鐵路橋梁施工控制技術(shù)研究

王朝暉

（北京鐵路局北京高鐵工務(wù)段，北京100071）

鐵路橋梁施工控制技術(shù)研究

王朝暉

（北京鐵路局北京高鐵工務(wù)段，北京100071）

對(duì)于鐵路橋梁工程，特別是連續(xù)梁橋來(lái)說，由于其能夠很好滿足行車穩(wěn)定的條件，在鐵路建設(shè)過程中應(yīng)用越來(lái)越廣泛，但由于連續(xù)梁的自身特點(diǎn)，對(duì)施工技術(shù)和施工質(zhì)量要求比較嚴(yán)格，在施工過程中必須進(jìn)行有效的施工控制。本文通過對(duì)連續(xù)梁橋施工控制方法的研究，特別是連續(xù)梁橋的施工控制特點(diǎn)進(jìn)行分析，對(duì)一座鐵路連續(xù)梁橋進(jìn)行施工控制，結(jié)果表明，施工控制能夠有效提高連續(xù)梁橋的施工質(zhì)量，使得主梁順利合攏且梁體平順。

連續(xù)梁橋；施工控制；梁體線形

在近年來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展，鐵路建設(shè)也得到了快速發(fā)展，為了滿足行駛安全平穩(wěn)，橋梁結(jié)構(gòu)，特別是預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋由于剛度好、變形小、行車平順等原因，在鐵路建設(shè)中所占的比例也越來(lái)越大。但是橋梁結(jié)構(gòu)的施工難度一般較大，對(duì)施工技術(shù)和施工質(zhì)量的要求也較高，在施工過程中的要求也比較嚴(yán)格。

在鐵路橋梁的施工過程中，橋梁結(jié)構(gòu)的施工技術(shù)和施工方式對(duì)結(jié)構(gòu)的最終成橋質(zhì)量有著重要的影響。橋梁結(jié)構(gòu)是交通工程中的關(guān)鍵樞紐部位，出現(xiàn)故障后會(huì)對(duì)交通產(chǎn)生一系列的難以估量的損失，所以橋梁結(jié)構(gòu)的施工控制在橋梁建設(shè)中的作用是必不可少的，必須引起足夠的重視。

目前，連續(xù)梁的的施工多采用懸臂澆筑施工，在施工過程中，存在很多的不確定的因素影響著梁體的質(zhì)量，主梁從開始懸臂施工到成橋需要經(jīng)歷一個(gè)復(fù)雜的過程，結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和變形在施工過程中隨著溫度、方案、荷載等的變動(dòng)存在較大的不確定的變化，為了確保連續(xù)梁橋結(jié)構(gòu)的施工水平，在施工過程中必須對(duì)施工技術(shù)與質(zhì)量進(jìn)行有效的控制。

1　連續(xù)梁的施工控制方法研究

1.1施工控制內(nèi)容和過程

通過建立的監(jiān)控計(jì)算體系對(duì)施工過程中的每個(gè)施工階段的應(yīng)力和位移的控制參數(shù)進(jìn)行計(jì)算分析，計(jì)算理論狀態(tài)下的控制目標(biāo)值，使得實(shí)際每個(gè)施工階段的控制參數(shù)等同或接近于理論值，如果差異較大，則在下一個(gè)施工階段采取一定的修正措施，保證成橋后實(shí)際橋梁控制值在目標(biāo)值允許的誤差范圍內(nèi)。

在施工過程中，控制的過程主要如下，確定初始狀態(tài)和建立計(jì)算模型，底計(jì)算參數(shù)進(jìn)行分析調(diào)整，進(jìn)行正裝計(jì)算或倒裝計(jì)算進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，施工階段前的預(yù)測(cè)，施工后校核分析，識(shí)別系統(tǒng)誤差并采取有效措施消除誤差。

1.2施工控制方法

連續(xù)梁橋的施工控制一般包括兩部分內(nèi)容：變形控制和內(nèi)力控制。對(duì)于連續(xù)梁橋來(lái)說，由于在施工過程中已經(jīng)建成的塊段可調(diào)整的余地很小或者無(wú)調(diào)整余地，對(duì)于結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)和施工的特點(diǎn)，主要采用預(yù)測(cè)控制的方法進(jìn)行控制，全面考慮影響結(jié)構(gòu)的各種因素和施工要求達(dá)到的目標(biāo)，對(duì)每一個(gè)塊段完成前后的狀態(tài)進(jìn)行預(yù)測(cè)，由于預(yù)測(cè)狀態(tài)與實(shí)際誤差存在誤差，對(duì)誤差產(chǎn)生的影響在后續(xù)的塊段狀態(tài)預(yù)測(cè)中予以循環(huán)考慮，直到施工完成的結(jié)構(gòu)狀態(tài)與設(shè)計(jì)狀態(tài)在規(guī)定的誤差范圍內(nèi)。

1.3連續(xù)梁橋施工控制特點(diǎn)

連續(xù)梁橋在懸臂施工階段結(jié)構(gòu)是靜定的，在合攏過程中施加預(yù)重，使得成橋狀態(tài)等同或接近設(shè)計(jì)狀態(tài)。主要控制目標(biāo)是主梁線形，其特點(diǎn)是已完成無(wú)法調(diào)整，未澆筑塊段只與正裝分析計(jì)算有關(guān)，所以，對(duì)參數(shù)的估計(jì)和計(jì)算模型的修正顯得特別重要，當(dāng)實(shí)測(cè)狀態(tài)與計(jì)算結(jié)果不同時(shí)，應(yīng)當(dāng)修正計(jì)算模型參數(shù)，重新計(jì)算各個(gè)階段的理論狀態(tài)，進(jìn)過反復(fù)的參數(shù)識(shí)別，使得模型計(jì)算與實(shí)際基本一致，在此基礎(chǔ)上對(duì)對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行更好的控制。

施工控制的流程為：施工→量測(cè)→識(shí)別→修正→預(yù)告→施工的循環(huán)過程，使得施工按照預(yù)定的狀態(tài)順利推進(jìn)。

2　施工控制在連續(xù)梁橋中的應(yīng)用

以某（40+64+64+40）m連續(xù)梁橋?yàn)槔?，梁體為單箱單室、變高度、變截面箱梁，梁體全長(zhǎng)209.2m。梁高按圓曲線變化，圓曲線半徑R=206.212m，采用掛籃懸臂施工方式施工。為保證合攏前兩懸臂端豎向撓度的偏差不超過容許范圍，對(duì)該橋橋梁進(jìn)行施工控制。梁體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1?。?0+64+64+40）m連續(xù)梁橋上部結(jié)構(gòu)圖

施工控制采用階段施工圖紙為依據(jù)，依據(jù)圖紙中反映的梁體幾何參數(shù)運(yùn)用橋梁博士有限元軟件進(jìn)行建模，將結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化為平面結(jié)構(gòu)，不考慮樁基的作用，將每個(gè)施工塊段簡(jiǎn)化為梁?jiǎn)卧?，采用主從耦合關(guān)系對(duì)不同施工階段的臨時(shí)支座和固定支座進(jìn)行模擬。

在主梁的每個(gè)施工塊段端部布置撓度觀測(cè)點(diǎn)，在塊段施工前、后對(duì)梁體的位移進(jìn)行觀測(cè)，和有限元軟件計(jì)算的梁體位移對(duì)比分析，循環(huán)修正有限元模型計(jì)算參數(shù)和未澆筑塊段的梁體施工控制參數(shù)。在施工過程中進(jìn)行施工控制，梁體順利合攏，且合攏誤差都在規(guī)范允許范圍內(nèi)。

懸臂段最后一個(gè)施工段8#段預(yù)應(yīng)力張拉后梁體線形模型計(jì)算和實(shí)際測(cè)量對(duì)比圖如圖2所示。主梁合攏后模型計(jì)算和實(shí)際測(cè)量對(duì)比圖如圖3所示。

圖3　主梁合攏后梁體線形對(duì)比圖

全橋預(yù)應(yīng)力張拉成橋后梁體線形模型計(jì)算和實(shí)際測(cè)量對(duì)比圖如圖4所示。二期恒載上橋后模型計(jì)算和實(shí)際測(cè)量對(duì)比圖如圖5所示。

圖4　全部預(yù)應(yīng)力張拉后梁體線形對(duì)比圖

圖5　二期上橋后梁體線形對(duì)比圖

按照施工控制方法在連續(xù)梁施工過程中進(jìn)行施工控制，使連續(xù)梁橋順利合攏，合攏誤差在允許范圍內(nèi)，施工控制方法能夠有效控制連續(xù)梁在施工過程中的梁體線形。

3　結(jié)語(yǔ)

通過對(duì)連續(xù)梁橋施工過程中的控制特點(diǎn)進(jìn)行分析，在這類橋梁的施工控制中，以控制主梁線形為主，通過對(duì)施工控制方法和過程的研究，對(duì)實(shí)際橋梁施工過程中的梁體線形進(jìn)行控制，建立有限元模型，在施工過程中根據(jù)控制監(jiān)測(cè)的實(shí)際數(shù)據(jù)對(duì)模型進(jìn)行修正，對(duì)后一個(gè)施工塊段狀態(tài)進(jìn)行分析預(yù)測(cè)，使得成橋后的梁體狀態(tài)與設(shè)計(jì)的梁體狀態(tài)相互吻合。建立了一個(gè)合理的觀測(cè)測(cè)量系統(tǒng)，對(duì)橋梁施工過程中的關(guān)鍵部位進(jìn)行監(jiān)測(cè)控制，對(duì)橋梁施工階段的監(jiān)測(cè)時(shí)間和監(jiān)測(cè)項(xiàng)目進(jìn)行探討分析。達(dá)到了施工過程中對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理施工控制的目的。為橋梁結(jié)構(gòu)的施工控制提供了有效的參考依據(jù)。

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