预应力混凝土连续刚构箱梁桥悬臂施工线形控制与桥墩位移监测研究

摘要：为使江西石城至吉安高速公路某大桥成桥线性与设计线性保持一致，首先对箱梁悬臂施工线形控制进行了分析，结合桥墩位移监测的结果获得了更好的控制效果。

关键词：连续刚构桥；线型控制；位移监测

中图分类号：U448.23文献标识码： A

线形控制涉及桥梁各悬臂最终合拢、结构的受力、外型的美观，在连续梁桥悬臂施工过程中占重要地位。引起连续箱梁烧度的因素较多，如果产生的挠度过大，矫正起来会比较困难。为使成桥线性与设计线性保持一致，将误差保持在规范允许的范围内且降到最低，就需要在施工过程中对预拱度进行调整，运用一定的方法，视情况对预拱度作调整和修正，确定后续节段的立模标高，以获得更好的控制效果，达到与目标线形一致的目的。

1工程背景

江西石城至吉安高速公路建设项目路基工程B3合同段起讫桩号为K74+180～K79+800，路线全长5.62Km。本合同段沿线地形为山岭重丘区，沟谷纵横，地形地质情况较复杂，农业不发达，路线主要跨越上排，营前村，下围、坪和及沿线沟谷、人工沟、渠和地方道路。路基宽度为24.5m，双向四车道，设计车速80公里/小时，合同造价119930192元。大桥三座，论文选取其中一座大桥为例，全桥由双向四车道分离的两座桥构成，其中左幅桥全长947.08m ，右幅桥全长861.08m。桥梁位于半径R=1450m的圆曲线和缓和曲线内。桥梁位于半径R=1450m的圆曲线和缓和曲线内。左幅桥及右幅桥均位于纵坡+2.5%上。

主桥上部结构为（67+3120+67) m五跨预应力混凝土连续刚构箱梁，箱梁根部高度7.0m，跨中高度2.5m，筘梁根部底板厚100cm，跨中底板厚32cm，箱梁高度以及箱梁底板厚度按2.0次抛物线变化。箱梁腹板根部厚70cm，跨中厚50cm。箱梁腹板厚度从根部至跨中分两个直线段变化。

本桥左幅5#--8#、右幅4#-7#主桥桥墩为左、右半桥分离的薄壁墩；左幅：5#-7#、4#-6#桥墩墩身采用双肢变截面矩形空心墩，墩高均分别89m、 85m、78m；左幅8#、右幅7#桥墩墩身采用双肢等截面矩形空心墩，墩高分别为56m、58m。大桥主桥桥型布置如图1所示。

图1大桥桥型布置图（单位：cm)

2箱梁悬臂施工线形控制

箱梁在外荷载作用下会产生挠度，除此之外，挠度还受混凝土收缩徐变和温度的影响。为了消除施工期间产生的挠度和混凝土徐变引起的挠度，使成桥线形满足要求，在悬臂梁施工阶段，需要对每一箱梁阶段设置预拱度。表1列出了大桥左幅5#墩箱梁各悬饶节段相对于墩顶0#块中心基准点的理论预拱度，表中S1~S15为左侧各截面编号。

表1 大桥5#墩箱梁节段理论竖向预拱度（单位mm)

由于墩身随着上部箱梁悬臂的逐渐增长而不断发生压缩变形，最初设置的墩顶竖向预拱度的剩余量随之逐歩减小，因此，各节段总的理论竖向预拱度（如图2所示）是相对于(/块基准点的理论竖向预拱度和墩顶的剩余预拱度之和。

图2大桥理论竖向预拱度曲线

利用自适应控制方法，以1~10节段的实测烧度与理论烧度之差建立参数-识别模型，利用上述方法进行参数识别后，模型等效弹性模量与等效容重如表2所示：

表2模型参数识别结果

计算预测值和预拱度修正值，左幅桥5#墩箱梁11#-15#节段的部分预测结果见表3。

表3左幅5#墩箱梁11#-15#节段节段预拱度预测与修正

3桥墩位移监测

3.1墩顶预拱度设置

在施工过程中，桥墩在结构的自重作用下发生竖向位移变形，要使成桥后的桥面线形与目标线形相一致，且考虑墩身混凝土的收缩和徐变效应，使桥面的高程在成桥一定年限之后符合设计的高程要求，则需要设置相应的墩顶预拱度。桥墩墩高越大，墩顶预拱度的作用越明显。大桥左幅5#~8#墩的墩顶预拱度如表4所示。

表4大桥左幅5#~8#墩的墩顶预拱度（单位：mm)

3.2桥墩垂直度控制

高墩桥梁的墩身线形控制主要是控制垂直度。在控制过程中，可将施工模拟计算中纵向偏位较大者作为主要监控对象。在0#块箱梁上下游侧面正中各取一个测点，相应的在墩底正中设置标志，用全站仪将桥墩上方测点垂直投影到墩底，测出投影点与对应墩底标志的水平距离，可得出墩顶纵向水平位移和桥墩纵向垂直度。

桥墩预拱度值包括：

（1）桥梁上部结构自重作用于墩身使墩身产生的变形量；

（2）桥墩在施工阶段和后期由于收缩徐变效应产生的变形量。在墩身的施工过程中，桥墩自身重力作用会引起墩身的弹性压缩变形，但墩顶的高程控制测量则是在这部分变形发生之后开展的，所以在设置墩顶预拱度时不考虑墩身自重产生的压缩变形。

各墩柱施工完成后，其垂直度误差均小于墩高的1 / 1000，墩柱垂直度控制符合设计要求，说明墩柱控制是成功的。

4结束语

箱梁线形预拱度的设置中，引入了自适应控制理论对实测数据进行分析，不断修正模型参数，再反馈指导施工。工程实践显示，对本桥的线形控制取得了良好的成果。

参考文献

[1]葛耀君.分段施工桥梁分析与控制[M].北京：人民交通出版社，2003.

[2]邵旭东.桥梁工程[M].北京：人民交通出版社.2004.

[3]马保林.高墩大跨连续刚构桥[M].北京：人Ui交通出版社，2001