厦门高集海堤公路桥施工控制技术

陈圣辉

(厦门路桥工程投资发展有限公司 福建厦门 361026)

厦门高集海堤公路桥施工控制技术

陈圣辉

(厦门路桥工程投资发展有限公司 福建厦门 361026)

大跨度连续梁桥具有结构刚度大，整体性能好等优点，目前是国内高等级公路主要桥型之一。本文背景工程厦门海堤公路桥是一座70+120+70m的3跨预应力混凝土连续梁桥，采用悬臂浇筑法施工。该桥施工过程对主梁线形、内力实施控制技术，通过前进分析、后退分析并结合现场实测数据，不断调整预测结果状态，确保结构施工安全并顺利合龙。监测结果表明，桥梁合龙误差在1cm以内，实测应力与理论值吻合。

连续梁桥;施工控制;合龙

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连续梁桥具有结构刚度大，跨越能力强及行车舒适度好等优点。近年来，随着高等级公路建设的不断进行，大跨度连续梁桥成为了主要桥型之一。由于成桥后的连续梁桥属于超静定结构，其结构成桥内力与其施工方法，施工顺序等均有着相关关系。目前，常见连续梁桥的施工方法有支架法，顶推法，悬臂法及移动模架法等［1］。其中悬臂浇筑法是目前变截面大跨度预应力混凝土连续梁桥最常用的方法。

在悬臂施工过程中，每段连续箱梁总是要经过立模，混凝土浇筑，预应力张拉，挂篮前移等多道工序。因此，主梁结构标高位置也总是处于变化中。同时施工过程中的不确定因素也将对结构线形，内力等产生一定影响。例如浇筑混凝土方量不足，预应力张拉不够，临时荷载作用，温度变化等。这些都使得实际工作条件与设计理想条件产生较大的偏差。因此，施工过程中如果不加以控制，施工成桥后桥梁结构很有可能与设计要求产生较大偏差。

日本是最早将工程控制理论应用在桥梁工程管理中的国家。我国虽然对于施工控制技术研究起步较晚，但发展迅速。目前桥梁工程施工控制方法主要包括事后控制法、预测控制法、自适应控制法、最大宽容度法等［2］－［3］。

1 工程简介

厦门高集海堤公路桥主桥为70m+120m+70m的变截面预应力混凝土连续箱梁桥，如(图1)所示。主梁箱梁宽度为13.75m，底板宽5.8m，悬臂长度3.3m，梁高为3.2～7.2m，腹板厚度50～100cm，底板厚度为30～120cm，顶板厚度为30cm。箱梁绕设计高程点(内侧护栏同桥面铺装的交点)旋转形成桥面1.5%的横坡。

箱梁采用纵、横、竖三向预应力混凝土结构。体内预应力钢绞线采用低松弛高强度钢绞线，其抗拉强度标准值fpk=1860MPa，公称直径d=15.2mm，弹性模量Ep=1.95×105MPa，松驰率0.035，松驰系数0.3。预应力管道采用塑料波纹管成孔。

本段施工顺序采用对称悬臂浇注施工，共13块梁段。从14#、15#墩对称向两侧施工，在13#、16#墩上浇注边跨现浇段，先进行边跨合龙，再进行中跨合龙施工。

图1 厦门高集海堤公路桥总体布置图 单位:cm

2 施工控制方法

厦门高集海堤公路桥施工控制采用预测控制法，遵循施工→测量→识别→修正→预告→施工的方法，(图2)为施工控制方法流程图。施工过程中对结构实施现场测试跟踪，并将量测结果与计算成果进行分析对比，在出现误差时，分析误差出现的原因，并根据结构线形、应力、材料弹性模量、温度场等的现场实测数据，确定调整误差的措施，并调整以后的施工目标，确保桥梁结构施工安全并符合设计要求。

图2 施工控制方法流程图

3 施工控制结构分析

施工控制结构分析需通过理论计算。(图3)为采用MIDASCivil软件［4］建立的三维有限元计算模型，进行悬臂施工过程进行仿真分析。计算过程中考虑混凝土收缩、徐变的影响，以及结构体系温差和环境整体温度影响。全桥计算模型共105个节点，86个梁单元，其中主梁单元103个，主墩单元20个。模型中在13、16墩顶设置单向活动支座，14、15#墩顶与相应主梁梁底设置固定支座。

图3 结构整体计算模型

对于悬臂施工梁桥，后一块件是通过预应力钢筋与混凝土同前一块件相接而成，因此每个阶段都是密切相关的。分析各施工阶段及成桥阶段结构的外形必不可少。按施工先后顺序进行结构分析即为前进分析法。对于采用分段施工的连续梁桥需给出预抛高值，以满足线形的设计要求。仅采用前进分析法是无法保证成桥后的桥面线形达到设计标准，而需通过倒退分析法来完成预抛值的计算，但倒退分析又无法进行混凝土收缩徐变，结构非线性等计算。因此，厦门海堤公路桥进行施工控制结构分析时应结合前进分析、倒退分析、实时跟踪分析三种方法，不断调整结构线形，确保成桥后满足结构设计要求。

为了确保主梁合龙精度及成桥后结构线形，需要根据对各个施工过程进行准确的仿真计算，以确定主梁的预拱度。施工控制的预抛值应考虑各个施工阶段、二期荷载产生的累计竖向位移，以及成桥运营阶段由于车辆荷载、收缩徐变等引起的主梁竖向位移。关键施工阶段的主梁结构竖向变形值如(图4)所示，同时求算上述各累计竖向变形的反量即可为结构的预抛值。图中可见，在中跨跨中最大预抛值11.2cm，边跨跨中最大预抛值5.7cm。

(a)最大悬臂施工阶段

4 施工控制成果

本桥的施工控制在安全性满足要求的前提下，主要对结构变形、内力实施控制，同时又以线形控制为主，应力控制为辅。

如(图5)所示，每梁段端部顶板布设3个标高观测点。施工量测采用精密水准仪及精密水准尺进行实施。限于篇幅，(表1、表2)仅示出了部分监控成果，挂篮变形按1.2cm计入。从中可见，实施施工控制技术后，主梁各高程监测点实际线形与理论线形相差不大，最大偏差9mm，小于1cm，确保了结构安全与线形。

合龙块是结构从静定转换到超静定状况的纽带，合龙段的施工质量将直接影响施工控制质量及结构内力情况。相关规程也对合龙块两端标高差容许值进行了规定，不大于2cm。(表3)示出了本桥中跨跨中合龙误差。可见最大合龙误差值6mm，小于误差限值，线形控制成果较好。

同时施工控制过程中还布设7个应力监测截面，确保施工过程中结构安全。主要包括连续梁桥的悬臂根部、中跨跨中截面，边跨L/3截面。每个截面箱梁上各布置6个应变计，如(图6)所示。应变计采用混凝土埋入式振弦应变计。

限于篇幅，(图7、图8、表4)仅列出14#墩悬臂根部截面在L/4块施工、最大悬臂施工、中跨合龙等3个阶段的应力监测结果。其中图中工况1指混凝土浇注前，工况2指混凝土形成强度，工况3是第一批纵向预应力张拉后。图中数据表明，施工过程中，实测测点应力值均小于有限元计算的理论应力，且应力变化规律与理论值吻合。最大压应力值分别为－14.96Mpa，小于混凝土设计强度值 －22.4Mpa。可见，施工控制很好地确保了结构施工过程中的安全性。

图5 梁段高程监测点布置

图4 结构竖向变形及预拱度设置

表1 14#墩5#块(L/4)监测成果 单位:m

表2 14#墩8#块(3L/4)监测成果 单位:m

表3 中跨合龙误差 单位:m

图6 梁段应力监测点布置

图7 14#墩主梁悬臂根部截面5#块(L/4)施工阶段应力图

表4 中跨合龙14#墩主梁悬臂根部截面应力

图8 14#墩主梁悬臂根部截面最大悬臂施工阶段应力图

5 结论

厦门海堤公路桥施工过程中采取预测控制法对主梁线形、结构内力实施了控制，确保了结构线形与安全性。理论分析采用前进分析法、后退分析法，并结合现场实时量测，通过不断调整结构状况，保证了结构的顺利合龙，确保了成桥后结构满足设计要求。

监测数据表明，实施施工控制技术后，主梁各施工阶段梁段标高以及合龙误差均在1cm以下，线形与设计值吻合良好。同时施工过程中，结构实测应力小于有限元计算理论值，变化规律与理论值吻合，施工过程中最大压应力14.96Mpa，小于混凝土设计强度值，保证了施工过程中的结构安全性。

［1］范立础.桥梁工程(第二版)［M］.北京:人民交通出版社.2012.

［2］葛耀军.分段施工桥梁分析与控制［M］.北京:人民交通出版社.2003.

［3］徐君兰.大跨度桥梁施工控制［M］.北京:人民交通出版社.2000.

［4］桥梁工程软件MIDASCIVIL应用工程实例.北京:人民交通出版社.2011.

The construction control technology of Gaoji Haidi Road Bridge in Xiamen

CHENShenghui
(Xiamen road and bridge construction investment development Co.，LTD，Xiamen 361026)

Large continuous girder bridge is onemain bridge type of high road in China，with the high stiffness and integrity.Gaoji Haidi Road Bridge is a three－span prestressed concrete continuous girder bridge，with the span of70+120+70m.During cantilever construction phase，the elevation of the girder and the stress of the structure aremonitored and controlled.Based on the theoretical analysis by forward processmethod and backward processmethod and the field observation data，the bridge＇s status is forecasted and adjusted.The control results show the precision in closure is within 1cm and the rules ofmeasured are comparatively close to their calculated values.The construction technology ensures the safety of the structure and the closure precision.The research results can be also set as references for other similar bridges.

Continuous Girder Bridge;Construction control;Closure

U445

A

1004－6135(2015)11－0088－04

陈圣辉(1979.4－ )，男，工程师。

2015－08－27

陈圣辉(1979.4－ )，男，工程师，主要从事工程管理方面的工作。