預應力混凝土連續(xù)梁橋線形監(jiān)控

魏善軍

（中鐵十七局集團第六工程有限公司 福建福州 350011）

預應力混凝土連續(xù)梁橋線形監(jiān)控

魏善軍

（中鐵十七局集團第六工程有限公司 福建福州 350011）

目前大跨連續(xù)梁橋施工普遍采用懸臂澆筑法，隨著施工階段的進行，結構的內力及變形將會不斷發(fā)生變化。為保證橋梁順利合龍、成橋后線形平順以及運營階段行車安全，需要進行必要的線形監(jiān)控。本文結合泉州北迎賓大道拓寬改造（一期）工程萬虹路跨線橋（38.5+68+38.5）m預應力混凝土連續(xù)箱梁橋，簡要介紹了線形監(jiān)控的目的、原理和流程，通過模擬橋梁施工全過程，得出計算預拋高，并與實測值進行比較，在施工過程中及時適當?shù)倪M行調整，結果表明，梁頂高程誤差基本可控制在±5mm之內，橋梁線形較為理想。

連續(xù)梁；線形監(jiān)控；預拋高；懸臂施工

自20世紀60年代懸臂澆筑法引入我國以來，由于其不影響下方船舶或車輛的正常通行，因此被廣泛應用于預應力混凝土連續(xù)梁橋建設中。施工節(jié)段的不斷增加導致連續(xù)梁成橋后的線形和受力分布狀態(tài)趨于復雜，因此，線形監(jiān)控工作必不可少。連續(xù)梁施工時的影響因素眾多（如溫度、掛籃移動、混凝土收縮徐變、人員機具等），因此，根據(jù)現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)建立符合工程實際的有限元模型是整個監(jiān)控工作的重點。

1 工程概況

泉州北迎賓大道拓寬改造（一期）工程萬虹路跨線橋為預應力混凝土連續(xù)箱梁橋，全長473m，其中左幅第一聯(lián)長145（38.5+ 68+38.5）m，采用懸臂澆筑法施工，截面形式為單箱四室，中墩處梁高3.8m，跨中梁高1.8m。萬虹路跨線橋箱梁頂寬12.5m，梁底寬從5.926m變化至7.065m。頂板厚22～55cm；底板厚22～ 62.5cm，支點取87.5cm；腹板厚30～65cm，支點厚115cm。箱梁僅在支點處設橫梁；中支點橫梁厚200cm，邊支點橫梁厚100cm；梁底按二次拋物線變化。

橋梁采用對稱懸臂澆筑法進行施工。主跨1/2長度內共分9個節(jié)段，其中0#節(jié)段長7m，1#～3#塊長3.2m，4#～8#塊長3.98m，中跨合龍段長2.0m。懸臂施工節(jié)段最大重量為102.9t。邊孔在兩岸均設置3.95m長的等截面支架現(xiàn)澆節(jié)段，邊跨合龍段長1.5m，設計圖紙中明確要求施工掛籃荷載≤55t。

2 預應力混凝土連續(xù)梁橋施工控制計算

根據(jù)（38.5+68+38.5）m連續(xù)梁施工圖，對全橋結構建立能反映施工荷載的有限元模型，對該橋進行了正裝分析，得到各階段主梁變形狀態(tài)。模型中根據(jù)懸臂施工梁段的劃分、支點、跨中、截面變化點等控制截面將全橋劃分為57個節(jié)點和56個單元，計算模型如圖1所示。施工模擬過程包括各個梁段濕重的施加、預應力張拉、掛籃前移、邊跨合龍、中跨合龍、體系轉換、全橋張拉、二期恒載等。

圖1 全橋計算模型

2.1 計算參數(shù)取值

（1）混凝土

主梁采用C50混凝土，其彈性模量為3.55×104MPa，容重為26kN/m3，極限抗壓強度為50.0MPa，極限抗拉強度為3.5MPa。環(huán)境相對濕度70%，混凝土平均加載齡期按10d計，收縮徐變按十年考慮。

（2）預應力鋼束

縱向鋼束錨下張拉控制應力按照管道摩阻系數(shù)μ=0.23，管道偏差系數(shù)k=0.0025，一端錨具回縮6mm，松弛損失、收縮徐變及其他各項損失按《公路橋涵設計通用規(guī)范》（JTGD60-2004）計算。錨圈口及喇叭管產(chǎn)生的應力損失需補償?shù)膹埨Ω鶕?jù)現(xiàn)場試驗確定，在任何情況下該項損失值均不得超過0.05fpk。

（3）恒載

包括結構及附屬設備自重、預加力、混凝土收縮徐變等影響；其中橋面附屬設施二期恒載集度為75kN/m。

（4）活載

設計活載：公路-Ⅰ級。

（5）施工臨時荷載

掛籃重（含施工機具、人員等）對前錨點的力矩為825kN·m計算。

2.2 計算流程

（1）懸臂澆筑階段：澆筑階段共分8個階段進行，分別為0#塊施工、1#塊施工…8#塊施工，其中每個階段又分三步進行，分別為澆筑混凝土、預應力張拉、移動掛籃，每個施工階段持續(xù)時間為14d；

（2）合龍階段：按照先邊跨后中跨的順序進行，邊跨合龍段按12d時間計算，中跨合龍段按12d進行模擬；

（3）二期恒載：按照施工設計圖紙，考慮橋面附屬設施二期恒載集度按75kN/m計算，以及10年的收縮徐變。

3 施工過程線形監(jiān)控

計算出各節(jié)段理論立模標高之后，結合現(xiàn)場實測數(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，以減少后續(xù)澆筑階段的誤差。

3.1 高程測量

（1）高程測量一般選在早上5：30～6：30，這個時段的氣溫最接近年平均氣溫；

（2）在橋梁各節(jié)段頂面布置五個測點，如圖2所示。為防止測點遺失，預埋短鋼筋做標識；

圖2 高程測點布置圖

（3）在施工過程中測量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。

3.2 成橋階段累積位移

（38.5+68+38.5）m連續(xù)梁成橋階段累計位移如圖3所示，圖中示出了成橋階段即橋面鋪裝后和收縮徐變10年后的累計位移。

圖3 （38.5+68+38.5）m連續(xù)梁累計位移圖

3.3 活載位移

公路-I級荷載作用下箱梁向下的位移如圖4所示。

圖4 10.5倍公路I級靜活載作用下箱梁最大豎向位移

3.4 施工過程中立模標高的確定

在主梁的懸臂澆筑過程中，梁段立模標高的合理確定，是關系到主梁線型是否平順、是否符合設計要求的一個重要問題。如果在確定立模標高時考慮的因素比較符合實際，而且加以正確的控制，則最終橋面線型較為良好。

立模標高并不等于設計橋梁建成后的標高。一般要設置一定的預拋高，以抵消施工中產(chǎn)生的各種變形（豎向撓度）。其計算公式如下：

式中：Hlmi——i位置立模標高；

Hsji——i位置設計標高；

Σf1i——由梁段自重在i位置產(chǎn)生撓度總和的預拋值；

Σf2i——由張拉各預應力在i位置產(chǎn)生撓度總和的預拋值；

f3i——混凝土收縮、徐變在i位置引起撓度的預拋值；

f4i——施工臨時荷載在i位置引起撓度的預拋值；

f5i——二期恒載在i位置引起撓度的預拋值；

fhz——0.5靜活載在i位置引起撓度的預拋值；

fgl——掛籃變形值的預拋值。

其中掛籃變形值根據(jù)掛籃加載試驗在施工過程中加以考慮，Σf1i、Σf2i、f3i、f4i、f5i、fhz在前進分析和倒退分析中已經(jīng)加以考慮。根據(jù)上述計算式和監(jiān)控分析，可以計算出各梁段的預拋高（相對于設計標高），如圖5所示。

圖5 不考慮掛籃變形的梁體預拋高值

圖5中預拋值計算結果不包括掛籃變形，施工中計入掛籃變形對預拋值進行修正，預拋值按照收縮徐變10年后累計位移。

3.5 監(jiān)控結果

經(jīng)各節(jié)段梁頂立模標高數(shù)據(jù)匯總分析（表1），S1墩側梁底立模標高施工誤差平均值為0.2mm，標準差為1.728mm；S2墩側梁底立模標高施工誤差平均值為-0.13mm，標準差為2.023mm。萬虹路跨線橋在邊跨合龍前的梁頂高程誤差基本可控制在±5mm之內，且誤差分布為波動狀態(tài)，始終沒有發(fā)散趨勢?？梢姼叱陶`差十分穩(wěn)定，說明對于該座橋梁在全橋張拉階段的預測較為準確，施工監(jiān)控較為成功，整個橋梁線形較為理想。

表1 合龍前標高匯總表

4 結束語

通過對全橋結構建立能反映施工荷載的有限元模型，施工過程中的有效監(jiān)控，根據(jù)實測數(shù)據(jù)及時調整立模標高，整理監(jiān)控數(shù)據(jù)表明橋梁總體線形較為理想。本文通過萬虹路跨線橋工程實例對預應力混凝土連續(xù)梁橋線形監(jiān)控的流程進行了簡要的介紹，并將計算值與實測值進行對比，結果表明計算數(shù)據(jù)能夠與實測數(shù)據(jù)吻合良好，證明計算結果的可靠性，可為同類型橋梁的施工監(jiān)控提供參考。懸臂澆筑法在我國已有較為成熟的發(fā)展，線形監(jiān)控是保證成橋線形平順和受力狀態(tài)合理不可或缺的手段，在實際工程中應得到應有的重視。

[1]徐君蘭.大跨度橋梁施工控制[M].北京：人民交通出版社，2000.

[2]雷俊卿.橋梁懸臂施工與設計[M].北京：人民交通出版社，2000.

[3]葛耀君.分段施工橋梁分析與控制[M].北京：人民交通出版社，2003.

[4]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.

U445.4

A

1673-0038（2015）24-0297-03

2015-5-20