淺談?lì)A(yù)應(yīng)力連續(xù)剛構(gòu)橋線形控制

廖尚佳

摘要：大跨徑多跨連續(xù)剛構(gòu)橋懸臂施工中的撓度控制直接影響整個(gè)橋梁的外觀線形。

關(guān)鍵詞：連續(xù)剛構(gòu)；懸臂澆筑；線形控制

一、概述

大跨預(yù)應(yīng)力連續(xù)剛構(gòu)橋多采用節(jié)段懸臂施工方案，由于施工中各節(jié)段的受力體系及所受荷載都在不斷變化，橋梁的內(nèi)力狀態(tài)和變形都比較復(fù)雜。如控制不當(dāng)，將給橋梁施工安全，外觀線形、可靠性、行車條件等方面帶來(lái)不利影響。就成橋線形而言，由于不合理的節(jié)段立模標(biāo)高設(shè)置，可能導(dǎo)致合攏時(shí)兩懸臂端高差過(guò)大，影響合攏精度，使得線形起伏過(guò)大，影響行車舒適等。因此線形控制工作是十分重要的。

二、線形控制方法

在橋梁懸臂施工中，最困難的任務(wù)之一就是施工撓度的計(jì)算與控制。而影響撓度的因素較多，主要有掛籃的變形、節(jié)段自重、預(yù)加應(yīng)力的大小、施工荷載、混凝土收縮與徐變、日照和溫度變化等。

施工節(jié)段的立模標(biāo)高可參考下式確定：

式中：Hi -i節(jié)段前端點(diǎn)立模標(biāo)高；

H0 -i節(jié)段前端點(diǎn)設(shè)計(jì)標(biāo)高；

fi自重-i節(jié)段自重（含該節(jié)段預(yù)應(yīng)力張拉）所產(chǎn)生的原結(jié)構(gòu)撓度；

fi后期-i節(jié)段以后各節(jié)段在施工過(guò)程中產(chǎn)生的撓度；

fi徐變-i節(jié)段混凝土在今后由徐變產(chǎn)生的撓度；

fi掛籃自重-i節(jié)段施工時(shí)，由掛籃、模板等自重產(chǎn)生的撓度；

fi掛籃變形-i節(jié)段施工時(shí)，掛籃彈性變形產(chǎn)生的撓度；

fi溫差-i節(jié)段施工時(shí)，由日照、箱梁不均勻溫度場(chǎng)引起的撓度；

從上式中各參數(shù)意義可以看出，要想很好的控制撓度，必須施工過(guò)程中作好撓度監(jiān)控。只有在施工中作好撓度觀測(cè)，才能為立模標(biāo)高提供準(zhǔn)確的依據(jù)，進(jìn)而控制整個(gè)梁體的線形。

三、施工實(shí)例

東莞市蘆村特大橋中堂水道主橋?yàn)?5m+120m+75m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)雙幅橋，采用三向預(yù)應(yīng)力體系，梁底按圓曲線變化。梁體截面為單箱單室，單幅頂板寬15m，底板寬7m，0#段根部梁體高6m，跨中高2.5m。T構(gòu)分17個(gè)節(jié)段，節(jié)段長(zhǎng)分別為2.0 m，3.0m，3.5m。

1.理論計(jì)算

在懸灌施工開(kāi)始前，我們首先對(duì)施工掛籃進(jìn)行荷載預(yù)壓試驗(yàn)，取得掛籃的最大彈性變形值。其后對(duì)每種節(jié)段長(zhǎng)中最重節(jié)段和最輕節(jié)段在施工時(shí)的受力情況進(jìn)行了分析，分別按掛籃就位綁扎鋼筋前、澆筑混凝土后，兩種工況對(duì)施工掛籃各吊桿、錨桿的受力進(jìn)行了詳細(xì)計(jì)算。將計(jì)算結(jié)果匯總制表，報(bào)設(shè)計(jì)院和監(jiān)控單位。設(shè)計(jì)院和監(jiān)控單位根據(jù)我們所提供的數(shù)據(jù)進(jìn)行了初步分析計(jì)算，得出大橋懸臂施工的理論預(yù)拱值。

2.施工撓度監(jiān)控

①制定監(jiān)控措施

在0#段施工完畢后，即在其頂板恢復(fù)中線，并利用全站儀建立高程控制點(diǎn)，作為主梁撓度監(jiān)控的基準(zhǔn)點(diǎn)。在主梁懸灌施工時(shí)，在T構(gòu)的每個(gè)節(jié)段的前端點(diǎn)，三個(gè)腹板處布置三個(gè)高程觀察點(diǎn)，這樣既可以測(cè)量箱梁的撓度，又可以觀察箱梁是否發(fā)生扭轉(zhuǎn)變形。觀察點(diǎn)布置在離塊件前端10厘米處，采用Φ16鋼筋，埋設(shè)位置在箱梁翼板與承托交接處及箱梁內(nèi)頂板與中腹板倒角交接處，上端鋼筋頭露出箱梁混凝土表面2～3厘米。在埋設(shè)鋼筋時(shí)，鋼筋下端必須立于模板上保持豎直，并焊在節(jié)段鋼筋網(wǎng)上固定。為了和其它預(yù)埋件區(qū)別，將觀察點(diǎn)的鋼筋頭磨圓，用紅油漆加以標(biāo)記各高程控制點(diǎn)，并用混凝土包裹保護(hù)。

掛籃施工中在每節(jié)段澆筑混凝土前、澆筑混凝土后、張拉前、張拉后，采用精密水準(zhǔn)儀配銦鋼尺（精度達(dá)到1mm）分四次抄平進(jìn)行撓度觀測(cè)，每次觀測(cè)完畢后將數(shù)據(jù)報(bào)給監(jiān)控單位。監(jiān)控單位根據(jù)觀測(cè)數(shù)據(jù)向我方提供下一節(jié)段立模標(biāo)高。

此外，T構(gòu)在施工過(guò)程中每施工4個(gè)節(jié)段，將各墩頂和該懸澆節(jié)段的高程、中線進(jìn)行一次聯(lián)測(cè)。

同時(shí)，為了減少人員觀測(cè)誤差的影響，我們抽調(diào)專人組成測(cè)量組，專門負(fù)責(zé)全橋的測(cè)量工作。

②控制觀測(cè)時(shí)間

在蘆村特大橋懸臂節(jié)段施工時(shí)，正值夏季高溫季節(jié)，日照溫差影響很大。我們前期在一天的不同時(shí)間段內(nèi)進(jìn)行了測(cè)量，通過(guò)數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)：每天上午，陽(yáng)光直射梁體右側(cè)；中午后，陽(yáng)光直射梁體左側(cè)。這就造成單箱左右兩箱室溫差不一致，形成不均勻溫度場(chǎng)，從而引起箱梁同一截面上左右兩邊撓度變化不一致，使梁體發(fā)生扭曲，影響了測(cè)量精度。而當(dāng)一天內(nèi)氣溫變化幅度不大的時(shí)候，側(cè)撓度變化相對(duì)穩(wěn)定。因此，為了減少溫差、日照對(duì)梁體撓度的影響，我們要求每次進(jìn)行撓度觀測(cè)時(shí)必須在早上7點(diǎn)左右，氣溫相對(duì)較低的時(shí)候進(jìn)行。

③控制張拉時(shí)間

在以往的預(yù)應(yīng)力橋梁施工中，在施加預(yù)應(yīng)力時(shí)，往往只參考混凝土的強(qiáng)度。只要混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求，即開(kāi)始張拉，而不參考混凝土的彈性模量。事實(shí)上，混凝土的彈性模量是否達(dá)標(biāo)直接影響到兩個(gè)方面：即預(yù)應(yīng)力的施加是否能夠達(dá)到設(shè)計(jì)要求、今后混凝土的徐變對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)的影響能夠達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

基于上述考慮，在蘆村特大橋預(yù)應(yīng)力張拉時(shí)間的確定，采用混凝土強(qiáng)度和混凝土彈性模量“雙控”進(jìn)行。同時(shí)，在一天中氣溫較高時(shí)不得進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉，以減少預(yù)應(yīng)力損失。

④梁體內(nèi)力監(jiān)控

為了準(zhǔn)確反映出施工中梁體內(nèi)力變化與撓度變化之間的關(guān)系，并對(duì)比理論值與實(shí)際值的差別，在蘆村特大橋施工中，監(jiān)控單位在每個(gè)T構(gòu)的各特征節(jié)段都埋設(shè)了應(yīng)變片。在每個(gè)節(jié)段的張拉前、張拉后均進(jìn)行應(yīng)力觀測(cè)。將觀測(cè)數(shù)據(jù)與撓度觀測(cè)數(shù)據(jù)共同分析。

3.數(shù)據(jù)分析

在經(jīng)過(guò)上述施工控制和現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集后，由監(jiān)控單位對(duì)應(yīng)力觀測(cè)數(shù)據(jù)和撓度觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。監(jiān)控單位采用廣州市政設(shè)計(jì)院的橋梁靜動(dòng)力分析系統(tǒng)BRCAD對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，通過(guò)與原理論計(jì)算值進(jìn)行對(duì)比，調(diào)整預(yù)拱值。并對(duì)誤差產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析，對(duì)在后繼施工中需注意的事項(xiàng)提出要求。

4.控制結(jié)果

大橋合攏最大誤差15mm，箱梁頂面標(biāo)高誤差最大24mm，滿足規(guī)范及設(shè)計(jì)要求。

四、結(jié)論

預(yù)應(yīng)力連續(xù)剛構(gòu)橋線形控制是一個(gè)龐大的系統(tǒng)工程，它貫穿與整個(gè)橋梁懸臂施工過(guò)程，歷時(shí)時(shí)間長(zhǎng)，工作煩瑣艱苦，對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)管理和技術(shù)控制的要求都非常高。只要建立完善的施工控制系統(tǒng)，就可圓滿的完成工作。

參考文獻(xiàn)：

[1]雷俊卿.橋梁懸臂施工與設(shè)計(jì).北京：人民交通出版社，2000.

[2]馬保林，李子青.高墩大跨連續(xù)剛構(gòu)橋.北京：人民交通出版社，2001.