李 井

（廣西陽(yáng)鹿高速公路有限公司，廣西 桂林 541004）

淺析T型剛構(gòu)橋掛籃施工線型控制

李 井

（廣西陽(yáng)鹿高速公路有限公司，廣西 桂林 541004）

以桂林馬家坊漓江大橋?yàn)楸尘埃ㄟ^現(xiàn)場(chǎng)施工橋梁的測(cè)量、結(jié)構(gòu)受力動(dòng)態(tài)分析、施工工藝的控制，提高了線形預(yù)測(cè)的精度，可為同類型橋梁的施工提供參考。

大橋；連續(xù)剛構(gòu)；線形控制；施工

橋梁施工是橋梁建設(shè)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，橋梁施工技術(shù)的高低則直接影響橋梁建設(shè)的發(fā)展。隨著交通事業(yè)的發(fā)展，橋梁建設(shè)任務(wù)將更加艱巨，施工難度越來越大。為實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)目標(biāo)而必須經(jīng)歷的施工過程中，將受到許許多多確定和不確定因素(誤差)的影響，如何對(duì)施工狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)識(shí)別(監(jiān)測(cè))、調(diào)整(糾偏)、預(yù)測(cè)，使施工系統(tǒng)處于控制之中，這對(duì)設(shè)計(jì)目標(biāo)安全、順利實(shí)現(xiàn)是至關(guān)重要的。

（一）工程概況

馬家坊漓江大橋，主橋上構(gòu)采用 57+96+57m三向預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)箱梁，每幅主梁為單箱單室直腹板變高度箱梁，橋軸線梁高由根部5.5m，按二次拋物線Y=0.015X2+2.5m變化到跨中2.5m，箱梁頂板寬14.58m，底板寬7.0m，兩側(cè)懸臂板寬 3.79m；箱梁底板厚度由根部 0.8m，按二次拋物線Y=0.00129X2+2.2m，變化到跨中0.3m，腹板厚度由0.7m變化到跨中0.4m，拋物線頂點(diǎn)位置均為跨中合攏段處。該橋的箱梁外觀拋物曲線美觀實(shí)測(cè)高程曲線與目標(biāo)曲線基本吻合，平面偏差較小，單幅 5個(gè)截面的應(yīng)力實(shí)測(cè)結(jié)果與有限元計(jì)算結(jié)果吻合?？筛爬槭┕み^程中同時(shí)施展的施工監(jiān)測(cè)控制和施工工藝控制。

（二）施工監(jiān)測(cè)控制

大橋主梁線型測(cè)量包括高程和平面測(cè)量，測(cè)量結(jié)果經(jīng)過與計(jì)算模型的分析對(duì)比，運(yùn)用最小二乘法和卡爾曼濾波調(diào)整及優(yōu)化計(jì)算模型的物理參數(shù)，從而預(yù)測(cè)出以后各節(jié)段的預(yù)拋高，并用以指導(dǎo)施工。

1.高程及平面位置測(cè)量點(diǎn)的放置和工況測(cè)量

根據(jù)需要，分別在大橋主梁中墩12#墩和13#墩的0#塊梁面設(shè)好控制點(diǎn)，作為箱梁高程的臨時(shí)水準(zhǔn)基點(diǎn)又作為主軸線平面控制點(diǎn)。每一節(jié)梁段橫斷面位于梁端中心線兩側(cè)（頂板與腹板交角上），距離梁塊前端10cm處設(shè)2個(gè)高程（撓度）觀測(cè)點(diǎn)，且每一節(jié)梁段模板底板上（腹板處）設(shè)定 2個(gè)角點(diǎn)用于立模標(biāo)高測(cè)量，平面位置的觀測(cè)點(diǎn)設(shè)在箱梁頂板的兩側(cè)翼緣處。

以上各觀點(diǎn)見圖1。

圖1

混凝土預(yù)應(yīng)力箱梁結(jié)構(gòu)在懸澆過程中，每一節(jié)段均按下述三個(gè)施工階段的基本工況循環(huán)推進(jìn)：①掛籃前移、立模；②混凝土澆筑、養(yǎng)生；③預(yù)應(yīng)力鋼束張拉。因此，現(xiàn)場(chǎng)施工監(jiān)測(cè)分別對(duì)上述三個(gè)工況：掛籃前移后、混凝土澆筑后（預(yù)應(yīng)力張拉前）、縱向預(yù)應(yīng)力張拉后進(jìn)行高程、坐標(biāo)的跟蹤測(cè)量。測(cè)量時(shí)間選定在每一工況結(jié)束后4～8小時(shí)，同時(shí)，在每一施工階段，各工況測(cè)量時(shí)的溫度變化不能太大且應(yīng)采取以克服溫度變化的溫度回避的方法，因此，測(cè)量一般在 7：00以前和18：00以后進(jìn)行。相應(yīng)對(duì)應(yīng)力測(cè)試截面，埋入箱梁截面上下緣處的鋼弦式應(yīng)力計(jì)也按上述三個(gè)工況進(jìn)行應(yīng)力跟蹤測(cè)量，直至全橋竣工。

2.高程（撓度）監(jiān)測(cè)控制與結(jié)果

為了消除日照和溫差引起的梁體不規(guī)則變化，高程測(cè)量應(yīng)在溫度變化小、氣候穩(wěn)定的時(shí)間段即早上7：00之前完成。并將實(shí)測(cè)高程與目標(biāo)高程（根據(jù)設(shè)計(jì)高程、恒載與 1/2活載引起的撓度值以及考慮五年收縮徐變的變化值而確定的）進(jìn)行對(duì)比，得出完成節(jié)段實(shí)測(cè)高程與目標(biāo)高程的偏差，從而綜合分析、判斷，確定下一節(jié)段預(yù)拋高值并發(fā)出指令。

3.平面監(jiān)測(cè)控制與結(jié)果

由于梁體受混凝土徐變、施工偏差、預(yù)應(yīng)力張拉中局部集中力的影響等因素，容易造成梁體產(chǎn)生局部變形或引起整個(gè)梁體偏離橋中心線。為了保證順利合攏，大橋平面位置采用全站儀進(jìn)行測(cè)量、復(fù)核。在施工過程中尤其對(duì)掛籃前移就位定位和模板安裝的工序檢驗(yàn)嚴(yán)格，很好的控制了梁體中心線的準(zhǔn)確性。監(jiān)測(cè)結(jié)果左、右幅橋的中心偏位值都很小，最大偏位值分別為3.0mm和4.3mm，滿足設(shè)計(jì)與規(guī)范要求。

4.合攏段監(jiān)測(cè)控制與結(jié)果

掛籃懸臂施工橋梁的合攏段是監(jiān)測(cè)精度的關(guān)鍵部位，合攏段的測(cè)量數(shù)據(jù)能夠從側(cè)面反映橋梁施工控制的結(jié)果和橋梁的應(yīng)力狀態(tài)。馬家坊漓江大橋 57+96+57m連續(xù)剛構(gòu)箱梁，先邊跨后中跨合攏，左右幅共 6個(gè)合攏段。各個(gè)合攏的監(jiān)測(cè)控制結(jié)果，其合攏精度較高，一般為±1～3mm偏差，僅右幅中跨合攏段中最大偏差為5mm，滿足設(shè)計(jì)與規(guī)范要求，為大橋打造了合攏后的成橋線型、應(yīng)力狀態(tài)轉(zhuǎn)換的良好基礎(chǔ)。

（三）施工工藝控制

連續(xù)剛橋上部主要受力構(gòu)件為梁，反映其受力的因素為截面內(nèi)力。對(duì)于梁來說，通常起控制作用的是截面上下緣的正應(yīng)力。施工質(zhì)量影響預(yù)應(yīng)力構(gòu)件截面的抗彎能力，梁體受力及線型，因此關(guān)鍵工藝無序、措施失控，必導(dǎo)致結(jié)構(gòu)中某些部位的應(yīng)力儲(chǔ)備不足或過大，高程（撓度）出現(xiàn)異常變化，從而形成線型偏離，甚至形成安全隱患。

1.掛籃、立模方面控制要點(diǎn)

（1）0#塊上組裝完畢的施工掛籃（菱形掛籃，自重40t），按最大梁段重量的 40%、100%及 120%作分級(jí)加載的承重預(yù)壓實(shí)驗(yàn)，以消除非彈性變形，測(cè)出彈性變形值，繪出分級(jí)加、卸載與位移的關(guān)系曲線，最終為立模標(biāo)高提供預(yù)拋高值的數(shù)據(jù)考量。

（2）T構(gòu)兩端掛籃應(yīng)同步前移，速度宜控制在0.10m/min內(nèi)，不同步差一般為40～100cm，最大不得大于1/2梁段（梁段長(zhǎng)度 3m、4m）。。

（3）掛籃就位后，即可進(jìn)行測(cè)量放線和工況監(jiān)測(cè)。當(dāng)?shù)啄?、外模調(diào)整到監(jiān)控指令的“立模標(biāo)高”后，即可綁扎鋼筋，安裝波紋管和內(nèi)模作業(yè)。

（4）掛籃底盤的前吊桿、后吊桿和掛籃桁架后錨點(diǎn)等安全可靠性必須檢查確認(rèn)，掛籃底盤緊固牢靠，在砼澆筑過程中掛籃懸吊系統(tǒng)、行走及錨固系統(tǒng)任何錨固點(diǎn)不得產(chǎn)生任何松動(dòng)，以確保施工狀態(tài)穩(wěn)定。

2.砼澆筑方面控制

（1）C50混凝土輸送導(dǎo)管泵送，塌落度18±2cm，，強(qiáng)制式攪拌機(jī)拌合 2～2.5min，泵送間隙允許時(shí)間掌握在 15min左右，因故停息最多不超過半小時(shí)。

（2）按照“底板—下承托和腹板—上承托和頂板”自下而上的順序，采用水平層次方法，分層澆鋪、振動(dòng)棒振搗，并要注意關(guān)鍵部位如：波紋管下方、錨墊板與彈簧筋部位、腹板與底板交匯處、梁段豎向接縫面的砼，加強(qiáng)振搗密實(shí)。

（3）維持T構(gòu)的對(duì)稱平衡、同步連續(xù)澆筑砼的交叉作業(yè)中，兩端掛籃允許一定的不同步差約≤30%載重，須注意先后緊跟連續(xù)澆筑，上下層砼銜接須于砼初凝時(shí)間內(nèi)完成，因砼拌合物摻有緩凝劑，可充分利用較長(zhǎng)的緩凝時(shí)間里，主墩兩端掛籃按照交叉往返的程序步驟分別進(jìn)行兩個(gè)梁段砼澆筑。

（4）砼內(nèi)、外模脫模時(shí)間，最好在砼達(dá)到張拉強(qiáng)度時(shí)脫模，但因梁端施工縫鑿毛需稍提前進(jìn)行，而早強(qiáng)砼在模內(nèi)養(yǎng)護(hù)時(shí)間又不宜太短（模內(nèi)養(yǎng)生有利于砼彈性模量增長(zhǎng)），故此定為在氣溫30oC左右的脫模時(shí)間不小于60小時(shí)。如果過早脫模（過早模外養(yǎng)生），即使達(dá)到砼早強(qiáng)要求，但彈模滯后很多，很可能增加張拉后預(yù)應(yīng)力的損失。

（5）梁段砼盡量不設(shè)水平施工縫，完成一次成型澆筑，如果分次澆筑，上下部分的兩期砼其彈性模量、水縮、徐變等物理力學(xué)性能差異較大，不利于整體質(zhì)量。

（6）梁段施工過程中，要盡量避免不平衡的施工荷載或其集中荷載作用對(duì)箱梁線型撓度的影響。

3.預(yù)應(yīng)力張拉方面控制要點(diǎn)

（1）確保錨下設(shè)計(jì)控制應(yīng)力的足夠、穩(wěn)定建立，是張拉工藝宗旨。因張拉流程中，鋼束按張拉噸位負(fù)荷并錨固后，其實(shí)已經(jīng)發(fā)生了錨口摩阻和千斤頂段的張拉應(yīng)力損失，即預(yù)應(yīng)力的錨固值不等于張拉值，為此，一般都采取多張拉2～3%δk的措施，用以克服錨口摩阻和千斤頂部分的應(yīng)力損失，因此，施工方案措施上應(yīng)有多張拉策劃來維持錨下應(yīng)力的穩(wěn)定建立，具體量化為錨固持荷時(shí)間控制，如張拉流程達(dá)100%控張應(yīng)力時(shí)，縱向預(yù)應(yīng)力束長(zhǎng)30m以內(nèi)的錨固持荷時(shí)間為2～3分鐘，束長(zhǎng)30m以上的錨固持荷時(shí)間為3～4分鐘；橫向、豎向預(yù)應(yīng)力錨固持荷時(shí)間為2分鐘。

（2）切實(shí)預(yù)防克服豎向預(yù)應(yīng)力筋的預(yù)應(yīng)力損失較大、損失較快以及容易堵管壓漿不通的張拉、壓漿通病。由于精扎螺紋鋼筋的材質(zhì)性能和錨固系統(tǒng)都遠(yuǎn)不如低松弛高強(qiáng)度的鋼絞線和鋼絞線的錨夾具，且又是豎向施加預(yù)應(yīng)力，所以豎向預(yù)應(yīng)力容易損失且損失很大，故張拉要求一是張拉時(shí)需進(jìn)行反復(fù)張拉后錨固，二是張拉后隔2～3d按10%抽檢頻率進(jìn)行復(fù)拉檢查，合格后24小時(shí)內(nèi)壓漿。豎向預(yù)應(yīng)力管道安裝要特別注意壓漿管、排氣孔和錨墊板的細(xì)心處理，此外豎向預(yù)應(yīng)力的張拉，壓漿都不宜過遲，否則都會(huì)導(dǎo)致梁體復(fù)合抗荷能力削弱，所以要求梁段施工延伸時(shí)，只要未被掛籃軌道遮壓并有張拉條件的，都應(yīng)即時(shí)進(jìn)行，避免豎向預(yù)應(yīng)力滯后很多。

4.合攏段施工控制要點(diǎn)

（1）除中跨合攏段采用吊架模板外，主橋邊跨直線段、合攏段均采用支架上現(xiàn)澆的方法：現(xiàn)澆梁支架搭設(shè)不可單憑經(jīng)驗(yàn)運(yùn)用，必須結(jié)合施工實(shí)際進(jìn)行支架桿件的強(qiáng)度、剛度和整體穩(wěn)定性驗(yàn)算，且還應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況針對(duì)邊跨施工特點(diǎn)重點(diǎn)實(shí)施了支架結(jié)構(gòu)的功能性強(qiáng)化：

①因現(xiàn)澆直線段為8m長(zhǎng)度，則混凝土本身收縮和環(huán)境氣溫、日照等因素作用下的變形自由度都較大，為了適應(yīng)梁段縱向變形的位移滑動(dòng)，減少梁底平面摩擦，在無條件設(shè)置底模元鋼類滾動(dòng)裝置的情況下，除底模板采用鋼板打磨光潔涂油外，并在底模板安裝前于支架上模板下的承托縱梁型鋼面上涂滿黃油，并當(dāng)砼強(qiáng)度達(dá)2.5MPa后，拆除側(cè)向模板，以減少梁體縱移阻力。

②按設(shè)計(jì)預(yù)應(yīng)力鋼束的布設(shè)，待邊跨合攏段砼澆筑后，邊跨直線段和邊跨合攏段縱向預(yù)應(yīng)力束一起進(jìn)行的一端張拉，則形成在梁體固定端上對(duì)梁體自由段（邊跨直線段+合攏段=10m），進(jìn)行縱向張拉施荷。很顯然，須對(duì)邊跨合攏段 2m和連接邊跨直線段中的3m共5m范圍的支架進(jìn)行特殊加固，即此范圍的縱向、橫向立桿最大間距不超過60cm，橫桿間距不超過1m，并加設(shè)縱橫向剪刀支撐。

（2）合攏段施工的配重與置換：每幅箱梁2個(gè)邊跨合攏段，1個(gè)中跨合攏段，合攏段長(zhǎng)度均為 2m，合攏施工順序?yàn)橄冗吙绾蠑n，最后中跨合攏。由于邊跨合攏段在落地支架上施工，且主墩與箱梁系 T型剛構(gòu)，0#塊既無支座結(jié)構(gòu)又未設(shè)臨時(shí)托架支撐，故于邊跨合攏口的兩端不設(shè)配重，僅在中跨合攏段考慮施工壓重平衡和配重置換：

①因中跨合攏段的吊架模板是利用掛籃底盤和側(cè)模，在合攏口兩端的梁段底板上預(yù)留底盤吊桿孔，從而不另設(shè)吊架系統(tǒng)，據(jù)吊桿螺栓位置需要而將掛籃向前移動(dòng)2.95m，同時(shí)以0#塊為中心，箱梁最大懸臂長(zhǎng)度47m，掛籃自重40t，其中底盤側(cè)模重5t，按照力矩平衡計(jì)算，則另一副掛籃從原來位置后退5.69m，以求掛籃壓重平衡。

②在中跨合攏前，于合攏口兩懸臂端的對(duì)稱位置，配置臨時(shí)水箱注水，即按 1/2合攏段梁重配重壓載（22.5t），澆筑合攏段砼時(shí)，根據(jù)砼澆筑量，一邊澆砼，一邊從水箱中放水，直到砼澆完，水也放光，即在砼澆筑過程中，同時(shí)分級(jí)卸載，確保合攏段處于穩(wěn)定施工狀態(tài)。

（3）邊、中跨合攏段施工均采用體外勁性骨架，設(shè)計(jì)為底板及頂板上靠腹板承托，各2根長(zhǎng)度3m的2I32a組焊鋼支撐，現(xiàn)場(chǎng)利用既有型2I25a疊焊替代I32a。為縮短勁性管架安裝焊接時(shí)間，分 2次完成，合攏前將每根勁性管架的一端事先焊好，待合攏時(shí)間一到，再焊接固定另一端（安排 2臺(tái)焊機(jī)，快速焊接），勁性管架焊接完成即是實(shí)際意義上的合攏。

（4）邊、中跨合攏段施工均設(shè)置臨時(shí)鎖定束，為了改善合攏前后結(jié)構(gòu)的受力情況和合攏段的變形協(xié)調(diào)，除按設(shè)計(jì)位置安裝勁性骨架外，當(dāng)勁性骨架焊接完畢后，及時(shí)張拉一部分連續(xù)預(yù)應(yīng)力鋼束作為臨時(shí)鎖定束，確定張拉 4束合攏束中最短的鋼束，按照張拉控制應(yīng)力20%（即束力50t）進(jìn)行張拉，邊跨合攏2×2束，中跨合攏2×2束。

（5）邊、中跨合攏段砼澆筑：由于砼的收縮、徐變及濕度場(chǎng)的影響（如日照不均勻、晝夜溫差大等），在合攏段的前后結(jié)構(gòu)和合攏段砼相應(yīng)要產(chǎn)生各種變形和內(nèi)力，尤其合攏后結(jié)構(gòu)體系的變化，其變形因素在箱梁中引起的內(nèi)力易使合攏范圍內(nèi)砼開裂。為了使合攏處變形協(xié)調(diào)、改善內(nèi)力作用的不利影響，必須確定最佳合攏時(shí)間和采取利于合攏的輔助措施：

①確定最佳合攏時(shí)間。須在當(dāng)天溫度最低的時(shí)間段澆筑合攏段砼。從溫度曲線可知，箱梁體溫變化的規(guī)律是箱外氣溫降低時(shí)，首先是底板溫度降低，此時(shí)腹板、頂板溫度隨之降低，但與底板或相互間仍存在一定的部位溫差，而具體合攏時(shí)間的擇定，并非要求梁溫和氣溫為同一最低溫度，而是在穩(wěn)定的低氣溫條件下當(dāng)?shù)装?、上游腹板、下游腹板和頂板的溫度雖然都與氣溫相差1℃左右但都趨于穩(wěn)定，則氣溫、梁溫相對(duì)較低且較穩(wěn)定的時(shí)間即為最佳合攏時(shí)間。

②輔以預(yù)前降溫措施。為了有利于梁體降溫，在合攏前一天開始對(duì)合攏段兩端不少于 3個(gè)相鄰梁段，采取土工布覆蓋灑水的辦法來減少日曬的影響。

③合攏段采用 C50超強(qiáng)、早強(qiáng)砼，砼配制時(shí)較原配合比（C50）提高一級(jí)強(qiáng)度等級(jí)進(jìn)行施工配料，且普硅 52.5水泥限于500kg/m3內(nèi)，使砼2d強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的75～80%。為了減少砼收縮，嚴(yán)格控制用水量，出料口砼塌落度控制在15～18cm內(nèi)，并加強(qiáng)砼早期養(yǎng)護(hù)，保持不少于7d的潮濕狀態(tài)。

④合攏段砼澆筑與合攏段相鄰梁體的施工間隔時(shí)間最短不少于2d，邊跨合攏前首先是邊跨直線段砼已完成至少有48小時(shí)左右的時(shí)間，留給直線段自適應(yīng)晝夜溫差的伸縮微變，微變穩(wěn)定狀態(tài)下再澆筑邊跨合攏段砼。當(dāng)邊跨合攏后，主墩上的單 T完成第一次體系轉(zhuǎn)換，即形成有一端支座的剛構(gòu)懸臂梁，為此中跨合攏前，當(dāng)邊跨合攏段預(yù)應(yīng)力張拉后，至少應(yīng)有48小時(shí)左右的間隙時(shí)間，讓懸臂梁的固定端或活動(dòng)端支座參與工作且縱向基本穩(wěn)定后，再澆中跨合攏砼，繼而完成預(yù)應(yīng)力張拉，實(shí)現(xiàn)全橋連續(xù)剛構(gòu)箱梁體系轉(zhuǎn)換。

⑤砼強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度90%后，宜盡早對(duì)合攏段預(yù)應(yīng)力鋼束按設(shè)計(jì)圖邊跨、中跨合攏束第一批、第二批張拉順序，并及時(shí)壓漿。而后解除體外勁性骨架的一端，然后全面拆除。

（四）結(jié)論

線形控制的核心問題就是懸臂澆筑預(yù)拱度控制，由于混凝土材料的非勻質(zhì)性，調(diào)整和預(yù)測(cè)累積撓度，使線形控制取得良好效果，保證施工橋梁順利合攏。

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U445

A

1008-1151(2011)06-0070-02

2011-03-16

李井（1977－），男，廣西上思人，廣西陽(yáng)鹿高速公路有限公司工程師。