城際鐵路64 m節(jié)段拼裝梁線型控制

摘要 節(jié)段拼裝梁在我國(guó)的箱梁預(yù)制、架設(shè)方面有數(shù)十年歷史。由節(jié)段梁到組拼架設(shè)而成的整孔箱梁，過(guò)程復(fù)雜，拼裝成孔箱梁的線型控制是工程關(guān)注的重點(diǎn)。該文結(jié)合工程實(shí)例，介紹從節(jié)段的預(yù)制到節(jié)段箱梁拼裝制造整個(gè)過(guò)程中線型控制。節(jié)段梁預(yù)制采用長(zhǎng)、短線施工相結(jié)合為主的新型施工組織工藝；節(jié)段拼裝梁采用膠接法在移動(dòng)式支架上進(jìn)行分節(jié)段吊裝、定位、涂膠、預(yù)應(yīng)力張拉，實(shí)現(xiàn)體系轉(zhuǎn)換、整孔組拼成型。通過(guò)施工階段的線性測(cè)量，達(dá)到整體線型控制要求。

關(guān)鍵詞 節(jié)段拼裝；膠接法；體系轉(zhuǎn)換；線型控制

中圖分類號(hào) U445 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2096-8949（2025）04-0127-03

0 引言

節(jié)段預(yù)制拼裝梁是在相對(duì)成熟的掛籃法、現(xiàn)澆法之外一種新穎的施工方法，具有快速高效、工廠化施工、施工質(zhì)量有保證等特點(diǎn)，在國(guó)內(nèi)鐵路橋梁的施工過(guò)程中得到了大量推廣[1-3]。目前，不少學(xué)者在節(jié)段預(yù)制拼裝梁施工建設(shè)方面展開(kāi)了大量研究。

姚杰等[4]基于理論公式推導(dǎo)出節(jié)段預(yù)制拼裝橋梁干接縫在直剪狀態(tài)下的承載力計(jì)算公式，并通過(guò)工程實(shí)踐驗(yàn)證了計(jì)算方法的合理性和科學(xué)性；景語(yǔ)[5]借助大型有限元軟件ABAQUS構(gòu)建了節(jié)段預(yù)制拼裝梁全橋模型，探討了跨徑位置、平曲線對(duì)接縫剪力鍵分布規(guī)律的影響；Gao等[6]通過(guò)構(gòu)建SC-PSBC的精細(xì)化有限元模型，并結(jié)合室內(nèi)循環(huán)荷載試驗(yàn)，對(duì)耗能（ED）筋強(qiáng)度、混凝土強(qiáng)度、后張預(yù)應(yīng)力（PT）筋布置方式以及9個(gè)附加參數(shù)對(duì)SC-PSBC抗震性能的影響進(jìn)行了系統(tǒng)研究；霍龍飛等[7]借助靜力加載試驗(yàn)研究了階梯縫預(yù)應(yīng)力節(jié)段拼裝蓋梁的抗彎力學(xué)性能，分析了兩種拼接方案與現(xiàn)澆試件的破壞模式、荷載-位移曲線特征；郭飛等[8]依托廣汕高鐵增江特大橋工程，詳細(xì)介紹了節(jié)段預(yù)制拼裝梁的施工工藝流程及關(guān)鍵施工節(jié)點(diǎn)；毛佳豪等[9]通過(guò)開(kāi)展T形截面梁的四點(diǎn)彎曲試驗(yàn)研究分析了超高性能混凝土（UHPC）節(jié)段梁的力學(xué)性能，提出了UHPC節(jié)段梁代替普通混凝土梁的方案。

綜上，國(guó)內(nèi)外學(xué)者在節(jié)段拼裝梁的結(jié)構(gòu)受力、變形及施工要點(diǎn)方面研究比較多，但在節(jié)段拼裝梁線型控制等方面的研究的深度和廣度不足。節(jié)段拼裝梁線型的設(shè)計(jì)和線型的控制從不同的表現(xiàn)形式上可分為兩類：幾何形狀控制和力學(xué)控制。力學(xué)參數(shù)控制參數(shù)主要內(nèi)容有梁體的預(yù)拱度、梁體的撓度、梁體的混凝土彈模變形、應(yīng)力收縮徐變及幾何公差控制等，最終要求梁體線型質(zhì)量達(dá)到設(shè)計(jì)及驗(yàn)收規(guī)范要求。該文分享了涇河特大橋64 m節(jié)段拼裝梁施工經(jīng)驗(yàn)，以期為類似工程提供借鑒。

1 工程概況

涇河特大橋采用節(jié)段拼裝施工工藝。64 m節(jié)段膠接簡(jiǎn)支箱梁，每孔設(shè)計(jì)梁長(zhǎng)66.3 m，計(jì)算跨徑64.0 m。每單跨孔箱梁段都采用奇數(shù)分塊，跨梁縫兩邊均設(shè)接縫，對(duì)稱布置，梁體共可被切分為15個(gè)預(yù)制的梁節(jié)段，14個(gè)預(yù)制的接縫。箱梁工程主要采用箱梁節(jié)段的分段預(yù)制工藝或分段拼裝的施工方法進(jìn)行施工，接縫采用膠接縫，梁頂寬1 245 cm，底寬670 cm，高度580 cm，一次雙線，運(yùn)行時(shí)速200 km/h。

2 控制原理

匹配的節(jié)段梁空間位置，分別通過(guò)在所測(cè)量確定的兩個(gè)節(jié)段梁上的頂面板各埋設(shè)四個(gè)高程測(cè)設(shè)點(diǎn)，位于其兩側(cè)的節(jié)段梁中線板上各埋設(shè)兩個(gè)高程測(cè)設(shè)點(diǎn)來(lái)進(jìn)行調(diào)整和定位。中線標(biāo)記板和四個(gè)高程測(cè)設(shè)點(diǎn)分別應(yīng)是指在梁各主要節(jié)段的梁混凝土全部進(jìn)行澆筑施工或在完成脫模工序后應(yīng)及時(shí)地進(jìn)行預(yù)埋，脫模前，觀測(cè)到高程測(cè)設(shè)點(diǎn)處的梁實(shí)際高程，重新將梁各個(gè)主要節(jié)段用中線標(biāo)投放固定在梁各個(gè)部分中線標(biāo)記板上并重做高程標(biāo)記。預(yù)制的節(jié)段箱梁安裝完成后，先將與其所需匹配好的各節(jié)段位置中對(duì)應(yīng)的另外兩個(gè)中線標(biāo)記釘位和另外這四個(gè)中線高程測(cè)釘，相對(duì)獨(dú)立于其橋梁自身標(biāo)高位置中的兩個(gè)局部位置轉(zhuǎn)換成整個(gè)橋梁本身的一個(gè)三維設(shè)計(jì)高程位置。通過(guò)計(jì)算，將實(shí)際橋梁的拼裝坐標(biāo)數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換成實(shí)際匹配澆筑節(jié)段局部坐標(biāo)數(shù)據(jù)的實(shí)際橋梁理論高程的一個(gè)相對(duì)更準(zhǔn)確的位置。如圖1所示：

3 箱梁預(yù)制過(guò)程中的線型控制

節(jié)段預(yù)制拼裝箱梁建設(shè)過(guò)程中的梁體結(jié)構(gòu)線型控制，按照預(yù)制、拼裝、張拉等三個(gè)工作階段，針對(duì)各項(xiàng)線型因素逐項(xiàng)控制，分析不同階段內(nèi)線性控制因素對(duì)梁體整體線型變化的影響，制定相應(yīng)的應(yīng)對(duì)方案。節(jié)段梁拼裝時(shí)，各節(jié)段梁之間空間位置的線型調(diào)節(jié)為整孔箱梁線型控制系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分，影響整孔節(jié)段梁空間位置不同維度曲線之間的相互關(guān)系，每個(gè)控制環(huán)節(jié)間相互彼此牽制而且存在聯(lián)系，某一控制環(huán)節(jié)線型的控制不好，就會(huì)大大影響到其余各個(gè)環(huán)節(jié)間的整體線型協(xié)調(diào)控制，節(jié)段預(yù)制拼裝提高了梁體定位粗放定位精度，節(jié)省了調(diào)梁時(shí)間，提高了線型質(zhì)量。

節(jié)段預(yù)制是拼裝箱梁常用的一種預(yù)制的方法，主要是可以分為長(zhǎng)線法預(yù)制和中短線法預(yù)制，在涇河特大梁橋工程的預(yù)制拼裝箱梁時(shí)，對(duì)節(jié)段箱梁的預(yù)制方式進(jìn)行了一些優(yōu)化，運(yùn)用長(zhǎng)短線法來(lái)匹配預(yù)制，線型控制效果良好。

4 線型控制重點(diǎn)

節(jié)段預(yù)制拼裝線型質(zhì)量控制仍是梁段預(yù)制拼裝線型技術(shù)要解決的兩個(gè)首要核心問(wèn)題?？紤]到該工程中，梁體段的超大性和超寬性，預(yù)制節(jié)段的線型質(zhì)量好壞，對(duì)于后續(xù)節(jié)段采用梁組拼合影響很大。根據(jù)實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)施工規(guī)模與實(shí)際工藝流程，采取不同工況參數(shù)特征的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量方法予以控制。施工嚴(yán)格按照以下流程控制：

（1）梁端頭段的測(cè)量

梁端頭節(jié)段梁混凝土在短線臺(tái)座底板基礎(chǔ)上全部完成了預(yù)制，線型高程測(cè)量控制主要通過(guò)對(duì)兩塊預(yù)制端頭模板之間的線型高程測(cè)量進(jìn)行定位控制，測(cè)出左右頂板的水平標(biāo)高偏差后，計(jì)算相對(duì)高程差，采用高精度水準(zhǔn)儀自動(dòng)進(jìn)行高程調(diào)整，端模上的四角上下與兩側(cè)之間水平標(biāo)高誤差（取相對(duì)標(biāo)高）之間的高程誤差都要盡量控制在正負(fù)的1 mm誤差范圍之內(nèi)。

（2）澆筑后的測(cè)量

混凝土澆筑完成后，以固定梁段頂面現(xiàn)有點(diǎn)位作為固定點(diǎn)。在梁段中線位置采用耐久性較好地金屬板，以“十”字測(cè)釘為標(biāo)識(shí)（露出混凝土面2 cm）。

澆筑梁板后施工標(biāo)高測(cè)量的質(zhì)量控制也是對(duì)整個(gè)橋梁節(jié)段高程施工標(biāo)高測(cè)量及過(guò)程品質(zhì)控制和管理工程中一個(gè)至關(guān)重要的技術(shù)環(huán)節(jié)。在所有準(zhǔn)備施工移出的各節(jié)段梁進(jìn)行安裝作業(yè)前，測(cè)量出梁頂?shù)孛嫔系乃械母叱炭刂泣c(diǎn)，計(jì)算和得出各控制點(diǎn)標(biāo)高和觀測(cè)點(diǎn)高程之間相應(yīng)的實(shí)測(cè)高程相對(duì)值，作為以后各節(jié)段箱梁在準(zhǔn)備進(jìn)行拼裝與吊裝架設(shè)施工時(shí)高程點(diǎn)自動(dòng)控制或監(jiān)測(cè)分析的主要基礎(chǔ)依據(jù)。然后再通過(guò)全站儀和固定的后視標(biāo)頭分別標(biāo)記和安裝固定在觀測(cè)臺(tái)塔座底板上，穿線后定標(biāo)出各節(jié)標(biāo)段上的所有梁中線，中心線也分別標(biāo)記并安裝固定在鋁合金片埋件底座支架上，在安裝標(biāo)記中心線時(shí)務(wù)必能確保中心標(biāo)記線位置與整孔梁的所有梁中線位置都相互重合。

（3）匹配梁段的測(cè)量定位

現(xiàn)將端頭段定位至指定位置，后續(xù)梁段施工需匹配端頭梁段，通過(guò)調(diào)整前后梁段中線的方法控制整體線型。

長(zhǎng)線臺(tái)座的底模板應(yīng)盡可能按照設(shè)計(jì)的精度要求來(lái)設(shè)置其最大預(yù)拱度，二次拋物線方程定義為y=ax2+bx+c，測(cè)量點(diǎn)即為每塊底模板上的拼縫位置，以跨中點(diǎn)為計(jì)算中心，節(jié)段模板中心的正確安裝尺寸及安放位置均可采用兩塊底模板中心上的中心點(diǎn)坐標(biāo)和膠接縫位置及刻標(biāo)和畫線坐標(biāo)位置來(lái)分別實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確控制，用相鄰兩個(gè)觀測(cè)塔上已裝設(shè)好的全站儀裝置分別進(jìn)行準(zhǔn)確復(fù)測(cè)，確保每塊底模中心上的中心線位置均與相鄰兩座觀測(cè)塔中心間的中心點(diǎn)連線位置完全準(zhǔn)確重合，相對(duì)誤差均要被控制在最小誤差范圍1 mm內(nèi)。確定一條準(zhǔn)確無(wú)誤的軸線控制整孔梁軸線。

（4）長(zhǎng)線臺(tái)座剩余梁段的測(cè)量

64 m節(jié)段拼裝梁采用對(duì)稱布置，梁體共被切分為15個(gè)預(yù)制節(jié)段，分別對(duì)應(yīng)1～15#梁段。當(dāng)端頭梁段的定位參數(shù)和預(yù)控制的偏差值全部確定且已通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行了調(diào)整或校正并確定完全符合預(yù)施工所要求的條件后，再進(jìn)行剩余節(jié)段構(gòu)件的預(yù)制，預(yù)制順序按預(yù)定順序依次由梁兩頭段開(kāi)始，然后依次逐個(gè)向梁的中間段方向預(yù)制，最后再分別預(yù)制第8#梁段。

（5）測(cè)量標(biāo)志保護(hù)及數(shù)據(jù)復(fù)驗(yàn)

為了及時(shí)維護(hù)和維修補(bǔ)測(cè)，作為定期取樣復(fù)核測(cè)驗(yàn)的關(guān)鍵控制點(diǎn)，該控制點(diǎn)設(shè)置盡量選擇不暴露在自然環(huán)境的位置，且在施工期間不造成損壞，確保設(shè)置點(diǎn)堅(jiān)固可靠，便于維修保養(yǎng)。

（6）拼裝過(guò)程線型控制

整梁的拼裝及控制，在兩個(gè)相鄰連接的橋墩之間，把梁中線的放樣點(diǎn)安裝連接到造橋機(jī)車的中、后支腿橋墩上，確保能將其兩端連線與相鄰的兩橋墩中心接點(diǎn)處兩端的連線都固定在同一的垂直控制平面系統(tǒng)內(nèi)。每個(gè)預(yù)制節(jié)段梁空間位置上的調(diào)整方案實(shí)施過(guò)程設(shè)計(jì)中，還應(yīng)注意反復(fù)進(jìn)行多次的調(diào)整，使每個(gè)預(yù)制節(jié)段中的梁預(yù)制段梁的中線位置應(yīng)能完全與梁中線重合。對(duì)于梁首末端的兩個(gè)預(yù)制節(jié)段，在其縱向長(zhǎng)度設(shè)計(jì)上須優(yōu)先考慮設(shè)計(jì)出其相應(yīng)豎向長(zhǎng)度上的空間預(yù)留量和空間壓縮量。如圖2所示：

5 撓度影響因素分析

為了真正保證橋梁的梁體具有最平順合理的線型，保證方便撓度數(shù)值核算準(zhǔn)確，須對(duì)單獨(dú)各個(gè)節(jié)段拼裝時(shí)產(chǎn)生的撓度大小的影響進(jìn)行更加系統(tǒng)全面的分析計(jì)算。

（1）簡(jiǎn)支梁體的自重作用

節(jié)段梁拼裝整個(gè)施工過(guò)程較為復(fù)雜，拼裝時(shí)需要將所有節(jié)段依次懸吊在一個(gè)移動(dòng)支架橋機(jī)上，此時(shí)梁體各節(jié)段由移動(dòng)支架各支點(diǎn)單獨(dú)受力懸掛，拼裝完成實(shí)現(xiàn)體系轉(zhuǎn)換后，整個(gè)梁體自重全部落在兩端支座上，此時(shí)預(yù)應(yīng)力張拉全部完成，梁體逐漸脫空，整孔梁的全部重量轉(zhuǎn)換為由梁體自主承擔(dān)[10]。

（2）預(yù)應(yīng)力作用

在預(yù)應(yīng)力作用下，各受力吊點(diǎn)位斜置時(shí)，結(jié)構(gòu)材料受力可產(chǎn)生一定比例的上拱應(yīng)力作用下的應(yīng)力變形值。

6 結(jié)束語(yǔ)

64 m節(jié)段梁的預(yù)制方法及拼裝技術(shù)是目前國(guó)內(nèi)的較為全面且較為先進(jìn)及完善實(shí)用的一種路橋施工、預(yù)制工藝。梁體線型的施工質(zhì)量控制與施工方法是其主要設(shè)計(jì)任務(wù)之一，通過(guò)拼裝結(jié)構(gòu)過(guò)程中的線型質(zhì)量控制及對(duì)各節(jié)段梁高程曲線的試驗(yàn)，總結(jié)施工設(shè)計(jì)時(shí)線型質(zhì)量施工過(guò)程控制曲線的處理方法，該文通過(guò)對(duì)此類跨度較大且復(fù)雜的橋梁進(jìn)行施工與線型設(shè)計(jì)的控制，驗(yàn)算了線型控制的可行性，在類似結(jié)構(gòu)的橋梁結(jié)構(gòu)施工方案中，線型的控制方法有十分現(xiàn)實(shí)可靠的理論指導(dǎo)性意義，同時(shí)也可以為類似的節(jié)段拼裝箱梁、跨度大且復(fù)雜的節(jié)段拼裝箱梁設(shè)計(jì)施工提供大量寶貴的參考經(jīng)驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)

[1]文鵬.論橋梁工程預(yù)制梁預(yù)制施工技術(shù)[J].交通科技與管理， 2024（14）：140-142.

[2]王飛球，何祥平，郜輝，等.基于BIM的高鐵連續(xù)橋施工過(guò)程中可視化管理研究[J].建筑工程與工程學(xué)報(bào)， 2022（2）：111-118.

[3]諶啟發(fā)，羅九林，王治斌，等.高速鐵路40 m簡(jiǎn)支箱梁提運(yùn)架成套設(shè)備研制及應(yīng)用[J].鐵道建筑技術(shù)， 2021（1）：1-7+17.

[4]姚杰，鄔曉光.節(jié)段預(yù)制拼裝梁干接縫直剪承載力計(jì)算研究[J].湖南交通科技， 2024（4）：151-157.

[5]景語(yǔ).節(jié)段預(yù)制拼裝箱梁接縫剪力鍵優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].交通世界， 2024（35）：130-132.

[6] Gao R，Luo Y，He J.Sensitivity analysis of designparameters on the seismic performance of self-centering precast segmental bridge columns[J].Soil Dynamics and Earthquake Engineering， 2025：109124-109124.

[7]霍龍飛，方春平，姚曉飛，等.大懸臂預(yù)應(yīng)力節(jié)段預(yù)制拼裝蓋梁抗彎性能研究[J].混凝土， 2024（10）：137-143.

[8]郭飛，唐波，劉振標(biāo)，等.高速鐵路大跨度節(jié)段預(yù)制拼裝混凝土斜拉橋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)[J].鐵道建筑技術(shù)， 2022（7）：38-41.

[9]毛佳豪，李立峰，房宇超.節(jié)段預(yù)制拼裝超高性能混凝土梁彎曲試驗(yàn)[J].鐵道建筑， 2022（7）：65-68.

[10]姜玉龍，夏遠(yuǎn)靖，賀波.基于GIS的BIM輕量化技術(shù)在橋梁工程中應(yīng)用研究[J].公路， 2020（1）：123-127.

收稿日期：2025-01-23

作者簡(jiǎn)介：張謙（1984—），男，本科，高級(jí)工程師，主要從事高速鐵路、房建工程施工管理工作。

基金項(xiàng)目：陜西省閻良至機(jī)場(chǎng)城際鐵路項(xiàng)目（YF2005QT01B）。