40 m+64 m+40 m懸臂澆筑連續(xù)梁橋線形監(jiān)控技術

孫曉邁

(中鐵十四局一公司，山東日照276800)

1 工程簡介

廣深港鐵路350 km/h客運專線ZH－1標段內預應力混凝土連續(xù)梁橋數(shù)量較多，其中最為常見的是三跨一聯(lián)的40 m+64 m+40 m連續(xù)梁。為保證橋梁能夠順利合龍并使成橋后結構實際線形與理想線形基本吻合，必須對連續(xù)梁橋的施工全過程進行線形監(jiān)控。以屏山涌特大橋跨金山互通f匝道40 m+64 m+40 m連續(xù)梁橋為例，橋址位于R2000緩和平曲線上，橋上設有聲屏障。該橋為單箱單室截面型式，跨中和梁端處梁高為3.05 m，橋墩處梁高為6.05 m，橋面寬度為13.4 m。采用掛籃懸臂澆筑施工法，先合龍邊跨再合龍中跨，每側有7個懸臂節(jié)段，最大懸臂長度為31 m。

2 計算模型

采用MIDASCIVIL/2006軟件建立40 m+64 m+40 m連續(xù)梁有限元模型。利用正裝分析法，即按照橋梁結構實際施工過程進行建模計算，從而得到各個階段下結構內力和變形。全橋模型共計62個梁單元，計算模型如圖1。施工全過程分為如下12個階段:

(1)第1～第8階段為懸臂施工階段，每個階段分為3個子階段，即移動掛籃、澆筑混凝土及張拉縱向預應力束;

(2)第9階段細分為若干個子階段，包括邊跨合龍，拆除邊跨掛籃以及張拉邊跨合龍束;

(3)第10階段細分為若干個子階段，包括中跨合龍，拆除現(xiàn)澆段支架、中跨掛籃以及拆除墩頂臨時約束，張拉中跨合龍束;

(4)第11階段為橋面二期恒載的鋪設;

(5)第12階段為成橋后5年內混凝土材料的時間效應(收縮、徐變)。

建立模型之后，尚需通過試驗測試箱梁混凝土的彈性模量、掛籃變形、現(xiàn)澆支架變形以及預應力鋼束的摩阻系數(shù)，根據(jù)試驗結果對計算模型進行修正以準確模擬結構實際狀態(tài)。

3 線形監(jiān)控

通過有限元計算得到橋梁各節(jié)段理論立模標高后，根據(jù)現(xiàn)場反饋標高數(shù)據(jù)對后續(xù)澆筑節(jié)段的立模拋高和理論標高進行動態(tài)調整，以減小后續(xù)施工節(jié)段的標高誤差。

圖1 40 m+64 m+40 m連續(xù)梁有限元模型

3.1 高程測量

(1)要求在年平均氣溫附近且氣溫較恒定時測量標高。一般可在早上6:30之前;

(2)在箱梁各節(jié)段端截面的結構頂面布置5個高程測點，在端截面處底模上布置2個高程測點，測點布置如圖2。梁頂需設立短鋼筋作高程標識點，梁頂面標高測點設置1#～10#測點，邊測點距翼緣外端0.4 m，次外測點距翼緣外端3.0 m，中點在中軸線上;梁底測點A、B、C、D位于節(jié)段前端底部內側吊桿對應處;

圖2 箱梁節(jié)段前端面高程測點布置圖

(3)每個節(jié)段的施工過程中測量3個工況下的標高:混凝土澆筑前、混凝土澆筑后或預應力鋼束張拉前、預應力鋼束張拉后?，F(xiàn)場需同時測量當前澆筑節(jié)段的梁底立模標高、梁頂標高與之前澆筑所有梁段的梁頂標高。

3.2 拋高計算

立模拋高計算公式:

式中f1為掛籃彈性變形，包括掛籃桁架變形、吊桿變形、模板變形;f2為掛籃塑性變形，包括連接鉸、錨固點和模板處的空隙等非彈性變形，基本可通過預壓來消除;f3為恒載變形，包括考慮施工過程的自重、二期恒載、預應力、收縮、徐變、結構體系轉換等產生的純位移;f4為施工荷載變形，包括掛籃荷載、吊籃荷載、臨時荷載作用產生的變形;f5為設計活載(雙線ZK活載)產生的結構撓度的1/2;f6為施工誤差修正項。若立模時環(huán)境溫度偏離年平均溫度，則另需對溫度影響進行修正。式(1)中負號表示拋高方向與變形方向相反。

梁頂立模標高計算公式:

式中H為梁頂立模標高;H0為梁頂設計標高;f為立模拋高。

3.3 監(jiān)控結果

經各節(jié)段梁底立模標高數(shù)據(jù)匯總分析，44#墩側梁底立模標高施工誤差平均值為－2.9 mm，標準差為11.5 mm;45#墩側梁底立模標高施工誤差平均值為－8.3 mm，標準差為14.8 mm。邊跨合龍前梁頂標高數(shù)據(jù)匯總見表1，從表中數(shù)據(jù)可知44#墩側梁頂標高誤差平均值為0.2 mm，標準差為12.8 mm;45#墩側梁頂標高誤差平均值為3.5 mm，標準差為11.6 mm。

圖3和圖4為7#節(jié)段懸臂施工各階段(包括立模后、澆筑混凝土后、張拉縱向預應力束后)梁頂高程誤差(實測高程與理論高程之差)，可見已施工節(jié)段的高程誤差十分穩(wěn)定，說明線形誤差主要來源于立模施工誤差。

圖3 44#墩側7#節(jié)段懸臂施工各階段梁頂高程誤差

圖4 45#墩側7#節(jié)段懸臂施工各階段梁頂高程誤差

表1 跨金山互通f匝道橋邊跨合龍前梁頂標高匯總

4 結束語

監(jiān)控數(shù)據(jù)表明橋梁總體線形較為理想。金山互通f匝道橋在邊跨合龍前的梁頂高程誤差基本可控制在±20 mm之內，且誤差分布為波動狀態(tài)，始終沒有發(fā)散趨勢。若現(xiàn)場立模施工精度能夠得到進一步保證，則梁頂高程誤差可控制在±5 mm之內。

[1]雷俊卿.橋梁懸臂施工與設計[M].北京:人民交通出版社，1999

[2]范立礎.預應力混凝土連續(xù)梁橋[M].北京:人民交通出版社，1988

[3]TB 10002.1－2005鐵路橋涵設計基本規(guī)范[S]

[4]TB 10002.3－2005鐵路橋涵鋼筋混凝土和預應力混凝土結構設計規(guī)范[S]