鞏東飛

摘要：預應力混凝土連續(xù)橋懸臂施工時，恒載、預應力以及由此產(chǎn)生的徐變，都會使結構發(fā)生變形。線型控制的目的就是：在考慮給定因素的作用所發(fā)生的變形后，使所控制的橋梁梁跨結構線型和內(nèi)力，與設計要求盡可能吻合，誤差達到最小。本文以某特大橋梁施工為例，探討了其施工中的線行控制措施。

關鍵詞：公路橋梁；懸臂掛籃；線行控制

一、工程概述

某特大橋在DK1989+870處跨越H高速公路（A段）。該鐵路跨高速公路結構形式為（48+80+48）m變截面連續(xù)箱梁，跨越夾角74°。橋梁建成后橋下凈高大于8m，連續(xù)梁全長176m。計算跨度為（48+80+48）m，中支點處截面梁高6.05m，邊支點及中跨跨中截面梁高3.05m，梁底下緣按二次拋物線變化（拋物線方程：y=0.0024221x2），邊支座中心線至兩端0.75m。梁體為單箱單室、變高度變截面結構。箱梁頂寬12.0m，箱梁底寬6.7m，頂板厚度除梁端附近外均為40cm，底板厚度40至100cm，按直線線性變化，腹板厚48至60、60至90cm，按折線變化。墩頂現(xiàn)澆段（0#段），采用少支架法施工，箱內(nèi)頂板采用腳手架支撐；懸灌梁段采用菱形掛籃懸臂施工，掛籃采用全密封。中跨合攏段采用合攏吊架施工，吊架底籃及模板采用掛籃的相應部件。邊跨現(xiàn)澆段及邊跨合攏段，采用落地型鋼支架法施工。

二、公路橋梁懸臂掛籃施工線行控制

（一）線形監(jiān)控的分析方法

線形監(jiān)控是嚴格控制每一節(jié)段梁體的豎向撓度，若有偏差且偏差較大時，就要進行線形誤差分析并確定調(diào)整方案，為下一節(jié)段梁體調(diào)整做好準備。由于在施工過程中對已成型的狀態(tài)是無法進行事后調(diào)整的，故針對主梁的結構與施工特點，沅江特大橋連續(xù)梁線形監(jiān)測采用橋梁博士，MIDAS軟件對橋梁結構進行仿真計算，建立有限元模型，按照連續(xù)梁實際施工過程順序進行結構變形和受力分析，得到各個節(jié)段設計變形和受力狀態(tài)，并對施工中的影響因素加以考慮，進行前進分析和倒退分析，確立模標高。

1、前進分析：若反饋控制分析后預留拱度誤差分布具有明顯的方向性，則需調(diào)整參數(shù)進行前進與倒退分析改變理想狀態(tài)，使系統(tǒng)趨于穩(wěn)定。前進分析的目的在于確定成橋結構的受力狀態(tài)，其計算的特點是：隨著施工階段的推進，結構型式、邊界約束、荷載型式在不斷改變，前期結構發(fā)生徐變和幾何位置的改變。因而，前一階段結構狀態(tài)將是本次施工階段結構分析的基礎。這種按施工階段進行的結構分析就稱之為前進分析。

2、倒退分析：倒退分析的基本思想是，假定t=t0時刻結構內(nèi)力分布滿足前進分析t0時刻的結果，線形滿足設計軸線在此初始狀態(tài)下，按照前進分析的逆過程，對結構進行倒拆，分析每次拆除一個施工階段對剩余結構的影響。在一個階段內(nèi)分析得到的結構位移、內(nèi)力便是隨后理想狀態(tài)。

倒退分析與前進分析恰好相逆，由于中等跨徑連續(xù)梁橋結構的非線性效應可以忽略，倒退分析則只根據(jù)橋面設計曲線與前進分析計算的各施工階段的內(nèi)力值倒退計算出各階段的狀態(tài)過程曲線及預留拱度曲線。

（二）預拱度設置及線形總體控制措施

箱梁預拱度的計算公式：施工標高=設計標高+預拱度+掛籃撓度+施工調(diào)整值。施工過程中，需要進行觀測的內(nèi)容，主要有箱梁撓度；水泥混凝土澆注過程的觀測；縱向張拉前后觀測，觀測點布在梁端橋中心線處，主要觀測梁段張拉引起的上撓度值；移掛籃前后觀測，觀測點布在梁端橋中心線處，主要觀測移掛籃后箱梁的下?lián)隙戎怠?/p>

進行觀察的測站布設于0#塊中心上，后視點一般布設于另一幅橋的0#塊上。建立箱梁施工標高控制小組，對箱梁實測撓度與計算撓度進行分析對比。按數(shù)據(jù)統(tǒng)計方法對設計計算撓度進行必須的修正、調(diào)整箱梁施工標高。對掛籃進行等效預加載，消除其非彈性變形。測定其彈性變形，為混凝土灌筑前的立模高程提供依據(jù)。同一T構兩端均衡作業(yè)，移動掛籃的距離差控制在40 cm以內(nèi)，移動速度不超過10cm/min，移動時掛籃后部必須設保險設施。

在預應力混凝土箱形連續(xù)梁懸灌施工前，根據(jù)施工方案、工藝和工期的要求，模擬施工過程，收集整理有關數(shù)據(jù)，輸入微機。運行線形控制軟件，計算梁體受自重、施工荷載、預應力張拉及預應力損失、混凝土收縮及徐變、體系轉換等因素影響而產(chǎn)生的內(nèi)力和變形，定出各梁段的施工立模高程；施工過程中，再根據(jù)實際施工荷載、懸灌循環(huán)周期以及對已灌筑梁體高程的精密測量，重新計算和修正下一梁段的施工立模高程，使懸灌段合龍時的精度、體系轉換完成后梁體線形達到設計和規(guī)范的要求。

（三）0#段施工

為了防止支架不均勻沉降，并完成03臨時固結，支撐采用Ф82cm，S=12mm，鋼管并配工字鋼組合而成，支架采用兩層或三層貝雷拼裝而成，這樣既拆裝方便，并能保證整體剛度與強度，另外為了使左右臨時支撐受力均衡并減少支撐的水平分力，我們用雙層四根鋼絞線穿過墩身對拉，拉力大小根據(jù)傾角及作用位置計算得出。在支撐鋼管兩端設置3—10mm的A3鋼板，與鋼管焊接在一起，中間穿3根15.24鋼絞線，并張拉58.59t預應力。在0#段施工前，根據(jù)荷載分布情況，對0#塊支架進行預壓，消除非彈性變形，觀測彈性變測量。最后根據(jù)各點變形量重新調(diào)整底模標高并設置一定預留值?；炷翝仓r，為了防止裂縫產(chǎn)生，理論上應從端向根部澆筑，但是由于泵送混凝土流動性大，容易造成根部強度偏低，因此先從根部向端部澆筑1/3厚度，增加底面粗糙度，然后再從端部向根部澆筑完成，頂部及

腹板澆筑按照對稱澆筑，由外向內(nèi)的順序澆筑。

（四）掛籃荷載與變形

本板所采用的掛籃是“無平衡重整體式懸澆掛籃”，其特點是：（1）移動方便，由于是整體移動，一次移動成功，歷時少，操作方便。（2）整體結構輕巧合理，掛籃包括模板共重40t，最大梁段重比掛籃比值是2.25，最大懸臂梁段長4m，有效改善了懸臂施工端部荷載。（3）無平衡重，后錨系采用精軋螺紋鋼筋通過連接器與梁體豎向預應力筋連接，上端通過平車與桁架后端相連接設計掛籃時對各結構部位作了認真計算，在使用前對掛籃進行試壓，觀測其變形，觀測到的原始數(shù)據(jù)進行處理，作出掛籃主桁撓度與荷載之間的彈性變形曲線。其結果與計算相吻合，此觀測其作為以后各梁段標高控制提供了重要數(shù)據(jù)。

（五）立模標高

掛籃行走提升到位后，應按照監(jiān)控指令要求，對底模的標高、軸線進行調(diào)整。由于梁段混凝土自重、日照溫差、已成梁段的施工誤差、塔柱的壓縮變形、掛籃的彈性和非彈性變形等因素都會使懸臂段的標高發(fā)生變化，因此立模標高的準確與否將直接影響到橋梁的線形，進而影響最后能否順利合龍。為了最大限度地使合龍后的橋梁線形符合設計要求，監(jiān)控單位除了提供考慮各種因素影響下的準確的立模標高外，還必須對各懸臂施工節(jié)段各工況下的線形進行監(jiān)控，以便在施工過程中及時調(diào)整偏差，為下一節(jié)段的立模標高提供依據(jù)。由于懸臂施工時梁體的線形變化是一個不可逆的過程，若監(jiān)控不及時或數(shù)據(jù)不準確，將很難通過二次施工或測量加以補救，因此，為了使線形控制達到預期目的，除了在主梁施工前對測點的布設、測量的方法和精度等進行認真研究外，施工中還特別注意了以下事項：

（1）嚴格控制懸澆梁段的混凝土方量，盡量不要超方，以減少實際值與計算采用值之間的誤差。

（2）立模必須在當日22：00～次日凌晨日出之前完成，以避開不均勻溫度場的影響。同時定期觀測溫度對懸臂段標高的影響，并對觀測成果進行分析，為全橋的立模標高和線形調(diào)整提供依據(jù)。

（3）保證掛籃預留孔位置準確。因為當預留孔位置偏差較大時，掛籃不好調(diào)甚至調(diào)整不到中線位置。同時，為了防止混凝土振搗時預留孔的跑位，預留孔要用鋼筋固定牢固。

（4）懸臂施工時，箱梁頂面所堆放的材料、設備等臨時荷載的數(shù)量和堆放位置，必須嚴格控制，嚴禁超載、偏載。

（5）為確保順利合龍，從合龍段前2個梁段起，對合龍段兩側各梁段的標高和線形進行聯(lián)測，并在這2個梁段內(nèi)逐步調(diào)整，以控制合龍精度。

（6）監(jiān)控點要有明顯標記，并在施工中妥善保護，避免碰撞后彎折變形。

參考文獻：

[1]何慶.淺談橋梁掛籃懸臂施工技術及線性控制[J].中國新技術新產(chǎn)品， 2013年24期.

[2]杜逢春.掛籃懸臂施工線形監(jiān)控技術研究[J].甘肅科學學報， 2013年3期.