常春峰

摘要：現(xiàn)代社會隨著橋梁施工技術(shù)的跨越式發(fā)展，大跨度橋梁施工日益增多，懸臂施工成為現(xiàn)代大跨度橋梁建造的主要施工方法。為確保橋梁結(jié)構(gòu)合攏精度、成橋線形和運(yùn)營一定時間后能達(dá)到設(shè)計(jì)所要求的標(biāo)高，施工時預(yù)測上部結(jié)構(gòu)在每一施工階段的撓度，并根據(jù)實(shí)時監(jiān)測值來分析、指導(dǎo)施工過程中每個階段的施工，就非常重要。

關(guān)鍵詞：橋梁施工；懸臂；線形；預(yù)測

1線型控制的基本原理

線形控制的基本原理是：根據(jù)計(jì)算提供的梁體各截面最終撓度變化值來設(shè)置施工預(yù)留拱度，據(jù)此調(diào)整每段模板安裝時的前緣標(biāo)高。影響撓度的相關(guān)因素較多，主要如下：①梁段混凝土的自重；②掛籃及梁上其他施工荷載；③已張拉的預(yù)應(yīng)力筋的預(yù)應(yīng)力；④合攏時釋放的臨時錨固支座的力（連續(xù)鋼構(gòu)無需設(shè)置臨時錨固）；⑤混凝土彈性壓縮、收縮、徐變、預(yù)應(yīng)力筋松弛、孔道摩阻應(yīng)力損失等因素；⑥大自然的溫度、濕度及風(fēng)荷載等因素的作用引起的變形；⑦橋墩變形、基礎(chǔ)沉降、施工誤差等。根據(jù)上述各種影響撓度的因素，由設(shè)計(jì)計(jì)算出理論的預(yù)留拱度值，供施工時參考，因影響的因素較多和復(fù)雜，施工時要根據(jù)實(shí)際施工情況作出相應(yīng)的調(diào)整。

2懸臂澆筑施工

懸臂澆筑是在橋墩兩側(cè)對稱逐段澆筑混凝土，待混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度后，張拉預(yù)應(yīng)力束，移動掛籃，繼續(xù)澆筑下一梁段（如圖 1）。梁節(jié)段長度與梁段自重、掛籃重、平衡配重及施工恒載密切相關(guān)，一般每個節(jié)段的長度為 3 ～ 4.5m。懸臂澆筑施工中的主要設(shè)備是掛籃，因橋墩根部塊的重量較大，且為了滿足拼裝和支承掛籃要求的起步長度，經(jīng)常先用托架澆筑第一梁段。、

2.1托架

依據(jù)墩身高度、承臺形式和地形條件，分別利用墩身、承臺或地面設(shè)立支承托架。托架可采用萬能桿件拼制，它的高度和長度應(yīng)視掛籃施工的需要和現(xiàn)澆段的長度而定，橫橋向的寬度一般比箱梁底寬出 1.5 ～ 2.0 m，以便于設(shè)立箱梁腹板的外側(cè)模板。托架頂面與箱梁底面在橋縱向的線形應(yīng)保持一致。常用的施工托架有兩種：一是斜撐式；二是斜拉式。為了消除托架在澆注梁段混凝土產(chǎn)生的變形，常用堆載法、水箱法對托架進(jìn)行預(yù)壓，獲取沉降和變形數(shù)據(jù)。

2.2掛籃

托架上施工幾個梁段達(dá)到掛籃起步長度后，拼裝對接掛籃，待其到一定長度之后，再將對接掛籃分開，形成兩個獨(dú)立的掛籃向跨中逐段推進(jìn)，新澆梁段達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后張拉預(yù)應(yīng)力束與前一梁段連成一體。掛籃的構(gòu)造一般由主桁、懸吊系統(tǒng)、平衡重及錨固系統(tǒng)、行走系統(tǒng)、張拉平臺及底模架組成。掛籃按構(gòu)造形式可分為桁架式（包括平弦無平衡式、菱形式等）、斜拉式（包括三角斜拉式和預(yù)應(yīng)力斜拉式）、型鋼式及混合式四種；按抗傾覆平衡方式可分為壓重式、錨固式和半壓重半錨固式三種。

2.3懸澆施工工藝

用掛籃懸臂澆筑施工，除 0號塊等少數(shù)梁段用托架施工外，其余利用掛籃施工。每個梁段的混凝土宜一次澆筑，其循環(huán)作業(yè)工序?yàn)椋簰旎@前移、模板就位加固、鋼筋綁扎及管道安裝、混凝土澆筑、混凝土養(yǎng)生、張拉壓漿，施工周期一般為 1周左右，其施工工藝流程通常見圖 2。

3懸臂澆筑施工的撓度控制

3.1預(yù)拱度的設(shè)置

連續(xù)梁的施工控制中的預(yù)拱度，不同的人有不同的理解。若是將連續(xù)梁懸臂施工開始到全橋合龍，完成體系轉(zhuǎn)換（連續(xù)鋼構(gòu)沒有體系轉(zhuǎn)換），看成是一個初步的完成，即當(dāng)作施工階段；為運(yùn)營進(jìn)行的二期鋪裝及之后的多年運(yùn)營算成是運(yùn)營階段，那么，使多年運(yùn)營后全橋線形達(dá)到設(shè)計(jì)線形是我們的目標(biāo)。為此，在施工中需要設(shè)置預(yù)拱度。在這里，為上述兩個階段分設(shè)預(yù)拱度，一個稱為施工預(yù)拱度，一個稱為運(yùn)營預(yù)拱度。

施工預(yù)拱度應(yīng)該等于本階段至全橋合龍完成各階段施工對本懸澆梁段立模前端所產(chǎn)生的撓度之和的反號值。其中要包括砼澆筑、預(yù)應(yīng)力筋的張拉所產(chǎn)生的撓度，還要考慮預(yù)應(yīng)力損失、收縮徐變和溫度的影響。運(yùn)營預(yù)拱度理論上應(yīng)該等于懸澆梁段立模前端處二期恒載撓度、活載撓度（最大撓度與最小撓度之和的平均值）和成橋后多年收縮徐變所產(chǎn)生的撓度之和的反號值。但在實(shí)際應(yīng)用時，一般是取跨中處按該方法所確定的運(yùn)營預(yù)拱度作為最大值，再在該跨內(nèi)其余各點(diǎn)處按拋物線形式分配。

因而，在施工控制之前應(yīng)反復(fù)地校核計(jì)算數(shù)據(jù)并與設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)比較從而發(fā)現(xiàn)問題。而在施工控制過程中，也應(yīng)根據(jù)實(shí)測的標(biāo)高數(shù)據(jù)修正結(jié)構(gòu)分析參數(shù)。

3.2結(jié)構(gòu)預(yù)拱度的測量

為正確反應(yīng)橋梁施工的變位，把梁底標(biāo)高作為施工控制的目標(biāo)。每節(jié)段變位監(jiān)測點(diǎn)埋設(shè)在箱梁內(nèi)底板兩側(cè)，為能正確反應(yīng)梁底設(shè)計(jì)標(biāo)高，埋設(shè)測量控制點(diǎn)位為頂在底板上超出底板砼頂面1～2cm的鋼筋頭。掛籃定位標(biāo)高按梁底待澆節(jié)段的最前沿橫截面上的測點(diǎn)定位，澆完混凝土后，通過測量預(yù)埋的鋼筋頭的標(biāo)高與此時對應(yīng)的梁底鋼筋高度推算箱梁底面設(shè)計(jì)標(biāo)高，就此反饋出來測量數(shù)據(jù)（預(yù)拱度測點(diǎn)布置圖 圖3）。

3.3結(jié)構(gòu)的撓度控制

懸臂澆筑每節(jié)段施工的標(biāo)高控制包括四個關(guān)鍵工況掛籃前移定位標(biāo)高；立模標(biāo)高確定；混凝土澆筑后控制標(biāo)高；預(yù)應(yīng)力張拉后標(biāo)高。

1、掛籃前移定位標(biāo)高

掛籃前移定位標(biāo)高由四項(xiàng)內(nèi)容組成：①結(jié)構(gòu)成型的設(shè)計(jì)標(biāo)高；②結(jié)構(gòu)施工期的預(yù)變位，可根據(jù)結(jié)構(gòu)成型線形反饋計(jì)算求得；③活載引起的預(yù)拋高；④掛籃體系在節(jié)段混凝土澆筑過程中的變形預(yù)拋高。定位標(biāo)高是控制結(jié)構(gòu)線形的關(guān)鍵內(nèi)容，故在掛籃前移的過程中，應(yīng)保證前吊帶的均勻受力、后吊帶與后錨收緊、控制點(diǎn)定位標(biāo)高的正確。

2、立模標(biāo)高的確定

在連續(xù)梁的懸臂施工控制中，最直接反映施工控制成果的就是對于梁段立模預(yù)留標(biāo)高的準(zhǔn)確定位。而立模預(yù)留標(biāo)高的準(zhǔn)確定位取決于分階段施工累積撓度的計(jì)算值，以及掛籃變形值。在橋梁懸臂施工中，掛籃在承受混凝土梁段重量時會發(fā)生彈性變形。由于掛籃變形使底模板前端的標(biāo)高發(fā)生的變形在掛籃拆除后不能得到恢復(fù)，需要在確定主梁梁段的立模標(biāo)高中預(yù)先考慮其變形的影響，以確保主梁線型的完成。在實(shí)際應(yīng)用中，當(dāng)前施工階段的立模標(biāo)高應(yīng)當(dāng)按照下式計(jì)算。

式中 為當(dāng)前第段待澆筑主梁的底模板前端的立模標(biāo)高； 為當(dāng)前第 i段待澆筑主梁的底模板前端的成橋設(shè)計(jì)標(biāo)高；

為第i段及后續(xù)所有施工梁段對該點(diǎn)產(chǎn)生的撓度影響值之和，即施工預(yù)拱度；

為由于掛籃變形引起的底模板前端的撓度值；

為二期恒載及成橋 t年后由收縮徐變和運(yùn)營所產(chǎn)生的撓度，即運(yùn)營預(yù)拱度。

3、混凝土澆筑后控制標(biāo)高

混凝土澆筑后各控制點(diǎn)的標(biāo)高，主要用于已建結(jié)構(gòu)狀態(tài)的校核，以便修正已建結(jié)構(gòu)標(biāo)高的計(jì)算值和預(yù)測待澆節(jié)段的計(jì)算參數(shù)、調(diào)整與優(yōu)化成橋線形，得到待澆節(jié)段的施工標(biāo)高。

4、預(yù)應(yīng)力張拉后標(biāo)高

預(yù)應(yīng)力張拉后結(jié)構(gòu)控制標(biāo)高的測量，目的在于獲得與利用實(shí)測結(jié)構(gòu)參數(shù)反饋計(jì)算值的差異，從而了解預(yù)加力值是否發(fā)生偏差、預(yù)應(yīng)力的線形模擬是否恰當(dāng)、預(yù)應(yīng)力損失是否估計(jì)得正確以及決定是否修改預(yù)加力的理論值。

4 懸臂澆注過程監(jiān)測手段及測點(diǎn)布置

4.1線形測量

1、撓度測量

（1）撓度測點(diǎn)布置：采用水準(zhǔn)儀測量撓度。箱梁預(yù)制時，在每個懸澆段距接縫10cm 處箱梁頂面布置 3個高程測點(diǎn)。測點(diǎn)采用短鋼筋制作，底部焊于鋼筋籠上，頂部磨圓露出混凝土頂面1.5～ 2.5 c m，采用紅油漆標(biāo)記。測點(diǎn)位置見 圖4。

（2）控制網(wǎng)的建立與復(fù)測：利用水準(zhǔn)儀及經(jīng)緯儀把高程控制點(diǎn)引至墩頂梁段頂面上，標(biāo)上明顯標(biāo)記并保護(hù)好。在以后的施工期間以此點(diǎn)為基準(zhǔn)，作為其它水準(zhǔn)測量的后視點(diǎn)，得出所測梁頂?shù)母叱?。每一墩頂至少?yīng)布置兩個基準(zhǔn)點(diǎn)，每次測量時首先應(yīng)進(jìn)行基準(zhǔn)點(diǎn)之間的相互校核。對于這些基準(zhǔn)點(diǎn)，將與施工部門一起每隔一個月復(fù)測一次。

（3）測量時間：撓度測量在溫度相對恒定、沒有日照影響的情況下進(jìn)行（一般在夜間 20：00～ 清晨 7：00之間，隨季節(jié)調(diào)整）。

2、主梁軸線偏移測量

用鋼尺找出前端梁段的中線并做標(biāo)記，采用坐標(biāo)測量計(jì)算出節(jié)段端部偏移。將全站儀架在墩頂梁面中心，后視另一墩頂梁面中心，測出節(jié)段中心所作標(biāo)記處坐標(biāo)，用所測坐標(biāo)計(jì)算節(jié)段中心偏位。

3、墩頂沉降測量

墩頂沉降測量采用全站儀在一側(cè)岸邊設(shè)置兩個測站，在每個墩的頂部中間設(shè)置一個固定測點(diǎn)，測出墩頂測點(diǎn)的三維坐標(biāo)，以便得到墩頂標(biāo)高值。每一測量工況下的沉降為測讀值與初始值的差。初始值為橋墩剛建成后在氣溫恒定、無日照影響時自由狀態(tài)下的測讀值。

4.2 應(yīng)力測量

1、應(yīng)力測量儀器

應(yīng)力測量的儀器擬采用鋼弦式傳感器，以適應(yīng)室外長期監(jiān)測。鋼弦傳感器是一種間接測量儀器，其測試原理是通過測試兩端固定鋼弦的頻率，通過事先標(biāo)定的鋼弦頻率與其應(yīng)變的關(guān)系值得到混凝土的應(yīng)變，再根據(jù)混凝土彈性模量換算出混凝土應(yīng)力。

2、應(yīng)力測量測點(diǎn)布置

對于主梁，以測量主梁沿橋縱向應(yīng)變?yōu)橹?，再測量截面的頂、底板布置應(yīng)力測點(diǎn)（見圖 4）。

5結(jié)論

在橋梁懸臂施工中，確保橋梁成橋的線形狀態(tài)符合橋梁設(shè)計(jì)線形的要求，是保證橋梁處于合理的受力狀態(tài)、橋梁運(yùn)營的安全以及橋梁外觀線形優(yōu)美的關(guān)鍵，這也是難點(diǎn)所在。因此，就是要對結(jié)構(gòu)的各施工階段的結(jié)構(gòu)變形和受理狀態(tài)進(jìn)行合理的計(jì)算分析，為施工預(yù)拱度的準(zhǔn)確預(yù)報(bào)作理論依據(jù)。同時在施工過程中，精確控制線形變化，施工監(jiān)測相結(jié)合來提高工程質(zhì)量，特別注意以下幾點(diǎn)：

1、由于掛籃變形使主梁的標(biāo)高發(fā)生的變形在掛籃拆除后不能得到恢復(fù)，因此必須先做荷載試驗(yàn)，獲取掛籃加荷的試驗(yàn)曲線以進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)測。

2、在預(yù)拱度的設(shè)置和立模標(biāo)高的確定上，將施工預(yù)拱度、運(yùn)營預(yù)拱度和掛籃變形分開計(jì)算，概念清晰，使用方便。

3、懸臂澆筑連續(xù)梁橋施工中已完成梁段的誤差幾乎無法調(diào)整，必須合理制定施工步驟，使每個步驟的變形量減小，這樣即使某個施工步驟產(chǎn)生誤差，該誤差在總體變形中所占比例就較小。

參考文獻(xiàn)：

[1]徐君蘭.大跨度橋梁施工控制[M]. 北京：人民交通出版社，2000.

[2]汪劍，方志. 大跨預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋施工控制研究[J]. 湖南大學(xué)學(xué)報(bào)，2003，30（3）.

[3]劉曉蘋，周良，黃錦源，顧強(qiáng). 預(yù)應(yīng)力混凝十寬節(jié)段箱梁預(yù)制拼裝變形控制[J]. 城市道橋與防洪，2004（4）.

[4]魏建東，大跨度橋梁，鄭州大學(xué)出版社，2011-9-1版.