城际铁路连续梁桥挂篮施工线形测量控制研究

张华，岑柱江

（中铁二局第三工程有限公司，成都 610036）

0 引言

随着社会的进步和经济的快速发展，预应力混凝土连续梁桥的发展也取得了辉煌的成就。对于连续梁桥跨越江河、深谷等，采用挂篮悬臂浇筑法施工最为方便。由于悬臂施工方法方便，结构受力性能好，跨度大，结构变形小，桥面伸缩缝少，道路行车平稳，结构外形美观，后期维修量少，结构抗震性强以及整体性优势，这种类型的桥梁已广泛用于公路、铁路、市政等行业。

韦登超、张华丽等[1-3]总结介绍了预应力混凝土连续箱梁在悬浇施工中采用的测量控制方法、技术；周世烽、徐建等[4，5]结合大跨度桥梁工程，介绍大跨径预应力混凝土连续梁桥悬浇法施工的测量工作，包括箱梁悬浇施工的主要控制精度、测量要求及全程中的线性控制和变形监测；陈献军、彭健等[6-9]结合工程实例，介绍了挂篮挠度计算方法，对连续刚构桥挂篮悬挂施工测量和变形控制要点进行了探讨，可对同类型工程起到参考作用。

而采用挂篮悬臂施工的桥梁，对其施工线形及成桥线形必须进行监控。在悬臂施工阶段，线形控制是通过施工测量采集数据，进行对比分析实测值与理想值的偏差，使其偏差控制在规范允许的误差范围内。

文中结合金义东市域轨道交通工程跨城中西路立交桥（30+50+30）m 连续梁桥施工为例，介绍预应力混凝土连续梁桥悬浇法施工的线形测量控制。

1 工程概况

图1 跨城中西路连续梁桥总体布置图（单位：m）

图2 箱梁横断面布置图（单位：cm）

跨城中西路（30+50+30）m 连续梁悬灌施工设计0#块长为10m，悬灌梁段长度为3.5m 和4m，边跨现浇段长度3.93m，边跨及中跨合拢段长度均为2m，一个“T”构共有10个悬灌梁段，2个不对称现浇段和3个合拢段。预应力只有纵向预应力筋。

2 有限元模型建立

根据设计图纸，采用桥梁专用有限元软件Midas civil 进行建模计算分析。整体模型采用空间梁单元模拟，共划分83个节点，82个梁单元。跨城中西路（30+50+30）m 三跨连续梁桥有限元计算模型见图3。

图3 跨城中西路连续梁桥有限元计算模型

3 悬浇施工监控立模标高计算

按照设计图纸和施工组织方案，建立有限元模型并划分施工阶段步骤，在相应施工阶段激活或钝化单元、边界、荷载，从而会计算出每个悬臂施工阶段的累计变形和内力及最终成桥状态的变形和内力。模型会计算出各个悬臂施工阶段的累计变形，即计算所得的预抛高。

立模标高为：

式中，Hlm为立模标高；Hsj为设计标高；Hypg为计算所得的预抛高值；fg1为挂篮变形值。

4 悬浇施工线形测量控制

为了保证桥梁成桥后的线形与设计线形一致，必须进行施工线形控制。线形控制包括高程控制和轴线控制。

4.1 悬浇施工高程控制测量

4.1.1 线形控制流程

基于模糊理论的评价模型通过权重计算，构建评语集，构建评价矩阵，模糊评价四个过程，对定性的指标进行评价，有效防止主观判断引起的误差，弥补了信息化只能进行主观评价的缺陷。

施工线形控制是一个施工-测量-识别-修正-预测-施工的循环工程。施工过程线形控制是以确保施工过程主梁结构的安全为最基本的原则，首先在确保施工过程桥梁安全的前提下，再对主梁进行各个悬臂施工过程的线形控制，从而使主梁最终成桥线形满足设计线形要求如图4 所示。

图4 主梁线形控制流程

4.1.2 主梁0#块基准点布置

布置0#块件高程观测点是为了控制顶板的设计标高，同时也作为后续各个悬臂浇筑节段高程观测的基准点。0#块件布置3个基准点，并应根据施工进度及时联测见图5。

图5 0#块高程测点布置（单位：cm）

4.1.3 主梁各节段标高观测点布置

0#块及每个节段截面高程测点各设5个测点，对称布置在悬臂板与腹板的交接点，离块件前端20cm，测点露出混凝土面2cm。

每施工节段设一个测试截面，梁底设3个观测点（底-西、底-中、底-东）。翼板设2个观测点（翼-西、翼-东）。测点布置见图6～图8。

图6 测点平面布置（单位：cm）

图7 梁体高程控制测点横向布置（单位：cm）

图8 梁体高程立模及顶板控制测点横向布置（单位：cm）

4.1.4 挠度观测时间及周期

为了尽量减少温度的影响，线形标高的观测时间尽量是在早上9:00 及下午16:00 以后时间段来完成。在每个悬臂施工阶段过程中，需要对挂篮移动定位、混凝土浇筑后、预应力钢束张拉后3个工况进行主梁悬臂前端标高数据测量。

考虑工程进展快，时间紧。这3 种工况能够涵盖TZ324-2010 中5.3 线形控制提到的6 种工况：混凝土灌注前即挂篮走行后；混凝土灌注后即预应力筋张拉前；预应力筋张拉后即挂篮走行前。

4.2 悬浇施工轴线控制测量

测点布置：利用标高观测点的中间测点。测量方法：使用全站仪和钢尺等，采用测小角法或视准法直接测量其前端偏位。测量频率及时间：每施工一个节段后观测节段的测点的坐标。

4.3 挂篮预压试验测量

在挂篮底模分配梁安装完成后，进行静载试验，消除挂篮在加载状态的非弹性变形并测量挂篮的弹性变形，以便合理设置悬臂浇注梁段的立模标高。挂篮静载试验荷载取值应为施工中挂篮受力最大施工荷载的1.2 倍（位于1#节段）见图9、图10。

图9 挂篮预压侧面示意图

图10 挂篮预压横断面示意图

预压方法采用预压块堆载，按照1#段梁段（1#段为悬浇段最重梁段）自重的20%、40%、60%、80%、100%和120%分3 次加载。压重前先在底模主要受力位置上布设观测点，并测量其标高和平面位置。压重的先后顺序按照混凝土的浇注顺序进行，先浇注的部位先压重，后浇注的部位后压重，每级加载完毕1h 后进行变形观测，测量挂篮变形值。挂篮预压荷载全部加载完成后，每隔1h 测量一次每隔测点的变形值，连续预压4h，当最后测量时间段的两次变形量之差小于2mm 时即可结束。卸载后再次测量标高，根据加载前和卸载后的标高计算挂篮的变形量，作为预拱度设值的依据。

5 线形控制结果分析

在中跨合龙段合龙完成后，桥梁的成桥线形也最终确定。全桥合龙后，对全桥进行通测，实测成桥线形与理想成桥线形数据汇总如表1 所示。实测成桥线形与理想成桥线形偏差对比如图11 所示。

表1 成桥底板实测线形与理想线形数据对比 m

图11 成桥线形与理想线形偏差对比图

根据表1 数据分析可知，结构在合龙过程及成桥阶段表现出的变形状态与理论计算及设计、监控要求基本一致，边跨合龙段及中跨合龙段两端底板标高偏差在15mm 以内；成桥底板实测线形与理想线形偏差都是控制在10mm 以内，实测线形与成桥线形相吻合，满足规范误差要求。

6 结语

文中以城际铁路跨城中西路连续梁桥施工线形监控为背景，通过现场测量技术，对桥梁施工线形控制测量进行研究，保证了桥梁顺利合拢，加快了施工进度。得出了如下结论：

（1）实测线形与成桥线形相吻合，误差控制在10mm 以内，满足规范误差要求，表明桥梁监控是成功和有效的。

（2）通过施工测量技术，保证了桥梁施工线形平顺，节省了工期，加快了施工进度。