預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)梁橋的線形控制

劉偉竹

（山西省公路工程質(zhì)量檢測中心，山西 太原 030006）

七甲坡一號大橋是位于晉濟(jì)高速公里十標(biāo)的一座大橋。主橋是左右分離的,左幅上部結(jié)構(gòu)為（35+65+2×115+65）m，右幅為（65+115×2+73）m預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土變截面單箱單室連續(xù)剛構(gòu)。箱梁頂面寬度為11.75 m，底面寬為6.25 m。箱梁0#段梁高為7 m，跨中梁高為2.50 m。主橋上部箱梁施工采用掛籃懸臂澆筑法施工，各單“T”箱梁除0號塊及邊跨采用支架現(xiàn)澆外，其余均為懸臂澆筑，左右幅主跨均分為16段澆筑。

1 線形控制的目的

采用懸臂澆筑施工梁橋的成橋線形是否能滿足設(shè)計要求，是橋梁建設(shè)者非常關(guān)心和必須解決的問題，線形控制的目的就是確保箱梁最終線型符合設(shè)計要求。

對于懸臂施工的預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)箱梁橋結(jié)構(gòu)來說，線形控制就是根據(jù)施工監(jiān)測所得的結(jié)構(gòu)參數(shù)真實(shí)值進(jìn)行施工階段的仿真分析，確定出每個懸臂澆筑階段的立模標(biāo)高，此立模標(biāo)高調(diào)整包括兩個方面：一是橋梁整體受力考慮的預(yù)拱度；二是塊段澆筑施工過程中預(yù)拱度的調(diào)整，同時在施工過程中根據(jù)施工監(jiān)測的成果對誤差進(jìn)行分析、預(yù)測和對下一立模標(biāo)高進(jìn)行調(diào)整，即施工—觀測—分析—調(diào)整—施工的循環(huán)過程。從而保證成橋后橋面線型、合攏段兩懸臂端標(biāo)高的相對偏差不大于規(guī)定值。

2 線形控制的基礎(chǔ)工作

2.1 撓度觀測

撓度觀測資料是控制成橋線型最主要的依據(jù)，根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)，在每個施工段的斷面上布置6個高程觀測點(diǎn)，分別在底板的兩側(cè)腹板根部和中點(diǎn)，以及頂板的兩側(cè)腹板和中點(diǎn),這樣既可以測量箱梁的撓度，同時亦可以觀察箱梁是否發(fā)生扭轉(zhuǎn)變形。在施工過程中，對每一截面混凝土澆筑前后、預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉前后的標(biāo)高進(jìn)行觀測。以便了解各點(diǎn)的撓度和箱梁曲線的變化歷程，保證箱梁懸臂端的合攏精度和橋面線型。

2.2 懸臂施工的撓度計算

在橋梁懸臂施工的控制中，最困難的任務(wù)之一就是施工撓度的計算與控制。下面列出懸臂橋梁施工時結(jié)構(gòu)的總撓度計算公式（包括短期彈性撓度和已發(fā)生的徐變撓度變形）：

式中：f1：扣除預(yù)應(yīng)力損失后的預(yù)加力產(chǎn)生的上拱度；

f2：梁段自身靜載（即一期恒載）產(chǎn)生的下?lián)隙龋?/p>

f3：懸臂施工時的臨時施工荷載產(chǎn)生的下?lián)隙龋?/p>

f4：混凝土隨齡期增大的徐變系數(shù)。

對于橋梁長期荷載作用下的總撓度的計算，還必須考慮二期恒載和活載的作用所產(chǎn)生的撓度，計算公式為:

式中：f1：二期恒載產(chǎn)生的下?lián)隙龋?/p>

f2：靜活載作用下產(chǎn)生的下?lián)隙龋?/p>

f3：混凝土徐變系數(shù)終值。

綜合考慮各種因素后，將各影響參數(shù)輸入軟件中，由軟件自動算出各施工階段每一梁段的撓度，合攏時的撓度、合攏后二期恒載作用下的撓度、以及活載作用下的撓度。

在計算過程中，砼的彈性模量、砼的容重、鋼束的力學(xué)性能參數(shù)、掛籃的自重均根據(jù)現(xiàn)場實(shí)測的數(shù)據(jù)取用，其他的計算參數(shù)均按規(guī)范取值。在進(jìn)行撓度計算時，對梁段自重及鋼束張拉時產(chǎn)生的撓度進(jìn)行了修正。

2.3 施工階段立模標(biāo)高的確定

在主梁的懸臂澆筑過程中，梁段立模標(biāo)高的合理確定，是關(guān)系到主梁的線型是否平順、是否符合設(shè)計的一個重要問題，如果在確定立模標(biāo)高時考慮的因素比較符合實(shí)際，而且加以正確的控制，則最終橋梁線型較好。否則，最終橋面線型會與設(shè)計線形有較大的偏差。

眾所周知，立模標(biāo)高并不等于設(shè)計中橋梁建成后的標(biāo)高，總要設(shè)置一定的預(yù)拱度，以抵消施工中產(chǎn)生的各種變形（撓度）。其計算公式如下：

式中：Hlmi：i節(jié)段的立模標(biāo)高（節(jié)段上某確定位置）；

Hsji：i節(jié)段設(shè)計標(biāo)高；

fz：混凝土澆筑后i節(jié)段的總撓度，包括自重和預(yù)應(yīng)力產(chǎn)生的綜合撓度（軟件自動算出）；

fgli：i掛籃的變形值；

fyg：預(yù)拱度；

fc：通過對投入使用的相似橋型的觀測統(tǒng)計出的后期撓度在i節(jié)段的分配的經(jīng)驗(yàn)參考值；

fzf：在接近合攏段的某一節(jié)段（也可能就是合攏段的相鄰段）的預(yù)計撓度在i節(jié)段的分配值。

其中，掛籃的變形值是根據(jù)掛籃加載試驗(yàn)，綜合各項(xiàng)測試結(jié)果，最后繪制出掛籃荷載——撓度曲線，進(jìn)行內(nèi)插而得。此立模標(biāo)高計算公式簡單、概念清楚、使用方便，而且實(shí)際使用效果很好。

預(yù)計標(biāo)高的計算公式:

式中：Hyji：i節(jié)段預(yù)計標(biāo)高。

2.4 數(shù)據(jù)分析

（1）數(shù)據(jù)分析時，以箱梁腹板頂測面的數(shù)據(jù)為準(zhǔn)。

（2）為了精確地消除籃的塑性變形，均進(jìn)行了預(yù)壓，以試驗(yàn)結(jié)果作為依據(jù)，采用內(nèi)插法得到掛籃在各節(jié)段的彈性變形值。

（3）理論標(biāo)高和實(shí)測標(biāo)高誤差為20 mm左右，理論值和實(shí)測值誤差不大,則在施工不需要調(diào)整立模標(biāo)高，給施工帶來了很大的方便。也更好地說明立模標(biāo)高的計算模式合理，具有很強(qiáng)的實(shí)用性。

表1以左幅3#墩塊段部分立模高度數(shù)據(jù)為例:

表1

（4）由預(yù)應(yīng)力混凝土引起的撓度計算值與實(shí)測值相差較接近，而由澆筑混凝土引起的撓度計算值與實(shí)測值相差較大。這表明箱梁預(yù)應(yīng)力施加是有效的，達(dá)到了設(shè)計的要求；而澆筑混凝土后實(shí)測撓度偏大主要有以下原因：掛籃系統(tǒng)存在有殘余塑性變形、模板系統(tǒng)存在有塑性變形、測量誤差、成型箱梁頂面未達(dá)到設(shè)計尺寸、計算參數(shù)的取值等。

（5）合攏時合攏段兩側(cè)相對豎向誤差不得大于2.5 cm；橫向偏差不得大于1.5 cm。在單T完成前應(yīng)提早做好邊跨和中跨的合攏準(zhǔn)備工作。以便單T完成搶先合攏邊跨和中跨，在有可能時宜將長懸臂和邊、中跨合攏避開大風(fēng)季節(jié)。在梁段施工過程中出現(xiàn)大風(fēng)預(yù)報應(yīng)停止施工，并使兩懸臂端不得出現(xiàn)不平衡荷載，且應(yīng)確保掛籃的牢固性。

3 結(jié)束語

通過七甲坡一號橋懸臂施工法的施工和施工控制的實(shí)踐，筆者總結(jié)了以下幾點(diǎn)心得和體會：

（1）筆者個人認(rèn)為，梁的總撓度還應(yīng)在此基礎(chǔ)上加上一個從較多類似橋型實(shí)踐檢測和統(tǒng)計出的撓度經(jīng)驗(yàn)值，對計算值進(jìn)行一下修正,這樣會更接近實(shí)際情況,更有利于施工控制。因?yàn)閺娜珖鄶?shù)類似橋型的撓度觀測統(tǒng)計數(shù)據(jù)來看，即便是在經(jīng)過標(biāo)高調(diào)整后，箱梁還是會在隨后的使用當(dāng)中進(jìn)一步下?lián)希泄P者覺的還是要加上一個經(jīng)驗(yàn)值來修正為好。

（2）合攏時合攏段的相對高差如在5 mm以內(nèi)，則合攏時不需要進(jìn)行壓重和糾偏。完全可以保證成橋后橋面線型平順，與設(shè)計相吻合。

（3）立?？刂拼_保了施工過程中結(jié)構(gòu)的可靠度和安全性，保證了橋梁變形、梁段的撓度變化狀態(tài)符合設(shè)計要求。

（4）立模標(biāo)高計算公式要概念清楚、方便使用，而且實(shí)際施工中理論標(biāo)高和實(shí)際標(biāo)高誤差不能太大，從而能有效準(zhǔn)確地指導(dǎo)施工。