悬浇连续梁线形监控影响因素分析

赵洪平

（常州市市政工程管理处，江苏常州213002）

1 工程概况

某高速铁路特大桥为双线无砟轨道预应力混凝土连续梁，跨径布置为(40+64+40)m、(40+56+40)m、(40+72+40)m。主梁顶宽12m，底宽6.7m。全联在端支点、中跨中及中支点处共设5道横隔板。主梁两个边跨直线段采用满堂支架施工，其余梁段采用挂篮对称悬臂施工。桥梁示意与应力测试断面见图1所示（图中截面1～7为应力测试断面）。

2 线形监控方法

2.1 线形监控工作内容

该桥系按悬臂浇筑法施工，在梁段不断外伸的施工过程中，实时监测数据得到不断累积，并及时反馈修正后续梁段的立模标高及其它施控计算参数，形成一个自适应的闭环控制过程。然而，与斜拉桥不同，该桥的主梁线形后期调控手段有限。因此，在施工实时计算中，要根据既有经验通过调查和反馈分析尽可能准确地取定各项计算参数，以求得符合实际的挠度预测值和立模标高。同时在梁段悬臂施工的每一阶段，必须严格测定立模标高，监控挂篮变形，杜绝标高误差出现累积。一旦出现实际标高偏离预测值，则需要结合精度要求，及时做出分析判断，并采取调整下一梁段立模标高的措施来消除误差。当误差较大时，调整应在后续多个梁段内逐步完成，以避免梁体线形出现明显的波形转折。施工监控主要内容包括控制前期分析、实际参数的现场测试、实时监测、实时控制分析。

2.2 监测方法与测点布置

施工监测是在施工现场通过对梁体结构的线形及位移（或变形）监测来得到连续梁桥结构实际的线形和误差状态，通过误差分析与参数识别对后续施工进行适当调整。

现场控制网是在现有控制点的基础上，根据实际需要在适当位置加设控制点方法建立，每座连续梁须保证2个以上通视的基准点。挂篮变形监测点采用焊接棱镜底座布设，布设位置为挂篮上主梁和底篮待浇筑梁段前端截面附近，特殊情况下为便于通视可适当调整。边跨现浇直线段支架预压监测点主要布设在底模、腹板和两侧顶板上。梁体线形监测点采用道钉直入的方式布设，布设位置为距梁段前端约50 cm处（参见图2）。

3 梁体线形控制

3.1 立模标高设置

在连续梁桥的悬臂浇筑过程中，梁段立模标高的合理确定，是关系主梁线形是否平顺、是否符合设计的关键。若确定立模标高时考虑的因素较符合实际，而且加以正确的控制，则最终桥面线形较为良好。若考虑的因素与实际情况不符，控制不力，则最终桥面线形会与设计线形有较大的偏差。为使线形控制的理论值能有效地指导施工，必须按既定施工工序，考虑各主要影响因素，综合参数识别修正法、预测控制法和最大宽容度法合理设置各节段立模标高，公式如下：

式中：Hlmi为i节段立模标高；Hsji为i节段设计标高；∑f1i为各梁段自重在i节段产生的挠度和；∑f2i为由张拉各节段预应力在i节段产生的挠度和；f3i为混凝土收缩、徐变在i节段引起的挠度；f4i为施工临时荷载在i节段引起的挠度；f5i为使用荷载在i节段引起的挠度；fgl为挂篮变形值；ft为温度修正值。

3.2 梁体线形控制与成果

连续梁桥施工属于不可控施工阶段。对于不可控阶段施工，施工前的预告尤为重要。即根据现场测试数据，通过参数识别修正和误差反馈分析，由前进分析预测得出今后施工可能出现的状态，并预告下一阶段当前已安装好的构件或即将安装的构件的变形和内力，以确定是否需要在当前施工阶段对可调变量进行调整。按照上述方法对各连续梁桥进行了实时控制并取得了较好的效果：（1）合拢时合拢口处的悬臂端部基本位于同一水平线上，合拢精度基本在5mm以内；（2）施工完成后梁体实际线形与理论线形基本吻合，相对差基本在1 cm以内。各连续梁桥线形控制成果参见图3。

4 对影响结构线形因素的讨论和处理

引起梁体线形偏差的因素包括：（1）混凝土容重、弹性模量、拉压强度和收缩徐变；（2）施工荷载、临时荷载；（3）路基和基础沉降、挂篮变形；（4）提浆抹面台车走行轨道与抹面系统底面平顺性；（5）温度；（6）节段自重、预应力误差。其中，因素（1）、（2）一般可通过现场试验直接获得；因素（4）可通过严格的操作及管养流程控制；因素（3）、（5）需通过现场观测试验修正；因素（6）中节段自重需通过施工过程中的参数识别获取修正，预应力误差较难把握[1-3]。

4.1 参数敏感性分析

以施工阶段全过程模拟的连续梁最大累计位移为控制目标，将单个参数变化幅度控制在-50%～50%，对各影响因素进行参数敏感性分析（温度影响通过温度观测试验得出），结果如图4所示。由图4可知：预应力、截面惯矩、弹性模量影响最大，混凝土容重、徐变系数次之，截面面积、收缩系数影响最小。但对梁体线形的影响除考查参数变化对控制目标的影响程度，还需结合实际施工时各参数的稳定性确定。

4.2 温度影响及其对策

连续梁在悬臂施工状态下，受日照温差影响，截面各部位温度变化剧烈，形成较大的温度梯度，致使结构变形。白天箱梁顶板混凝土膨胀而底板混凝土收缩，梁体下挠；夜晚箱室内部温度相对较高，梁体上拱。现场选取若干关键施工阶段进行温度观测试验，观测时无施工作业，同时记录时间、空气温度、混凝土表面温度和箱内温度，每个施工阶段观测时段24 h，每1 h观测一次。

图5为温度观测试验得出的温度对梁体线形的影响规律，可见：（1）日照温差对梁体线形影响明显，且悬臂施工状态较合拢后更显著；（2）温差越大，悬臂长度越长，对梁体标高的影响越大；（3）采用固定时间观测法和相对立模能很好地消除温度对梁体线形的影响。

5 结论

（1）概况总结了梁体线形控制的方法与调整措施，施工完成后各连续梁梁体线形理论与实测结果吻合，相对差基本在1 cm以内。

（2）灵敏度分析结果表明：预应力偏差、节段自重、截面刚度、温度及徐变是影响线形控制的关键因素。

（3）温差越大，悬臂长度越长，对梁体标高的影响越大；温度对梁体标高的影响具有滞后性，但采用固定时间观测法和相对立模能很好的消除温度对施工控制的影响。

[1]刘名君,曾永平,戴胜勇.等.客运专线无砟轨道悬臂浇筑连续梁线形控制探讨[A].2008中国高速铁路桥梁技术国际交流会论文集[C].北京：中国铁道出版社,2008.373-377.

[2]张文建,郑景文.京津城际铁路大跨度连续梁徐变及线形监控[A].2008中国高速铁路桥梁技术国际交流会论文集 [C].北京：中国铁道出版社,2008.390-399.

[3]蔡钦好.350km/h客运专线桥梁工程技术难点及施工对策[A].2007京津城际客运专线施工技术交流会论文集[C].北京：中国铁道出版社,2007.114-124.