高速鐵路預(yù)制箱梁模板預(yù)設(shè)反拱調(diào)整

董曉強(qiáng)

（中交三航局交建分公司，上海 201900）

贛深鐵路仲愷制梁場(chǎng)位于廣東省惠州市，占地約133333.4m，有10個(gè)制梁臺(tái)座、53個(gè)存梁臺(tái)座、一個(gè)靜載試驗(yàn)臺(tái)和3個(gè)提梁臺(tái)座。是一個(gè)生產(chǎn)601孔箱梁的大型梁場(chǎng)，其中32m箱梁553孔，24m箱梁48孔。

1 梁場(chǎng)測(cè)量工作的特點(diǎn)

為提高工作效率，節(jié)約成本，標(biāo)準(zhǔn)箱梁在預(yù)制梁場(chǎng)內(nèi)進(jìn)行生產(chǎn)。利用模板進(jìn)行箱梁預(yù)制，可以提高箱梁的外觀質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率。梁場(chǎng)測(cè)量工作除墊石交接驗(yàn)收及架梁后的徐變工作外，都是場(chǎng)內(nèi)工作。該梁場(chǎng)采用與線下施工單位相同的控制網(wǎng)，將梁場(chǎng)置于與道路施工相同的坐標(biāo)系中，然后根據(jù)梁場(chǎng)與線下施工線路之間的位置關(guān)系計(jì)算梁場(chǎng)構(gòu)筑物的坐標(biāo)，然后以此為依據(jù)進(jìn)行梁場(chǎng)建設(shè)施工，梁場(chǎng)的大部分結(jié)構(gòu)之間都是相互獨(dú)立的，部分結(jié)構(gòu)的施工測(cè)量工作為了更方便、簡(jiǎn)單、直觀地進(jìn)行施工，通常會(huì)采用假定坐標(biāo)系的方法進(jìn)行施工放樣。

后張法預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁在預(yù)應(yīng)力張拉作用下會(huì)產(chǎn)生一定的上拱即彈性上拱，終張拉完成后還會(huì)有一個(gè)長(zhǎng)期緩慢向上的變化的過(guò)程即殘余徐變，最終使梁面逐漸形成一條直線，保證高速鐵路運(yùn)行的平順性。采用后張法工藝生產(chǎn)的預(yù)應(yīng)力混凝土預(yù)制箱梁在生產(chǎn)前必須在生產(chǎn)預(yù)制箱梁的模板上進(jìn)行反拱預(yù)設(shè)，用以抵消在預(yù)應(yīng)力張拉過(guò)程中及張拉后長(zhǎng)期殘余徐變產(chǎn)生的上拱度。模板預(yù)設(shè)反拱應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙?zhí)峁┑念A(yù)設(shè)反拱值，利用二次拋物線公式計(jì)算相應(yīng)位置對(duì)應(yīng)的反拱值，并根據(jù)計(jì)算各位置反拱值對(duì)模板進(jìn)行反拱調(diào)整。預(yù)設(shè)反拱目的就是用以抵消箱梁預(yù)應(yīng)力張拉產(chǎn)生的上拱度，使梁面保持平順，保障高速鐵路運(yùn)行過(guò)程中的安全。

2 模板反拱的預(yù)設(shè)

根據(jù)《預(yù)制無(wú)砟軌道后張法預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支箱梁（雙線）》跨度31.5m/24.5m（直曲線）建設(shè)工程通用參考圖中設(shè)計(jì)要求，為保證線路在運(yùn)營(yíng)狀態(tài)下的平順性，梁體應(yīng)預(yù)設(shè)反拱，理論計(jì)算跨中反拱值見(jiàn)表1和表2，其他位置按2次拋物線過(guò)渡。實(shí)際施工中反拱的設(shè)置應(yīng)根據(jù)具體情況。

2.1 預(yù)制箱梁參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)

該梁場(chǎng)生產(chǎn)的是32/24m標(biāo)準(zhǔn)箱梁，根據(jù)設(shè)計(jì)要求（表1，表2），該梁場(chǎng)模板預(yù)設(shè)反拱值32m箱梁為16mm，24m箱梁為6mm。

表1 24m箱梁計(jì)算結(jié)果匯總表

表2 32m箱梁計(jì)算結(jié)果匯總表

2.2 反拱計(jì)算

根據(jù)設(shè)計(jì)要求按照二次拋物線方程=2，每2m一段計(jì)算相應(yīng)的反拱值見(jiàn)表3（32m箱梁反拱計(jì)算表），表4（24m箱梁反拱計(jì)算表）。

反拱的計(jì)算方式，根據(jù)二次拋物線=2，為各調(diào)整點(diǎn)到跨中位置的距離，為各調(diào)整點(diǎn)對(duì)應(yīng)的反拱值，為常數(shù)。首先應(yīng)計(jì)算常數(shù)，以32m箱梁為例，已知距跨中位置至支座中心距離為15.75m（梁跨度的一半，32m箱梁梁跨度即支座中心間距為31.5m） ，設(shè)計(jì)反拱值即為梁端到跨中的最大高差為16mm，則=/2，a=0.00006449987402，帶入公式則為=0.00006449987420×2，當(dāng)X為14m時(shí)y=12.6mm，因測(cè)量精度為毫米級(jí)，因此四舍五入為13mm，依次計(jì)算相應(yīng)位置反拱值，24m箱梁反拱計(jì)算亦是如此。結(jié)果為表3，表4中數(shù)據(jù)，模板調(diào)整完成后即形成一個(gè)向下的拱度，如圖1和圖2所示。

表3 32m箱梁反拱計(jì)算表

表4 24m箱梁反拱計(jì)算表

圖1 32m箱梁反拱示意圖

圖2 24m箱梁反拱示意圖

2.3 模板反拱的調(diào)整

模板預(yù)設(shè)反拱調(diào)整時(shí)采用蘇州一光DSZ2光學(xué)水準(zhǔn)儀進(jìn)行調(diào)整，在使用之前先對(duì)儀器進(jìn)行檢查，對(duì)儀器i角進(jìn)行檢查校正，檢查水準(zhǔn)儀補(bǔ)償器是否正常，儀器校正合格后方能進(jìn)行使用。儀器必須精確調(diào)整，在模板調(diào)整使用過(guò)程中是無(wú)法保證前后視等距的，因此必須將角調(diào)整到在視距20m范圍內(nèi)盡可能地接近于0，由于模板全長(zhǎng)為33m，一半為16.5m，由于現(xiàn)場(chǎng)空間的限制，視距不會(huì)超過(guò)20m。儀器調(diào)整一定要考慮視線范圍內(nèi)的儀器視線高度在同一高度，否則當(dāng)儀器換位置測(cè)的時(shí)候，測(cè)量數(shù)據(jù)會(huì)有偏差。

模板調(diào)整前首先應(yīng)進(jìn)行模板安裝，在做好的制梁臺(tái)座兩端（兩個(gè)制梁臺(tái)座共用一套內(nèi)模時(shí)為兩個(gè)制梁臺(tái)座外側(cè)兩端）找到制梁臺(tái)座的中點(diǎn)，以此為基準(zhǔn)點(diǎn)采用假定坐標(biāo)的方法進(jìn)行定向，定向完成后（模板若為共用內(nèi)模模板時(shí)），應(yīng)先將模板另一端中心位置確定好，若還需要對(duì)軸線點(diǎn)位進(jìn)行加密時(shí)，應(yīng)確保所有點(diǎn)在同一直線上，然后用墨斗彈線將各點(diǎn)連接，放樣時(shí)應(yīng)將跨中橫向軸線一并進(jìn)行放樣，確定模板的橫向中心線，模板安裝時(shí)先將跨中模板根據(jù)橫向和縱向軸線與模板的橫向縱向軸線對(duì)齊安置，跨中模板安置好后依次將剩余的底模模板縱向軸線對(duì)齊依次安置。

模板反拱的調(diào)整分為底模和側(cè)模兩部分。底模反拱調(diào)整相對(duì)復(fù)雜，因?yàn)榈啄Ｕ{(diào)整前不能將模板提前固定在制梁臺(tái)座上，提前固定會(huì)使模板調(diào)整更加復(fù)雜，因此只能利用千斤頂輔助進(jìn)行調(diào)整，每調(diào)整好一段模板后，立即將調(diào)整好的模板焊接固定于制梁臺(tái)座預(yù)埋角鋼之上，防止在后續(xù)的調(diào)整中產(chǎn)生變化。側(cè)模反拱調(diào)整相對(duì)簡(jiǎn)單，側(cè)模的每個(gè)點(diǎn)位之下都有一個(gè)可調(diào)節(jié)的鋼支撐用以進(jìn)行側(cè)模反拱調(diào)整。

反拱調(diào)整前應(yīng)將底模從中間開(kāi)始，每2m做好標(biāo)記，對(duì)標(biāo)記點(diǎn)進(jìn)行觀測(cè)，將觀測(cè)的數(shù)據(jù)代入反拱值（表3/表4）進(jìn)行分析，代入后測(cè)量讀數(shù)值最小且與制梁臺(tái)座基礎(chǔ)相接沒(méi)有繼續(xù)調(diào)整的空間的點(diǎn)位 （表3/表4內(nèi)位置相對(duì)應(yīng)），然后以此為基準(zhǔn)點(diǎn)，用水準(zhǔn)儀測(cè)出視線高讀數(shù)加上當(dāng)前點(diǎn)的計(jì)算反拱值即為計(jì)算跨中讀數(shù)。

跨中反拱調(diào)整時(shí)應(yīng)左右兩側(cè)同時(shí)進(jìn)行調(diào)整，如果先調(diào)好左側(cè)再調(diào)右側(cè)或者先調(diào)整右側(cè)后調(diào)整左側(cè)，在調(diào)整另一側(cè)時(shí)會(huì)使調(diào)好的一側(cè)發(fā)生變化，需要反復(fù)進(jìn)行調(diào)整，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，此法在此不做講述。通常筆者采用2組工人同時(shí)進(jìn)行底板反拱調(diào)整。用跨中位置實(shí)測(cè)讀數(shù)減去計(jì)算跨中讀數(shù)即為跨中向上調(diào)整的數(shù)值（只能向上調(diào)整，向上調(diào)整時(shí)可以借助千斤頂進(jìn)行調(diào)整。向下調(diào)整時(shí)由于沒(méi)有借力點(diǎn)，調(diào)整時(shí)比較復(fù)雜耗時(shí)切效果不是很好），按照計(jì)算好的數(shù)值通知工人進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整后進(jìn)行觀測(cè)，調(diào)整到高于設(shè)計(jì)值1mm~2mm后，通知工人用鋼墊片塞實(shí)模板與預(yù)埋角鋼之間的空隙，完成后撤掉千斤頂，然后觀測(cè)是否與設(shè)計(jì)讀數(shù)相同，根據(jù)實(shí)測(cè)情況再進(jìn)行微調(diào)，使之在沒(méi)有千斤頂支撐的情況下達(dá)到設(shè)計(jì)讀數(shù)位置，跨中位置反拱調(diào)好并固定完成后進(jìn)行復(fù)測(cè)，確定調(diào)整好后再以中間點(diǎn)為基準(zhǔn)點(diǎn)開(kāi)始其他位置反拱的調(diào)整，跨中位置讀數(shù)減去相應(yīng)點(diǎn)的計(jì)算反拱值即需要調(diào)整位置的設(shè)計(jì)讀數(shù)。

反拱調(diào)整時(shí)要用4~6個(gè)千斤頂，兩側(cè)同時(shí)進(jìn)行應(yīng)每側(cè)配置2~3個(gè)千斤頂，在調(diào)整模板反拱時(shí)，由于模板都是由3m、3.5m、4.5m的整塊鋼板構(gòu)成，調(diào)整固定點(diǎn)位的反拱值時(shí)需要同時(shí)通過(guò)兩個(gè)板縫進(jìn)行調(diào)整，使調(diào)整位置到達(dá)設(shè)計(jì)高度。

反拱調(diào)整時(shí)應(yīng)首先對(duì)跨中位置反拱進(jìn)行調(diào)整，模板調(diào)整時(shí)，應(yīng)模板左右兩側(cè)同時(shí)進(jìn)行調(diào)整，若不能同時(shí)進(jìn)行調(diào)整，當(dāng)一側(cè)完成后另一側(cè)進(jìn)行調(diào)整時(shí)會(huì)對(duì)已調(diào)整好的一側(cè)產(chǎn)生影響，會(huì)造成先調(diào)整完成側(cè)模板的二次調(diào)整，甚至有可能發(fā)生左右兩側(cè)反復(fù)調(diào)整的情況出現(xiàn)，使跨中位置到達(dá)根據(jù)反拱計(jì)算高度，跨中模板寬度為3m，根據(jù)計(jì)算所得，跨中左右1.5m處反拱為0即處在同一高度，模板調(diào)整到位后及時(shí)對(duì)跨中及兩側(cè)拼縫處固定，固定完成后松開(kāi)千斤頂，觀測(cè)跨中位置是否變化，如有變化進(jìn)行微調(diào)，當(dāng)不在發(fā)生變化對(duì)同應(yīng)及時(shí)對(duì)跨中及兩側(cè)拼縫處進(jìn)行焊接固定，使其不能因?yàn)橹苓吥０宓恼{(diào)整而發(fā)生變化，跨中位置高度將作為后續(xù)模板調(diào)整的基準(zhǔn)，若發(fā)生變化，后續(xù)進(jìn)行的調(diào)整可能會(huì)作廢進(jìn)行重調(diào)，因此跨中位置必須定好。

跨中確定好后即可對(duì)按順序?qū)ζ渌恢梅垂斑M(jìn)行調(diào)整，調(diào)整時(shí)先對(duì)同一位置左右兩側(cè)相同位置進(jìn)行測(cè)量，確定每個(gè)點(diǎn)需要調(diào)整的高度，然后通知配合的工人師傅進(jìn)行調(diào)整，過(guò)程中應(yīng)隨時(shí)進(jìn)行復(fù)測(cè)，確定調(diào)整高度。同一位置左右兩側(cè)當(dāng)前調(diào)整的點(diǎn)和已經(jīng)調(diào)整完成的點(diǎn)需進(jìn)行聯(lián)測(cè)，查看當(dāng)前點(diǎn)位的調(diào)整是否對(duì)已調(diào)整完成的點(diǎn)造成影響，當(dāng)對(duì)已完成點(diǎn)產(chǎn)生影響時(shí)及時(shí)降低當(dāng)前調(diào)整點(diǎn)的高度，保證已完成點(diǎn)處于設(shè)計(jì)位置上并及時(shí)進(jìn)行固定，然后通過(guò)調(diào)整下一模板拼縫位置高度來(lái)使當(dāng)前位置到達(dá)設(shè)計(jì)位置，對(duì)調(diào)整好的位置要及時(shí)進(jìn)行焊接，防止在后續(xù)調(diào)整中的發(fā)生變動(dòng)，保證反拱能一次成型且滿足要求，筆者按照±1mm的偏差要求進(jìn)行控制，調(diào)整中基本使實(shí)際位置高于設(shè)計(jì)位置1mm，因?yàn)槟０搴团_(tái)座基礎(chǔ)之間采用厚度不同的鋼墊片進(jìn)行填塞，墊片之間會(huì)有一定空隙，當(dāng)在第一次重壓之后會(huì)下降。

底模調(diào)整完成后應(yīng)進(jìn)行整體復(fù)測(cè)，沒(méi)有問(wèn)題后才可以進(jìn)行側(cè)模模板安裝。

側(cè)模安裝完成后，再次對(duì)底模反拱進(jìn)行復(fù)測(cè)，確定是否存在因側(cè)模安裝造成的底模反拱偏差，如果出現(xiàn)偏差，應(yīng)先對(duì)底模反拱進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整完成后開(kāi)始側(cè)模反拱調(diào)整，側(cè)模反拱調(diào)整同樣以底模中點(diǎn)為后視點(diǎn)，將儀器架設(shè)在側(cè)模上，塔尺立于底板跨中位置，用后視點(diǎn)讀數(shù)減去側(cè)模高度即為跨中位置的設(shè)計(jì)讀數(shù)，用側(cè)?？缰形恢玫脑O(shè)計(jì)讀數(shù)減去對(duì)應(yīng)的反拱值即為每個(gè)相應(yīng)位置設(shè)計(jì)讀數(shù)，根據(jù)設(shè)計(jì)讀數(shù)和實(shí)測(cè)讀數(shù)的差值來(lái)確定模板調(diào)整的高度，側(cè)模調(diào)整一般從一端開(kāi)始依次向另一端進(jìn)行調(diào)整，側(cè)模調(diào)整須分開(kāi)進(jìn)行，調(diào)整完成一側(cè)后，然后進(jìn)行整體復(fù)核，然后以同樣方式進(jìn)行另一側(cè)模板反拱調(diào)整。儀器架站的位置在側(cè)模上時(shí)和需調(diào)整的側(cè)模不能在同一側(cè)，模板調(diào)整產(chǎn)生的震動(dòng)會(huì)對(duì)儀器穩(wěn)定產(chǎn)生很大的影響。

模板反拱的預(yù)設(shè)是為了抵消預(yù)應(yīng)力張拉產(chǎn)生的上拱度，反拱設(shè)計(jì)的過(guò)大或過(guò)小都無(wú)法抵消預(yù)應(yīng)力張拉和殘余徐變產(chǎn)生的拱度值。通過(guò)對(duì)終張拉后30天梁底的上拱度（表5）進(jìn)行測(cè)量，分析其是否滿足設(shè)計(jì)的要求來(lái)確定預(yù)設(shè)反拱的正確與否。預(yù)應(yīng)力張拉是對(duì)預(yù)應(yīng)力鋼絞線按一定的力值往外進(jìn)行拉伸，張拉作用力越大，鋼絞線拉伸越長(zhǎng)梁體向上的拱度就越大。張拉過(guò)程中的超張和欠張都會(huì)對(duì)終張拉后30天上拱度產(chǎn)生影響，此外混凝土的配合比、溫度的高低、混凝土的強(qiáng)度等都會(huì)對(duì)30天上拱度造成影響。預(yù)應(yīng)力張拉完成后箱梁的提梁也會(huì)對(duì)預(yù)制箱梁的30天上拱度產(chǎn)生影響。

表5 箱梁彈性上拱、30天上拱度測(cè)量統(tǒng)計(jì)分析表

根據(jù)箱梁彈性上拱、30天上拱度測(cè)量統(tǒng)計(jì)表分析，30天上拱度32m箱梁在2.76mm~6.44mm，24m箱梁為2.76mm~2.99mm，根據(jù)《高速鐵路橋涵混凝土質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》，終張拉后30天上拱度不超過(guò)/3000（為預(yù)制箱梁跨度值）。則預(yù)制箱梁30天上拱度的設(shè)計(jì)值，32m箱梁為10.5mm，24m箱梁為7.8mm，據(jù)此分析該梁場(chǎng)預(yù)設(shè)反拱值是合格的。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況分析，仲愷梁場(chǎng)位于廣東省惠州市，白天溫度很高，上午觀測(cè)和下午觀測(cè)會(huì)有平均3mm左右的偏差，受熱面積越大時(shí)間越長(zhǎng)偏差越大，因此筆者選擇上午進(jìn)行30天上拱和徐變觀測(cè)，經(jīng)過(guò)一個(gè)晚上的降溫后，梁體基本能保持在一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)。

3 30天上拱度的測(cè)量及計(jì)算方式

3.1 測(cè)量方式

采用水平尺配合，將水平尺分別置于兩端支座中及跨中位置，將水平尺扶平，將塔尺置于水平尺上，用水準(zhǔn)儀分別測(cè)出每側(cè)3個(gè)點(diǎn)的讀數(shù)。

3.2 計(jì)算方式

用兩端支座中讀數(shù)的平均值減去跨中讀數(shù)即為一側(cè)的上拱值，分別求得左右兩側(cè)的上拱值后取平均值即為每孔梁的30天上拱值。

假定兩端支座位置水準(zhǔn)儀視線高讀數(shù)分別是，，跨中位置視線高讀數(shù)為，設(shè)30天上拱度為，即=（+）/2-。假定箱梁另一側(cè)水準(zhǔn)儀視線高讀數(shù)為，，跨中位置視線高讀數(shù)為，設(shè)30 天上拱度為，即'=（+）/2-。則（+）/2即為中終張拉30d上拱度值。30d上拱度值應(yīng)小于/3000，為梁跨度值（箱梁縱向支座中心間距），當(dāng)梁長(zhǎng)為32.6m時(shí)，跨度為31.5m，30d上拱度設(shè)計(jì)值為31.5/3000=10.5mm，同理當(dāng)梁長(zhǎng)為24.6m時(shí)，跨度為23.5m，30d上拱度設(shè)計(jì)值為23.5/3000=7.8mm。

由于存梁支點(diǎn)位置的不同，在梁場(chǎng)存梁期間，通常不將支座中心即預(yù)埋支座板置于存梁臺(tái)座上，一般按照兩端懸空距離不大于1.2m，同時(shí)將梁場(chǎng)設(shè)計(jì)存梁支點(diǎn)間距與箱梁跨度間距之間的差距上報(bào)設(shè)計(jì)單位，由設(shè)計(jì)單位提供由于存梁支點(diǎn)不同對(duì)所測(cè)數(shù)據(jù)的影響，使實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)與設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)之間存在的修正量，該項(xiàng)目的存梁墊石間距為29.6m，存梁時(shí)梁底鋪設(shè)80cm× 80cm× 6cm的橡膠墊，梁端懸出長(zhǎng)度為1.1m，則設(shè)計(jì)提供實(shí)測(cè)與設(shè)計(jì)之間的修正系數(shù)為0.92，實(shí)際測(cè)量結(jié)果乘以0.92為當(dāng)前箱梁的終張拉后30d上拱度值，即為表5中終張拉后30d上拱度值。

4 結(jié)語(yǔ)

為了保障高速鐵路平穩(wěn)、安全地運(yùn)行，減少橋面拱度的影響，必須要在預(yù)制箱梁生產(chǎn)過(guò)程中提前預(yù)設(shè)反拱，用以抵消預(yù)應(yīng)力張拉引起的上拱度。根據(jù)當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況及時(shí)分析對(duì)梁體變形影響較大的因素，選擇合適的觀測(cè)時(shí)間，準(zhǔn)確地判斷預(yù)制箱梁梁體的實(shí)際變形情況，準(zhǔn)確反映預(yù)制箱梁模板的變形情況，及時(shí)對(duì)模板反拱進(jìn)行調(diào)整，保證預(yù)制箱梁正常生產(chǎn)。最后通過(guò)梁場(chǎng)項(xiàng)目部全體人員的共同努力圓滿的完成了梁場(chǎng)的制梁任務(wù)。