预应力混凝土连续梁桥线形监控

魏善军

（中铁十七局集团第六工程有限公司 福建福州 350011）

预应力混凝土连续梁桥线形监控

魏善军

（中铁十七局集团第六工程有限公司 福建福州 350011）

目前大跨连续梁桥施工普遍采用悬臂浇筑法，随着施工阶段的进行，结构的内力及变形将会不断发生变化。为保证桥梁顺利合龙、成桥后线形平顺以及运营阶段行车安全，需要进行必要的线形监控。本文结合泉州北迎宾大道拓宽改造（一期）工程万虹路跨线桥（38.5+68+38.5）m预应力混凝土连续箱梁桥，简要介绍了线形监控的目的、原理和流程，通过模拟桥梁施工全过程，得出计算预抛高，并与实测值进行比较，在施工过程中及时适当的进行调整，结果表明，梁顶高程误差基本可控制在±5mm之内，桥梁线形较为理想。

连续梁；线形监控；预抛高；悬臂施工

自20世纪60年代悬臂浇筑法引入我国以来，由于其不影响下方船舶或车辆的正常通行，因此被广泛应用于预应力混凝土连续梁桥建设中。施工节段的不断增加导致连续梁成桥后的线形和受力分布状态趋于复杂，因此，线形监控工作必不可少。连续梁施工时的影响因素众多（如温度、挂篮移动、混凝土收缩徐变、人员机具等），因此，根据现场实测数据建立符合工程实际的有限元模型是整个监控工作的重点。

1 工程概况

泉州北迎宾大道拓宽改造（一期）工程万虹路跨线桥为预应力混凝土连续箱梁桥，全长473m，其中左幅第一联长145（38.5+ 68+38.5）m，采用悬臂浇筑法施工，截面形式为单箱四室，中墩处梁高3.8m，跨中梁高1.8m。万虹路跨线桥箱梁顶宽12.5m，梁底宽从5.926m变化至7.065m。顶板厚22～55cm；底板厚22～ 62.5cm，支点取87.5cm；腹板厚30～65cm，支点厚115cm。箱梁仅在支点处设横梁；中支点横梁厚200cm，边支点横梁厚100cm；梁底按二次抛物线变化。

桥梁采用对称悬臂浇筑法进行施工。主跨1/2长度内共分9个节段，其中0#节段长7m，1#～3#块长3.2m，4#～8#块长3.98m，中跨合龙段长2.0m。悬臂施工节段最大重量为102.9t。边孔在两岸均设置3.95m长的等截面支架现浇节段，边跨合龙段长1.5m，设计图纸中明确要求施工挂篮荷载≤55t。

2 预应力混凝土连续梁桥施工控制计算

根据（38.5+68+38.5）m连续梁施工图，对全桥结构建立能反映施工荷载的有限元模型，对该桥进行了正装分析，得到各阶段主梁变形状态。模型中根据悬臂施工梁段的划分、支点、跨中、截面变化点等控制截面将全桥划分为57个节点和56个单元，计算模型如图1所示。施工模拟过程包括各个梁段湿重的施加、预应力张拉、挂篮前移、边跨合龙、中跨合龙、体系转换、全桥张拉、二期恒载等。

图1 全桥计算模型

2.1 计算参数取值

（1）混凝土

主梁采用C50混凝土，其弹性模量为3.55×104MPa，容重为26kN/m3，极限抗压强度为50.0MPa，极限抗拉强度为3.5MPa。环境相对湿度70%，混凝土平均加载龄期按10d计，收缩徐变按十年考虑。

（2）预应力钢束

纵向钢束锚下张拉控制应力按照管道摩阻系数μ=0.23，管道偏差系数k=0.0025，一端锚具回缩6mm，松弛损失、收缩徐变及其他各项损失按《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）计算。锚圈口及喇叭管产生的应力损失需补偿的张拉力根据现场试验确定，在任何情况下该项损失值均不得超过0.05fpk。

（3）恒载

包括结构及附属设备自重、预加力、混凝土收缩徐变等影响；其中桥面附属设施二期恒载集度为75kN/m。

（4）活载

设计活载：公路-Ⅰ级。

（5）施工临时荷载

挂篮重（含施工机具、人员等）对前锚点的力矩为825kN·m计算。

2.2 计算流程

（1）悬臂浇筑阶段：浇筑阶段共分8个阶段进行，分别为0#块施工、1#块施工…8#块施工，其中每个阶段又分三步进行，分别为浇筑混凝土、预应力张拉、移动挂篮，每个施工阶段持续时间为14d；

（2）合龙阶段：按照先边跨后中跨的顺序进行，边跨合龙段按12d时间计算，中跨合龙段按12d进行模拟；

（3）二期恒载：按照施工设计图纸，考虑桥面附属设施二期恒载集度按75kN/m计算，以及10年的收缩徐变。

3 施工过程线形监控

计算出各节段理论立模标高之后，结合现场实测数据对后续浇筑节段的立模抛高和理论标高进行动态调整，以减少后续浇筑阶段的误差。

3.1 高程测量

（1）高程测量一般选在早上5：30～6：30，这个时段的气温最接近年平均气温；

（2）在桥梁各节段顶面布置五个测点，如图2所示。为防止测点遗失，预埋短钢筋做标识；

图2 高程测点布置图

（3）在施工过程中测量3个工况下的标高：混凝土浇筑前、混凝土浇筑后或预应力钢束张拉前、预应力钢束张拉后。

3.2 成桥阶段累积位移

（38.5+68+38.5）m连续梁成桥阶段累计位移如图3所示，图中示出了成桥阶段即桥面铺装后和收缩徐变10年后的累计位移。

图3 （38.5+68+38.5）m连续梁累计位移图

3.3 活载位移

公路-I级荷载作用下箱梁向下的位移如图4所示。

图4 10.5倍公路I级静活载作用下箱梁最大竖向位移

3.4 施工过程中立模标高的确定

在主梁的悬臂浇筑过程中，梁段立模标高的合理确定，是关系到主梁线型是否平顺、是否符合设计要求的一个重要问题。如果在确定立模标高时考虑的因素比较符合实际，而且加以正确的控制，则最终桥面线型较为良好。

立模标高并不等于设计桥梁建成后的标高。一般要设置一定的预抛高，以抵消施工中产生的各种变形（竖向挠度）。其计算公式如下：

式中：Hlmi——i位置立模标高；

Hsji——i位置设计标高；

Σf1i——由梁段自重在i位置产生挠度总和的预抛值；

Σf2i——由张拉各预应力在i位置产生挠度总和的预抛值；

f3i——混凝土收缩、徐变在i位置引起挠度的预抛值；

f4i——施工临时荷载在i位置引起挠度的预抛值；

f5i——二期恒载在i位置引起挠度的预抛值；

fhz——0.5静活载在i位置引起挠度的预抛值；

fgl——挂篮变形值的预抛值。

其中挂篮变形值根据挂篮加载试验在施工过程中加以考虑，Σf1i、Σf2i、f3i、f4i、f5i、fhz在前进分析和倒退分析中已经加以考虑。根据上述计算式和监控分析，可以计算出各梁段的预抛高（相对于设计标高），如图5所示。

图5 不考虑挂篮变形的梁体预抛高值

图5中预抛值计算结果不包括挂篮变形，施工中计入挂篮变形对预抛值进行修正，预抛值按照收缩徐变10年后累计位移。

3.5 监控结果

经各节段梁顶立模标高数据汇总分析（表1），S1墩侧梁底立模标高施工误差平均值为0.2mm，标准差为1.728mm；S2墩侧梁底立模标高施工误差平均值为-0.13mm，标准差为2.023mm。万虹路跨线桥在边跨合龙前的梁顶高程误差基本可控制在±5mm之内，且误差分布为波动状态，始终没有发散趋势。可见高程误差十分稳定，说明对于该座桥梁在全桥张拉阶段的预测较为准确，施工监控较为成功，整个桥梁线形较为理想。

表1 合龙前标高汇总表

4 结束语

通过对全桥结构建立能反映施工荷载的有限元模型，施工过程中的有效监控，根据实测数据及时调整立模标高，整理监控数据表明桥梁总体线形较为理想。本文通过万虹路跨线桥工程实例对预应力混凝土连续梁桥线形监控的流程进行了简要的介绍，并将计算值与实测值进行对比，结果表明计算数据能够与实测数据吻合良好，证明计算结果的可靠性，可为同类型桥梁的施工监控提供参考。悬臂浇筑法在我国已有较为成熟的发展，线形监控是保证成桥线形平顺和受力状态合理不可或缺的手段，在实际工程中应得到应有的重视。

[1]徐君兰.大跨度桥梁施工控制[M].北京：人民交通出版社，2000.

[2]雷俊卿.桥梁悬臂施工与设计[M].北京：人民交通出版社，2000.

[3]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.

[4]范立础.预应力混凝土连续梁桥[M].北京：人民交通出版社，1988.

U445.4

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1673-0038（2015）24-0297-03

2015-5-20