許奎XU Kui；段承DUAN Cheng；李小雪LI Xiao-xue

（①中鐵十一局集團(tuán)第四工程有限公司，武漢 420100；②中鐵十一局集團(tuán)有限公司勘察設(shè)計(jì)院，武漢 420100）

0 引言

大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋在高鐵線(xiàn)路上得到廣泛應(yīng)用，其采用的主要施工方法為懸臂澆筑法，同時(shí)，大多數(shù)連續(xù)梁橋都采用先邊跨合龍后中跨合龍的順序進(jìn)行施工[1-3]。本文以新建鐵路西安至十堰高速鐵路跨漢江大道大橋（44+80+44）m 連續(xù)梁橋?yàn)楣こ瘫尘?，在先中跨合龍后邊跨合龍的施工順序下，開(kāi)展施工線(xiàn)形控制分析。

1 工程概況

跨漢江大道大橋（44+80+44）m 連續(xù)梁，梁全長(zhǎng)169.5m，計(jì)算跨度為（44+80+44）m，主墩墩頂5.0m 范圍內(nèi)梁高6.65m，跨中及邊墩頂現(xiàn)澆段梁高3.85m。箱梁頂板寬12.6m，底板寬6.7m，頂板厚41.5cm，底板厚40～90cm；腹板厚48～90cm。全聯(lián)在端支點(diǎn)，中支點(diǎn)處設(shè)橫隔板，橫隔板設(shè)有孔洞。

箱梁采用縱、橫向二維預(yù)應(yīng)力體系。主橋箱梁中跨在80m 的1/2 長(zhǎng)度內(nèi)共分11 個(gè)節(jié)段，其中0#塊長(zhǎng)10m，1#～9#塊分別長(zhǎng)3.0m+2×3.5m+6×4.0m，中跨合攏段為2m，邊跨在44m 的長(zhǎng)度內(nèi)共分11 個(gè)節(jié)段，其中邊跨現(xiàn)澆段3.75m。除邊跨直線(xiàn)段采用支架法現(xiàn)澆以外，其余T 構(gòu)部分均采用節(jié)段懸灌。

2 有限元模型建立

2.1 模型建立

利用Midas-Civil 軟件建立有限元分析模型：采用梁?jiǎn)卧珮蚬?9 個(gè)節(jié)點(diǎn)，81～88 號(hào)節(jié)點(diǎn)為支座節(jié)點(diǎn)。有限元模型如圖1 所示。

圖1 有限元模型

2.2 材料參數(shù)

連續(xù)梁梁體采用C50 混凝土，鋼絞線(xiàn)均采用符合GB/T5224 標(biāo)準(zhǔn)的Φs15.2mm 低松弛鋼絞線(xiàn)，材料參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 連續(xù)梁材料參數(shù)表

2.3 荷載工況

結(jié)合跨漢江大道大橋（40+80+44）m 連續(xù)梁圖，橋梁施工過(guò)程中考慮的荷載[4]有：

①恒載（結(jié)構(gòu)及輻射設(shè)備自重、預(yù)加力、二期恒載等）；

②活載（ZK 荷載，荷載動(dòng)力系數(shù)取1.0）；

③溫度荷載（通過(guò)記錄施工時(shí)的溫度按《鐵路橋涵混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（TB10092-2017）計(jì)算）；

④基礎(chǔ)不均勻沉降（相鄰兩支點(diǎn)不均勻沉降差不大于1.0cm）；

⑤施工臨時(shí)荷載（掛籃重，每套掛籃按800kN 計(jì)算；混凝土濕重荷載）。

2.4 邊界的定義

跨漢江大道大橋（40+80+44）m 連續(xù)梁，采用先中跨合攏后邊跨合攏的施工順序。連續(xù)梁施工時(shí)存在一個(gè)支座體系由“固變鉸”的轉(zhuǎn)換過(guò)程，即0 號(hào)節(jié)段與橋墩之間通過(guò)臨時(shí)固結(jié)措施進(jìn)行固結(jié)，再中跨合龍之后拆除橋墩處臨時(shí)固結(jié)措施，并安裝中墩永久支座，完成支座體系由“固變鉸”的轉(zhuǎn)換[5]。待邊跨澆筑完成后，安裝邊墩永久支座，完成整座橋梁的施工。

2.5 計(jì)算結(jié)果分析

2.5.1 受力分析

通過(guò)所建立的模型得出的活載作用下結(jié)構(gòu)的支反力圖，與原設(shè)計(jì)文件的對(duì)比分析，數(shù)值相差在5%以?xún)?nèi)，論證了該模型的準(zhǔn)確性（見(jiàn)表2-表3）。

表2 設(shè)計(jì)文件的支反力

表3 本模型的支反力

2.5.2 變形分析

結(jié)合跨漢江大道大橋（40+80+44）m 連續(xù)梁各施工階段位移圖（圖2-圖5），得出以下結(jié)論：

圖2 5# 節(jié)段澆筑后的結(jié)構(gòu)變形圖

圖3 5# 節(jié)段預(yù)應(yīng)力張拉后的結(jié)構(gòu)變形圖

圖4 中跨合攏預(yù)應(yīng)力張拉后的結(jié)構(gòu)變形圖

①?gòu)倪B續(xù)梁支座中心線(xiàn)向兩懸臂端，各節(jié)段位移變形越來(lái)越大，且預(yù)應(yīng)力張拉完成后，懸臂端位移會(huì)上拱，符合實(shí)際的位移變化。

②在連續(xù)梁中跨合龍且中跨腹板預(yù)應(yīng)力筋張拉完成后，中跨合攏段會(huì)出現(xiàn)明顯上撓現(xiàn)象；當(dāng)二期恒載施加完成后，梁體中跨合攏段又將整體下?lián)稀?/p>

2.5.3 預(yù)拱度分析

根據(jù)《鐵路橋涵混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（TB 10092-2017），橋梁結(jié)構(gòu)預(yù)拱度的設(shè)置為恒載及1/2 靜活載所產(chǎn)生的撓度曲線(xiàn)，但方向相反。監(jiān)控預(yù)拱度與設(shè)計(jì)預(yù)拱度的對(duì)比分析圖如圖6。

圖6 監(jiān)控預(yù)拱度與設(shè)計(jì)預(yù)拱度的對(duì)比分析圖

設(shè)計(jì)采用西南交大編制的《橋梁結(jié)構(gòu)分析系統(tǒng)》（BSAS）進(jìn)行的分析計(jì)算，監(jiān)控采用Midas-Civil 進(jìn)行的分析計(jì)算，兩組結(jié)果的整體預(yù)拱度趨勢(shì)一致。再次論證了監(jiān)控模型的準(zhǔn)確性。

綜上所述，通過(guò)受力分析、變形分析和預(yù)拱度分析，論證了監(jiān)控模型的準(zhǔn)確性?？衫帽O(jiān)控模型考慮實(shí)際的施工荷載，計(jì)算出用于橋梁線(xiàn)形監(jiān)控的預(yù)拱度。

3 施工線(xiàn)形監(jiān)控

3.1 線(xiàn)形監(jiān)控的原則

為保證采用懸臂澆筑法施工的連續(xù)梁體結(jié)構(gòu)線(xiàn)形在成橋后滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，施工過(guò)程中采取線(xiàn)形監(jiān)控、動(dòng)態(tài)調(diào)差是一種十分必要的控制措施。

在連續(xù)梁各節(jié)段施工過(guò)程中，結(jié)合線(xiàn)形監(jiān)控設(shè)置合理的預(yù)拱度，使得成橋后連續(xù)梁的梁頂標(biāo)高符合設(shè)計(jì)要求。

連續(xù)梁體線(xiàn)形調(diào)整主要通過(guò)調(diào)控立模標(biāo)高來(lái)實(shí)現(xiàn)[6]，即對(duì)某個(gè)節(jié)段梁體施工引起的線(xiàn)形誤差通過(guò)后續(xù)一個(gè)或者幾個(gè)節(jié)段梁體施工時(shí)調(diào)整立模標(biāo)高來(lái)修正，保證梁體線(xiàn)形符合設(shè)計(jì)要求。

3.2 線(xiàn)形監(jiān)控的方法

在連續(xù)梁體各節(jié)段施工過(guò)程中，由于存在著施工、測(cè)量等誤差，使得成橋后的實(shí)際線(xiàn)形與理想狀態(tài)的設(shè)計(jì)線(xiàn)形存在偏差。施工線(xiàn)形監(jiān)控主要是為了減小由于施工、測(cè)量等因素造成的誤差對(duì)成橋后結(jié)構(gòu)線(xiàn)形的影響，使成橋后實(shí)際線(xiàn)形更趨近于設(shè)計(jì)線(xiàn)形。具體流程如圖7。

圖7 線(xiàn)形監(jiān)控流程圖

3.3 理論分析預(yù)測(cè)

連續(xù)梁懸臂澆筑法施工過(guò)程中，各節(jié)段掛籃的立模標(biāo)高需要重點(diǎn)把控。掛籃立模標(biāo)高是考慮施工誤差、測(cè)量誤差、彈性及非彈性變形、施工荷載變化、預(yù)應(yīng)力筋張拉等綜合因素影響，并結(jié)合橋梁標(biāo)高確定的。立模標(biāo)高的確定對(duì)于成橋后線(xiàn)形能否達(dá)到設(shè)計(jì)線(xiàn)形起著至關(guān)重要的作用。

掛籃立模標(biāo)高即在連續(xù)梁懸臂施工時(shí)各節(jié)段掛籃模板的放樣標(biāo)高，考慮各種因素的影響，計(jì)算公式如下：

式中：

根據(jù)上式又可以得出：

從立模標(biāo)高的確定來(lái)看，掛籃立模標(biāo)高是在橋梁設(shè)計(jì)標(biāo)高的基礎(chǔ)上，多種影響因素引起的梁體變形的累加，且針對(duì)各種因素產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)變形均要做出精準(zhǔn)預(yù)測(cè)。

3.4 線(xiàn)形監(jiān)測(cè)結(jié)果分析

實(shí)際測(cè)點(diǎn)的布置位置見(jiàn)圖8。

圖8 監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置圖

由表4 可以看出，設(shè)計(jì)標(biāo)高與實(shí)測(cè)標(biāo)高的差異均控制在5mm 以?xún)?nèi)，懸澆梁的線(xiàn)形得到有效控制。

表4 部分標(biāo)高的監(jiān)控結(jié)果

4 結(jié)論

通過(guò)施工線(xiàn)形監(jiān)控，可以得到以下結(jié)論：①利用有限元軟件Midas-Civil 建立連續(xù)梁有限元分析模型，與設(shè)計(jì)文件的支反力、位移和預(yù)拱度進(jìn)行對(duì)比分析，論證了模型的準(zhǔn)確性，再考慮實(shí)際的施工荷載，建立出符合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際的有限元模型。②根據(jù)橋梁順利合攏后提供的測(cè)量數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)標(biāo)高與實(shí)測(cè)標(biāo)高的差異均控制在5mm 以?xún)?nèi)，整個(gè)梁體外形美觀。采用先中跨合龍后邊跨合龍施工工序的懸澆梁，線(xiàn)形得到有效控制。以期為同類(lèi)工程提供參考。