大跨度连续梁桥施工控制中的线形控制

1、大跨度连续刚构桥施工控制之线形控制唐恺(江苏省交通科学研究院股份有限公司，南京，650217）摘要：本文结合河北保阜高速黑崖沟2号特大桥监控对大跨径预应力混凝土梁刚构桥施工中的线形控制进行详细论述，讨论了在实际施工中线形控制线形控制的一些的一些看法关键词：大跨度连续刚构桥，悬臂浇筑，预拱度，标高，线形1 工程概况保阜高速公路横贯太行山区，向东通过保沧高速公路连接黄骅港，并经由京石、保津高速连接首都北京以及天津等沿海口岸，向西通过山西忻阜（忻州阜平）高速公路与山西高速公路网连接。黑崖沟2号特大桥位于保阜高速主线靠近冀晋边界跨越黑崖沟，主桥采用五跨预应力混凝土连续刚构桥，引桥采用5跨一联跨径40m

2、的装配式预应力混凝土T形连续梁桥，桥跨全长5×40m+（70+3×127+70）m+（5×40m）×2，大桥桥面上、下行双向四车道，设计车速80Km/h，设计荷载公路-I级，桥梁宽度单幅13.25m，双幅27m。首先完成主、引桥桩基的施工，然后依次进行承台和墩身的施工，墩身施工可以根据具体情况采用爬模或翻模施工；在完成主桥主墩施工后，采用托架施工主梁0、1号块，随后进行主梁悬臂浇筑施工，张拉相应节段的主梁预应力钢束，同时进行各种预埋件的施工，由于高墩的原因，主梁边跨现浇段的施工宜采用配重托架或挂梁来施工；主梁合拢顺序由边跨向次边跨及中跨依次进行，全桥合拢

3、后进行桥面系的施工。2 桥梁线形控制的意义预应力混凝土连续刚构桥的施工过程比较复杂，不仅要经历悬臂浇筑箱梁段的过程，还要经历边、中跨合龙等体系转换的过程，而且桥梁施工周期往往较长，桥梁在施工过程中也容易受环境影响，因此，在整个施工过程中主梁标高都是不断变化的。虽然通过各种施工计算分析方法可以得到各阶段的理想标高值，但是，理论计算是建立在一系列理想化假定的基础上的，而实际上自开工到竣工整个为实现设计目标而必须经历的过程中，结构将受到许许多多确定和不确定因素（误差）的影响，包括设计计算模型、材料性能、施工误差、施工临时荷载、预应力损失、收缩徐变以及温度等诸多因素，这些因素在理想状态与实际状态之间存

4、在的差异，可能导致合龙困难、成桥线型偏离设计要求，从而给桥梁施工安全、主梁线形、结构可靠性、行车条件和经济性等方面带来不同程度的不利影响。3 施工线型控制中的重点在预应力混凝土梁悬臂施工控制中，线形控制是至为关键的一环。而在线形控制中，合理确定每一阶段的立模标高又是其中的重点。本文结合自己的一些心得体会，谈谈对线形控制的一些看法。3.1 测量在线形控制中的影响线形控制最主要的任务，就是根据每个施工阶段的测量结果，分析测量数据，同时与模型预测值进行对比，从对比中找出差距，分析误差产生的原因，从而确定下一阶段的合理预拱度。由于测量数据本身包含着误差，因此对于测量数据的处理也显得比较关键。对于一些明

5、显错误的测点，在分析时应予以剔除。由于施工过程中，温度的影响比较大，温度影响分为年温差与日照温差，其中年温差主要引起结构的纵向位移，通俗一点讲也就是热胀冷缩；而日照温差则主要引起梁体的竖向变形，这也是对线形控制影响较大的部分。这种影响作用在夏天表现得最为明显，因为夏天昼夜温差较大。如果前后测量的温度变化较大，那么测量的结果中就会包含温差的影响，但是实际分析这种温差效应比较麻烦，一般测量人员在进行测量时，保持前后测量时间的温度接近即可。3.2 预拱度设置在线形控制中的影响实际考虑到的荷载包含了结构恒载（包含梁体自重及二期恒载、预应力、混凝土的收缩徐变等）、1/2静活载效应、挂篮变形等因素。那么预

6、拱度一般按照绝对预拱度方法进行设置，也即以最后一个施工阶段，一般为长期徐变阶段对应的结构变形为依据，将节点对应的变形反向，即得到计算预拱度。考虑了计算预拱度之后，结合1/2静活载效应，以及挂篮变形，我们就可以确定最终的预拱度。具体公式为：预拱度=计算预拱度（-1/2静活载效应）（-挂篮变形），其中，1/2静活载效应与挂篮变形均以向下为负。求出预拱度之后，根据梁体设计标高，我们就可以确定最终的立模标高。立模标高设计标高预拱度。通过黑崖沟2号特大桥的理论计算以及实践经验，总结了预拱度设置的几个要点：(1)理论上分析了影响预拱度设置的一些因素，并对各种因素的影响程度绘制成图进行比较；(2)把预拱度分

7、施工和成桥预拱度考虑，设置预拱度过程的思路明确；(3)提出了按正弦曲线分配使用预拱度的方法，该方法既满足线形要求又有利行车。3.3 有限元模型的参数选择在线形控制中的影响对于预应力混凝土连续梁施工线形控制而言，建立正确的、合乎工程实际的有限元模型是整个监控工作的重中之重。模型的正确与否，对于预拱度的设置和计算都会起到非常大的作用。在进行桥梁建模前，应对桥梁设计资料以及施工方案有一定的了解，选择合适的有限元软件，本项目选用的是MIDAS2006进行模拟计算。本项目中，施工监控计算中参数误差分析与识别主要内容包含以下7方面内容：(1) 梁段自重误差对结构位移的影响；(2) 主梁刚度误差对结构位移的

8、影响；(3) 混凝土收缩徐变对结构位移的影响；(4) 施工荷载变动对结构位移的影响；(5) 温度的影响；(6) 支架刚度对结构位移的影响；(7) 挂篮刚度对结构位移的影响。在施工过程中根据实际情况随时对模型作出调整。调整的内容包括混凝土的弹性模量、单元的加载龄期、每一施工阶段实际的施工周期等等。总之，施工监控是一个施工测量识别修正预测施工的过程。施工监控应能确保施工的安全以及线形满足要求4 结束语桥梁施工控制主要有应力控制和挠度控制，本文仅指出了桥梁悬臂施工时各阶段挠度控制的重要性以及各阶段挠度控制的方法，但在实际控制中应力控制和挠度控制应相互结合。只有合理控制桥梁各阶段挠度、应力，合理确定立模标高，才能确保桥梁的线形和应力分布达到设计要求。由于本桥的桥跨较小，材料的非线性并不明显，但在跨度很大的时候，材料的非线性相当明显，在施工控制时要反复进行误差调整，使之更加接近于实际情况，只有这样才能使桥梁在一段时间的运营后达到理想线形。参考文献：1 姜浩. 悬臂浇注大跨度预应力连续梁桥施工控制的研究M .吉林:吉林大学出版社, 2005.2 雷俊卿. 桥梁悬臂施工与设计M . 北京: 人民交通出版社,200