某大桥曲线连续刚构桥施工技术

摘要：本文作者根据自己多年的实际工作经验，结合具体工程实践对某连续刚构桥梁工程施工过程中扭转预拱度的设置及分析影响扭转效应的因素等相关问题进行分析探讨，同时提出了自己的看法和意见，仅供参考。

关键词：桥梁；预应力；曲线梁；扭转预拱度

Abstract: the author according to his many years of practical experience, the combined with practical work to one continuous rigid frame Bridges construction process in reverse the arch degrees setting and analysis on the factors of torsion effect related problem is discussed, and put forward their views and comments, only supplies the reference.

Keywords: bridge; Prestressed; Curve beam; Reverse the arch degrees

中图分类号：TU723.3文献标识码：A 文章编号：

随着我国高速公路事业的迅速发展，全国各地修建了大量的桥梁，其中一些桥梁由于线形及地形的要求而采用了曲线桥梁的形式。曲线桥梁相对于直线桥梁而言，最大的不同在于曲线桥梁存在“弯-扭”耦合作用，即当外荷载作用下，梁截面产生弯矩的同时伴随着产生“耦合扭矩”作用，在产生扭矩的同时也伴随着产生“耦合弯矩”作用。相应地，桥梁的竖向扰度变形与扭转角之间也将产生耦合效应。因此曲线连续刚构桥的施工控制不仅要控制竖向挠度，而且还要控制扭转角度。本文就此做一简要论述。

1 工程概况

某大桥是一座多跨预应力连续刚构曲线梁桥，主跨布置为66米+3×120米+66米。分左右两幅，全桥平面位于R=1125米的圆曲线上，立面位于R=3000米的凹型竖曲线上，纵坡2%。主梁采用单箱单室截面，变截面箱梁底板线形按2次抛物线变化，根部梁高6.8米，跨中梁高2.7米，单副箱梁顶板宽12米，为满足超高要求在箱梁顶板设置3%的横坡，因此本桥对线形的控制比直线梁桥更为复杂，为了保证桥梁施工成桥后符合设计要求和安全施工，需要进行实时监测桥梁的结构内力与变形情况，以保证桥梁的最终顺利合拢。另外扭转预拱度的设置与控制也是施工控制过程中应该考虑的重点问题之一。

2 挠度控制分析

连续刚构桥梁悬臂施工的特点是：已完成梁段的误差无法调整，而未完成梁段的立模标高只与正装模拟计算有关，与已完成梁段的误差基本无关。这就决定了其控制方法应以预测控制为主，辅以后期修正。

示例桥的成桥线形是在施工过程中通过现浇各个节段的立模标高来控制的，在混凝土每一施工节段设立梁顶标高控制点，悬臂施工法每一节段施工的挠度控制包括三个关键工况标高控制：挂蓝定位标高控制，混凝土浇筑后标高测控，预应力钢束张拉后标高测控。

2.1 挂蓝标高定位

安装空挂蓝的定位标高由设计标高与理论预拱度及相应的误差调整值组成，这个标高对全桥的成桥线形起重要作用，选择的挂蓝及挂蓝安装位置的准确性都将对变形存在影响，并且在安装的过程中锚雇点一定要紧固。

2.2 挂蓝加载后标高控制

在混凝土湿重上去以后，应对该节段控制点进行标高测控，收集数据，校核理论分析时的计算参数的准确性并给予及时修正。

2.3 预应力钢束张拉

预应力钢束张拉以后将使梁段向上挠动并伴随梁截面的扭转，在分批张拉钢束的时候每一小步都需要进行监测。张拉工作完成以后以实测的标高值与设计值再次比较修正计算参数。

在立模前首先用MIDAS进行预拱度计算，再通过 来确定立模标高，其中 为立模标高； 为设计标高； 为计算预拱度； 为挂蓝变形值； 为通过灰色理论预测得出的误差调整值。控制循环过程为：施工――量测――识别――修正――预告――施工。每浇筑一个节段，挂蓝前移，先前施工完成的悬臂各节段（除去0#块）均会产生一定的下挠变形，通过对各节段上标高的测量形成一组桥面实测标高与设计标高的偏差值，这一组偏差值就形成了灰模型的一组基本数列，记各个节段预拱度理论值组成数列为：

……（1）

对应的X实测值序列为：

……（2）

根据X，Y建立的误差序列：

……（3）

其中：

C为 的负值中的最小值。数列 作为数据序列 ，由一次累加生成 ：

…（4）

由（5）式生成 ：

…（5）

…（6）

其中 为灰微分序列，则 中各个时刻数据均满足下面关系式： 。并将该式改写为： ， （7），该式即为GM（1，1）模型。若灰微分方程： （8）的参数 服从与（7）式，即可得到灰微分方程（8）的影子方程式，该式的解为：，将其还原成：，再由 得出下一施工阶段的误差调整值。也即预测出了下一施工阶段的误差，在立模时及时的给予调整就可以避免了误差的累计。

3 影响扭转效应的主要因素分析

3.1 曲率

曲线连续刚构桥的曲率对扭转效应的效果用空间有限元软件对左幅桥进行了模拟分析，施工过程中梁截面向外扭转。扭转角最大的截面出现在1/4截面附近，最大悬臂阶段最大扭转角为0.00046rad(0.0264度)，支点处扭转角最大为0.000423rad(（0.024度），全桥的各个截面在最大悬臂施工阶段的扭转角度如下图所示：

该扭转作用可以使梁截面左右端产生0.6厘米的高差。从分析过程可以看出扭转效应并不是很大，本桥的平曲半径为1125米，相对来说是比较大的。随着半径的减少、曲率的增大，扭转效应也会越来越大。在半经较小的曲线连续刚构梁桥上就要重视这个影响了。

3.2 高墩作用

左幅桥四个主墩2#墩与3#墩是高达71米的空心墩，1#墩与4#墩是厚度为1.5米的双薄壁墩，高度达33米，这些柔性高墩将对梁截面的扭转会产生较大的影响，通过不考虑高墩的作用，应用有限元分析得到的结果：梁截面扭转角最大处也出现在L/4截面左右，扭转角度相比要小很多，只有 0.0085度，这个扭转作用使梁截面产生扭转误差最大只有0.2厘米左右。从这个分析可以看出，汽车荷载作用在桥面上会引起柔性高墩的扭转，高墩扭转反作用于梁截面，从而引起梁截面更大的扭转。在曲线连续刚构桥工程实践中要重视墩的高度与柔性对梁截面扭转作用。

3.3 预应力

通过用有限元分析，张拉预应力钢束阶段将使梁截面产生较大的扭转角，使梁截面向内扭动，将使外弧上扭而内弧下扭，而安装挂蓝与挂蓝加载阶段（施工荷载）产生的扭转角非常的小，现选取L/4截面（28节点）处在各施工阶段的预应力钢束的扭转效应及相应的恒载扭转效应、施工荷载扭转效应图表如下，通过图表比较得出：恒载扭转效应、施工荷载扭转效应是很小的，与钢束的扭转效应相比，恒载的扭转效应、施工荷载扭转效应几乎可以忽略不计。因此在施工控制的过程中主要监测预应力钢束张拉工况下扭转角。

另外，还有其他一些诸如混凝土的弹性模量以及季节温差与梁体的局部温差，收缩徐变等等一些因素也将对梁截面扭转产生作用，但这些因素与上述几种主要因素相比甚小，而其理论分析与实践控制又很困难。在这里就不做讨论了。

4 结束语

1.本文使用灰色理论预测连续刚构梁桥节段标高误差，通过工程实践结果表明这种方法的可行性。

2.通过考虑与不考虑柔性高墩的作用对梁截面产生的扭转效果比较得出：柔性高墩会对产生扭转有较大影响，考虑高墩的扭转效应比不考虑而将其直接作用固结悬臂根部后扭转效应大几倍，因此在曲线梁桥的施工控制中对墩的作用考虑是十分必要的。

3.曲线桥梁的曲率对梁截面的扭转也是随着曲率的变大而加剧的，因此在半径较小的曲线梁桥上，该因素引起的扭转效应不可忽略。

4.预应力钢束张拉比施工荷载及恒载引起的扭转效应要显著的多。在施工过程中钢束张拉工况的扭转角的监测与调整是控制扭转的关键。

参考文献：

[1]JTG D62-2004. 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 [S]

[2]顾安邦，张永水. 桥梁施工监测与控制[M].北京：人民交通出版社，2001

[3]周牧，宋一凡，赵小星. 预应力混凝土桥梁悬臂浇筑的施工控制[J]. 长安大学学报，2005，(6)

作者简介：

李结标（1974.10- ），男，海南澄迈人，毕业于重庆交通学院桥梁工程系，工程师，现主要从事

桥梁设计方面的工作研究。

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。