浅谈预应力连续刚构桥线形控制

廖尚佳

摘要：大跨径多跨连续刚构桥悬臂施工中的挠度控制直接影响整个桥梁的外观线形。

关键词：连续刚构；悬臂浇筑；线形控制

一、概述

大跨预应力连续刚构桥多采用节段悬臂施工方案，由于施工中各节段的受力体系及所受荷载都在不断变化，桥梁的内力状态和变形都比较复杂。如控制不当，将给桥梁施工安全，外观线形、可靠性、行车条件等方面带来不利影响。就成桥线形而言，由于不合理的节段立模标高设置，可能导致合拢时两悬臂端高差过大，影响合拢精度，使得线形起伏过大，影响行车舒适等。因此线形控制工作是十分重要的。

二、线形控制方法

在桥梁悬臂施工中，最困难的任务之一就是施工挠度的计算与控制。而影响挠度的因素较多，主要有挂篮的变形、节段自重、预加应力的大小、施工荷载、混凝土收缩与徐变、日照和温度变化等。

施工节段的立模标高可参考下式确定：

式中：Hi -i节段前端点立模标高；

H0 -i节段前端点设计标高；

fi自重-i节段自重（含该节段预应力张拉）所产生的原结构挠度；

fi后期-i节段以后各节段在施工过程中产生的挠度；

fi徐变-i节段混凝土在今后由徐变产生的挠度；

fi挂篮自重-i节段施工时，由挂篮、模板等自重产生的挠度；

fi挂篮变形-i节段施工时，挂篮弹性变形产生的挠度；

fi温差-i节段施工时，由日照、箱梁不均匀温度场引起的挠度；

从上式中各参数意义可以看出，要想很好的控制挠度，必须施工过程中作好挠度监控。只有在施工中作好挠度观测，才能为立模标高提供准确的依据，进而控制整个梁体的线形。

三、施工实例

东莞市芦村特大桥中堂水道主桥为75m+120m+75m预应力混凝土连续刚构双幅桥，采用三向预应力体系，梁底按圆曲线变化。梁体截面为单箱单室，单幅顶板宽15m，底板宽7m，0#段根部梁体高6m，跨中高2.5m。T构分17个节段，节段长分别为2.0 m，3.0m，3.5m。

1.理论计算

在悬灌施工开始前，我们首先对施工挂篮进行荷载预压试验，取得挂篮的最大弹性变形值。其后对每种节段长中最重节段和最轻节段在施工时的受力情况进行了分析，分别按挂篮就位绑扎钢筋前、浇筑混凝土后，两种工况对施工挂篮各吊杆、锚杆的受力进行了详细计算。将计算结果汇总制表，报设计院和监控单位。设计院和监控单位根据我们所提供的数据进行了初步分析计算，得出大桥悬臂施工的理论预拱值。

2.施工挠度监控

①制定监控措施

在0#段施工完毕后，即在其顶板恢复中线，并利用全站仪建立高程控制点，作为主梁挠度监控的基准点。在主梁悬灌施工时，在T构的每个节段的前端点，三个腹板处布置三个高程观察点，这样既可以测量箱梁的挠度，又可以观察箱梁是否发生扭转变形。观察点布置在离块件前端10厘米处，采用Φ16钢筋，埋设位置在箱梁翼板与承托交接处及箱梁内顶板与中腹板倒角交接处，上端钢筋头露出箱梁混凝土表面2～3厘米。在埋设钢筋时，钢筋下端必须立于模板上保持竖直，并焊在节段钢筋网上固定。为了和其它预埋件区别，将观察点的钢筋头磨圆，用红油漆加以標记各高程控制点，并用混凝土包裹保护。

挂篮施工中在每节段浇筑混凝土前、浇筑混凝土后、张拉前、张拉后，采用精密水准仪配铟钢尺（精度达到1mm）分四次抄平进行挠度观测，每次观测完毕后将数据报给监控单位。监控单位根据观测数据向我方提供下一节段立模标高。

此外，T构在施工过程中每施工4个节段，将各墩顶和该悬浇节段的高程、中线进行一次联测。

同时，为了减少人员观测误差的影响，我们抽调专人组成测量组，专门负责全桥的测量工作。

②控制观测时间

在芦村特大桥悬臂节段施工时，正值夏季高温季节，日照温差影响很大。我们前期在一天的不同时间段内进行了测量，通过数据分析发现：每天上午，阳光直射梁体右侧；中午后，阳光直射梁体左侧。这就造成单箱左右两箱室温差不一致，形成不均匀温度场，从而引起箱梁同一截面上左右两边挠度变化不一致，使梁体发生扭曲，影响了测量精度。而当一天内气温变化幅度不大的时候，侧挠度变化相对稳定。因此，为了减少温差、日照对梁体挠度的影响，我们要求每次进行挠度观测时必须在早上7点左右，气温相对较低的时候进行。

③控制张拉时间

在以往的预应力桥梁施工中，在施加预应力时，往往只参考混凝土的强度。只要混凝土强度达到设计要求，即开始张拉，而不参考混凝土的弹性模量。事实上，混凝土的弹性模量是否达标直接影响到两个方面：即预应力的施加是否能够达到设计要求、今后混凝土的徐变对整个结构的影响能够达到设计要求。

基于上述考虑，在芦村特大桥预应力张拉时间的确定，采用混凝土强度和混凝土弹性模量“双控”进行。同时，在一天中气温较高时不得进行预应力张拉，以减少预应力损失。

④梁体内力监控

为了准确反映出施工中梁体内力变化与挠度变化之间的关系，并对比理论值与实际值的差别，在芦村特大桥施工中，监控单位在每个T构的各特征节段都埋设了应变片。在每个节段的张拉前、张拉后均进行应力观测。将观测数据与挠度观测数据共同分析。

3.数据分析

在经过上述施工控制和现场数据采集后，由监控单位对应力观测数据和挠度观测数据进行分析。监控单位采用广州市政设计院的桥梁静动力分析系统BRCAD对数据进行分析，通过与原理论计算值进行对比，调整预拱值。并对误差产生的原因进行分析，对在后继施工中需注意的事项提出要求。

4.控制结果

大桥合拢最大误差15mm，箱梁顶面标高误差最大24mm，满足规范及设计要求。

四、结论

预应力连续刚构桥线形控制是一个庞大的系统工程，它贯穿与整个桥梁悬臂施工过程，历时时间长，工作烦琐艰苦，对施工现场管理和技术控制的要求都非常高。只要建立完善的施工控制系统，就可圆满的完成工作。

参考文献：

[1]雷俊卿.桥梁悬臂施工与设计.北京：人民交通出版社，2000.

[2]马保林，李子青.高墩大跨连续刚构桥.北京：人民交通出版社，2001.