劉威凱

中鐵十六局集團(tuán)第四工程有限公司

1 引言

鄭許市域鐵路預(yù)制梁結(jié)構(gòu)形式為雙線節(jié)段預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支箱梁，采用短線法施工。節(jié)段梁預(yù)制跟常規(guī)箱梁最大的不同除分段預(yù)制外，主要就是曲梁曲做，意思就是橋梁線路平豎向的線形要素在節(jié)段梁預(yù)制時(shí)就已經(jīng)考慮，預(yù)制成型的梁體現(xiàn)了線路的線形要素，拼裝完成后梁體線形與設(shè)計(jì)線形要求完全一致。節(jié)段梁預(yù)制時(shí)使用三維線形控制軟件在預(yù)制過程中確保節(jié)段梁預(yù)制成型后的線形要求，同時(shí)對(duì)預(yù)制產(chǎn)生的偏差及時(shí)進(jìn)行糾正，確保最終整孔梁的線形滿足設(shè)計(jì)要求。

2 項(xiàng)目概況

2.1 設(shè)計(jì)概況

節(jié)段梁劃分三種:標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段B、過渡節(jié)段G、梁端節(jié)段D，除梁端節(jié)段長(zhǎng)度為2.45m外，其余長(zhǎng)度均為2.5m。30m梁由2個(gè)梁端節(jié)段D，2個(gè)過渡節(jié)段G、8標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段B共12個(gè)節(jié)段組成；25m梁由2個(gè)梁端節(jié)段D，2個(gè)過渡節(jié)段G、6標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段B共10個(gè)節(jié)段組成。

圖1

2.2 主要特點(diǎn)

（1）梁段體積小，方便運(yùn)輸，一般道路就能滿足節(jié)段梁的運(yùn)輸要求。

（2）節(jié)段梁的混凝土的收縮徐變縮小，且在工程完工之后梁體的線型不會(huì)出現(xiàn)太大的變化。

（3）節(jié)段梁的預(yù)制采用曲梁曲做方式，線路的線形參數(shù)在節(jié)段梁預(yù)制過程中就已經(jīng)考慮，拼裝后的線形與設(shè)計(jì)線形一致較常規(guī)制梁線形非常的美觀。

（4）在節(jié)段梁預(yù)制生產(chǎn)的過程中使用工廠化的生產(chǎn)，能夠有效地提升施工的質(zhì)量；而在節(jié)段梁預(yù)制生產(chǎn)過程中實(shí)行集中生產(chǎn)能夠很好地保護(hù)工程周邊的自然環(huán)境，避免對(duì)工程帶來諸多的不良影響，同時(shí)還大大降低了施工的難度，保證工程施工過程中的安全。

2.3 節(jié)段梁預(yù)制施工原理

使用短線法來預(yù)制節(jié)段預(yù)制箱梁，其原理是：在預(yù)制的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置足夠的質(zhì)量臺(tái)座，每個(gè)臺(tái)座都需要各自完成一孔梁的預(yù)制作業(yè)。在進(jìn)行澆筑施工的時(shí)候，端節(jié)的一端需要使用固定的端模，然后對(duì)另外一端的活動(dòng)端進(jìn)行澆筑，剩下的余梁段在一端要使用固定端模，而在另外一端為已澆的前一梁段做匹配梁段進(jìn)行澆注，此種方式的使用，有效地保證了相鄰梁段匹配接縫的精確性，新澆梁段在經(jīng)過養(yǎng)護(hù)以及拆模之后，就可與對(duì)匹配梁段運(yùn)走，然后做好存放，與此同時(shí)，把新澆梁段運(yùn)送到指定位置上，作為新匹配梁段。完成下一箱梁梁段的預(yù)制，以往重的完成整跨梁段的預(yù)制。

3 三維線形控制方案

3.1 三維線形控制的基本思想

三維線形控制是一種新的控制理念。根據(jù)基本原理，在沒有制造和安裝階段施工誤差的情況下，從理論上講只需保證結(jié)構(gòu)構(gòu)件安裝時(shí)的尺寸形狀與成橋理論狀態(tài)所對(duì)應(yīng)的構(gòu)件無應(yīng)力狀態(tài)相同，就能夠確保安裝階段結(jié)構(gòu)的內(nèi)力與變形狀態(tài)達(dá)到理想的狀態(tài)?？墒且话阍谶M(jìn)行施工的時(shí)候，出現(xiàn)誤差都是必然的存在，居于此種狀況，為了能夠得到逼近設(shè)計(jì)目標(biāo)狀態(tài)的合理成橋狀態(tài)，施工控制轉(zhuǎn)化為誤差條件下的工程控制問題。以幾何控制為指導(dǎo)思想，結(jié)合短線法預(yù)制拼裝箱梁施工控制的實(shí)際需要與具體特點(diǎn)，即可發(fā)展相對(duì)完善的施工控制方法體系。

3.2 三維線形控制流程

使用短線匹配方式過程中的施工監(jiān)控，為了能夠更好地和設(shè)計(jì)要求相符合，需要合理的控制好每個(gè)預(yù)制節(jié)段在進(jìn)行匹配過程中的空間位置，從而使得梁體的線形能夠達(dá)到梁體架設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)。把箱梁每個(gè)梁段測(cè)量的數(shù)據(jù)輸入相關(guān)的控制軟件，然后有效地結(jié)合給定的理論值以及節(jié)段在匹配生產(chǎn)過程中的實(shí)測(cè)值，來對(duì)已存在的誤差問題進(jìn)行校對(duì)之后，準(zhǔn)確的計(jì)算出以成型梁段在匹配位置時(shí)應(yīng)處的空間位置。

圖2

3.3 平豎線形要素調(diào)整方法

通過線形控制系統(tǒng)，對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，計(jì)算制造誤差，得到下片梁的預(yù)測(cè)拼裝線形，以此確定下片梁的理論匹配位置，最使成橋幾何線形達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

在對(duì)梁段進(jìn)行預(yù)制的時(shí)候，大多都是使用階段幾何尺寸改變時(shí)所發(fā)生的轉(zhuǎn)角效應(yīng)，用此種方法能夠有效歲多豎向或者水平線形進(jìn)行調(diào)整，在階節(jié)段板縱向長(zhǎng)度比地板的長(zhǎng)度要長(zhǎng)的時(shí)候，在澆筑完成之后，梁體的線形要彎向上，而當(dāng)節(jié)段左側(cè)的長(zhǎng)度要比右側(cè)長(zhǎng)時(shí)，在進(jìn)行拼接之后，梁體的水平線形要彎向左邊。使用短線法進(jìn)行節(jié)段預(yù)制的時(shí)候，就需要合理的使用這種原理來對(duì)澆筑節(jié)段與匹配節(jié)段的形狀進(jìn)行控制。

在制作曲線橋梁的過程中，首先根據(jù)實(shí)際狀況在梁上選擇一條參考線，然后依據(jù)此條參考線的橫坡，來描述三維空間中的線形以及姿態(tài)，但是在選擇參考線的時(shí)候，一定要是梁頂?shù)闹行木€，參考線上的橫坡一定要是截面頂緣的橫坡。

一般狀況下，參考線都要為真實(shí)線形，但是在節(jié)段式的橋梁中，為了在預(yù)制過程中更加的方便，每一個(gè)節(jié)段中使用的都是以直線近似來替代曲線，所以在對(duì)線形進(jìn)行表示的時(shí)候無法使用光滑曲線，而最常使用的是一種近似組合折線。

在節(jié)段預(yù)制過程章，預(yù)制長(zhǎng)度的規(guī)定都選取的是節(jié)段頂面中心線的長(zhǎng)度，而每個(gè)節(jié)段頂面中心線所組成的折線能夠形成梁體的線形，在此種狀況下，橋面橫坡與節(jié)段姿態(tài)能夠通過每個(gè)節(jié)段間接縫頂緣橫線的坡度看出來。節(jié)段式曲線橋梁的線形與姿態(tài)可用圖3表示。

圖3 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)

3.4 平曲線節(jié)段調(diào)整

節(jié)段梁投影產(chǎn)生的折線段用來擬合平曲線，也即以預(yù)制指令單控制點(diǎn)的X、Y坐標(biāo)來控制平曲線。將節(jié)段從澆筑位置移動(dòng)到匹配位置上，當(dāng)控制點(diǎn)的X、Y坐標(biāo)調(diào)整到位，從而形成了所需要的平面折角，如圖4所示。由圖可以看出，在新澆梁節(jié)段中的端模位置并沒有發(fā)生改變，且垂直于節(jié)段軸線，對(duì)于匹配端來講采用的是斜面的方式，在這種情況下，能夠非常方便地制作鋼筋骨架、設(shè)置剪力鍵，同時(shí)有效地調(diào)整段的外形。

圖4 平曲線預(yù)制

3.5 豎曲線節(jié)段誤差糾偏調(diào)整

首先需要把節(jié)段梁折線段投影到里面中，其次在根據(jù)投影中的折線擬合豎曲線，也即以預(yù)制指令單控制點(diǎn)的Y、Z坐標(biāo)來控制豎曲線。將節(jié)段從澆筑位置移動(dòng)到匹配位置上，當(dāng)控制點(diǎn)的Y、Z坐標(biāo)調(diào)整到位，也就形成了需要的立面折角β（如圖5所示）。

圖5 豎曲線預(yù)制

4 控制要點(diǎn)

（1）在節(jié)段預(yù)制工作開始前，根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，采用MIDAS/CIVIL對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行施工階段模擬仿真分析。在結(jié)構(gòu)計(jì)算過程中，應(yīng)考慮施工及梁段重量誤差、混凝土材料彈性模量差異、預(yù)應(yīng)力鋼筋管道偏差及摩擦阻力差異，并考慮混凝土收縮徐變等時(shí)間效應(yīng)，保證計(jì)算結(jié)果與實(shí)際情況相符。同時(shí)對(duì)結(jié)構(gòu)施工階段進(jìn)行參數(shù)敏感性分析，確定影響橋梁線形的敏感因數(shù)。將上述計(jì)算所得預(yù)拱度導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫，梁段預(yù)制長(zhǎng)度考慮彈性壓縮修正，得出梁段預(yù)制及安裝理論線形，為節(jié)段預(yù)制安裝提供指導(dǎo)。

（2）節(jié)段預(yù)制指令即匹配節(jié)段目標(biāo)值，是通過已成梁段上控制點(diǎn)的實(shí)測(cè)坐標(biāo)經(jīng)過控制軟件計(jì)算分析得出，因此控制點(diǎn)坐標(biāo)采集至關(guān)重要，不容有誤。

（3）數(shù)據(jù)采集過程中，應(yīng)測(cè)量?jī)纱?，取平均值，從而減少人為誤差及測(cè)量?jī)x器誤差的影響，同時(shí)檢查兩次測(cè)量結(jié)果差別大小，如果差別較大應(yīng)重新測(cè)量。

5 結(jié)束語

隨著國(guó)家大環(huán)境對(duì)綠色建筑產(chǎn)業(yè)政策支持，節(jié)段拼裝技術(shù)重新開始進(jìn)入大眾的視野，已開始成為橋梁設(shè)計(jì)、施工發(fā)展的未來趨勢(shì)。節(jié)段預(yù)制梁施工對(duì)交通及環(huán)境影響小，節(jié)段重量輕、尺寸小，運(yùn)輸方便，由于是工業(yè)化制造，因此具有拼裝施工速度快、綠色、環(huán)保等諸多優(yōu)點(diǎn)，未來在鐵路、公路、軌道交通及市政工程領(lǐng)域運(yùn)用前景大。