閆林甲 奚水清 崔陽(yáng)陽(yáng)

摘要 懸臂現(xiàn)澆箱梁橋澆筑時(shí)，線形與混凝土質(zhì)量、溫差、結(jié)構(gòu)改造等因素有關(guān)。因此，在澆筑推進(jìn)過程中，要對(duì)橋梁線形進(jìn)行控制計(jì)算，并對(duì)橋梁的主梁撓度、橋墩變位、溫度等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，使得成橋線形滿足預(yù)期要求。經(jīng)實(shí)際結(jié)果證明可得，文章的線形控制方法能有效地保證懸澆連續(xù)梁的線形可控可調(diào)整，便于準(zhǔn)確預(yù)測(cè)未施工橋梁線形，從而使得施工進(jìn)度加快15%以上，并對(duì)同類橋梁的施工監(jiān)控有較大的參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞 橋梁線形;控制計(jì)算;測(cè)試方法;施工監(jiān)控

中圖分類號(hào) U445.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2096-8949（2022）13-0111-03

0 引言

一直以來(lái)，橋梁線形施工效果與整個(gè)橋梁建設(shè)質(zhì)量息息相關(guān)。從20世紀(jì)80年代開始，橋梁的施工過程中的控制引起了國(guó)內(nèi)外學(xué)者的重視，開展了一系列的研究。

橋梁施工中的施工控制概念最早是在混凝土連續(xù)橋梁作業(yè)過程中提出的，雖然這種施工控制方法比較簡(jiǎn)單，但是基本形成了施工控制基本模式，開啟了施工控制方法在橋梁施工中的應(yīng)用。文獻(xiàn)[1]中指出大跨度橋梁目前實(shí)用的三種方法，即糾偏終點(diǎn)控制方法與調(diào)整自適應(yīng)控制方法以及給予主梁標(biāo)高最大的寬容度的方法。

該文依托工程的主梁采用預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，線形受混凝土容重、彈性模量、收縮徐變、日照溫差、施工荷載和橋墩變位等因素影響，為該類橋梁的線形控制提供借鑒，具有重要的工程價(jià)值[2]。

1 工程概況

大橋全長(zhǎng)3 546.4 m，全橋共30聯(lián)113跨，主橋（構(gòu)件17）的主體結(jié)構(gòu)采用變截面混凝土截面，帶有預(yù)應(yīng)力箱梁（跨度65+110+65 m），其余聯(lián)采用預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支小箱梁。主橋主墩為左右幅62#和63#墩，橋面寬度12.9 m;主墩上梁高6.6 m，合龍段中跨和邊跨高2.8 m; 總共有15個(gè)部分。

該橋主橋主梁采用預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，線的形狀受散裝混凝土密度、彈性模量、收縮和徐變、日照溫度差異、結(jié)構(gòu)變化、橋梁轉(zhuǎn)移等因素的影響。其后橋線形受到工程施工方法、澆筑系統(tǒng)的選擇、選材的性能等多項(xiàng)因素的影響。所以，橋梁施工過程需要形成一套完善的線形測(cè)量體系用來(lái)提高主橋線形設(shè)計(jì)施工效率，保證工程質(zhì)量[3]。

2 線形控制計(jì)算

2.1 主梁位移計(jì)算

對(duì)于每一個(gè)懸臂梁段的施工過程可以分為三個(gè)步驟：掛籃安裝、混凝土澆筑以及預(yù)應(yīng)力張拉，每個(gè)施工階段對(duì)結(jié)構(gòu)都會(huì)產(chǎn)生撓度影響。

荷載累計(jì)位移取值按下式計(jì)算：

式中，fi——第i部分的承載元件;——第i部分中每個(gè)部分與個(gè)人重力的總撓度;——壓縮第i部分中每個(gè)分量產(chǎn)生的總撓度;f3i——混凝收縮第i段造成的撓度;f4i——由臨時(shí)施工荷載引起的撓度，例如i部分中的撓度。

2.2 立模標(biāo)高計(jì)算

大橋在懸臂施工過程中為靜定結(jié)構(gòu)，并且在整個(gè)施工過程中需要應(yīng)對(duì)系統(tǒng)的多個(gè)變化，另外過程還包括橋梁墩柱、懸臂的澆筑工作、主梁合龍段施工等階段?？偟膩?lái)說大橋懸臂施工是一個(gè)復(fù)雜的過程，需要考慮多個(gè)影響因素。由于工期長(zhǎng)、懸臂長(zhǎng)，施工過程中主梁導(dǎo)流很重要[4]。

立模標(biāo)高是結(jié)構(gòu)線形控制的主要手段，在此標(biāo)高的基礎(chǔ)上，各節(jié)段經(jīng)過一系列施工變形，最終回落到設(shè)計(jì)位置。因此精確的計(jì)算非常重要，立模標(biāo)高H可按下式計(jì)算：

式中，H0——設(shè)計(jì)標(biāo)高;fd——設(shè)計(jì)預(yù)拱度;fs——施工預(yù)拱度;f徐變——收縮徐變引起的預(yù)拱度;f掛籃——掛籃變形值;f調(diào)整——立模標(biāo)高調(diào)整值。

2.2.1 施工預(yù)拱度

將荷載累計(jì)位移值反號(hào)，即得到主梁的施工預(yù)拱度，如圖1所示。

2.2.2 收縮徐變預(yù)拱度

收縮徐變預(yù)拱度指的是成橋后十年混凝土產(chǎn)生收縮徐變對(duì)撓度的影響，將撓度反號(hào)可得預(yù)拱度如圖2所示，由于計(jì)算大部分控制點(diǎn)收縮徐變預(yù)拱度為負(fù)值（下?lián)希虼嗽诳傤A(yù)拱度計(jì)算中不予考慮。

2.2.3 設(shè)計(jì)預(yù)拱度

設(shè)計(jì)預(yù)拱度即為成橋后預(yù)計(jì)達(dá)到的預(yù)拱度，即在縱坡線形基礎(chǔ)上期望得到的拋高值，橋梁預(yù)傾角的放置方法一般以理論計(jì)算為基礎(chǔ)。橋梁的計(jì)算是根據(jù)特定的曲線。

該橋取中跨控制點(diǎn)取跨中截面，預(yù)拱度為L(zhǎng)中/

1 000+0.5倍活載變形，并考慮2 cm的工程經(jīng)驗(yàn)值。

計(jì)算結(jié)果如圖3所示。

2.3 參數(shù)敏感性分析

影響結(jié)構(gòu)高度的參數(shù)很多，不同的參數(shù)對(duì)標(biāo)高的影響程度也不同，所以要對(duì)影響參數(shù)進(jìn)行分析。將沖擊參數(shù)按最大尺寸分為主要影響參數(shù)和次要影響參數(shù)。最終需要根據(jù)其變化具體數(shù)值，主要影響參數(shù)變化的具體數(shù)值對(duì)控制效果更重要，次要影響參數(shù)與主梁控制結(jié)果無(wú)關(guān)[5]。

2.3.1 梁段重量

梁截面重量誤差主要由混凝土質(zhì)量誤差和梁截面尺寸誤差引起。由計(jì)算所得表1，當(dāng)梁段重量增加10%時(shí)，主梁位移最大節(jié)點(diǎn)的標(biāo)高降低17.9 mm，比基準(zhǔn)狀態(tài)標(biāo)高降低36.1%，可見，梁段重量對(duì)主梁線形影響很大。

2.3.2 預(yù)應(yīng)力

預(yù)應(yīng)力是影響連續(xù)橋梁高度控制的重要結(jié)構(gòu)參數(shù)，但一旦施加預(yù)應(yīng)力，就會(huì)損失部分預(yù)應(yīng)力。由計(jì)算所得表2可知，當(dāng)預(yù)應(yīng)力張拉控制應(yīng)力減少10%時(shí)，主梁位移最大節(jié)點(diǎn)的標(biāo)高降低23.3 mm，比基準(zhǔn)狀態(tài)標(biāo)高降低47%，可見，預(yù)應(yīng)力對(duì)主梁的校直影響很大，對(duì)于整個(gè)施工過程來(lái)說具有重要意義。

2.3.3 混凝土彈性模量

根據(jù)現(xiàn)有資料顯示，建筑施工過程中的材料選擇對(duì)施工結(jié)構(gòu)的變形有緊密聯(lián)系，其中彈性模量是其重要參數(shù)。結(jié)果如表3所示，由所得結(jié)果可知，當(dāng)混凝土彈性模量降低10%時(shí)，主梁位移最大節(jié)點(diǎn)的標(biāo)高上升2.1 mm，比基準(zhǔn)狀態(tài)標(biāo)高上升4.2%，可見，混凝土彈性模量對(duì)主梁線形影響很小。

2.3.4 小結(jié)

由以上各參數(shù)變化對(duì)主梁成橋十年后標(biāo)高的影響計(jì)算表格可以看出，預(yù)應(yīng)力及梁段重量對(duì)主梁線形影響較大，而混凝土彈性模量對(duì)主梁線形影響則很小。因此在施工監(jiān)控中，須重點(diǎn)關(guān)注各節(jié)段梁尺寸，預(yù)應(yīng)力張拉量，若出現(xiàn)較大偏差應(yīng)及時(shí)對(duì)模型進(jìn)行修正，消除參數(shù)變化產(chǎn)生的施工誤差。

3 線形測(cè)試方法

控制計(jì)算，在實(shí)際施工中根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證計(jì)算參數(shù)，并進(jìn)行校準(zhǔn)計(jì)算，根據(jù)實(shí)際施工中的實(shí)時(shí)測(cè)量數(shù)據(jù)對(duì)這些參數(shù)進(jìn)行分析計(jì)算。施工控制圖與實(shí)際施工一致。檢測(cè)實(shí)施對(duì)象包括主梁加長(zhǎng)、主梁中心線、底座等。這對(duì)于施工和估算的管理非常重要。

3.1 主梁撓度監(jiān)控

該橋箱梁懸臂澆筑高程嚴(yán)格按流程圖施工，采用±2 mm的撓度精度指標(biāo)。測(cè)點(diǎn)布置為：在主梁0#塊中心布置基準(zhǔn)點(diǎn)，四個(gè)安裝高程測(cè)點(diǎn)在距離每節(jié)末端10 cm處橫向布置，其中兩個(gè)布置在三個(gè)腹板之間。

3.2 橋墩變位監(jiān)控

沉降直接影響立模標(biāo)高，因此需要對(duì)墩身沉降進(jìn)行監(jiān)測(cè)。沉降觀測(cè)點(diǎn)布置橋臺(tái)四個(gè)角點(diǎn)處，測(cè)點(diǎn)處布置棱鏡，用全站儀進(jìn)行監(jiān)測(cè)。最初，審查通常每周進(jìn)行一次。后來(lái)，根據(jù)兩個(gè)參數(shù)的變化，可以相應(yīng)調(diào)整審查的頻率[6]。

3.3 溫度監(jiān)控

橋梁溫度作用分為均勻溫度作用和梯度溫度作用。溫度監(jiān)測(cè)主要測(cè)試橋梁環(huán)境溫度，以及箱梁溫度場(chǎng)，選取3#節(jié)段埋設(shè)DS18b20式溫度傳感器，共計(jì)33個(gè)測(cè)點(diǎn)。施工至長(zhǎng)懸臂狀態(tài)時(shí)，對(duì)結(jié)構(gòu)溫度場(chǎng)及變形進(jìn)行全天監(jiān)測(cè)，掌握懸臂端變形規(guī)律;在合龍時(shí)，對(duì)溫度場(chǎng)進(jìn)行一次全天測(cè)試，確定最佳合龍時(shí)間。

4 結(jié)語(yǔ)

通過上述工程實(shí)例可以看出懸臂現(xiàn)澆箱梁橋線形控制在整個(gè)橋梁建設(shè)項(xiàng)目中的重要性。該次施工對(duì)線形控制相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，選用科學(xué)合理的線形測(cè)試方法完成主梁撓度監(jiān)控、橋墩變位監(jiān)控、溫度監(jiān)控，為施工質(zhì)量提供保障。

該次項(xiàng)目的順利完成，對(duì)于以后懸臂現(xiàn)澆箱梁施工項(xiàng)目具有一定的借鑒作用。

參考文獻(xiàn)

[1]姜浩. 懸臂澆筑大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋施工控制的研究[D]. 長(zhǎng)春：吉林大學(xué)， 2005.

[2]榮加敏. 淺析懸臂現(xiàn)澆箱梁橋梁線型控制方法[J]. 安徽建筑， 2018（6）： 257-258.

[3]劉成龍， 陳強(qiáng)， 李振偉. 溫度對(duì)懸澆法施工橋梁長(zhǎng)懸臂箱梁標(biāo)高的影響及其對(duì)策[J]. 橋梁建設(shè)， 2003（1）： 39-42.

[4]顧安邦. 橋梁施工監(jiān)測(cè)與控制[M]. 北京： 機(jī)械工業(yè)出版社， 2005.

[5]徐君蘭. 大跨度橋梁施工控制[M]. 北京： 人民交通出版社， 2000.

[6]吳軍鵬. PC梁橋施工高程控制理論及方法研究[D]. 成都：西南交通大學(xué)， 2008.