黃躍，王敏，劉景紅，余濤，鄭和暉

（1.中交第二航務(wù)工程局有限公司技術(shù)中心，長(zhǎng)大橋梁建設(shè)施工技術(shù)交通行業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北 武漢 430040；2.中交二航局第二工程有限公司，重慶 400042）

0 引言

廈漳跨海大橋工程起于在建的廈門至成都國(guó)家高速公路（廈門海滄至漳州天寶段）青礁樞紐互通，跨廈門灣經(jīng)海門島，止于漳州龍海后宅，與招商局漳州開發(fā)區(qū)疏港一級(jí)公路和在建的招銀疏港高速公路相連接。廈漳跨海大橋北汊南引橋K3+795～K6+007.4段，為雙幅70 m和66.7 m連續(xù)箱梁橋，采用短線匹配預(yù)制、拼裝設(shè)計(jì)與施工，且位于R=1690 m的平曲線上。箱梁截面為單箱單室結(jié)構(gòu)，梁高3.8 m，頂寬15.9 m，底寬6.7 m。腹板厚度0.5～0.8 m，頂板厚度0.27 m，底板厚度0.25～0.8 m。梁體標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段長(zhǎng)度分別為3.15 m、3.5 m、3.525 m、3.74 m、4.0 m（墩頂 0號(hào)塊）（如圖1所示）。

圖1 結(jié)構(gòu)布置圖

廈漳跨海大橋自里程樁號(hào)K3+799.708～K3+940.333和K4+838.868～K4+979.493段，設(shè)有緩和曲線超高段，其橫坡值從-2%到3%，最大變幅為5%，超高段采用箱梁結(jié)構(gòu)扭曲調(diào)整，而非橋面輔裝調(diào)整方式，因而導(dǎo)致該段內(nèi)的箱梁結(jié)構(gòu)產(chǎn)生扭曲現(xiàn)象，使得梁段橫斷面尺寸產(chǎn)生變化，這與以前的短線匹配法流水作業(yè)的作業(yè)原理即在相同的模板系統(tǒng)內(nèi)完成多榀或全部梁段的預(yù)制相違背；同時(shí)，梁段的扭曲帶來(lái)了控制數(shù)據(jù)的微變，即平面控制點(diǎn)和標(biāo)高控制點(diǎn)位置偏移。因此，超高段空間扭曲箱梁節(jié)段預(yù)制是重點(diǎn)。

采用上行式架橋機(jī)平衡懸臂對(duì)稱拼裝，梁段預(yù)制安裝數(shù)量如表1所示。

表1 預(yù)制節(jié)段數(shù)量表

1 超高漸變段梁段預(yù)制

廈漳大橋北汊南引橋變橫坡的超高漸變段節(jié)段為空間扭曲箱梁，節(jié)段預(yù)制是整個(gè)預(yù)制過(guò)程中的難點(diǎn)。如何在預(yù)制臺(tái)座上重現(xiàn)緩和曲線變橫坡段相鄰梁段間相對(duì)的空間幾何姿態(tài)，是梁段預(yù)制過(guò)程中亟待解決的關(guān)鍵問(wèn)題。

空間扭曲橋梁一般可用梁上的一條參考線及在該條參考線上的橫坡來(lái)描述其三維空間內(nèi)的線形與姿態(tài)。通常，參考線取為梁頂?shù)闹行木€，而橫坡即為對(duì)應(yīng)于參考線之上截面頂緣的橫坡。于是，空間扭曲箱梁結(jié)構(gòu)線形與姿態(tài)可用圖2所示。

圖2 空間整體坐標(biāo)系內(nèi)節(jié)段式曲線梁橋的線形與姿態(tài)

1.1 平曲線節(jié)段預(yù)制

將圖2中所述的折線段投影至平面內(nèi)，投影產(chǎn)生的折線段用來(lái)擬合平曲線，平曲線節(jié)段預(yù)制時(shí)，根據(jù)擬合的平曲線中各線段間夾角，將節(jié)段從澆筑位置移動(dòng)到匹配位置上，在相應(yīng)水平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)角度α，以形成需要的折角（如圖3所示）。新澆節(jié)段的端模位置不動(dòng)并使其與節(jié)段軸線垂直，而新澆節(jié)段的匹配端面采用斜面，以便于鋼筋骨架制作、剪力鍵設(shè)置和節(jié)段外形調(diào)整。通過(guò)埋在腹板頂面上的四個(gè)標(biāo)高螺栓和埋于頂板中線上的兩個(gè)倒U形水平定位鋼筋，進(jìn)行節(jié)段線形測(cè)量和定位檢驗(yàn)。

圖3 平曲線預(yù)制

1.2 豎曲線節(jié)段預(yù)制

將圖2中所述的折線段投影至立面內(nèi)，投影產(chǎn)生的折線段用來(lái)擬合豎曲線。豎曲線節(jié)段預(yù)制時(shí)，根據(jù)擬合的豎曲線中各線段間夾角，將匹配節(jié)段在相應(yīng)位置先做標(biāo)高調(diào)整，再于立面內(nèi)豎向轉(zhuǎn)動(dòng)角度β，以形成需要的折角（如圖4所示）。

圖4 豎曲線預(yù)制

1.3 扭曲箱梁節(jié)段預(yù)制

本工程與其他工程的不同之處在于，第一聯(lián)及第三聯(lián)的緩和曲線段內(nèi)均存在橫坡逐步變化的超高曲線段，以圖2中線段交點(diǎn)處橫線的坡度來(lái)擬合超高節(jié)段的橋面構(gòu)造，新澆節(jié)段的頂面應(yīng)為雙曲面，超高段節(jié)段預(yù)制時(shí)，新澆節(jié)段端模位置不動(dòng)并使其與節(jié)段軸線垂直，在匹配節(jié)段匹配面頂?shù)闹悬c(diǎn)標(biāo)高、平面位置調(diào)整后，以匹配節(jié)段匹配面頂?shù)闹悬c(diǎn)為基點(diǎn)，將匹配節(jié)段的匹配面橫向轉(zhuǎn)動(dòng)傾角γ，如圖5所示，γ值為相鄰橫線的坡度值之差。為了使模板系統(tǒng)適應(yīng)節(jié)段外形變化，必須按要求消除限制其扭轉(zhuǎn)的多余約束，通過(guò)底部千斤頂調(diào)整底模，形成扭曲。

圖5 節(jié)段超高預(yù)制

在預(yù)制過(guò)程中，依據(jù)幾何控制理念制定緩和曲線超高漸變段梁段預(yù)制控制方案及相應(yīng)的誤差調(diào)整方法，即通過(guò)已澆筑梁段控制點(diǎn)的實(shí)測(cè)坐標(biāo)，經(jīng)過(guò)中交第二航務(wù)工程局有限公司技術(shù)中心自主研發(fā)的《短節(jié)段預(yù)制拼裝混凝土連續(xù)梁控制軟件視窗系統(tǒng)》計(jì)算出控制點(diǎn)在匹配位置處的空間坐標(biāo)，再現(xiàn)緩和曲線超高漸變段內(nèi)相鄰梁段間的空間幾何姿態(tài)，圖6為短線法預(yù)制幾何控制流程示意圖，在每塊梁段的預(yù)制過(guò)程中，該梁段施工誤差將在該塊梁段移至匹配梁段的位置時(shí)，短線預(yù)制拼裝混凝土連續(xù)梁橋控制軟件視窗系統(tǒng)將自動(dòng)比較匹配段各測(cè)點(diǎn)的實(shí)測(cè)值與本軟件所給定的理論目標(biāo)值的差別并提出匹配梁段各測(cè)點(diǎn)目標(biāo)值。

圖6 短線法預(yù)制幾何控制示意圖

2 梁段安裝

箱梁節(jié)段安裝包括墩頂塊安裝、中跨平衡懸臂“T”構(gòu)梁段安裝和邊跨懸掛梁段安裝。其中墩頂塊采用浮吊安裝，中跨和邊跨梁段采用兩臺(tái)上行式架橋機(jī)安裝，中跨梁段安裝和邊跨梁段安裝如圖7所示。

圖7 梁段安裝示意圖

2.1 控制流程

在箱形梁段拼裝過(guò)程中，拼裝控制測(cè)點(diǎn)與其在預(yù)制時(shí)所用的幾何控制測(cè)點(diǎn)相同。如圖8所示。

當(dāng)箱梁在預(yù)制構(gòu)件廠預(yù)制完畢時(shí)，計(jì)算獲得按總體坐標(biāo)系統(tǒng)的幾何數(shù)據(jù)。此竣工數(shù)據(jù)將與以下因素一并考慮并得出預(yù)制箱形梁拼裝時(shí)按總體坐標(biāo)系統(tǒng)階段式的目標(biāo)幾何數(shù)據(jù)。

圖8 安裝梁段控制點(diǎn)圖

1）墩柱結(jié)構(gòu)及基礎(chǔ)預(yù)抬值（墩身結(jié)構(gòu)及基礎(chǔ)的彈性壓縮的預(yù)拱值應(yīng)在形成永久支座的墊石時(shí)考慮進(jìn)去）；

2）墩柱結(jié)構(gòu)及基礎(chǔ)按施工階段的變形值；

3）上部橋梁結(jié)構(gòu)的分階段的變形值。

以上的總體坐標(biāo)目標(biāo)幾何數(shù)據(jù)庫(kù)將由我公司以圖紙的形式給施工部門對(duì)整個(gè)橋梁的拼裝過(guò)程進(jìn)行幾何監(jiān)控。見(jiàn)圖9。

圖9 短線法安裝幾何控制示意圖

在確定拼裝節(jié)段理論目標(biāo)值后，還需結(jié)合拼裝現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況對(duì)幾何數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行修正。根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，具體應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)：

①節(jié)段預(yù)制完成后，需稱重，比較實(shí)際重量與設(shè)計(jì)重量之差，確定梁體自重誤差對(duì)懸拼線形的影響；

②在每一節(jié)段定位前后都要對(duì)線形進(jìn)行精確測(cè)量，及時(shí)匯集監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)并進(jìn)行分析，總結(jié)規(guī)律，為下一“T”的懸拼提供參數(shù)，調(diào)整下一“T”的控制高程。

在第一對(duì)箱形梁段的拼裝完成后，需獲得第一對(duì)箱形梁段的竣工幾何數(shù)據(jù)。如果此竣工幾何數(shù)據(jù)超過(guò)以下注明的拼裝階段的允許誤差范圍，現(xiàn)場(chǎng)施工小組應(yīng)將此竣工幾何數(shù)據(jù)立刻呈報(bào)給監(jiān)控單位以作進(jìn)一步的調(diào)查。監(jiān)控單位將對(duì)其后的箱形梁段的拼裝提出調(diào)整與補(bǔ)救方案，并提交一套新箱形梁段拼裝的目標(biāo)幾何數(shù)據(jù)。該過(guò)程將在隨后的箱梁的懸拼過(guò)程中按監(jiān)控單位提供的關(guān)鍵步驟的測(cè)量數(shù)據(jù)不斷地重復(fù)直到最后一對(duì)箱梁拼裝完畢。

安裝時(shí)需隨時(shí)調(diào)整線形，如不及時(shí)糾偏，線形誤差越來(lái)越大，會(huì)造成糾偏困難，且不易保證結(jié)合面質(zhì)量。

2.2 拼裝線形調(diào)整方法

2.2.1 加墊環(huán)氧樹脂墊片

1）如安裝時(shí)高程控制點(diǎn)誤差超出允許范圍，則采取在梁端上緣或下緣墊環(huán)氧墊片的方法進(jìn)行調(diào)整。如圖10所示。

圖10 梁段立面調(diào)整示意圖

2）如安裝時(shí)平面控制點(diǎn)誤差超出允許范圍，則采取在梁段左側(cè)或右側(cè)墊環(huán)氧墊片的方法進(jìn)行調(diào)整。

2.2.2 控制臨時(shí)預(yù)應(yīng)力張拉

在梁段不需要調(diào)整的情況下，以上下左右對(duì)稱張拉為原則，以盡量保證梁段的正位；當(dāng)需要調(diào)整線形誤差時(shí)，張拉的順序以先張拉能使梁段向控制方向偏轉(zhuǎn)的臨時(shí)拉桿為原則，以利于校正誤差；比如：假如拉頂板的臨時(shí)拉桿，則有使預(yù)拼梁段向上偏轉(zhuǎn)的趨勢(shì)，若想使梁段上翹，可先張拉頂板臨時(shí)預(yù)應(yīng)力，或稍微加大頂板的臨時(shí)張拉力。同樣，若想使梁段下?lián)?，則可先張拉底板的臨時(shí)預(yù)應(yīng)力，或稍微加大底板臨時(shí)的張拉力。對(duì)于左右方向通過(guò)張拉順序調(diào)整，也是同樣道理。

2.2.3 其他方法

若梁段拼好后，梁段拼裝誤差還需要調(diào)整，可以適當(dāng)壓重，進(jìn)行豎向調(diào)整。

3 結(jié)語(yǔ)

廈漳大橋北汊南引橋超高漸變段對(duì)梁段預(yù)制精度控制要求高，從而保證其在安裝過(guò)程中，相鄰梁段的高差控制在±10 mm以內(nèi)，合龍口高差控制在±30 mm以內(nèi)，保證相鄰“T”構(gòu)順利合龍，使成橋線形滿足設(shè)計(jì)線形的要求，同時(shí)還提高了功效，節(jié)約工期。

參考文件：

[1]艾宗良.箱梁短線匹配預(yù)制及懸臂拼裝施工技術(shù)研究[D].南京：東南大學(xué).

[2]黃躍，王敏.短線法節(jié)段梁預(yù)制拼裝中的控制點(diǎn)空間坐標(biāo)變換的實(shí)現(xiàn)方法研究[J].中外公路，2011，31（4）：142-145.

[3]王敏，張永濤，劉景紅，等.基于幾何控制法的短線預(yù)制拼裝箱梁研究[J].中國(guó)工程科學(xué)，2009，11：79-81，96.