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掛籃懸臂澆筑法是如今大跨度橋梁施工的常用工藝，在工藝成熟的基礎(chǔ)上對(duì)施工精度的要求越來越高。能否使成橋后線性狀態(tài)下受力情況與設(shè)計(jì)工況相符，對(duì)于橋梁使用的安全性十分重要。橋梁線形受到許多因素的影響，如何對(duì)施工狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)識(shí)別（監(jiān)測(cè)）、調(diào)整（糾偏）、預(yù)測(cè)，使施工系統(tǒng)處于控制之中，是本文所探討的重點(diǎn)。

1 工程概況

張家港大橋主橋?yàn)轭A(yù)應(yīng)力混凝土變截面連續(xù)箱梁，采用掛籃法施工。左幅跨徑為38.85 m+65 m+38.85 m（路線設(shè)計(jì)線處），右幅跨徑為39.65 m+68 m+39.65 m（路線設(shè)計(jì)線處），梁寬為左幅（I幅）20 m，右幅（H幅）23.75 m，采用單箱雙室斷面，底板水平，橋面橫坡通過內(nèi)、外側(cè)腹板高度調(diào)整，腹板為直腹板。邊墩處梁高2.0 m，主墩處梁高4.0 m，梁高根據(jù)二次拋物線變化，翼緣板懸臂3.8 m，頂板厚度28 cm，跨中腹板厚度50 cm，主墩兩側(cè)各10 m范圍內(nèi)腹板厚70 cm，過渡段長(zhǎng)3.0 m，線性過渡。主墩墩頂附近底板厚100 cm，跨中底板厚30 cm。中橫梁寬2.5 m，端橫梁寬1.4 m。

2 線形控制及理論分析

本工程線形控制理論計(jì)算簡(jiǎn)化為豎向預(yù)留位移及平面線形控制。豎向預(yù)留位移線形控制就是模擬施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，將梁體自重、梁體混凝土施加預(yù)應(yīng)力的壓縮徐變、梁體溫度變化、墩柱沉降、掛籃的彈性和非彈性變形等各種因素造成的撓度反向疊加加入施工控制過程中，使成橋線形符合設(shè)計(jì)要求[1]。實(shí)際施工中主要通過立模標(biāo)高控制來實(shí)現(xiàn)，立模標(biāo)高為設(shè)計(jì)標(biāo)高、施工預(yù)拱度、調(diào)整值、掛籃或支架彈性變形值等4 項(xiàng)疊加。

平面線形控制可用2 種方法進(jìn)行控制。第1種是坐標(biāo)法，根據(jù)平面曲線的要素和節(jié)段長(zhǎng)度，計(jì)算各節(jié)段中心線端點(diǎn)坐標(biāo)，使用全站儀測(cè)設(shè)控制。第2種方法是視準(zhǔn)線外矢距法，即相鄰兩墩中心作為一條視線邊，根據(jù)平面曲線的要素和節(jié)段的長(zhǎng)度，計(jì)算墩與墩之間各節(jié)段端點(diǎn)理論中心線和視線的外矢距，使用經(jīng)緯儀或全站儀在視線垂直方向量取外矢距進(jìn)行控制[2,3]。

考慮到工程實(shí)際情況，施工過程中未采用計(jì)算機(jī)仿真模擬技術(shù)，本次線形控制要點(diǎn)為：各節(jié)段標(biāo)高控制；立模精度控制；掛籃變形情況控制，對(duì)比掛籃變形理論預(yù)計(jì)值與實(shí)測(cè)值；懸澆階段懸臂根部截面正應(yīng)力監(jiān)測(cè)。

3 施工監(jiān)測(cè)控制

1）根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)老橋情況，掛籃監(jiān)測(cè)平面、水準(zhǔn)控制網(wǎng)布在老橋上和橋下，等I11#、I12#、H11#、H12#墩0#塊澆筑好以后，在0#塊上分別布設(shè)4 個(gè)臨時(shí)高程點(diǎn)，并且在以后的使用過程中定期對(duì)控制點(diǎn)、水準(zhǔn)點(diǎn)、臨時(shí)水準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行復(fù)測(cè)。

2）在掛籃安裝之前，應(yīng)對(duì)掛籃的強(qiáng)度、剛度和抗傾覆性進(jìn)行理論計(jì)算，監(jiān)控單位進(jìn)行復(fù)核。在主梁施工前根據(jù)規(guī)范對(duì)掛籃進(jìn)行堆載預(yù)壓試驗(yàn)，以檢驗(yàn)其強(qiáng)度及剛度是否滿足要求，并消除其非彈性變形。監(jiān)控單位分別對(duì)掛籃預(yù)壓前、預(yù)壓完成后（卸載前）和卸載后3 個(gè)工況的變形進(jìn)行觀測(cè)，并由此得到掛籃的彈性變形值，用于主梁立模標(biāo)高的計(jì)算。

3）掛籃線形控制總體分為2 部分，一是施工高程控制，另一個(gè)是施工平面位置控制。在主橋懸臂澆筑施工中，撓度控制極為重要，影響撓度的因素主要有掛籃的變形、箱梁段自重、預(yù)應(yīng)力大小、施工荷載、結(jié)構(gòu)體系轉(zhuǎn)換、混凝土收縮與徐變、日照和溫度變化等，而這些影響在橋梁施工前是無法知道的，因此為正確合理地控制梁體撓度，擬采取以下措施來控制掛籃撓度。

（1）施工前對(duì)各梁段理論下的撓度值進(jìn)行計(jì)算列表，作為各個(gè)節(jié)段掛籃立模標(biāo)高的參考。

（2）通過靜載試驗(yàn)確定掛籃的彈性變形及非彈性變形值，結(jié)合理論計(jì)算結(jié)果進(jìn)行修正。

（3）在施工過程中，對(duì)鋼筋安裝、混凝土澆筑等工序過程進(jìn)行定期監(jiān)控量測(cè)，確定掛籃在施工中的實(shí)際下?lián)隙?；再結(jié)合理論計(jì)算值進(jìn)行修正，以便于準(zhǔn)確預(yù)測(cè)下一節(jié)段的施工立模標(biāo)高。

（4）T構(gòu)施工中嚴(yán)格控制兩側(cè)不均勻荷載的發(fā)生，掛籃移動(dòng)時(shí)2 只掛籃移動(dòng)距離不大于50 cm。

（5）運(yùn)用高精密的儀器對(duì)一系列主梁和橋墩控制點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，得到結(jié)構(gòu)的幾何線形。

（6）線形控制點(diǎn)應(yīng)在主梁橫向、縱向及截面關(guān)鍵點(diǎn)處布置，既能控制梁體縱橫向線形，也能控制梁體截面尺寸。

（7）定期監(jiān)測(cè)樁基承臺(tái)頂面和墩臺(tái)頂面的高程。這些數(shù)據(jù)可用來分離由于結(jié)構(gòu)變形和基礎(chǔ)沉降而引起的結(jié)構(gòu)位移。

（8）在進(jìn)行測(cè)量時(shí)，橋上應(yīng)無大規(guī)模的施工作業(yè)，施工機(jī)具等應(yīng)停放在指定位置，以減小或便于分析臨時(shí)荷載對(duì)線形的影響。

（9）在長(zhǎng)懸臂階段或合龍前進(jìn)行24 h或48 h的溫度場(chǎng)和線形的聯(lián)測(cè)，有助于摸清線形隨溫度變化的規(guī)律，確定合理的合龍溫度及時(shí)間。

（10）在混凝土澆筑前后應(yīng)對(duì)梁端及掛籃實(shí)際高程變化進(jìn)行監(jiān)測(cè)，當(dāng)與計(jì)算預(yù)測(cè)值有較大出入時(shí)，應(yīng)查明原因，及時(shí)調(diào)整。

（11）預(yù)應(yīng)力張拉應(yīng)在混凝土達(dá)到一定的強(qiáng)度后進(jìn)行，張拉前后應(yīng)進(jìn)行梁段高程監(jiān)測(cè)，并與計(jì)算值對(duì)比，出現(xiàn)偏差應(yīng)分析原因，及時(shí)調(diào)整。

4）線形修正。將計(jì)算目標(biāo)值與實(shí)測(cè)結(jié)果進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果對(duì)線形進(jìn)行修正。如果復(fù)測(cè)表明是施工幾何尺寸或計(jì)算荷載有誤引起的偏差值超標(biāo)，則應(yīng)修正計(jì)算模型中的施工幾何尺寸或計(jì)算荷載，對(duì)其誤差引起的最終目標(biāo)線形的變化進(jìn)行評(píng)估，若偏離結(jié)果是可以接受的，則只需考慮在后續(xù)施工節(jié)段中對(duì)偏差值的影響逐步消減的措施，若偏離結(jié)果是不可接受的，則必要時(shí)應(yīng)當(dāng)考慮返工措施。

比較安裝階段末期的結(jié)構(gòu)實(shí)際位移（實(shí)際累積位移）和預(yù)測(cè)位移；從本階段的末期開始，利用分階段分析來預(yù)測(cè)將來階段的幾何形狀（假設(shè)本階段末期的總位移就是模型中的開始位移）。比較最終的預(yù)測(cè)累積幾何形狀和目標(biāo)幾何形狀，看結(jié)構(gòu)是否在指定的誤差范圍內(nèi)，按照要求的位移發(fā)展。如果最終的預(yù)測(cè)偏差超出了施工誤差的范圍，就查找偏差的原因，并評(píng)估最終橋梁幾何形狀的可接受性。如果需要修正，就計(jì)算將要安裝的節(jié)段調(diào)整值，并用最小二乘法來修正最后階段的分析，為保證線形的平順，調(diào)整需要在一定的梁段范圍內(nèi)進(jìn)行。

線形調(diào)整的基本原則：小于施工控制誤差范圍±5 mm的誤差不作調(diào)整；大于施工控制誤差±5 mm的誤差，在后續(xù)節(jié)段調(diào)整一半[4]。

立模標(biāo)高的控制應(yīng)以追求橋面線形的平順為目標(biāo)，在成橋橋面標(biāo)高的控制中應(yīng)以橋面平順為目標(biāo)，不必片面追求個(gè)別節(jié)點(diǎn)的理論標(biāo)高，最后成橋可能有很多梁段的實(shí)際標(biāo)高與設(shè)計(jì)標(biāo)高存在一定偏差，但橋面整體線形平順[5]。

施工線形與計(jì)算線形的幾種偏差方式及其處理方法如圖1所示。

圖1 線形偏差及其處理方法示意

4 實(shí)際施工監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析

1）立模標(biāo)高。以張家港大橋H輔道，H11#墩9#塊立?？刂茷槔鶕?jù)實(shí)際圖紙，結(jié)合計(jì)算分析，立模標(biāo)高為設(shè)計(jì)標(biāo)高、施工預(yù)拱度、調(diào)整值、掛籃或支架的彈性變形值等4 項(xiàng)之和，與豎向預(yù)留位移線形控制理論分析相符。根據(jù)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，立模宜在早晨日出之前完成且誤差不得大于5 mm。通過各節(jié)段時(shí)的標(biāo)高監(jiān)測(cè)控制，綜合立模誤差、掛籃沉降誤差和張拉翹起值誤差，確保施工全過程的立模標(biāo)高符合設(shè)計(jì)線形要求。

2）立模精度。懸臂澆筑法施工連續(xù)梁橋，立模精度的控制關(guān)系到每個(gè)懸澆塊的標(biāo)高、合龍誤差及橋梁的成橋線形。部分立模精度情況如表1所示。

表1 H輔道11#墩立模精度分析列表

3）掛籃變形情況。由于本橋采用掛籃施工，掛籃變形的取值對(duì)于本橋的監(jiān)控工作有著至關(guān)重要的影響，為此，結(jié)合已澆筑塊段的掛籃變形資料，分析各工況的變形值，從中總結(jié)出掛籃變形的趨勢(shì)，指導(dǎo)后續(xù)監(jiān)控工作的順利進(jìn)行，如圖2、圖3所示。

圖2 H輔道11#墩邊跨掛籃變形理論值與實(shí)測(cè)值對(duì)比

圖3 H輔道11#墩中跨掛籃變形理論值與實(shí)測(cè)值對(duì)比

4）應(yīng)力情況。懸澆階段主要對(duì)懸臂根部A1～A4截面的正應(yīng)力進(jìn)行監(jiān)測(cè)，應(yīng)力值負(fù)表示壓應(yīng)力，正表示拉應(yīng)力。從實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)可以看出，實(shí)測(cè)值和理論值發(fā)展趨勢(shì)基本相同；張拉階段應(yīng)力實(shí)測(cè)值與理論值較為接近，主梁控制截面應(yīng)力在允許范圍之內(nèi)，如圖4、圖5所示。

5）監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)分析結(jié)論：本階段施工過程中，各節(jié)段標(biāo)高誤差未超出規(guī)定允許值；各塊段立模精度控制良好；各塊段掛籃變形實(shí)測(cè)值與理論預(yù)計(jì)值較為吻合，但掛籃變形穩(wěn)定性稍差，沒有明顯規(guī)律；H輔道1#塊端部截面A1～A4應(yīng)力實(shí)測(cè)值與理論計(jì)算值吻合良好。

圖4 H輔道11#墩A1截面上緣應(yīng)力理論值與實(shí)測(cè)值對(duì)比

圖5 H輔道11#墩A1截面下緣應(yīng)力理論值與實(shí)測(cè)值對(duì)比

5 結(jié)語

通過張家港大橋左右幅預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁的施工可以看出，曲線連續(xù)梁掛籃懸臂澆筑的施工必須嚴(yán)格控制結(jié)構(gòu)線形，以保證梁體成橋后的線形與設(shè)計(jì)線形一致，滿足設(shè)計(jì)受力結(jié)構(gòu)狀態(tài)和安全可靠性。

掛籃法懸臂澆筑施工中的線形控制是一項(xiàng)動(dòng)態(tài)控制過程，其誤差積累將影響后期合龍精度及成橋運(yùn)營(yíng)狀況下的線形，因此在施工中應(yīng)及時(shí)對(duì)各待測(cè)值進(jìn)行觀測(cè)，并采取合理方法對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)算，方能最終確保線形的美觀和合攏精度[6-9]。