浅析大跨度连续梁悬臂浇筑施工线形控制

滑占东

摘要：厄瓜多尔萨莫拉大桥主跨140米，悬臂施工节段多，重量大，工期短，雨季长，影响因素繁多，实现梁体设计线形难度颇大。本文通过对萨莫拉大桥线形控制过程进行分析，简单阐述了从理论值计算、监控数据分析、精密测量以及对有关的施工工艺、施工工法的研究，到确定各施工梁段立模标高，确保悬灌梁的线形达到设计及规范要求的线形控制方法。

关键词： 大跨度连续梁；悬臂浇注施工；线形控制技术；线形控制理论计算；精密测量

中图分类号：K928文献标识码： A

1、工程概况

萨莫拉大桥位于厄瓜多尔东南部萨莫拉-钦奇佩省吉米地区，跨越萨莫拉（zamora）河，桥址位于安第斯山东麓，附近区域属中低山地地貌特征，海拔约750m~1400m，热带雨林气候。本桥起止里程为K6+383.043～K6+626.543，全长243.5m，位于直线段。梁体全长为231m，采用45.5m+140m+45.5m跨径组合。梁体除边跨2'块现浇段采用实体截面，其余部分为单箱单室、变高度、变截面结构，中支点截面中心线处梁高7.25m，中跨跨中截面中心处梁高为3.0m，边支点截面中心线处梁高4.0m，中跨梁底下缘按二次抛物线变化，边跨梁底下缘按直线线性变化，底板、腹板、顶板厚度变化均按直线线性变化，桥面纵、横坡度由梁体结构实现。萨莫拉大桥的结构见图-1。

图-1

2、线形控制原理

在桥梁施工中，线形控制主要就是对桥梁的各部位平面坐标及立面高程进行精确控制，使桥梁结构的实际形体无限接近设计模型，从而保证桥梁结构稳定、外形美观以及延长使用寿命。桥梁的平面坐标出现偏差的原因包括人为因素及非人为因素，人为因素可以通过加强对测量工人的教育（立杆扶尺方法、测量术语等）予以消除，非人为因素可以通过改进测量方法（测量时间、多次复核、换人测量、仪器对中整平方法改进等）、仪器定期检核校正等方法把误差控制在规范范围以内。

对桥梁立面高程产生影响的因素众多(如施工荷载、梁体自重、挂蓝弹性及非弹性变形、预应力张拉、温度变化、风荷载、内力变化、混凝土的弹性模量、材料容重、材料徐变的取值与设计有一定差别等诸多因素对梁体产生的竖向挠度影响)，施工时我们必须充分考虑这些影响因素，尽量予以消除，使实体无限接近设计值。

在桥梁施工中最主要的就是对梁体的线形控制，每一个施工阶段都必须进行监控测量，通过比较监控测量的实际数据与理论计算值的偏差，通过缜密分析，精确计算，得到本梁段误差调整值，根据误差调整值对下一梁段施工立模标高进行预测修正。整个工艺流程就是一个计算→预报→监测→对比→识别→修正→计算→预报的循环过程，每进行一次循环，计算和预报的准确性就得到一次提高。

考虑较为全面因素的立模标高公式如下：

式中：Hi——立模标高；

H0——设计标高；

Σfi——各梁段自重在i节点产生的竖向变形总和；

Σ(-fyi)——张拉预应力束在i节点产生的竖向位移变形总和；

Σfgli——挂篮自身在自重作用状态下产生的变形，包括挂篮的非弹性变形；

fri——后序段对当前浇筑i节点产生的下挠值；

fxi——混凝土的收缩徐变在i节点引起的竖向变形值；

Δ——第i节点的误差调整值。

对于这个公式笔者认为计算较为精细，但也庸长繁琐，在施工中计算较为复杂、易出现计算错误。通过对萨莫拉大桥施工过程进行线形监控，笔者认为可以把此公式化繁为简，从而使施工计算简单，便捷。其公式可以改为Hi=H0+f1+f2+f3 +Δ调整值

式中：Hi——立模标高；

H0——设计标高；

f1——挂篮形变（通过挂篮预压试验得出）

f2——汽车与人群荷载引起的挠度（设计院计算提供）

f3——混凝土徐变后(包括各钢束张拉累积值，设计院计算提供)

Δ——调整值

此公式中最为重要的是调整值的确定，调整值通过对上一梁块进行测量监控，得出的数据与设计院提供的挠度表进行对比、分析、计算，下一块调整值的取值为本块调整值加上误差值的1/2。详见表-1：其中挂篮形变值为10mm，此段调整值为7mm。

表-1

由表中测量监控数据可以计算出第12块调整值：

Δ下段调整值=Δ本段调整值+（h沉降值-h设计挠度- f1-Δ本段调整值）×1/2=0.007+（0.050-0.030-0.010-0.007）×1/2=0.009m

由于混凝土收缩徐变是一个长期的过程，经过3-5年混凝土收缩徐变完成后，桥梁才不再发生明显变形，因而我们竣工时的梁面高程要按竣工标高进行控制与检测。桥面竣工标高并非设计标高，其公式为：竣工时标高H= H设计+f汽车+人群荷载+f收缩徐变后。立模标高、竣工标高、设计标高三者之间的关系见图-2

图-2

3.线形控制监测内容及方法

3.1线形控制内容包括：

⑴ 临时立柱的应力监测；

⑵ 主墩变位（垂直度）监测；

⑶ 主梁各节段施工标高的监测；

⑷ 主梁各节段平面位置的监测

⑸ 主梁各截面扭转变形的监测

⑹ 主梁整体线形的监测；

⑺ 预应力监测。

⑻ 温度监测。

3.2线形控制监测方法

3.2.1测点布置

挂蓝施工节段测点布置在距块件前段15cm处，横向分别布置2个挠度测点1、2，一个平面坐标测点3，为了保护两边测点不被破坏和挂篮的正常走行，将其布置在上悬臂板与其倒角的交点处。测点采用Φ18的钢筋，与翼板上下层钢筋点焊，并且保证竖直；钢筋露出混凝土表面2cm，头部磨平并涂以红油漆标记。见图-3

图-3

3.2.2观测时间与项目

为了尽量减小温度的影响，挠度的观测时间一定要安排在早晨太阳出来之前进行。箱梁每一节段悬臂施工过程中，下面6个工况要进行挠度测量和高程控制测量：

①挂篮就位立好模板；

②浇筑箱梁混凝土前；

③浇筑箱梁混凝土后；

④纵向预应力钢束张拉前；

⑤纵向预应力钢束张拉后；

⑥挂蓝移走后

同时，以下4个工况要进行平面中线位置控制测量，即：

①挂篮就位模板立好后；

②浇筑箱梁混凝土前；

③浇筑箱梁混凝土后；

④张拉预应力钢筋后。

以上测量工况，除对当前施工节段进行高程测量外，同时也对已施工的连续5个节段同时进行高程测量，以得到箱梁节段累计实际变形。若实际变形与设计图纸挠度表中数值误差大于2cm以上，平面中线位置差值大于1cm时，则需要从施工现场和数据文件两个方面查找产生差别大的原因，并上报设计院进行修改相应的设计参数文件，重新进行模型计算后，根据计算结果对下一梁段的使用数值进行修正，按上述步骤不断循环，直至悬灌梁段施工完毕。

4.线形控制目标

线形控制目标为成桥后桥梁线形符合设计要求，整个施工控制工作符合相应的规范要求。施工控制的主要指标如下：

（1）立模标高允许偏差：±10mm；

（2）合拢口两端相对高差控制在10mm 范围内；

（3）相邻节段相对高程误差不超过0.3%（附加纵坡）；

（4）轴线偏位：±10mm；

（5）同跨对称点高程差≤10mm；

5.线性控制注意事项

5.1严格控制混凝土容重，尽量使梁段混凝土各龄期的强度和弹性模量术指标与计算采用值接近，减少实际值与计算采用值之间的误差。

5.2严格控制预应力筋张拉力的准确度和张拉时混凝土的龄期要求(龄期达到5天以上且强度达到设计强度的90％以上)。

5.3保证挂篮预留孔位置准确。当预留孔位置偏差较大时，挂篮不好调甚至调整不到中线位置，因此必须提高各预留孔的准确度。同时为了防止振捣混凝土时移位，预留孔要用钢筋网固定。

5.4施工时对挂篮与滑道之间、滑道与梁顶混凝土之间的非弹性变形要重视，施工时加强观测，积累经验，消除影响。

5.5在悬臂灌注施工期间，尽可能减少梁顶面堆放材料、机具设备的数量。在悬灌即将结束时，梁体悬臂弯矩最大，必须严格控制施工荷载的对称，并对墩的变形加强观测。

6.线形控制成果

萨莫拉大桥于2013年7月28日合拢，完成底板束张拉后，全桥即基本成形，合拢精度平面位置误差X=5mm，Y=3mm，高程误差1cm，符合规范要求，合拢后的线形顺畅，与理论计算状态较好吻合，萨莫拉大桥线形监控工作顺利完成。

7.结语

在桥梁施工中，责任心是做好线形控制工作的第一要素，耐心学习、细心检查、精心施工、小心测量是大桥顺利合拢、竣工的必要条件。以上为笔者克服种种不利因素在萨莫拉大桥线形控制施工过程中所作的一些大胆探索，与同行们交流、探讨，以求在今后的施工工作中能够举一反三，使业务水平有所提升。

参考文件

1．JTG /T F50-2011，《公路桥涵施工技术规范》,北京：人民交通出版社，2011

2．周水兴、何兆益、邹毅松，《路桥施工计算手册》，北京：人民交通出版社，2001.

3. 《厄瓜多尔-萨莫拉大桥施工图》