預制懸臂拼裝施工線性控制研究

張國勝

(江蘇省交通規(guī)劃設計院股份有限公司，江蘇 南京 210014)

預制懸臂拼裝施工線性控制研究

張國勝

(江蘇省交通規(guī)劃設計院股份有限公司，江蘇 南京 210014)

懸臂拼接橋梁施工控制就是在結構分析基礎上通過對施工過程中的應力及線形進行控制。懸臂拼裝施工連續(xù)梁橋的建成要經(jīng)歷復雜的施工過程，結構體系也將隨施工階段不同而不斷變化。本文通過工程實例，分析懸臂拼接橋梁施工中線性控制的重點，旨在提高施工質(zhì)量。

懸臂拼接；線性控制；質(zhì)量

1. 預制懸臂拼裝施工介紹

預制懸臂拼裝施工,是將主梁沿順橋向劃分成適當長度并預制成塊件,再將其運至工地進行安裝,經(jīng)施加預應力后使塊件成為整體的橋梁施工方法。隨著社會的發(fā)展及公眾環(huán)保意識的加強,懸臂拼裝施工方法越來越受到廣大工程技術人員的推崇。懸臂拼裝的主要優(yōu)點表現(xiàn)在:

（1) 施工速度快

拼裝節(jié)段可與下部結構同時施工,拼裝占用的施工周期僅有吊裝定位和穿束張拉等工序,一個節(jié)段施工周期僅1～115d。還可多孔同時施工,施工速度快。

（2) 施工質(zhì)量好

懸臂拼裝節(jié)段在預制場預制,布料、振搗、養(yǎng)護等條件均較好,預制節(jié)段的質(zhì)量容易保證。梁的整體性在采用環(huán)氧樹脂膠膠拼后也得到改善。

（3) 成橋線形好

由于預制節(jié)段預制完成后一段時間(存放時間一般為3 個月以上) ,混凝土收縮、徐變對結構內(nèi)力影響小,成橋后梁體線型變化也不大。

（4) 橋梁跨越能力提高

懸臂拼裝施工充分考慮預應力混凝土懸臂結構承受負彎矩能力強的特點,將跨中正彎矩轉為支點負彎矩,使橋梁的跨越能力提高。

2 工程概況

某大橋為(45+70+45)m三跨變截面預應力混凝土連續(xù)梁橋。梁體為單箱單室斜腹板截面，箱梁中跨跨中梁高2.6 m，根部梁高4.8 m；梁底下緣為1.8次拋物線，底板及腹板厚度按折線變化。采用短線預制法與現(xiàn)澆相結合進行施工，即0號塊、合攏段及濕接縫現(xiàn)澆，其余節(jié)段工廠預制，預制節(jié)段截面由多鍵型剪力鍵定位匹配，現(xiàn)場懸拼。

3 線形控制的實施

3.1 線形控制基本原理

大跨度橋梁的線形控制是施工-量測-識別-修正-預測-施工的循環(huán)過程，即首先根據(jù)結構模型分析計算，確定箱梁理論定位高程并實施，然后監(jiān)測已完成梁段的高程和平面位置，將已完梁段的實際高程和理論高程相比較，在對偏差的結果綜合分析的基礎上，對待拼粱段的定位高程和平面位置加以優(yōu)化調(diào)整。

這種預測控制中的優(yōu)化不是一次在線完成，而是反復在線完成的，每一采樣時刻優(yōu)化性能指標只涉及該時刻起到未來有限時刻。到下一個采樣時刻，這一優(yōu)化時段會同時向前推移。因此預測控制不是用一個對全局相同的性能優(yōu)化指標，而是每一時刻有一個相對于該時刻的局部性能優(yōu)化指標。

3.2 懸臂拼裝線形控制方法

3.2.1 測點布置

測點是指在短線法梁節(jié)段預制過程中，預制廠根據(jù)線路的設計參數(shù)(橋梁的平、豎曲線及理論預拱度設置)確定整體坐標系，在待安裝節(jié)段頂面預埋軸線控制點、標高控制點，簡稱六點坐標。六點坐標包括有預制的理論坐標和預制的實際坐標，預制過程中，為了保證最終成橋坐標符合設計理論六點坐標，后續(xù)節(jié)段須根據(jù)前一節(jié)段的預制誤差及測釘埋設偏差進行修正，并且采用三維定位軟件將節(jié)段局部坐標轉換至整體坐標系內(nèi)，這便是預制的實際六點坐標。預制的實際六點坐標便是懸臂拼裝施工過程的理論定位坐標。

3.2.2 節(jié)段預制定位高程的控制

采用節(jié)段預制為使成橋線形能符合設計要求，要求在預制施工過程中必須將可能影響結構線形的因素都要進行考慮，如臨時支撐形式、節(jié)段施工順序、受力齡期、合攏順序、混凝土徐變、預應力損失、二期恒載(橋面鋪裝、體外預應力張拉)等。在考慮這些因素的前提下，經(jīng)結構分析得到各“T”構的預制拱度，形成預制曲線，線形控制作業(yè)的關鍵在于節(jié)段生產(chǎn)與安裝的施工精度，必須建立專業(yè)、固定的測量系統(tǒng)，在調(diào)整匹配面以形成預制曲線過程中，嚴格控制誤差在2 mm以內(nèi)。

式中：sH—設計高程；1if—各施工階段的累計撓度；2if—1／2靜活載撓度；—支座壓縮及基礎沉降值；4if—混凝土收縮、徐變撓度；5if—預制偏差調(diào)整值。

3.2.3 懸臂拼裝定位高程的控制

懸臂拼裝施工中高程控制的關鍵就是施工撓度，雖然在預制過程中已經(jīng)考慮了理論預拱度，但是在實際施工中膠拼張拉預應力前后、墩臺沉降以及施工誤差等造成實際與理論預拱度值的偏差。因此就需要采取優(yōu)化措施對后面施工節(jié)塊定位標高進行優(yōu)化，以期張拉完后預制塊標高達到最優(yōu)。

下面以灰色預測控制理論來對預制塊的定位標高進行優(yōu)化。設Z(i)為第i節(jié)段膠拼張拉預應力前后懸臂豎向位移實測值與設計值之比，考慮到Z(i)的獨立性，對Z(i)建立GM(1，1)預測模型：

則第k+1節(jié)段優(yōu)化定位標高為：

其中，1kH+′為實際預制六點坐標高程。

雖然應用灰色預測理論模型對定位標高進行了優(yōu)化，但是由于短線預制法的特點，前后節(jié)段相匹配，通過對多鍵型剪力鍵進行定位，預制塊件前后緊密卡位，所以實際調(diào)整量很小，不如懸臂現(xiàn)澆那樣可以自由調(diào)整掛籃來進行自適應調(diào)整。因此實際調(diào)整較難達到預期的理想效果，只能達到調(diào)整范圍內(nèi)的實際優(yōu)化。

3.2.4 懸臂拼裝定位軸線控制

由于懸臂拼裝與懸臂現(xiàn)澆的不同，軸線控制問題在懸臂拼裝施工中顯得比較突出，由于短線法的自身特點，不能進行整個預制跨度的預拼，線形控制是通過調(diào)整兩節(jié)匹配節(jié)段平面及立面內(nèi)的轉角來實現(xiàn)。預制過程中的軸線控制是施工過程控制的先決條件，很大程度上決定了懸臂拼裝施工中軸線定位的偏移程度。

實際懸臂拼裝前應實測各節(jié)段外形尺寸，并模擬試拼整個懸臂以檢查預制過程中軸線控制的效果，為實際懸臂拼裝提供參考。實際施工中在0號塊現(xiàn)澆完成達到要求后，通過濕接縫按照實際預制六點坐標準確定位1號塊，因為處于懸臂根部1號塊的定位將直接決定將來施工線形的偏移程度。懸臂拼裝過程中，準確測量已膠拼張拉預應力節(jié)段的軸線偏差，同時試拼下一節(jié)段，觀測其試拼定位數(shù)據(jù)，結合兩節(jié)段的偏差測量數(shù)據(jù)，采用前進分析方法，同時兼顧節(jié)段實際的調(diào)整量范圍，在使整體拼裝偏移最小的前提下，決定具體的糾偏調(diào)整量。

4實際施工控制實施

程中由于節(jié)段間剪力鍵定位匹配，調(diào)整量受到限制，實際施工結果比預測值有一定量的差距，只能在可調(diào)整范圍內(nèi)達到實際的最優(yōu)，最大標高施工偏差為1.85cm，滿足設計及監(jiān)控要求。

4.1 實施的措施和流程

在懸臂拼裝過程中采用專人、專儀器實行控制和數(shù)據(jù)的采集。同時為了減少溫度對采集數(shù)據(jù)的影響，每天定時早上7:00測量。準確獲得定位、膠拼張拉前后數(shù)據(jù)為優(yōu)化控制提供條件。

在節(jié)段拼裝過程中確定了調(diào)整量后，一般可通過張拉力筋或控制力筋張拉力進行調(diào)整，必要時可通過千斤頂進行調(diào)整，也可通過在膠縫材料中嵌墊軟金層片(如銅)或石棉網(wǎng)來調(diào)節(jié)。但每次不宜墊得太厚，由于無相應規(guī)范，以經(jīng)驗小于5 m為宜，通過計算逐步調(diào)整。當在拼裝過程中梁段線形誤差過大，難以用其他方法進行補救時，可以增設一道濕接縫來調(diào)整，所增設的濕接縫寬度必須用鑿除節(jié)段梁端面混凝土厚度的辦法來完成。

4.2 工程施工控制的結果

該大橋只完成了24號墩最大懸臂狀態(tài)施工，23號墩懸臂正在施工中，施工過

5 結語

采用預制節(jié)段懸拼法施工時，國外幾乎全是采用短線法進行梁體節(jié)段預制，由于其預制、施工控制要求精度較高，在國內(nèi)還未能得到很好的推廣，通過對該大橋懸臂拼裝施工控制的具體實踐，可以對短線預制懸拼工藝的推廣起到一定的借鑒作用。

[1] 李國平. 預應力梁橋懸臂施工控制技術[J] .山西建筑, 2012.

[2] 李華. 分段施工橋梁分析與控制[M] . 北京:人民交通出版社,2013.

TU75

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1007-6344（2015）10-0256-02