劉錫明

(福建省泉州灣跨海大橋有限責(zé)任公司，福建泉州 362000)

高墩大跨連續(xù)剛構(gòu)橋高程線性控制技術(shù)要點(diǎn)

劉錫明

(福建省泉州灣跨海大橋有限責(zé)任公司，福建泉州 362000)

結(jié)合泉州至三明高速公路工程實(shí)踐，簡要介紹了高墩大跨連續(xù)剛構(gòu)橋的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和施工控制的方法，并對(duì)剛構(gòu)橋施工中的高程線性控制技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行了較為詳細(xì)的闡述，可供類似工程參考。

線性控制，連續(xù)剛構(gòu)橋，高程控制

1 工程概況

泉州至三明高速公路是國家“7918”高速公路網(wǎng)的組成部分，是福建省“三縱八橫三環(huán)二十五聯(lián)”海西高速公路規(guī)劃網(wǎng)的重要組成部分，主線起自晉江市，止于三明市，是一條縱貫福建東南沿海和西部山區(qū)的南北快速大通道，其中泉州段全長127．53 km，項(xiàng)目總投資76．6億元，項(xiàng)目工期從2005年～2009年為期4年。

高速公路穿越福建中部山區(qū)，采用山嶺重丘區(qū)雙向四車道標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)速度80 km/h，設(shè)計(jì)荷載為公路—Ⅰ級(jí)。由于山區(qū)地形地質(zhì)復(fù)雜，地面高差大，跨越深谷、山溝的橋梁比較多，路段內(nèi)共有大橋2．96萬m/79座，且墩高和跨徑超過40 m的高墩大跨徑橋梁大量出現(xiàn)，因此高墩大跨徑橋梁的施工成為控制工程施工進(jìn)度和工程成本的關(guān)鍵。

2 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷發(fā)展，橋梁跨度不斷增大，結(jié)構(gòu)形式越來越復(fù)雜，施工工藝日新月異，新材料、新設(shè)備、新工藝的不斷涌現(xiàn)。連續(xù)剛構(gòu)橋以其得天獨(dú)厚的優(yōu)點(diǎn)，在橋梁工程建設(shè)中得到了廣泛的應(yīng)用和發(fā)展。高墩大跨連續(xù)剛構(gòu)橋?qū)俣啻纬o定結(jié)構(gòu)，一般采用懸臂施工法，采用的施工工藝和安裝程序與成橋后的主梁線性和結(jié)構(gòu)恒載內(nèi)力有密切聯(lián)系。因此，對(duì)橋梁進(jìn)行施工控制，特別是高程線性控制，確保施工過程按照預(yù)期的目標(biāo)進(jìn)行是一項(xiàng)重要的工作。

2．1 橋墩

泉州至三明高速公路泉州段橋梁最高主墩達(dá)百米以上，以QA14標(biāo)黃沙1號(hào)橋?yàn)榇?。墩身采用直立式雙柱型薄壁墩，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。兩墩柱之間設(shè)聯(lián)系梁連接，提高整體性，改善受力，有利于結(jié)構(gòu)安全。

2．2 主梁

在技術(shù)迅猛發(fā)展的今天，主梁大部分采用變截面的箱形截面，施工采用掛籃懸澆工藝。設(shè)計(jì)時(shí)采用三個(gè)方向的預(yù)應(yīng)力體系，有利于混凝土和預(yù)應(yīng)力材料各自特點(diǎn)的有效發(fā)揮，從而適應(yīng)橋梁往大跨徑、輕型化發(fā)展的趨勢。泉三高速Q(mào)A14標(biāo)黃沙1號(hào)橋亦采用上述結(jié)構(gòu)形式，主梁與橋墩采用固結(jié)形式，與支座和臨時(shí)固結(jié)措施相比，有效的節(jié)約了工程造價(jià)。因此，連續(xù)剛構(gòu)橋以其獨(dú)具的特點(diǎn)和得天獨(dú)厚的優(yōu)點(diǎn)，在橋梁建設(shè)中得到廣泛的應(yīng)用和快速的發(fā)展。

3 控制技術(shù)

3．1 意義

工程設(shè)計(jì)與施工實(shí)際情況的差異性，掛籃懸澆工藝施工過程的復(fù)雜性和連續(xù)性，以及施工標(biāo)高的誤差，特別是標(biāo)高偏低的情況在后面階段難以彌補(bǔ)。所以在橋梁的施工過程控制中，通過對(duì)高墩大跨連續(xù)剛構(gòu)橋的線性高程進(jìn)行嚴(yán)密控制，有效的保障設(shè)計(jì)線性和位移，并在施工中對(duì)施工參數(shù)進(jìn)行整理預(yù)測，為后續(xù)工序提供施工參數(shù)，保證結(jié)構(gòu)安全和結(jié)構(gòu)線性符合設(shè)計(jì)要求，具有重要意義。

3．2 控制主要內(nèi)容

箱梁高程線性監(jiān)控、平面線性監(jiān)控、箱梁和薄壁墩控制斷面應(yīng)力監(jiān)控以及箱梁溫度監(jiān)測是施工控制的主要內(nèi)容。施工過程一般采用“線形為主，應(yīng)力為輔”的雙控措施。本文從高程線性控制的方法選擇、標(biāo)高計(jì)算、數(shù)據(jù)處理以及溫度變化對(duì)高程線性控制的影響展開描述。

3．3 施工控制方法選擇

對(duì)于高程線性監(jiān)控，目前一般有卡爾曼濾波法、人工網(wǎng)絡(luò)神經(jīng)(BP網(wǎng)絡(luò))和自適應(yīng)控制法三種方法。具體方法及比較見表1。

表1 高程監(jiān)控方法及優(yōu)缺點(diǎn)比較

由于自適應(yīng)控制法具有容易掌握和操作的優(yōu)點(diǎn)，有利于工程技術(shù)人員的實(shí)際操作。本文主要介紹自適應(yīng)法在高程線性監(jiān)控中的應(yīng)用。

3．3．1 理論立模標(biāo)高的確定

立模標(biāo)高確定前，須作好箱梁監(jiān)控前三條理論曲線(包括設(shè)計(jì)、目標(biāo)和預(yù)拱度)的計(jì)算，計(jì)算時(shí)應(yīng)注意目標(biāo)線性必須在設(shè)計(jì)線性的基礎(chǔ)上，將活荷載和長期徐變計(jì)入，確保計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性。

箱梁三條理論曲線確定后，可以采用以下公式計(jì)算箱梁立模標(biāo)高：

注意事項(xiàng)：1)計(jì)算結(jié)束后，理論模型必須與實(shí)際互相吻合，方能根據(jù)式(1)得到施工的立模標(biāo)高;2)施工過程立模標(biāo)高的放樣誤差必須嚴(yán)格控制在規(guī)范要求的范圍內(nèi);3)施工過程的實(shí)際變形與理論計(jì)算有偏差時(shí)，應(yīng)及時(shí)調(diào)整計(jì)算參數(shù)，修正理論模型，掌握實(shí)際變形的規(guī)律，重新調(diào)整立模標(biāo)高。

3．3．2 箱梁撓度量測

根據(jù)以往的工程經(jīng)驗(yàn)和對(duì)同類工程的參考，在QA14標(biāo)黃沙1號(hào)橋的施工中，我們?cè)趻旎@移動(dòng)后、節(jié)段混凝土澆筑完、張拉預(yù)應(yīng)力筋前以及張拉預(yù)應(yīng)力筋后四個(gè)階段進(jìn)行測量觀測。四個(gè)階段測量觀測的設(shè)置，既抓住了施工控制的重點(diǎn)工序、關(guān)鍵階段，又能滿足施工控制的要求，而且降低了測量工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，是比較合理的。

3．3．3 數(shù)據(jù)處理階段

數(shù)據(jù)處理階段包括箱梁實(shí)測數(shù)據(jù)處理、參數(shù)識(shí)別、預(yù)測標(biāo)高三方面的工作。三個(gè)步驟關(guān)系密切、互相影響。在實(shí)測數(shù)據(jù)處理時(shí)必須及時(shí)準(zhǔn)確。數(shù)據(jù)分析流程見圖1。

圖1 數(shù)據(jù)處理流程

對(duì)于參數(shù)設(shè)計(jì)中與時(shí)間關(guān)聯(lián)的參數(shù)如溫度、收縮徐變?cè)谟?jì)算中較難識(shí)別，可以采用最小二乘法、回歸分析法、灰色理論輔助等分析方法進(jìn)行輔助識(shí)別。

3．3．4 溫度變化對(duì)高程線性的影響

四個(gè)階段測量數(shù)據(jù)受溫度變化的影響較大，而溫度的變化沒有嚴(yán)格的規(guī)律性，因此，通過現(xiàn)有的施工技術(shù)水平精確計(jì)算溫度影響是難以實(shí)現(xiàn)的，究竟取什么時(shí)刻的溫度作為標(biāo)準(zhǔn)很難確定，只能通過盡量減小溫度變化對(duì)高程線性控制的影響。結(jié)合QA14標(biāo)黃沙1號(hào)橋所在環(huán)境，筆者采用24 h溫度統(tǒng)計(jì)法，對(duì)施工場地的溫度進(jìn)行間斷性的測量。

觀測數(shù)據(jù)見表2。

表2 黃沙1號(hào)大橋觀測的溫度數(shù)據(jù) ℃

通過表2的數(shù)據(jù)可知，箱梁的最低溫度出現(xiàn)在1：00～7：00左右，且此時(shí)間段的溫差變化幅度不大，因此，在箱梁立模標(biāo)高確定的時(shí)間，應(yīng)盡量選擇在1：00～7：00時(shí)間段內(nèi)進(jìn)行。

3．3．5 現(xiàn)場數(shù)據(jù)量測

結(jié)合工程實(shí)際情況，泉州段的橋梁變形測點(diǎn)統(tǒng)一布置在每一節(jié)箱梁的兩端，距端頭15 cm處，采用對(duì)稱布置。為減少溫度的影響，撓度觀測安排在6：00進(jìn)行，以使溫度影響造成的誤差減到最小，提高量測的準(zhǔn)確性。量測過程宜分兩小組進(jìn)行，然后進(jìn)行加權(quán)平均以盡量減少人為測量誤差。

4 結(jié)語

1)分析程序的開發(fā)有待進(jìn)一步的提高。充分利用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，進(jìn)一步開發(fā)、完善各種專用控制分析程序，避免施工控制過程和分析中的人為誤差。加強(qiáng)對(duì)施工技術(shù)人員的技術(shù)培訓(xùn)和技術(shù)交底工作，也可在一定程度上避免誤差的出現(xiàn)。

2)溫度和徐變對(duì)橋梁施工控制過程的影響是細(xì)微、積累的過程，因此通常被人們所忽視。提高對(duì)其的重視，特別是隨著公路建設(shè)的迅猛發(fā)展，跨度不斷增大，上部結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜的形勢，溫度和徐變對(duì)橋梁高程線性控制的成敗將起到越來越重要的作用。

3)應(yīng)加強(qiáng)對(duì)橋梁運(yùn)營階段的高程線性控制。實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的標(biāo)準(zhǔn)，施工監(jiān)控工作應(yīng)延伸向橋梁投入運(yùn)營后的應(yīng)力和撓度監(jiān)測，有利于完善和提高施工控制技術(shù)水平。

4)通過對(duì)高墩大跨連續(xù)剛構(gòu)橋的高程線性控制技術(shù)要點(diǎn)的總結(jié)，為同類橋梁工程建設(shè)提供參考借鑒作用。

［1］向中富．橋梁施工控制技術(shù)［M］．北京：人民交通出版社，2001．

［2］向木生．連續(xù)剛構(gòu)橋梁施工控制分析［J］．武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2002(6)：95-98．

［3］吳 ?。叨沾罂鐝竭B續(xù)剛構(gòu)橋線形控制［D］．西安：長安大學(xué)，2005．

Vertical linear control technical points of the high-pier large-span continuous rigid frame bridge

LIU Xi-ming

(Quanzhou Bay Sea-crossing Bridge Co．，Ltd in Fujian，Quanzhou 362000，China)

Combining with the engineering practice at the expressway between Quanzhou and Sanming，the paper introduces the structural features and the methods for the construction control of the high-pier large-span continuous rigid frame bridge，and illustrates the technical points for the vertical linear control technique in the construction of the rigid frame bridge，so as to provide some reference for similar projects．

linear control，continuous rigid frame bridge，vertical control

U448．23

A

10.13719/j.cnki.cn14-1279/tu.2012.25.046

1009-6825(2012)25-0188-02

2012-07-05

劉錫明(1953-)，男，工程師