某预应力箱梁桥的施工线形控制方案与结果分析

刘磊

【摘 要】以X大桥为施工背景，对其施工线形控制方案进行了分析，并对后续梁段标高预测进行了探讨，最后施工线形控制的结果进行了分析，得出桥梁基本上达到了设计的线形。

【关键词】连续刚构桥；监测；位移控制

X大桥主跨较大，为保证施工安全可靠，施工时进行线形控制和应力监测就显得尤为重要。大桥施工监控中线形和标高监测的主要目的是为保证主梁悬臂和合拢的顺利实施、全桥结构的安全以及获取巳形成的结构实际几何形态，它对施工控制、预报非常关键。

1、工程概況

X大桥为双幅三跨连续V墩刚构：跨径组合80+130+80=290m，单幅桥宽23.5m。主桥上部结构主梁采用预应力混凝土结构，箱梁为单箱双室直腹板断面，其中箱宽15.5m，两侧翼缘板悬臂宽4.0m（含防撞墙外包0.10m）。箱梁根部梁高6.0m，跨中梁高3.0m，边跨端部设置牛腿搁置引桥与人行梯道，局部梁高3.7m，箱梁梁高变化采用2次拋物线，箱梁0#块至12#梁段腹板厚度直线变化，40cm～85cm；箱梁底板厚度变化采用2次抛物线，由箱梁根部80cm渐变到跨中30cm；箱梁顶板厚均采用28cm。箱梁横坡由腹板高度调整，底板保持水平，顶板横向设置2%的横坡。

2、施工线形控制方案

2.1测试方法

X大桥施工控制的几何形态监测主要仪器采用包括测距仪、精密水准仪、精密经纬仪、全站仪，各测试仪器精度如下：

测距仪：测距精度为lcm。

精密水准仪：每公里往返测高差中数标准偏差为±0.5mm。

精密经纬仪：测角精度为 2"。

全站仪：测距精度为 （2mm+2ppm），测角精度为±2"。

2.2监测方案

主梁挠度观测资料是控制成桥线形最主要的依据。本次施工监控中，在每个施工块件上布置3个对称高程观测点，这样不仅可以测量箱梁的挠度，同时可以观测箱梁是否发生扭转变形。主梁结构线形监测主要包括以下三个工况：

①挂篮前移并立模前后；

②节段混凝土浇筑完毕；

③节段预应力钢筋张拉完毕。

为了尽量减少温度对观测的影响，观测时间统一安排在早晨太阳出来以前。高程控制点布置在离混凝土节段前端10cm处，在垂直方向设置 16钢筋，并将其与顶板的上下层钢筋焊接牢固。钢筋露出箱梁混凝土表面5cm，同时需磨平测头并标以红油漆。每个节段各设3个测点，分别对称布置在悬臂板与承托的交接点以及横截面的中心点处。

3、后续梁段标高预测

在主梁的浇筑过程中，节段混凝土立模标高的合理确定，是关系到主梁线形是否平顺、是否符合设计的一个重要问题。若在立模标高确定时综合考虑各方面的因素，结合实际，严格控制，则最终桥面线形与设计偏离不大；如果考虑的因素不够全面，与实际偏差较大，控制不力，则最终桥面线形会大大偏离设计线形。众所周知，立模标高与设计的桥梁成桥后的标高并不等同，需要设置一定的预拱度，以抵消施工中由于恒载、施工荷载等产生的各种变形。其计算公式如下：

（1）

式中： -- 节段立模标高（段上某确定位置）；节段设计标高； --由各梁段自重在 节段产生的挠度总和； --由张拉各节段预应力在 节段产生的挠度总和； --混凝土收缩、徐变在 节段引起的挠度； --施工临时荷载在/节段引起的挠度； --使用荷载在 节段引起的挠度； --支架的变形值。

4、施工线形控制的结果分析

4.1梁段位移变化分析

此处以PZS46#墩为例来说明，选取几个施工阶段给出5#块梁段的前端截面挠度对比，以顶板3个测点的平均值作为主梁轴线处的挠度变化量，并与理论值进行对比，方向以向上为正，向下为负，单位为mm，具体结果见表1。同时，其实测值与理论值的挠度岁施工阶段变化过程列于图1所示。

从表1中可以看出，随着施工阶段的前进梁体前端截面的位移处于波动中，浇筑完混凝土后梁端整体下挠，然后在预应力筋张拉后，梁端又会出现抬升现象，如此反复直到合拢。张拉预应力筋产生的上挠效应，也随着施工的推进逐渐变小。这主要是因为随着梁段的延伸，每一段张拉的预应力筋变得越来越少，悬臂越伸越长，施工积累的变形也越来越大，导致预应力效应也越来小。相应的，梁段的下挠程度也越来越大。从该些图表中还可以发现，每一梁段挠度变化趋势，理论与实测位移变化趋势基本一致，但是数值上还是存在着较大的误差，只有当前阶段的位移变化理论值与实测值较为一致，最大的理论与实测值误差只有1.1mm，处于正常范围内。而当后续梁段施工时，当前梁段的位移变化理论值与实测值之间的偏差逐渐增大，最大的误差巳经达到了 4.1mm。此外，可以看出，理论值普遍要比实测值大，理论值一般在3～5mm之间，而实测值，除去初始截面，一般在4mm之内。两者的误差产生的原因，主要可能是由于模型模拟、荷载情况等与实际工程有所偏差，荷载情况等受施工中施工荷载等因素影响较大，以及人员与仪器操作中出现的一些误差所导致。

4.2标高预测与结果

对后续梁段标高进行预测，选取一些结果表2所示。

通过现场结果的监测反馈，依据文中的标高预测法进行下一节梁段底板支模高度的预测，随时调整控制，以保证施工质量。

5、结束语

对于线形监测可以发现，虽然由于模型仿真方面以及实际施工荷载等因素的影响，导致理论与实测值有一定的偏差。但是通过不断的反馈调节，预测下一节段的标高进行施工控制，从结果可以看出位移监测控制还是取得了很好的效果，桥梁基本上达到了设计的线形。