高速鐵路多跨連續(xù)梁橋懸臂澆筑線形控制

摘 要：高速鐵路對(duì)橋梁頂面高程及平整度要求高，因此線形控制是高速鐵路連續(xù)梁橋懸臂澆筑施工控制的重要內(nèi)容。結(jié)合某高速鐵路（48+4×80+48）m連續(xù)梁線形控制的施工實(shí)際，介紹了多跨連續(xù)梁的線形控制內(nèi)容、控制要點(diǎn)及線形控制計(jì)算分析方法，重點(diǎn)闡述了梁體實(shí)際立模高程值的計(jì)算方法和高程測(cè)控的布點(diǎn)及監(jiān)控方法。線形控制結(jié)果表明，這種控制方法合理可行，實(shí)施方便，梁體線形控制精度滿足要求，該方法適用于懸臂澆筑施工的高速鐵路橋梁施工控制。

關(guān)鍵詞：多跨連續(xù)梁；線形控制；懸臂澆筑

1 引 言

隨著高速鐵路的發(fā)展，乘車舒適性、梁體平順性及行車安全性的要求提高以及受橋址處地形、地質(zhì)條件的影響，多跨預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋逐漸廣泛應(yīng)用于我國(guó)鐵路建設(shè)中。但是連續(xù)梁橋是多次超靜定結(jié)構(gòu)，其理想的線形和合理的內(nèi)力狀態(tài)不僅與設(shè)計(jì)有關(guān)，而且還依賴于科學(xué)合理的施工方法及對(duì)梁體線形的正確控制。特別是對(duì)于高速鐵路，為保證梁體順利合攏和滿足無砟軌道鋪設(shè)精度要求，需對(duì)梁體在施工過程中進(jìn)行有效的控制，保證軌道線路平順性、可靠性和穩(wěn)定性，以確保高速行車的安全性、平穩(wěn)性和舒適性。同時(shí)，對(duì)多跨連續(xù)梁，由于橋梁跨數(shù)多，施工期間開展的作業(yè)面廣，需多次進(jìn)行體系轉(zhuǎn)換，在施工控制時(shí)，所需監(jiān)測(cè)及處理的數(shù)據(jù)信息量大。因此以往普通橋梁純粹意義上的線形控制已無法滿足高速鐵路多跨連續(xù)梁橋的高精度的要求。

2 工程概況

3 線形控制基本原理

3.1 線形控制的內(nèi)容

對(duì)于分節(jié)段懸臂澆筑施工的大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋，施工控制主要以線形控制為主。橋梁線形控制是施工→測(cè)量→識(shí)別→修正→施工的循環(huán)過程，即首先根據(jù)橋梁的所處線路情況及橋梁的設(shè)計(jì)資料，通過結(jié)構(gòu)分析，確定出箱梁梁體各懸澆節(jié)段的撓度進(jìn)而確定理論立模標(biāo)高，然后監(jiān)測(cè)已施工完成梁段的高程和平面位置，將此實(shí)際高程和理論高程相比較，在對(duì)所產(chǎn)生誤差的綜合分析的基礎(chǔ)上，對(duì)待澆梁段的立模高程和平面位置加以調(diào)整，以此來保證成橋后橋面線形以及合龍梁段懸臂端標(biāo)高的相對(duì)偏差滿足要求，同時(shí)保證結(jié)構(gòu)內(nèi)力狀態(tài)符合設(shè)計(jì)要求。梁體平面線形監(jiān)控主要是監(jiān)控每施工一個(gè)箱梁節(jié)段，其截面軸線實(shí)際平面坐標(biāo)是否與設(shè)計(jì)平面坐標(biāo)吻合。通過施工過程的數(shù)據(jù)采集和嚴(yán)格控制，確保結(jié)構(gòu)的安全和穩(wěn)定，保證結(jié)構(gòu)的受力合理和線形平順，符合設(shè)計(jì)要求。

3.2 線形控制的監(jiān)測(cè)

在預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋的施工過程中，對(duì)梁體各節(jié)段的撓度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，為梁體線形控制分析提供實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，因此正確選定測(cè)量階段和時(shí)機(jī)很重要。一方面，測(cè)量階段不能過多，否則既影響施工進(jìn)度，又導(dǎo)致數(shù)據(jù)量太大，不易處理；另一方面，測(cè)量階段不能過少，否則不能全面反映箱梁的變形情況，對(duì)分析梁體標(biāo)高誤差產(chǎn)生的原因帶來困難。

為全面分析梁體在整個(gè)施工過程中的撓度變形情況，并為下一節(jié)段梁體立模提供依據(jù)，每施工一個(gè)梁體節(jié)段，分三個(gè)階段對(duì)梁體預(yù)埋測(cè)點(diǎn)進(jìn)行撓度觀測(cè)，即第一階段為混凝土澆筑前（立模后），第二階段為混凝土澆筑后，第三階段為張拉預(yù)應(yīng)力后。通過將這三個(gè)階段的實(shí)測(cè)值與理論值相比較，即可找出各階段的誤差原因，以便在下一節(jié)段施工中有針對(duì)性的控制和調(diào)整。

3.3 線形控制的方法

（1）立模標(biāo)高公式

4 線形控制計(jì)算

采用橋梁結(jié)構(gòu)分析軟件，將梁體簡(jiǎn)化成平面結(jié)構(gòu)，離散成梁?jiǎn)卧鶕?jù)施工組織安排確定每個(gè)梁段的施工時(shí)間，依據(jù)設(shè)計(jì)要求的施工順序及體系轉(zhuǎn)換順序，進(jìn)行建模分析計(jì)算，理論計(jì)算梁體各節(jié)段的撓度調(diào)整值，由撓度曲線反向即得到梁體預(yù)拱度曲線。由于撓度與眾多因素有關(guān)，如梁體自重、預(yù)應(yīng)力張拉、混凝土收縮徐變、施工臨時(shí)荷載等。這些影響因素中，還有許多模糊不定及隨機(jī)變化的情況，如混凝土的彈性模量、各節(jié)段施工工期的不定性、預(yù)應(yīng)力損失的隨機(jī)性、溫度產(chǎn)生的溫度應(yīng)力等，故要精確計(jì)算撓度比較困難。因此在施工過程中，根據(jù)施工情況及梁段的實(shí)測(cè)參數(shù)及荷載等變化等適度及時(shí)調(diào)整計(jì)算，并根據(jù)前一梁段實(shí)測(cè)撓度變化情況修正后續(xù)梁段的調(diào)整值，本橋梁體節(jié)段標(biāo)高調(diào)整值如圖3所示。

5 監(jiān)控注意事項(xiàng)及監(jiān)控結(jié)果

在施工過程中，為保證監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的真實(shí)及體現(xiàn)實(shí)際變化情況，對(duì)監(jiān)控過程中容易出現(xiàn)誤差的環(huán)節(jié)提出相應(yīng)的解決措施：

（1）對(duì)多跨連續(xù)梁，多個(gè)T構(gòu)同時(shí)施工，掛籃較多，但受制造及施工誤差的影響，每個(gè)掛籃的實(shí)際情況均不相同，因此需對(duì)每套掛籃均進(jìn)行預(yù)壓加載以消除非彈性變形，并測(cè)出其彈性變形并繪制相應(yīng)的變形曲線，以此為確定立模高程提供基本的依據(jù)。

（2）嚴(yán)格控制各節(jié)段預(yù)應(yīng)力鋼束的張拉時(shí)間及張拉力和張拉時(shí)混凝土的齡期要求，以和計(jì)算模型模擬一致，減小此因素對(duì)梁體節(jié)段標(biāo)高的影響。

（3）嚴(yán)格控制混凝土的容重，盡量使梁體混凝土的強(qiáng)度、彈性模量等技術(shù)指標(biāo)與計(jì)算模擬一致，減小實(shí)際值與計(jì)算值之間的誤差。

（4）對(duì)梁體標(biāo)高測(cè)量時(shí)，選擇合適的時(shí)間點(diǎn)，以減小溫度對(duì)梁體標(biāo)高的影響。一般選擇溫度較穩(wěn)定的時(shí)段進(jìn)行測(cè)量。在早晨進(jìn)行初測(cè)，在傍晚進(jìn)行復(fù)測(cè)，并將測(cè)量結(jié)果匯總進(jìn)行分析，從而為后續(xù)的梁段立模標(biāo)高及線形調(diào)整提供參考。

（5）在合攏段前4個(gè)節(jié)段起開始對(duì)全橋各梁段的標(biāo)高和線形進(jìn)行聯(lián)測(cè)，并進(jìn)行逐步調(diào)整，以控制合攏口兩側(cè)的標(biāo)高，提高合攏精度。

通過以上控制措施，對(duì)施工過程中出現(xiàn)的誤差及時(shí)調(diào)整，本梁得以順利合攏完成，其理論標(biāo)高與實(shí)際標(biāo)高如圖4所示。

通過比較理論標(biāo)高與實(shí)際標(biāo)高可以看出，本梁施工控制措施合理，節(jié)段施工時(shí)調(diào)整量取值與實(shí)際變化量較吻合，梁段標(biāo)高誤差較小。合攏口兩側(cè)高程差在5mm左右，滿足合攏的精度要求。

6 結(jié) 語

（1）多跨連續(xù)梁懸臂澆筑時(shí)梁體線形控制是對(duì)各梁段線形的動(dòng)態(tài)控制過程，是保證橋梁施工完成后梁體中線、高程滿足設(shè)計(jì)要求，減小附加應(yīng)力對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的不利影響，滿足高速鐵路鋪設(shè)無砟軌道精度要求的關(guān)鍵施工步驟。

（2）對(duì)多跨連續(xù)梁結(jié)構(gòu)體系，施工中需進(jìn)行多次體系轉(zhuǎn)換，計(jì)算模擬分析時(shí)施工步驟及體系轉(zhuǎn)換需與實(shí)際施工一致，以保證梁體的線形及結(jié)構(gòu)受力與設(shè)計(jì)要求一致。

（3）由于懸臂施工一旦完成，在合龍和體系轉(zhuǎn)換節(jié)段要再對(duì)產(chǎn)生線形誤差的節(jié)段進(jìn)行調(diào)整將變得很困難，因此，在計(jì)算節(jié)段調(diào)整量時(shí)，需根據(jù)施工實(shí)測(cè)的參數(shù)對(duì)理論計(jì)算結(jié)果進(jìn)行調(diào)整，以滿足梁體施工控制計(jì)算的精度要求。

（4）在施工過程中，還需管理措施落實(shí)到位、精心操作、制定應(yīng)急措施、各方密切配合是實(shí)現(xiàn)精確控制的保證。

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作者簡(jiǎn)介：劉清忠（1976-），男，本科，主要從事工程技術(shù)管理工作。