高墩大跨连续刚构桥高程线性控制技术要点

刘锡明

(福建省泉州湾跨海大桥有限责任公司，福建泉州 362000)

高墩大跨连续刚构桥高程线性控制技术要点

刘锡明

(福建省泉州湾跨海大桥有限责任公司，福建泉州 362000)

结合泉州至三明高速公路工程实践，简要介绍了高墩大跨连续刚构桥的结构特点和施工控制的方法，并对刚构桥施工中的高程线性控制技术要点进行了较为详细的阐述，可供类似工程参考。

线性控制，连续刚构桥，高程控制

1 工程概况

泉州至三明高速公路是国家“7918”高速公路网的组成部分，是福建省“三纵八横三环二十五联”海西高速公路规划网的重要组成部分，主线起自晋江市，止于三明市，是一条纵贯福建东南沿海和西部山区的南北快速大通道，其中泉州段全长127．53 km，项目总投资76．6亿元，项目工期从2005年～2009年为期4年。

高速公路穿越福建中部山区，采用山岭重丘区双向四车道标准，设计速度80 km/h，设计荷载为公路—Ⅰ级。由于山区地形地质复杂，地面高差大，跨越深谷、山沟的桥梁比较多，路段内共有大桥2．96万m/79座，且墩高和跨径超过40 m的高墩大跨径桥梁大量出现，因此高墩大跨径桥梁的施工成为控制工程施工进度和工程成本的关键。

2 结构特点

随着科学技术水平的不断发展，桥梁跨度不断增大，结构形式越来越复杂，施工工艺日新月异，新材料、新设备、新工艺的不断涌现。连续刚构桥以其得天独厚的优点，在桥梁工程建设中得到了广泛的应用和发展。高墩大跨连续刚构桥属多次超静定结构，一般采用悬臂施工法，采用的施工工艺和安装程序与成桥后的主梁线性和结构恒载内力有密切联系。因此，对桥梁进行施工控制，特别是高程线性控制，确保施工过程按照预期的目标进行是一项重要的工作。

2．1 桥墩

泉州至三明高速公路泉州段桥梁最高主墩达百米以上，以QA14标黄沙1号桥为代表。墩身采用直立式双柱型薄壁墩，钢筋混凝土结构。两墩柱之间设联系梁连接，提高整体性，改善受力，有利于结构安全。

2．2 主梁

在技术迅猛发展的今天，主梁大部分采用变截面的箱形截面，施工采用挂篮悬浇工艺。设计时采用三个方向的预应力体系，有利于混凝土和预应力材料各自特点的有效发挥，从而适应桥梁往大跨径、轻型化发展的趋势。泉三高速QA14标黄沙1号桥亦采用上述结构形式，主梁与桥墩采用固结形式，与支座和临时固结措施相比，有效的节约了工程造价。因此，连续刚构桥以其独具的特点和得天独厚的优点，在桥梁建设中得到广泛的应用和快速的发展。

3 控制技术

3．1 意义

工程设计与施工实际情况的差异性，挂篮悬浇工艺施工过程的复杂性和连续性，以及施工标高的误差，特别是标高偏低的情况在后面阶段难以弥补。所以在桥梁的施工过程控制中，通过对高墩大跨连续刚构桥的线性高程进行严密控制，有效的保障设计线性和位移，并在施工中对施工参数进行整理预测，为后续工序提供施工参数，保证结构安全和结构线性符合设计要求，具有重要意义。

3．2 控制主要内容

箱梁高程线性监控、平面线性监控、箱梁和薄壁墩控制断面应力监控以及箱梁温度监测是施工控制的主要内容。施工过程一般采用“线形为主，应力为辅”的双控措施。本文从高程线性控制的方法选择、标高计算、数据处理以及温度变化对高程线性控制的影响展开描述。

3．3 施工控制方法选择

对于高程线性监控，目前一般有卡尔曼滤波法、人工网络神经(BP网络)和自适应控制法三种方法。具体方法及比较见表1。

表1 高程监控方法及优缺点比较

由于自适应控制法具有容易掌握和操作的优点，有利于工程技术人员的实际操作。本文主要介绍自适应法在高程线性监控中的应用。

3．3．1 理论立模标高的确定

立模标高确定前，须作好箱梁监控前三条理论曲线(包括设计、目标和预拱度)的计算，计算时应注意目标线性必须在设计线性的基础上，将活荷载和长期徐变计入，确保计算结果的准确性。

箱梁三条理论曲线确定后，可以采用以下公式计算箱梁立模标高：

注意事项：1)计算结束后，理论模型必须与实际互相吻合，方能根据式(1)得到施工的立模标高;2)施工过程立模标高的放样误差必须严格控制在规范要求的范围内;3)施工过程的实际变形与理论计算有偏差时，应及时调整计算参数，修正理论模型，掌握实际变形的规律，重新调整立模标高。

3．3．2 箱梁挠度量测

根据以往的工程经验和对同类工程的参考，在QA14标黄沙1号桥的施工中，我们在挂篮移动后、节段混凝土浇筑完、张拉预应力筋前以及张拉预应力筋后四个阶段进行测量观测。四个阶段测量观测的设置，既抓住了施工控制的重点工序、关键阶段，又能满足施工控制的要求，而且降低了测量工作人员的劳动强度，是比较合理的。

3．3．3 数据处理阶段

数据处理阶段包括箱梁实测数据处理、参数识别、预测标高三方面的工作。三个步骤关系密切、互相影响。在实测数据处理时必须及时准确。数据分析流程见图1。

图1 数据处理流程

对于参数设计中与时间关联的参数如温度、收缩徐变在计算中较难识别，可以采用最小二乘法、回归分析法、灰色理论辅助等分析方法进行辅助识别。

3．3．4 温度变化对高程线性的影响

四个阶段测量数据受温度变化的影响较大，而温度的变化没有严格的规律性，因此，通过现有的施工技术水平精确计算温度影响是难以实现的，究竟取什么时刻的温度作为标准很难确定，只能通过尽量减小温度变化对高程线性控制的影响。结合QA14标黄沙1号桥所在环境，笔者采用24 h温度统计法，对施工场地的温度进行间断性的测量。

观测数据见表2。

表2 黄沙1号大桥观测的温度数据 ℃

通过表2的数据可知，箱梁的最低温度出现在1：00～7：00左右，且此时间段的温差变化幅度不大，因此，在箱梁立模标高确定的时间，应尽量选择在1：00～7：00时间段内进行。

3．3．5 现场数据量测

结合工程实际情况，泉州段的桥梁变形测点统一布置在每一节箱梁的两端，距端头15 cm处，采用对称布置。为减少温度的影响，挠度观测安排在6：00进行，以使温度影响造成的误差减到最小，提高量测的准确性。量测过程宜分两小组进行，然后进行加权平均以尽量减少人为测量误差。

4 结语

1)分析程序的开发有待进一步的提高。充分利用先进的科学技术，进一步开发、完善各种专用控制分析程序，避免施工控制过程和分析中的人为误差。加强对施工技术人员的技术培训和技术交底工作，也可在一定程度上避免误差的出现。

2)温度和徐变对桥梁施工控制过程的影响是细微、积累的过程，因此通常被人们所忽视。提高对其的重视，特别是随着公路建设的迅猛发展，跨度不断增大，上部结构日趋复杂的形势，温度和徐变对桥梁高程线性控制的成败将起到越来越重要的作用。

3)应加强对桥梁运营阶段的高程线性控制。实践是检验真理的标准，施工监控工作应延伸向桥梁投入运营后的应力和挠度监测，有利于完善和提高施工控制技术水平。

4)通过对高墩大跨连续刚构桥的高程线性控制技术要点的总结，为同类桥梁工程建设提供参考借鉴作用。

［1］向中富．桥梁施工控制技术［M］．北京：人民交通出版社，2001．

［2］向木生．连续刚构桥梁施工控制分析［J］．武汉理工大学学报，2002(6)：95-98．

［3］吴 健．高墩大跨径连续刚构桥线形控制［D］．西安：长安大学，2005．

Vertical linear control technical points of the high-pier large-span continuous rigid frame bridge

LIU Xi-ming

(Quanzhou Bay Sea-crossing Bridge Co．，Ltd in Fujian，Quanzhou 362000，China)

Combining with the engineering practice at the expressway between Quanzhou and Sanming，the paper introduces the structural features and the methods for the construction control of the high-pier large-span continuous rigid frame bridge，and illustrates the technical points for the vertical linear control technique in the construction of the rigid frame bridge，so as to provide some reference for similar projects．

linear control，continuous rigid frame bridge，vertical control

U448．23

A

10.13719/j.cnki.cn14-1279/tu.2012.25.046

1009-6825(2012)25-0188-02

2012-07-05

刘锡明(1953-)，男，工程师