浅谈大跨度悬臂段预应力混凝土箱梁线形控制技术

摘要：随着我国经济的快速发展，混凝土桥梁的施工方法也在不断更新，现如今混凝土连续箱梁悬臂浇筑法广泛应用于大跨度桥梁施工中。文章结合工程实例介绍了正装分析法计算桥梁各个施工阶段结构的位移变形值，并充分考虑混凝土收缩徐变、二期荷载等因素的条件下确定桥梁结构施工的预拱度，提出了大跨度连续桥梁悬臂施工线形控制工作的要点，给同类桥梁施工提供参考。

关键词：悬臂浇筑正装分析线形控制

Abstract: With China's rapid economic development, the construction of concrete bridges is also constantly updated, are now concrete continuous box girder cantilever pouring method widely used in the construction of long-span bridges. The article presents a case study suits the method to calculate the bridge structure of each construction phase of the displacement and deformation values​​, and give full consideration to concrete shrinkage and creep, two load conditions to determine the pre-camber of the bridge structure construction, span continuous bridge cantilever construction of the main points of the linear control, provide a reference to a similar bridge construction.

Key Words: cantilever casting, dress analysis, linear control

中图分类号：[TU755.4]文献标识码：A 文章编号：

由于预应力混凝土连续箱梁桥具有结构刚度大、桥面变形小、行车舒适等优点而被广泛应用于大跨度桥梁施工中。一般采用悬臂拼装和悬臂浇筑两种方法对大跨度连续箱梁进行施工，此种桥梁对线形要求较高，然而梁段的高程会受各种因素的影响发生扰动，影响桥梁最后合龙。若强制合龙会导致桥梁内力分布不均，因此施工中可以采用正装分析法、倒拆分析法、无应力状态计算法来控制桥梁的线形，顺利完成桥梁的合龙工作。

1 线形的控制方法

1.1影响线形的因素

施工中影响桥梁线形控制的因素很多，其中主要因素总结如下：

①结构计算参数的影响。例如：构件的几何尺寸、混凝土的弹性模量、徐变、收缩及预应力大小等。

②施工监测的影响。主要是施工中仪器的安装，测量方法及数据的采集等。

③计算模型的影响。采用计算软件对机构进行简化后与桥梁实际情况存在的差异。

④施工环境的影响。主要是温度和临时施工荷载对桥梁变形的影响。

1.2各施工阶段结构变形的计算方法

现如今桥梁结构变形的计算方法主要有正装分析法、倒拆分析法和无应力状态计算法三种。正装分析法是通过模拟桥梁结构的实际施工步骤并考虑一些影响桥梁变形的因素来计算计算各梁段的变形值，将各梁段的计算结构累计即得出施工预拱度，实际施工中预拱度还要考虑桥梁二期恒载及运营后的活荷载的影响。此方法能准确得出桥梁的变形值，桥梁合龙后能达到设计要求线形。倒拆分析法是逐步计算得到施工各阶段的理想状态和初始状态，指导连续箱梁的施工使其符合设计要求。无应力状态法是以桥梁结构各构件的无应力长度和曲率不变为基础，将桥梁结构的成桥状态和施工各阶段的中间状态联系起来。

大跨度桥梁的线形控制首先应通过计算确定箱梁初始立模标高，然后监测已完成节段的变形情况，并与预计高程对比分析来确定后续施工的桥梁立模标高。

2 工程实例

2.1工程基本资料

某桥梁采用预应力混凝土连续箱梁结构形式，桥全长790.5m，宽13m，三车道。其中主桥为75m+120m+75m的三跨变截面箱梁，箱梁为单箱双室截面，顶板宽13m，底板宽8m。本桥采用挂篮平衡悬臂浇筑方法施工，全桥共划分96个节段，按先边跨合龙，拆除边跨现浇段支架及临时支撑，形成单悬臂梁结构，再中跨合龙，完成体系转换形成三跨连续梁。

主桥箱梁采用C50混凝土，弹性模量为，容重为，预应力七股钢绞线，抗拉强度标准值。

2.2施工控制过程

2.2.1挂篮预压

挂篮的组装受混凝土湿重和施工荷载的作用发生变形，变形中的非弹性变形会直接影响桥梁的线形，因此采用挂篮预压试验法来消除混凝土浇筑前的影响。挂篮预压试验加载方式为逐级加载，记录挂篮的下挠度，三天后逐级卸载，此时挂篮的变形量即为弹性变形量。

2.2.2确定立模标高

通过建立结构计算模型并结合现场资料来确定箱梁的立模标高，准确的立模标高是保证桥梁线形平顺、顺利合龙及正常运营的关键，计算箱梁立模标高的公式如下：

式中：―立模高程；

―设计高程；

―计算预拱度，考虑结构自重、预应力效应、混凝土收缩、徐变、施工临时荷载等对梁引起的挠度；

―挂篮变形值；

―施工误差调整值。

2.2.3箱梁变形监测

采用三等水准测量方法在两主墩顶面个设置1个高程观测基准点作为施工监控过程中标高观测的基准点，定期与高程控制网联测。基准点用φ16的螺纹钢筋制作，钢筋露出混凝土表面15mm，周围用红漆标明基准点编号。

每个梁段的挠度均应在混凝土浇筑前后及纵向预应力张拉前后进行观测。每个梁段布设三个高程观测点，一般观测悬臂端及梁的跨中变形，观测挠度值时也可以知道箱梁是否发生扭转变形。由于本例桥面宽度不大，自重较小，观测所得的箱梁竖向变形数值较小。在每个梁段浇筑前要根据桥梁高程控制点的高程进行精准放线来较小箱梁轴线的偏差问题。尽量在每天清晨进行观测以减小温度对数值的影响。

2.2.4挂篮弹性变形的测量

因混凝土及挂篮自重和挂篮结构体系本身产生的非弹性变形在挂篮预压试验中已经基本被消除，所以在后面的梁段浇筑过程中要观测挂篮的弹性变形，由此得出挂篮模型参数的依据并应用于下一节段挂篮的弹性变形预测，从而确定后续梁段的立模标高。本桥采用三角斜拉式挂篮，布设三个水平观测点测量挂篮的弹性变形。

2.2.5分析预测下一节段立模标高

根据挂篮弹性变形数据建立简单合理有效的计算模型，修正模型参数模型使其尽可能与实际值吻合，才能得出下一梁段的挂篮弹性变形量。本例挂篮组装前已经对承载力进行了验算，计算弹性变形可以只考虑主要受力杆件即可。结构横向对称简化为一个平面桁架模型，假定荷载作用在挂篮前端点，然后根据已浇筑好的梁段弹性变形值修改截面刚度参数，尽可能接近实测值。本桥梁所测值与模型计算值基本吻合，误差基本在1mm左右，符合规范要求。

2.2.6线形控制结果

为保证桥梁最后能顺利合龙，当桥梁浇筑完成后对全桥进行一次高程联测，，主要测量已浇桥梁段顶面高程、轴线偏位及对称断面相对高程差。根据联测结果可知已浇梁段顶面高程偏离设计高程最大值为15mm，轴线偏位为9mm，跨中对称断面相对高程差为6mm。观测结果误差均满足悬臂浇筑预应力混凝土梁质量标准规定的要求，可见结构线形良好，后面只要按照正常施工工序即可保证桥梁合龙顺利完成。

3施工控制要点

针对本次施工经验总结了大跨度连续箱梁施工线形控制要点如下：

①建立正确合理的计算模型，并通过实测值对其中影响线形控制的参数进行不断的修正调整，尽可能使计算模型与实际工程相统一；

②拟定合适的高程检测方案，特别要密切关注在混凝土浇筑前后和预应力张拉前后桥梁的变形；

③施工中要不断总结前面的经验，提高效率。施工经验不可能完全适用于新的工程实际，只有不断总结才能顺利完成每个施工项目。

3 小结

只有严格控制大跨度连续箱梁的线形变形才能保证后续桥梁和龙工作的顺利进行，文章提出的桥梁变形计算方法及施工控制要点为以后相似桥梁施工提供了参考。

参考资料：

［1］王武勤.大跨度桥梁施工技术［M］.人民交通出版社.2007

［2］王海峰.悬臂浇筑预应力混凝土箱梁线性控制技术［J］.公路..2010(9):117~119