大跨度連續(xù)梁橋施工控制中的線形控制

1、大跨度連續(xù)剛構(gòu)橋施工控制之線形控制唐愷(江蘇省交通科學(xué)研究院股份有限公司，南京，650217）摘要：本文結(jié)合河北保阜高速黑崖溝2號(hào)特大橋監(jiān)控對(duì)大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土梁剛構(gòu)橋施工中的線形控制進(jìn)行詳細(xì)論述，討論了在實(shí)際施工中線形控制線形控制的一些的一些看法關(guān)鍵詞：大跨度連續(xù)剛構(gòu)橋，懸臂澆筑，預(yù)拱度，標(biāo)高，線形1 工程概況保阜高速公路橫貫太行山區(qū)，向東通過(guò)保滄高速公路連接黃驊港，并經(jīng)由京石、保津高速連接首都北京以及天津等沿?？诎?，向西通過(guò)山西忻阜（忻州阜平）高速公路與山西高速公路網(wǎng)連接。黑崖溝2號(hào)特大橋位于保阜高速主線靠近冀晉邊界跨越黑崖溝，主橋采用五跨預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋，引橋采用5跨一聯(lián)跨徑40m

2、的裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土T形連續(xù)梁橋，橋跨全長(zhǎng)5×40m+（70+3×127+70）m+（5×40m）×2，大橋橋面上、下行雙向四車道，設(shè)計(jì)車速80Km/h，設(shè)計(jì)荷載公路-I級(jí)，橋梁寬度單幅13.25m，雙幅27m。首先完成主、引橋樁基的施工，然后依次進(jìn)行承臺(tái)和墩身的施工，墩身施工可以根據(jù)具體情況采用爬?；蚍Ｊ┕?；在完成主橋主墩施工后，采用托架施工主梁0、1號(hào)塊，隨后進(jìn)行主梁懸臂澆筑施工，張拉相應(yīng)節(jié)段的主梁預(yù)應(yīng)力鋼束，同時(shí)進(jìn)行各種預(yù)埋件的施工，由于高墩的原因，主梁邊跨現(xiàn)澆段的施工宜采用配重托架或掛梁來(lái)施工；主梁合攏順序由邊跨向次邊跨及中跨依次進(jìn)行，全橋合攏

3、后進(jìn)行橋面系的施工。2 橋梁線形控制的意義預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋的施工過(guò)程比較復(fù)雜，不僅要經(jīng)歷懸臂澆筑箱梁段的過(guò)程，還要經(jīng)歷邊、中跨合龍等體系轉(zhuǎn)換的過(guò)程，而且橋梁施工周期往往較長(zhǎng)，橋梁在施工過(guò)程中也容易受環(huán)境影響，因此，在整個(gè)施工過(guò)程中主梁標(biāo)高都是不斷變化的。雖然通過(guò)各種施工計(jì)算分析方法可以得到各階段的理想標(biāo)高值，但是，理論計(jì)算是建立在一系列理想化假定的基礎(chǔ)上的，而實(shí)際上自開工到竣工整個(gè)為實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)目標(biāo)而必須經(jīng)歷的過(guò)程中，結(jié)構(gòu)將受到許許多多確定和不確定因素（誤差）的影響，包括設(shè)計(jì)計(jì)算模型、材料性能、施工誤差、施工臨時(shí)荷載、預(yù)應(yīng)力損失、收縮徐變以及溫度等諸多因素，這些因素在理想狀態(tài)與實(shí)際狀態(tài)之間存

4、在的差異，可能導(dǎo)致合龍困難、成橋線型偏離設(shè)計(jì)要求，從而給橋梁施工安全、主梁線形、結(jié)構(gòu)可靠性、行車條件和經(jīng)濟(jì)性等方面帶來(lái)不同程度的不利影響。3 施工線型控制中的重點(diǎn)在預(yù)應(yīng)力混凝土梁懸臂施工控制中，線形控制是至為關(guān)鍵的一環(huán)。而在線形控制中，合理確定每一階段的立模標(biāo)高又是其中的重點(diǎn)。本文結(jié)合自己的一些心得體會(huì)，談?wù)剬?duì)線形控制的一些看法。3.1 測(cè)量在線形控制中的影響線形控制最主要的任務(wù)，就是根據(jù)每個(gè)施工階段的測(cè)量結(jié)果，分析測(cè)量數(shù)據(jù)，同時(shí)與模型預(yù)測(cè)值進(jìn)行對(duì)比，從對(duì)比中找出差距，分析誤差產(chǎn)生的原因，從而確定下一階段的合理預(yù)拱度。由于測(cè)量數(shù)據(jù)本身包含著誤差，因此對(duì)于測(cè)量數(shù)據(jù)的處理也顯得比較關(guān)鍵。對(duì)于一些明

5、顯錯(cuò)誤的測(cè)點(diǎn)，在分析時(shí)應(yīng)予以剔除。由于施工過(guò)程中，溫度的影響比較大，溫度影響分為年溫差與日照溫差，其中年溫差主要引起結(jié)構(gòu)的縱向位移，通俗一點(diǎn)講也就是熱脹冷縮；而日照溫差則主要引起梁體的豎向變形，這也是對(duì)線形控制影響較大的部分。這種影響作用在夏天表現(xiàn)得最為明顯，因?yàn)橄奶鞎円箿夭钶^大。如果前后測(cè)量的溫度變化較大，那么測(cè)量的結(jié)果中就會(huì)包含溫差的影響，但是實(shí)際分析這種溫差效應(yīng)比較麻煩，一般測(cè)量人員在進(jìn)行測(cè)量時(shí)，保持前后測(cè)量時(shí)間的溫度接近即可。3.2 預(yù)拱度設(shè)置在線形控制中的影響實(shí)際考慮到的荷載包含了結(jié)構(gòu)恒載（包含梁體自重及二期恒載、預(yù)應(yīng)力、混凝土的收縮徐變等）、1/2靜活載效應(yīng)、掛籃變形等因素。那么預(yù)

6、拱度一般按照絕對(duì)預(yù)拱度方法進(jìn)行設(shè)置，也即以最后一個(gè)施工階段，一般為長(zhǎng)期徐變階段對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)變形為依據(jù)，將節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的變形反向，即得到計(jì)算預(yù)拱度?？紤]了計(jì)算預(yù)拱度之后，結(jié)合1/2靜活載效應(yīng)，以及掛籃變形，我們就可以確定最終的預(yù)拱度。具體公式為：預(yù)拱度=計(jì)算預(yù)拱度（-1/2靜活載效應(yīng)）（-掛籃變形），其中，1/2靜活載效應(yīng)與掛籃變形均以向下為負(fù)。求出預(yù)拱度之后，根據(jù)梁體設(shè)計(jì)標(biāo)高，我們就可以確定最終的立模標(biāo)高。立模標(biāo)高設(shè)計(jì)標(biāo)高預(yù)拱度。通過(guò)黑崖溝2號(hào)特大橋的理論計(jì)算以及實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)了預(yù)拱度設(shè)置的幾個(gè)要點(diǎn)：(1)理論上分析了影響預(yù)拱度設(shè)置的一些因素，并對(duì)各種因素的影響程度繪制成圖進(jìn)行比較；(2)把預(yù)拱度分

7、施工和成橋預(yù)拱度考慮，設(shè)置預(yù)拱度過(guò)程的思路明確；(3)提出了按正弦曲線分配使用預(yù)拱度的方法，該方法既滿足線形要求又有利行車。3.3 有限元模型的參數(shù)選擇在線形控制中的影響對(duì)于預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁施工線形控制而言，建立正確的、合乎工程實(shí)際的有限元模型是整個(gè)監(jiān)控工作的重中之重。模型的正確與否，對(duì)于預(yù)拱度的設(shè)置和計(jì)算都會(huì)起到非常大的作用。在進(jìn)行橋梁建模前，應(yīng)對(duì)橋梁設(shè)計(jì)資料以及施工方案有一定的了解，選擇合適的有限元軟件，本項(xiàng)目選用的是MIDAS2006進(jìn)行模擬計(jì)算。本項(xiàng)目中，施工監(jiān)控計(jì)算中參數(shù)誤差分析與識(shí)別主要內(nèi)容包含以下7方面內(nèi)容：(1) 梁段自重誤差對(duì)結(jié)構(gòu)位移的影響；(2) 主梁剛度誤差對(duì)結(jié)構(gòu)位移的

8、影響；(3) 混凝土收縮徐變對(duì)結(jié)構(gòu)位移的影響；(4) 施工荷載變動(dòng)對(duì)結(jié)構(gòu)位移的影響；(5) 溫度的影響；(6) 支架剛度對(duì)結(jié)構(gòu)位移的影響；(7) 掛籃剛度對(duì)結(jié)構(gòu)位移的影響。在施工過(guò)程中根據(jù)實(shí)際情況隨時(shí)對(duì)模型作出調(diào)整。調(diào)整的內(nèi)容包括混凝土的彈性模量、單元的加載齡期、每一施工階段實(shí)際的施工周期等等。總之，施工監(jiān)控是一個(gè)施工測(cè)量識(shí)別修正預(yù)測(cè)施工的過(guò)程。施工監(jiān)控應(yīng)能確保施工的安全以及線形滿足要求4 結(jié)束語(yǔ)橋梁施工控制主要有應(yīng)力控制和撓度控制，本文僅指出了橋梁懸臂施工時(shí)各階段撓度控制的重要性以及各階段撓度控制的方法，但在實(shí)際控制中應(yīng)力控制和撓度控制應(yīng)相互結(jié)合。只有合理控制橋梁各階段撓度、應(yīng)力，合理確定立模標(biāo)高，才能確保橋梁的線形和應(yīng)力分布達(dá)到設(shè)計(jì)要求。由于本橋的橋跨較小，材料的非線性并不明顯，但在跨度很大的時(shí)候，材料的非線性相當(dāng)明顯，在施工控制時(shí)要反復(fù)進(jìn)行誤差調(diào)整，使之更加接近于實(shí)際情況，只有這樣才能使橋梁在一段時(shí)間的運(yùn)營(yíng)后達(dá)到理想線形。參考文獻(xiàn)：1 姜浩. 懸臂澆注大跨度預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁橋施工控制的研究M .吉林:吉林大學(xué)出版社, 2005.2 雷俊卿. 橋梁懸臂施工與設(shè)計(jì)M . 北京: 人民交通出版社,200