鐵路連續(xù)梁掛籃施工線形控制技術(shù)

萬(wàn)傳亮 中國(guó)鐵路上海局集團(tuán)有限公司上海上鐵建筑工程（集團(tuán)）有限公司

1 前言

連續(xù)梁掛籃施工技術(shù)歷史起源可追述到上世紀(jì)60年代，伴隨著科技的不斷更新與進(jìn)步，當(dāng)前該技術(shù)在不斷更新的基礎(chǔ)上已經(jīng)成功地運(yùn)用到橋梁的工程建設(shè)當(dāng)中，現(xiàn)澆混凝土連續(xù)梁因其地形適應(yīng)性強(qiáng)，設(shè)計(jì)、施工技術(shù)成熟，跨越能力強(qiáng)，尤其是在運(yùn)營(yíng)線路上施工，如高速、國(guó)省干道、城市干道等可做到上施工下通車(chē)兩頭互進(jìn)互不干擾的特點(diǎn)，正被專業(yè)領(lǐng)域的人們廣泛關(guān)注并應(yīng)用，成為了建設(shè)中型跨徑橋梁的有效施工方式之一。

本文注重實(shí)操，結(jié)合多組數(shù)據(jù)表格，解釋了數(shù)據(jù)的計(jì)算來(lái)源和理論關(guān)系，為技術(shù)和施工一線工作者具體實(shí)操提供了思路和依據(jù)。下邊就通過(guò)在鹽城濱海港鐵路專用線跨海港特大橋（連續(xù)梁）段施工作業(yè)的具體實(shí)例，分析有關(guān)連續(xù)梁掛籃施工在線形控制方面的具體操作過(guò)程和技術(shù)應(yīng)用。

2 基本概況

跨海港大道特大橋連續(xù)梁部分位于整橋曲線段。為預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋，橋位懸臂澆筑施工，其工程施工特點(diǎn)為懸臂澆筑并帶有弧度。

本連續(xù)梁為單線連續(xù)梁，梁體為單箱單室、變高度、變截面結(jié)構(gòu)。

連續(xù)梁全長(zhǎng)113.2 m，計(jì)算跨度應(yīng)為32 m+48 m+32 m，中支點(diǎn)處梁高3.5 m，跨中8 m直線段及邊跨12.6 m直線段界面最低處梁高2.5 m，梁底下緣按二次拋物線變化，邊支座中心線至梁端0.6 mm，梁縫分界線至梁端0.1 m。邊支座橫橋向中心距3.0 m，中支座橫橋向中心距3.0 m。橋面寬度：箱梁頂部寬7.2 m，底寬4 m。

全聯(lián)共分為31個(gè)梁段，0#梁段長(zhǎng)度8 m，一般梁段為1×3 m+4×3.25 m+1×3 m，邊跨合龍段長(zhǎng)2.0 m，邊跨現(xiàn)澆段長(zhǎng)7.6 m，中跨合攏段長(zhǎng)度2.0 m，最大懸臂澆筑塊重62.79 t。除0#（包括1#塊）及邊跨現(xiàn)澆段在支架施工外，其余梁段均采用掛籃懸臂法澆筑。

主要根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙對(duì)55#、56#、57#、58#墩之間預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁進(jìn)行沉降變形觀測(cè)。

圖1、圖2為箱梁橫斷面圖，分為中中支點(diǎn)（0#塊中間斷面）和跨中支點(diǎn)（7#塊中斷面）。結(jié)構(gòu)如圖3～圖5所示。

圖1 中支點(diǎn)箱梁結(jié)構(gòu)圖

圖2 跨中箱梁結(jié)構(gòu)圖

圖3 連續(xù)梁節(jié)段主要參數(shù)表

圖4 連續(xù)梁縱向預(yù)應(yīng)力筋布置立面圖

圖5 施工階段撓度表

線形控制原理為：根據(jù)梁體各截面最終撓度變化值來(lái)設(shè)置施工預(yù)留拱度，并據(jù)此預(yù)調(diào)整每一節(jié)段的底板安裝的前緣標(biāo)高。影響撓度的相關(guān)因素較多，主要有：①梁段自重；②掛籃及梁體上的其他施工荷載；③已張拉的預(yù)應(yīng)力筋的預(yù)應(yīng)力；④合攏時(shí)釋放的臨時(shí)固結(jié)支座力；⑤混凝土彈性壓縮、收縮、徐變、預(yù)應(yīng)力鋼絞線松弛、孔道摩阻應(yīng)力損耗等因素；⑥外部環(huán)境溫度、濕度及風(fēng)荷載等因素作用引起的變形；⑦承重橋墩變形、基礎(chǔ)沉降、施工誤差等等。

從以上數(shù)據(jù)中就可以看出連續(xù)梁的結(jié)構(gòu)復(fù)雜性，在連續(xù)梁施工過(guò)程中，對(duì)整個(gè)連續(xù)梁支撐體系進(jìn)行嚴(yán)格監(jiān)測(cè)，在施工各個(gè)階段，要把施工引起的一系列動(dòng)態(tài)變化信息及時(shí)反饋到作業(yè)班組，使之能夠在現(xiàn)場(chǎng)及時(shí)調(diào)整施工參數(shù)，優(yōu)化改進(jìn)施工方法和細(xì)節(jié)，為安全施工提供可靠的數(shù)據(jù)支撐，預(yù)防工程破壞事故和環(huán)境事故發(fā)生，確保項(xiàng)目的順利實(shí)施和下側(cè)道路的通行安全。

3 精準(zhǔn)控制線形

3.1 平面控制

連續(xù)梁是由多個(gè)節(jié)段懸空澆筑而成，那么如何確保平面且?guī)в谢《鹊倪B續(xù)梁能夠準(zhǔn)確的銜匯對(duì)接，是考慮的重點(diǎn)之一。

用CAD對(duì)連續(xù)梁進(jìn)行平面節(jié)段精密分解，是保持連續(xù)梁平面線形控制的重要技術(shù)手段，也是平面控制的精髓，按照分解后的每一個(gè)節(jié)段的平面坐標(biāo)進(jìn)行施工控制，對(duì)模板進(jìn)行立模糾正，確保平面線形在平面上不走偏，從根本上模擬解決了放樣錯(cuò)誤和錯(cuò)位問(wèn)題，也是對(duì)連續(xù)梁平面控制的基礎(chǔ)。CAD分解控制如圖6。

圖6 55#--56#連續(xù)梁平面分解

在實(shí)際操作中為確保能夠準(zhǔn)確控制每一個(gè)節(jié)段走向，每一個(gè)節(jié)段斷面平面控采用兩次測(cè)量放樣和復(fù)核來(lái)完成，具體操作為底板平面和翼緣板平面各放樣一次，相互進(jìn)行數(shù)據(jù)校正和檢核，單次采用盒尺進(jìn)行理論間距與實(shí)地放樣間距復(fù)核檢驗(yàn)，并按照?qǐng)D紙?jiān)O(shè)計(jì)進(jìn)行復(fù)核。

連續(xù)梁底板寬度為4 m，且側(cè)邊帶有倒角。這就造成實(shí)際放樣無(wú)法一次放樣到地板最寬外沿位置上，本工程采用中線單側(cè)外偏1.5 m的方式提取平面坐標(biāo)，對(duì)底模進(jìn)行首次控制。帶底模平面調(diào)整到位后，對(duì)側(cè)模翼緣板進(jìn)行全寬度放樣，待全站儀實(shí)際放樣完成后，采用鋼尺進(jìn)行理論校核，量取實(shí)地放樣寬度是否和理論一致，確保放樣零誤差。

3.2 高程控制

高程控制是連續(xù)梁的最大難點(diǎn)之一，其需要考慮的因素眾多，既要做靜載實(shí)驗(yàn)，又要考慮多種因素的修正。

靜載預(yù)壓實(shí)驗(yàn)包括以下3個(gè)：0#和1#塊模具靜載預(yù)壓實(shí)驗(yàn)、菱形支架（掛籃）靜載預(yù)壓實(shí)驗(yàn)、8#塊模具靜載預(yù)壓實(shí)驗(yàn)。其中8#類(lèi)同于0#和1#塊模具靜載預(yù)壓實(shí)驗(yàn)。

連續(xù)梁施工根據(jù)支撐體系可分為鋼支撐和掛籃有已下兩種，其靜載預(yù)壓的目的如下：

鋼支撐預(yù)壓的目的：①檢驗(yàn)鋼支撐體系的制作、安裝質(zhì)量是否合格；②檢驗(yàn)鋼支撐整體受力是否達(dá)到設(shè)計(jì)和規(guī)范要求；③通過(guò)預(yù)壓來(lái)消除鋼支撐構(gòu)件之間的非彈性變形；④通過(guò)分級(jí)加載，得到鋼支撐體系的彈、塑性變形數(shù)據(jù)，為節(jié)段拋高的計(jì)算提供數(shù)據(jù)依據(jù)；⑤檢驗(yàn)鋼支撐的安全穩(wěn)定性。

菱形支架（掛籃）預(yù)壓的目的：①檢驗(yàn)掛籃各構(gòu)件的制作、安裝質(zhì)量是否合格；②檢驗(yàn)掛籃整體受力是否達(dá)到設(shè)計(jì)文件和規(guī)范要求；③通過(guò)預(yù)壓來(lái)消除掛籃結(jié)構(gòu)的非彈性變形；④通過(guò)分級(jí)加載，得到掛籃的彈、塑性變形數(shù)據(jù)，為掛籃施工的節(jié)段拋高的計(jì)算提供數(shù)據(jù)依據(jù)；⑤檢驗(yàn)掛籃的安全穩(wěn)定性。

本工程靜載實(shí)驗(yàn)過(guò)程與數(shù)據(jù)見(jiàn)圖7、圖8、圖9，并在圖中詳細(xì)介紹了數(shù)據(jù)關(guān)系。

圖7 8#塊預(yù)壓記錄

圖8 0#和1#塊預(yù)壓記錄表

圖9 2#塊菱形支架預(yù)壓記錄

數(shù)值計(jì)算關(guān)系如下：

（1）彈性值（總變形減非彈性變形，由靜載預(yù)壓監(jiān)測(cè)記錄表計(jì)算所得）。

（2）設(shè)計(jì)值（根據(jù)設(shè)計(jì)所求不同節(jié)段梁底高度）。

（3）預(yù)加值（為減少不定性沉降而提前設(shè)定，用以確保56#和57#在去除臨時(shí)固結(jié)后、永久支座獨(dú)立承壓后高程不超限，預(yù)加值在施工節(jié)段向55#和58#前移過(guò)程中要不斷減小，因?yàn)閮蓚?cè)支座墊石為固定高度）。

（4）預(yù)拱度（由設(shè)計(jì)單位提供，已考慮恒載、預(yù)應(yīng)力、混凝土徐變、收縮所產(chǎn)生的撓度累計(jì)之和，未包括墩臺(tái)變形、變位及溫度變化產(chǎn)生的撓度）。

（5）溫度修正數(shù)（構(gòu)筑物由于溫度變化而產(chǎn)生的撓度）。

（6）誤差（構(gòu)筑物實(shí)體完成后未到理論高度或平面位置，實(shí)際值與理論值之間的誤差）。

（7）最終立模值（由設(shè)計(jì)值、預(yù)加值、彈性值、預(yù)拱度綜合計(jì)算產(chǎn)生、誤差、后期考慮溫度修正數(shù)）。

高程立模公式：H=A+B+C+D+E+F

溫度、徐變、張拉、模具彈性、誤差糾正、應(yīng)力應(yīng)變、位移、預(yù)拱度、拆除臨時(shí)固結(jié)后永久支座和主墩的二期靜載下沉等多個(gè)因素都是需要考慮的對(duì)象，其中第一步需要對(duì)連續(xù)梁進(jìn)行設(shè)計(jì)標(biāo)高拆解分段，分解情況見(jiàn)圖10。

圖10 55#--56#分解圖

圖紙節(jié)段分解只是得到理論節(jié)段高程設(shè)計(jì)值，并非實(shí)際立模值。最終立模值=設(shè)計(jì)值+預(yù)加值+彈性值+預(yù)拱度+誤差值+溫度修正值等綜合計(jì)算產(chǎn)生。在節(jié)段伸展到結(jié)合節(jié)段前兩節(jié)段時(shí)，進(jìn)行高程聯(lián)測(cè)，并進(jìn)行聯(lián)合高程修正，以保證高程線形流暢且準(zhǔn)確。每個(gè)節(jié)段當(dāng)鋼筋綁扎完成后，就要設(shè)置高程和平面監(jiān)測(cè)點(diǎn)，每一節(jié)段在負(fù)載鋼筋重量后同時(shí)開(kāi)始監(jiān)測(cè)高程的初始值。根據(jù)高程監(jiān)測(cè)表格，當(dāng)發(fā)現(xiàn)監(jiān)測(cè)值高差大于彈性值和預(yù)抬量之和時(shí)，就要分析原因和添加誤差值修正了。預(yù)抬量的設(shè)定充分考慮了56#和57#兩主墩在拆除臨時(shí)固結(jié)后，箱梁重量對(duì)支座的壓力增大會(huì)產(chǎn)生的高程下沉和梁體外形尺寸允許偏差及檢驗(yàn)方法要求：箱梁底板在施工完成后，梁高相比設(shè)計(jì)值不高于1.5 cm和不低于0.5 cm。

在箱梁制作過(guò)程中由于重力原因，高程理論上講只會(huì)向下沉。當(dāng)然高程可能會(huì)受到溫度影響，產(chǎn)生不同程度的膨脹，對(duì)高程有時(shí)間節(jié)點(diǎn)性的影響，但這種影響非固定值，在非合攏節(jié)段不參與修正，因?yàn)閮蓚?cè)均受到溫度影響在同升同降可以抵消。在合攏節(jié)段要充分考慮并參與修正。按照要求要在溫度最低的時(shí)間節(jié)點(diǎn)來(lái)澆筑。邊跨從1.5 cm到0.5 cm在箱梁制作過(guò)程中向兩側(cè)在逐漸減低預(yù)抬高度，確保到邊跨支座高程與55#、58#支座高程對(duì)接。

3.3 高程監(jiān)測(cè)

高程變形監(jiān)測(cè)可以準(zhǔn)確和有效看到高程沉降變化是否復(fù)核設(shè)計(jì)要求，通過(guò)監(jiān)測(cè)可以檢核各種高程設(shè)定的修正量是否復(fù)核實(shí)際情況。

監(jiān)測(cè)表格式見(jiàn)圖11。

圖11 高程監(jiān)測(cè)記錄表

從圖11可以看出，在不考慮節(jié)段自身鋼筋的重量荷載對(duì)支架載體的有限影響外，高程的最大誤差值為1 cm，一般在0.5 cm左右。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)施工情況對(duì)影響掛籃法現(xiàn)澆連續(xù)梁施工線性控制的諸多因素做了較詳細(xì)的分析，并對(duì)掛籃法施工線形控制的方法實(shí)操進(jìn)行了探討。掛籃法連續(xù)梁施工中的線形控制是一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)工程，應(yīng)該在充分收集資料、頻繁監(jiān)測(cè)獲得參數(shù)的基礎(chǔ)上科學(xué)分析，總結(jié)規(guī)律，從而為后續(xù)連續(xù)梁掛籃法施工提供借鑒。