连续梁悬臂施工线形监控和实践

摘要：结合宁安城际铁路严村特大桥预应力混凝土变截面连续箱梁悬臂施工实例，以施工监控中实测数据为依据，运用桥梁博士软件进行建模分析计算来控制悬臂施工中连续梁的挠度，从而保证桥梁按照设计标高顺利完成合龙并达到理想的线形状态。
关键词：悬臂浇筑；施工监控；线形控制。
随着我国高速公路与铁路的迅速发展，悬臂浇筑法被广泛地应用于预应力混凝土连续梁桥的施工中。而在此过程中许多确定和不确定性因素必然会给桥梁带来内力和位移的变化。从而必须进行施工监控来保证桥梁的施工质量与安全。施工监控最重要的就是对桥梁的线形控制。线形控制的主要内容就是严格控制箱梁每一节段的竖向挠度和横向的偏移度。当出现偏差较大时应立即分析误差来源并提出调整方案，为以后节段的精确施工做好准备。

1 工程概况

宁安铁路严村特大桥是线路的重点工程之一，该桥全长177.3m,共3跨。主桥连续梁采用挂篮悬臂施工。端支座处及边跨直线段和跨中截面中心处为3.835m，中支点截面中心处梁高6.435m，梁高按照圆曲线变化，圆曲线半径R=269.57m。全桥箱梁顶宽12.2m，箱梁底宽6.0m，箱梁横截面为单箱单室直腹板。顶板厚40cm，腹板厚分别为45cm、65cm、80cm，底板厚由跨中的46cm按圆曲线变化至中支点梁根部80.3cm，中支点处加厚到150cm；全桥共设5道横隔梁，分别设计与中支点、端支点和中间跨中截面。主跨箱梁每个T 构除零号块和合拢段，其余划分为10 个梁段，梁段长度为3.0～3.5m，梁段块最大自重148.98T，全桥2 个T 梁，用4套挂篮，大小里程同时悬浇，直线段采用落地支架满堂式浇注，混凝土浇注采用泵送施工。

2 建立结构模型

本桥采用桥梁博士计算软件，全桥模型图如图1所示：

图1 桥梁模型图
施工监控是个循环过程，必须根据测量、分析结果反复计算，这就牵涉到计算参数的不断修正，使计算模型更接近实际结构。在计算初期，我们一般采用设计参数或经验参数。

2.1计算参数：

主梁混凝土：C50混凝土，容重26kN/m3，弹性模量

3.5×104MPa；

桥面混凝土：0混凝土,铺装r=24kN/m3，桥面沥青混凝土铺装r=23kN/m3。
过渡桥墩墩身及盖梁采用0混凝土。
预应力钢材：纵向预应力及横向预应力钢束采用标准强度为fpk=1860Mpa的øs1

5.2mm低松弛高强度钢绞线，其强度指标符合GBT /T5224-2003标准。

2.2挂篮计算参数取值及修正

挂篮是施工过程中的临时结构，对于整个桥梁结构的受力来说，属于支撑结构，所以挂篮的受力变形将单独考虑。
挂篮变形主要包括支架的弹性变形和非弹性变形，其中非弹性变形相对难以控制，主要原因是挂篮模板制作误差和连接处变形所产生的。从结构安全和施工监控的角度考虑，挂篮使用前必须进行加载试验，在挂篮上作用相当于1.2倍梁体混凝土重量的荷载，以检验挂篮的受力性能和变形性能，同时也消除了一部分的挂篮非弹性变形。最初挂篮变形值由试验确定，以后将根据实际施工情况进行修正。

2.3临时荷载和温度影响及修正

临时荷载和温度影响都是变化的，一般在跟踪计算中不将其考虑。而将其影响值放在临时修正中，如在模板定位时考虑。这就将非常复杂的临时荷载和温度影响简化，仅考虑某一情况下的数值，忽略其变化规律。

2.4 体系的转换

桥梁在悬臂施工的过程中，结构体系会发生转变，所以在建模分析中应对不同时期结构的边界条件进行分别定义。5号和6号墩与悬臂浇筑的梁段在边跨合拢前为静定T构，两端的约束为固接。而中跨合拢后约束释放，转换为铰接和链杆约束，以适应梁体转动和纵桥向的位移。

3 高程控制

本桥的高程监控分为临时T构阶段及合龙体系转化阶段。主要控制各悬浇阶段的立模标高、浇注后标高和张拉前后标高。按照《公路桥涵施工技术规范》(JTJ 041—2000)规定，悬臂浇筑混凝土过程中桥梁的中轴线、高程误差应控制在允许范围内，见表1：
表1 误差允许规范

3.1高程控制点布置

0号块件须布置足够的高程观测点是为了控制顶板的设计标高，同时也作为以后各悬臂浇筑节段高程观测的基准点。0号块件的顶板布置9个高程观测点，测点布置位置如图2所示，这些测点还兼有观测悬臂梁段横向偏移量的用途。每个节段顶板和底板测点共设4个测点，对称布置在悬臂板与承托的交接点，离块件前端10cm,如图3所示:

3.2立摸标高的确定

在建立了正确的模型和性能指标后，就要依据设计参数和控制参数，结合实际桥梁的结构状态、施工工况、施工荷载、二期恒载、活载等，输入分析系统中，进而获得结构每一节段的内力和挠度值及最终成桥状态的内力和挠度，得出各施工节段的立模标高及混凝土浇筑前、混凝土浇筑后、钢筋张拉前、钢筋张拉后的预计标高。
立模标高为：
式中：
——立模标高；
——设计标高；
——软件计算所得的预抛高值；
——挂篮变形值。
预计标高为：
式中：
——浇筑当前块件的下挠值或张拉钢筋后的总下挠值。

3.3 梁段的高程监控测量

（1）钢筋绑扎结束后。
（2）混凝土浇注后已浇各梁段的变形量。
（3）张拉前后已浇注各梁段的高程。
（4）在合拢前3 个节段，按每2h1 次、24h 不间断高程测量，为合拢提供可靠的依据。

3.4高程监控标高的修正

在高程监控控制中，由于受到结构参数（包括结构构件截面尺寸、材料弹性模量、材料容重、热膨胀系数、混凝土收缩徐变、施工荷载、预加应力）、施工工艺、温度变化等众多因素的影响，得到的实际高程与设计高程存在这差异，而且这种差异具有累积性，如不及时的加以控制和调整，随着悬臂的加长主梁标高最终会偏离设计目标，进而造成合龙困难，影响桥梁的内力和线形。所以，对高程计算值和实测值应进行反复比较分析并反馈与模型中，在模型上进行控制标高修正量计算，是模型计算与实际桥梁结构相吻合，最终确定下阶段施工的立模标高。

3.5高程监控结果分析

根据上述方法控制施工过程，以成桥后的高程为例来对严村大桥的线形监控结果做说明，具体结果如图

4、图5所示：

图4 6号桥墩设计高程与实测高程对比图
图5 7号桥墩设计高程与实测高程对比图
由上分析计算可知，整座桥梁的标高均在可控范围之内，看图可知，6号桥墩实测值与设计值最大偏差出现在DK010+972.11处，高于设计高程9mm，最低处出现在DK010+908.11处，低于设计高程5mm；7号桥墩最大偏差出现在DK010+1038.11出，高于设计高程6mm，最低处出现在DK010+995.11处，低于设计高程4mm，所以成桥线形平顺美观，监控方案选择与结果都比较合理。桥梁整体外形如下图

7、图8所示：

图6 建成后严村特大桥外观图

4 结束语

通过对严村特大桥施工过程的严格监控，使得该桥施工过程比较严格，成桥线形较为顺畅，同时对连续梁的施工工序和施工时间正在一定程度上有所减少。通过现场实验及分析可得到以下结论：
4.1 在施工过程中，线形的控制是连续梁悬臂浇筑的重点，通过实测值和理论值相互比较分析，确定偏差的原因，保证了下一节段的立模标高的准确度。
4.2 挂篮变形的控制及混凝土弹性模量的收缩徐变是影响桥梁线形的关键因素，工作中该问题得到较好的解决。
4.3 经过对成桥的测量可知该桥的实测高程和设计高程基本一致，严村特大桥在悬臂施工过程中线性控制非常合理，该方法可为今后类似桥梁监控提供借鉴。
参考文献
雷俊卿. 桥梁悬臂施工与设计[M]. 北京：人民交通出版社，2000
张继尧，王昌将.悬臂浇筑预应力混凝土连续梁桥[M]. 北京：人民交通出版社，2004
[3] 葛耀君. 分段施工桥梁分析与控制[M]. 北京：人民交通出版社，2003
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。

摘自：硕士论文格式www.udooo.com