)監(jiān)測數(shù)據(jù)得到不斷累積，并及時(shí)反饋修正后續(xù)梁段的立模標(biāo)高及其它施控計(jì)算參數(shù)，形成一個(gè)自適應(yīng)的閉環(huán)控制過程。然而，與斜拉橋不同，該橋的主梁線形后期調(diào)控手段有限。因此，在施工實(shí)時(shí)計(jì)算中，要根據(jù)既有經(jīng)驗(yàn)通過調(diào)查和反饋分析盡可能準(zhǔn)確地取定各項(xiàng)計(jì)算參數(shù)，以求得符合實(shí)際的撓度預(yù)測值和立模標(biāo)高。同時(shí)在梁段懸臂施工的每一階段，必須嚴(yán)格測定立模標(biāo)高，監(jiān)控掛籃變形，杜絕標(biāo)高誤差出現(xiàn)累積。一旦出現(xiàn)實(shí)際標(biāo)高偏離預(yù)測值，則需要結(jié)合精度要求，及時(shí)做出分析判斷，并采取調(diào)整下一梁段立模標(biāo)高的措施來消除誤差。當(dāng)誤差較大時(shí)，調(diào)整應(yīng)在后續(xù)多個(gè)梁段內(nèi)逐步完成，以避免梁體線形出現(xiàn)明顯的波形轉(zhuǎn)折。施工監(jiān)控主要內(nèi)容包括控制前期分析、實(shí)際參數(shù)的現(xiàn)場測試、實(shí)時(shí)監(jiān)測、實(shí)時(shí)控制分析。

2.2 監(jiān)測方法與測點(diǎn)布置

施工監(jiān)測是在施工現(xiàn)場通過對梁體結(jié)構(gòu)的線形及位移（或變形）監(jiān)測來得到連續(xù)梁橋結(jié)構(gòu)實(shí)際的線形和誤差狀態(tài)，通過誤差分析與參數(shù)識(shí)別對后續(xù)施工進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。

現(xiàn)場控制網(wǎng)是在現(xiàn)有控制點(diǎn)的基礎(chǔ)上，根據(jù)實(shí)際需要在適當(dāng)位置加設(shè)控制點(diǎn)方法建立，每座連續(xù)梁須保證2個(gè)以上通視的基準(zhǔn)點(diǎn)。掛籃變形監(jiān)測點(diǎn)采用焊接棱鏡底座布設(shè)，布設(shè)位置為掛籃上主梁和底籃待澆筑梁段前端截面附近，特殊情況下為便于通視可適當(dāng)調(diào)整。邊跨現(xiàn)澆直線段支架預(yù)壓監(jiān)測點(diǎn)主要布設(shè)在底模、腹板和兩側(cè)頂板上。梁體線形監(jiān)測點(diǎn)采用道釘直入的方式布設(shè)，布設(shè)位置為距梁段前端約50 cm處（參見圖2）。

3 梁體線形控制

3.1 立模標(biāo)高設(shè)置

在連續(xù)梁橋的懸臂澆筑過程中，梁段立模標(biāo)高的合理確定，是關(guān)系主梁線形是否平順、是否符合設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。若確定立模標(biāo)高時(shí)考慮的因素較符合實(shí)際，而且加以正確的控制，則最終橋面線形較為良好。若考慮的因素與實(shí)際情況不符，控制不力，則最終橋面線形會(huì)與設(shè)計(jì)線形有較大的偏差。為使線形控制的理論值能有效地指導(dǎo)施工，必須按既定施工工序，考慮各主要影響因素，綜合參數(shù)識(shí)別修正法、預(yù)測控制法和最大寬容度法合理設(shè)置各節(jié)段立模標(biāo)高，公式如下：

式中：Hlmi為i節(jié)段立模標(biāo)高；Hsji為i節(jié)段設(shè)計(jì)標(biāo)高；∑f1i為各梁段自重在i節(jié)段產(chǎn)生的撓度和；∑f2i為由張拉各節(jié)段預(yù)應(yīng)力在i節(jié)段產(chǎn)生的撓度和；f3i為混凝土收縮、徐變在i節(jié)段引起的撓度；f4i為施工臨時(shí)荷載在i節(jié)段引起的撓度；f5i為使用荷載在i節(jié)段引起的撓度；fgl為掛籃變形值；ft為溫度修正值。

3.2 梁體線形控制與成果

連續(xù)梁橋施工屬于不可控施工階段。對于不可控階段施工，施工前的預(yù)告尤為重要。即根據(jù)現(xiàn)場測試數(shù)據(jù)，通過參數(shù)識(shí)別修正和誤差反饋分析，由前進(jìn)分析預(yù)測得出今后施工可能出現(xiàn)的狀態(tài)，并預(yù)告下一階段當(dāng)前已安裝好的構(gòu)件或即將安裝的構(gòu)件的變形和內(nèi)力，以確定是否需要在當(dāng)前施工階段對可調(diào)變量進(jìn)行調(diào)整。按照上述方法對各連續(xù)梁橋進(jìn)行了實(shí)時(shí)控制并取得了較好的效果：（1）合攏時(shí)合攏口處的懸臂端部基本位于同一水平線上，合攏精度基本在5mm以內(nèi)；（2）施工完成后梁體實(shí)際線形與理論線形基本吻合，相對差基本在1 cm以內(nèi)。各連續(xù)梁橋線形控制成果參見圖3。

4 對影響結(jié)構(gòu)線形因素的討論和處理

引起梁體線形偏差的因素包括：（1）混凝土容重、彈性模量、拉壓強(qiáng)度和收縮徐變；（2）施工荷載、臨時(shí)荷載；（3）路基和基礎(chǔ)沉降、掛籃變形；（4）提漿抹面臺(tái)車走行軌道與抹面系統(tǒng)底面平順性；（5）溫度；（6）節(jié)段自重、預(yù)應(yīng)力誤差。其中，因素（1）、（2）一般可通過現(xiàn)場試驗(yàn)直接獲得；因素（4）可通過嚴(yán)格的操作及管養(yǎng)流程控制；因素（3）、（5）需通過現(xiàn)場觀測試驗(yàn)修正；因素（6）中節(jié)段自重需通過施工過程中的參數(shù)識(shí)別獲取修正，預(yù)應(yīng)力誤差較難把握[1-3]。

4.1 參數(shù)敏感性分析

以施工階段全過程模擬的連續(xù)梁最大累計(jì)位移為控制目標(biāo)，將單個(gè)參數(shù)變化幅度控制在-50%～50%，對各影響因素進(jìn)行參數(shù)敏感性分析（溫度影響通過溫度觀測試驗(yàn)得出），結(jié)果如圖4所示。由圖4可知：預(yù)應(yīng)力、截面慣矩、彈性模量影響最大，混凝土容重、徐變系數(shù)次之，截面面積、收縮系數(shù)影響最小。但對梁體線形的影響除考查參數(shù)變化對控制目標(biāo)的影響程度，還需結(jié)合實(shí)際施工時(shí)各參數(shù)的穩(wěn)定性確定。

4.2 溫度影響及其對策

連續(xù)梁在懸臂施工狀態(tài)下，受日照溫差影響，截面各部位溫度變化劇烈，形成較大的溫度梯度，致使結(jié)構(gòu)變形。白天箱梁頂板混凝土膨脹而底板混凝土收縮，梁體下?lián)?；夜晚箱室?nèi)部溫度相對較高，梁體上拱。現(xiàn)場選取若干關(guān)鍵施工階段進(jìn)行溫度觀測試驗(yàn)，觀測時(shí)無施工作業(yè)，同時(shí)記錄時(shí)間、空氣溫度、混凝土表面溫度和箱內(nèi)溫度，每個(gè)施工階段觀測時(shí)段24 h，每1 h觀測一次。

圖5為溫度觀測試驗(yàn)得出的溫度對梁體線形的影響規(guī)律，可見：（1）日照溫差對梁體線形影響明顯，且懸臂施工狀態(tài)較合攏后更顯著；（2）溫差越大，懸臂長度越長，對梁體標(biāo)高的影響越大；（3）采用固定時(shí)間觀測法和相對立模能很好地消除溫度對梁體線形的影響。

5 結(jié)論

（1）概況總結(jié)了梁體線形控制的方法與調(diào)整措施，施工完成后各連續(xù)梁梁體線形理論與實(shí)測結(jié)果吻合，相對差基本在1 cm以內(nèi)。

（2）靈敏度分析結(jié)果表明：預(yù)應(yīng)力偏差、節(jié)段自重、截面剛度、溫度及徐變是影響線形控制的關(guān)鍵因素。

（3）溫差越大，懸臂長度越長，對梁體標(biāo)高的影響越大；溫度對梁體標(biāo)高的影響具有滯后性，但采用固定時(shí)間觀測法和相對立模能很好的消除溫度對施工控制的影響。

[1]劉名君,曾永平,戴勝勇.等.客運(yùn)專線無砟軌道懸臂澆筑連續(xù)梁線形控制探討[A].2008中國高速鐵路橋梁技術(shù)國際交流會(huì)論文集[C].北京：中國鐵道出版社,2008.373-377.

[2]張文建,鄭景文.京津城際鐵路大跨度連續(xù)梁徐變及線形監(jiān)控[A].2008中國高速鐵路橋梁技術(shù)國際交流會(huì)論文集 [C].北京：中國鐵道出版社,2008.390-399.

[3]蔡欽好.350km/h客運(yùn)專線橋梁工程技術(shù)難點(diǎn)及施工對策[A].2007京津城際客運(yùn)專線施工技術(shù)交流會(huì)論文集[C].北京：中國鐵道出版社,2007.114-124.