魏善軍

（中鐵十七局集團(tuán)第六工程有限公司 福建福州 350011）

預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋線形監(jiān)控

魏善軍

（中鐵十七局集團(tuán)第六工程有限公司 福建福州 350011）

目前大跨連續(xù)梁橋施工普遍采用懸臂澆筑法，隨著施工階段的進(jìn)行，結(jié)構(gòu)的內(nèi)力及變形將會(huì)不斷發(fā)生變化。為保證橋梁順利合龍、成橋后線形平順以及運(yùn)營(yíng)階段行車安全，需要進(jìn)行必要的線形監(jiān)控。本文結(jié)合泉州北迎賓大道拓寬改造（一期）工程萬虹路跨線橋（38.5+68+38.5）m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋，簡(jiǎn)要介紹了線形監(jiān)控的目的、原理和流程，通過模擬橋梁施工全過程，得出計(jì)算預(yù)拋高，并與實(shí)測(cè)值進(jìn)行比較，在施工過程中及時(shí)適當(dāng)?shù)倪M(jìn)行調(diào)整，結(jié)果表明，梁頂高程誤差基本可控制在±5mm之內(nèi)，橋梁線形較為理想。

連續(xù)梁；線形監(jiān)控；預(yù)拋高；懸臂施工

自20世紀(jì)60年代懸臂澆筑法引入我國(guó)以來，由于其不影響下方船舶或車輛的正常通行，因此被廣泛應(yīng)用于預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋建設(shè)中。施工節(jié)段的不斷增加導(dǎo)致連續(xù)梁成橋后的線形和受力分布狀態(tài)趨于復(fù)雜，因此，線形監(jiān)控工作必不可少。連續(xù)梁施工時(shí)的影響因素眾多（如溫度、掛籃移動(dòng)、混凝土收縮徐變、人員機(jī)具等），因此，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)建立符合工程實(shí)際的有限元模型是整個(gè)監(jiān)控工作的重點(diǎn)。

1 工程概況

泉州北迎賓大道拓寬改造（一期）工程萬虹路跨線橋?yàn)轭A(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋，全長(zhǎng)473m，其中左幅第一聯(lián)長(zhǎng)145（38.5+ 68+38.5）m，采用懸臂澆筑法施工，截面形式為單箱四室，中墩處梁高3.8m，跨中梁高1.8m。萬虹路跨線橋箱梁頂寬12.5m，梁底寬從5.926m變化至7.065m。頂板厚22～55cm；底板厚22～ 62.5cm，支點(diǎn)取87.5cm；腹板厚30～65cm，支點(diǎn)厚115cm。箱梁僅在支點(diǎn)處設(shè)橫梁；中支點(diǎn)橫梁厚200cm，邊支點(diǎn)橫梁厚100cm；梁底按二次拋物線變化。

橋梁采用對(duì)稱懸臂澆筑法進(jìn)行施工。主跨1/2長(zhǎng)度內(nèi)共分9個(gè)節(jié)段，其中0#節(jié)段長(zhǎng)7m，1#～3#塊長(zhǎng)3.2m，4#～8#塊長(zhǎng)3.98m，中跨合龍段長(zhǎng)2.0m。懸臂施工節(jié)段最大重量為102.9t。邊孔在兩岸均設(shè)置3.95m長(zhǎng)的等截面支架現(xiàn)澆節(jié)段，邊跨合龍段長(zhǎng)1.5m，設(shè)計(jì)圖紙中明確要求施工掛籃荷載≤55t。

2 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋施工控制計(jì)算

根據(jù)（38.5+68+38.5）m連續(xù)梁施工圖，對(duì)全橋結(jié)構(gòu)建立能反映施工荷載的有限元模型，對(duì)該橋進(jìn)行了正裝分析，得到各階段主梁變形狀態(tài)。模型中根據(jù)懸臂施工梁段的劃分、支點(diǎn)、跨中、截面變化點(diǎn)等控制截面將全橋劃分為57個(gè)節(jié)點(diǎn)和56個(gè)單元，計(jì)算模型如圖1所示。施工模擬過程包括各個(gè)梁段濕重的施加、預(yù)應(yīng)力張拉、掛籃前移、邊跨合龍、中跨合龍、體系轉(zhuǎn)換、全橋張拉、二期恒載等。

圖1 全橋計(jì)算模型

2.1 計(jì)算參數(shù)取值

（1）混凝土

主梁采用C50混凝土，其彈性模量為3.55×104MPa，容重為26kN/m3，極限抗壓強(qiáng)度為50.0MPa，極限抗拉強(qiáng)度為3.5MPa。環(huán)境相對(duì)濕度70%，混凝土平均加載齡期按10d計(jì)，收縮徐變按十年考慮。

（2）預(yù)應(yīng)力鋼束

縱向鋼束錨下張拉控制應(yīng)力按照管道摩阻系數(shù)μ=0.23，管道偏差系數(shù)k=0.0025，一端錨具回縮6mm，松弛損失、收縮徐變及其他各項(xiàng)損失按《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》（JTGD60-2004）計(jì)算。錨圈口及喇叭管產(chǎn)生的應(yīng)力損失需補(bǔ)償?shù)膹埨Ω鶕?jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定，在任何情況下該項(xiàng)損失值均不得超過0.05fpk。

（3）恒載

包括結(jié)構(gòu)及附屬設(shè)備自重、預(yù)加力、混凝土收縮徐變等影響；其中橋面附屬設(shè)施二期恒載集度為75kN/m。

（4）活載

設(shè)計(jì)活載：公路-Ⅰ級(jí)。

（5）施工臨時(shí)荷載

掛籃重（含施工機(jī)具、人員等）對(duì)前錨點(diǎn)的力矩為825kN·m計(jì)算。

2.2 計(jì)算流程

（1）懸臂澆筑階段：澆筑階段共分8個(gè)階段進(jìn)行，分別為0#塊施工、1#塊施工…8#塊施工，其中每個(gè)階段又分三步進(jìn)行，分別為澆筑混凝土、預(yù)應(yīng)力張拉、移動(dòng)掛籃，每個(gè)施工階段持續(xù)時(shí)間為14d；

（2）合龍階段：按照先邊跨后中跨的順序進(jìn)行，邊跨合龍段按12d時(shí)間計(jì)算，中跨合龍段按12d進(jìn)行模擬；

（3）二期恒載：按照施工設(shè)計(jì)圖紙，考慮橋面附屬設(shè)施二期恒載集度按75kN/m計(jì)算，以及10年的收縮徐變。

3 施工過程線形監(jiān)控

計(jì)算出各節(jié)段理論立模標(biāo)高之后，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)后續(xù)澆筑節(jié)段的立模拋高和理論標(biāo)高進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，以減少后續(xù)澆筑階段的誤差。

3.1 高程測(cè)量

（1）高程測(cè)量一般選在早上5：30～6：30，這個(gè)時(shí)段的氣溫最接近年平均氣溫；

（2）在橋梁各節(jié)段頂面布置五個(gè)測(cè)點(diǎn)，如圖2所示。為防止測(cè)點(diǎn)遺失，預(yù)埋短鋼筋做標(biāo)識(shí)；

圖2 高程測(cè)點(diǎn)布置圖

（3）在施工過程中測(cè)量3個(gè)工況下的標(biāo)高：混凝土澆筑前、混凝土澆筑后或預(yù)應(yīng)力鋼束張拉前、預(yù)應(yīng)力鋼束張拉后。

3.2 成橋階段累積位移

（38.5+68+38.5）m連續(xù)梁成橋階段累計(jì)位移如圖3所示，圖中示出了成橋階段即橋面鋪裝后和收縮徐變10年后的累計(jì)位移。

圖3 （38.5+68+38.5）m連續(xù)梁累計(jì)位移圖

3.3 活載位移

公路-I級(jí)荷載作用下箱梁向下的位移如圖4所示。

圖4 10.5倍公路I級(jí)靜活載作用下箱梁最大豎向位移

3.4 施工過程中立模標(biāo)高的確定

在主梁的懸臂澆筑過程中，梁段立模標(biāo)高的合理確定，是關(guān)系到主梁線型是否平順、是否符合設(shè)計(jì)要求的一個(gè)重要問題。如果在確定立模標(biāo)高時(shí)考慮的因素比較符合實(shí)際，而且加以正確的控制，則最終橋面線型較為良好。

立模標(biāo)高并不等于設(shè)計(jì)橋梁建成后的標(biāo)高。一般要設(shè)置一定的預(yù)拋高，以抵消施工中產(chǎn)生的各種變形（豎向撓度）。其計(jì)算公式如下：

式中：Hlmi——i位置立模標(biāo)高；

Hsji——i位置設(shè)計(jì)標(biāo)高；

Σf1i——由梁段自重在i位置產(chǎn)生撓度總和的預(yù)拋值；

Σf2i——由張拉各預(yù)應(yīng)力在i位置產(chǎn)生撓度總和的預(yù)拋值；

f3i——混凝土收縮、徐變?cè)趇位置引起撓度的預(yù)拋值；

f4i——施工臨時(shí)荷載在i位置引起撓度的預(yù)拋值；

f5i——二期恒載在i位置引起撓度的預(yù)拋值；

fhz——0.5靜活載在i位置引起撓度的預(yù)拋值；

fgl——掛籃變形值的預(yù)拋值。

其中掛籃變形值根據(jù)掛籃加載試驗(yàn)在施工過程中加以考慮，Σf1i、Σf2i、f3i、f4i、f5i、fhz在前進(jìn)分析和倒退分析中已經(jīng)加以考慮。根據(jù)上述計(jì)算式和監(jiān)控分析，可以計(jì)算出各梁段的預(yù)拋高（相對(duì)于設(shè)計(jì)標(biāo)高），如圖5所示。

圖5 不考慮掛籃變形的梁體預(yù)拋高值

圖5中預(yù)拋值計(jì)算結(jié)果不包括掛籃變形，施工中計(jì)入掛籃變形對(duì)預(yù)拋值進(jìn)行修正，預(yù)拋值按照收縮徐變10年后累計(jì)位移。

3.5 監(jiān)控結(jié)果

經(jīng)各節(jié)段梁頂立模標(biāo)高數(shù)據(jù)匯總分析（表1），S1墩側(cè)梁底立模標(biāo)高施工誤差平均值為0.2mm，標(biāo)準(zhǔn)差為1.728mm；S2墩側(cè)梁底立模標(biāo)高施工誤差平均值為-0.13mm，標(biāo)準(zhǔn)差為2.023mm。萬虹路跨線橋在邊跨合龍前的梁頂高程誤差基本可控制在±5mm之內(nèi)，且誤差分布為波動(dòng)狀態(tài)，始終沒有發(fā)散趨勢(shì)?？梢姼叱陶`差十分穩(wěn)定，說明對(duì)于該座橋梁在全橋張拉階段的預(yù)測(cè)較為準(zhǔn)確，施工監(jiān)控較為成功，整個(gè)橋梁線形較為理想。

表1 合龍前標(biāo)高匯總表

4 結(jié)束語

通過對(duì)全橋結(jié)構(gòu)建立能反映施工荷載的有限元模型，施工過程中的有效監(jiān)控，根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)及時(shí)調(diào)整立模標(biāo)高，整理監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)表明橋梁總體線形較為理想。本文通過萬虹路跨線橋工程實(shí)例對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋線形監(jiān)控的流程進(jìn)行了簡(jiǎn)要的介紹，并將計(jì)算值與實(shí)測(cè)值進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果表明計(jì)算數(shù)據(jù)能夠與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)吻合良好，證明計(jì)算結(jié)果的可靠性，可為同類型橋梁的施工監(jiān)控提供參考。懸臂澆筑法在我國(guó)已有較為成熟的發(fā)展，線形監(jiān)控是保證成橋線形平順和受力狀態(tài)合理不可或缺的手段，在實(shí)際工程中應(yīng)得到應(yīng)有的重視。

[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]雷俊卿.橋梁懸臂施工與設(shè)計(jì)[M].北京：人民交通出版社，2000.

[3]葛耀君.分段施工橋梁分析與控制[M].北京：人民交通出版社，2003.

[4]范立礎(chǔ).預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋[M].北京：人民交通出版社，1988.

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1673-0038（2015）24-0297-03

2015-5-20