高速铁路支架现浇连续梁线型控制技术

王建中 西安铁路职业技术学院

规划浐霸快速路连续梁位于郑西高速铁路浐灞特大桥 DK102＋170.9～DK102＋332.5(B389 号墩～B393 号墩)段,一联四孔 (32＋48＋48＋32)m预应力混凝土双线连续箱梁。该段位于直线地段上,设计坡度为-4.843‰,该梁全长161.5 m,梁体总重5 478 t。在DK102＋252.42处与规划浐灞快速路斜交103°59′。箱梁为单箱单室、斜腹板、变高度、变截面结构,箱梁顶宽12 m,底宽5 m～5.5 m。中支点梁高4.05 m,线路中心线及底座板范围梁高4.115 m;跨中8.4 m直线段,边跨12.95 m直线段,截面中心处梁高3.05 m,线路中心线及底座板范围梁高3.115 m。梁底下缘按二次抛物线变化,边支座中心至梁端0.75 m。全梁在端支点、中跨跨中及中支点处共设7个横隔板,横隔板设有孔洞,供检查人员通过。全梁采用悬臂浇筑法施工,边跨梁长32.8 m,分为8个梁段,中跨梁长48 m,分为13个梁段,B390号,B391号和B392号墩顶各设一节0号梁段,全梁共45个梁段。

线型控制的基本原理是：根据计算提供梁体各截面的最终挠度变化值 (即竖向变形)设置施工预拱度,据此调整每块梁段模板安装时的前缘标高。

1 线型控制的实施方案

本桥为预应力混凝土连续梁桥,在施工过程中必须对该桥主梁及拱肋的挠度、应力等施工控制参数做出明确的规定,并在施工中加以有效的管理和控制,以确保该桥在施工过程中的安全,并保证在成桥后主梁线型符合设计要求。对于分阶段悬臂浇筑施工的预应力混凝土连续梁来说,施工控制就是根据施工监测所得的结构参数真实值进行施工阶段计算,确定出每个悬浇阶段的立模标高,并在施工过程中根据施工监测的成果对误差进行分析、预测和对下一阶段立模标高进行调整。监控的主要内容有：使用空间分析软件Midas6.71,对桥梁撑,设置在常水位标高的位置(H=48.5 m)。抽水堵漏：当钢板桩锁口不密,个别桩入土、入岩深度不够及桩尖被打卷、打裂等情况时,应进行堵漏。锁口不密的漏水可在抽水后以板条、棉絮、麻绒等在桩内侧嵌塞,或在漏缝外侧水中撒下大量炉渣与木屑或谷糠等随水夹带至漏缝处自行堵塞。堰脚漏水时,由潜水工探索找出漏水位置,采用在堰外漏水处清除松散渣土,用水下混凝土的办法进行堵漏,也可采用水下混凝土封底的办法。钢板桩围堰形成后,采用高压水泵和水力吸泥机,清理基础基底至设计标高以下1.5 m,采用水下混凝土封底形成承台基坑,封底厚度1.5 m。钢板桩的清除及整理：水中墩承台、墩身施工完毕后,即可拆除钢板桩,利用水上浮吊设备配合振动打桩锤进行钢板桩的拔除,钢板桩拔桩前在堰内注入高出堰外水位1 m～1.5 m的水位,利用堰内水压力使桩壁与水下混凝土脱离。

钢板桩围堰施工由于地质情况及施工水位千变万化,错综复杂,基础施工时不可预料因素太多,需具体问题具体分析计算,不同情况区别对待。浐灞特大桥7号墩钢板桩围堰由于针对不同的水位情况,采取了相应的施工措施,有效的完成了深水区大直径深桩及承台基础的施工,将事故苗头消灭在萌芽状态,保证了工程施工质量,为特大桥工程合同工期奠定了坚实的基础,同时为深水区钢板桩围堰施工创出了新路,积累了丰富的经验,为以后同类工程施工提供帮助。结构的各施工阶段及成桥状态通过正装计算,得到准确的理论数据,为倒装计算提供依据。以正装计算结果为基础,使用Mi-das6.71软件对结构进行空间倒装计算,得到各施工阶段的控制数据理论值：梁段立模标高。箱梁施工挠度观测与立模标高控制过程为"施工→测量→预测→识别→调整→预告→施工"的循环过程。具体流程为：前期结构分析计算→预告主梁标高→施工→现场数据采集→设计参数误差识别→设计参数误差预测→立模标高分析调整→预告下一段立模标高。预拱度的设置应根据挠度的数值确定,影响挠度的数值有：混凝土自重、挂篮自重、挂篮变形、预应力张拉及预应力的损失、混凝土的收缩、徐变等。立模标高的确定和调整：大跨度连续梁桥的线型和合龙精度主要取决于施工过程中挠度的控制。当本梁段完成后的前端标高出现偏差时,应在其后的两个梁段内将其消除。处理方法为：先将本梁段的标高偏差反号平分,再将平分值加进两个梁段立模标高中。

2 连续梁施工挠度的计算

2.1 计算依据

（1)混凝土弹性模量,前期结构计算按照规范取值,在施工过程中根据试验结果确定,混凝土的弹性模量的测试应采用现场取样的方法分别测定混凝土在3 d,7 d,28 d龄期的弹模值;（2)预应力钢绞线弹性模量,按照现场取样试验结果采用;（3)恒载按设计图提供的尺寸,并根据施工现场采集的混凝土容重等参数进行必要的修正;（4)混凝土收缩、徐变系数,按照规范采用;（5)材料热胀系数,按规范取值;（6)施工临时荷载,现场进行统计,尽量减少材料等的堆放;（7)测量梁体顶、底板温差。

2.2 计算步骤

采用软件Midas6.71进行模型建立和计算。建模过程分：设定建模环境,定义材料,定义横断面、变截面,建立节点单元,建立边界条件,建立钢束坐标、输入钢束,计算挂篮荷载、钢束张拉、加载,建立荷载组、结构组,建立施工阶段,计算分析结果,输出计算结果等步骤。

2.3 线型监测

（1)监测要求。a.根据确定的立模标高控制模板各部分标高;b.钢筋绑扎前,调整模板标高,钢筋绑扎后,对模板标高进行复核;c.在每阶段的上部埋设5个钢筋头作为监测点，埋设后的钢筋头必须保持稳定不下沉,避免浇筑过程中发生相对挠动。（2)测量监测点。监测点钢筋头需要进行磨圆处理,外露长度控制在1 cm以下,以避免对施工的干扰。（3)测量步骤要求。a.混凝土浇筑前：测量梁底模标高H0,梁面钢筋头标高V,算出钢筋理论外露长度,D0=V-H0-H(截面高);b.钢束张拉前：测量钢筋头标高V1,梁顶标高H1=V1-D0;c.钢束张拉后：测量各钢筋头标高V2,梁顶标高H2=V2-D0;d.下一段施工时循环上述（1),（2),（3)测量步骤(每一测量步骤同时需要对前各阶段监测点进行测量记录)。（4)数据分析。在确定立模标高时,需要将立模标高和浇筑后的标高同时给出。浇筑混凝土后测量计算当前阶段的下挠值,与理论计算值比较,发现偏差大于1 cm时需要分析原因,并在下阶段立模标高时进行调整。（5)数据统计。各阶段、各步骤的实测标高汇总在一个表格,计算实测与设计的偏测值,最终得出成桥的线型结果。

2.4 合龙线型控制

（1)温度线型测量：选择3个阶段连续测量一天不同时段的标高值,观测已浇筑梁段随温度变化的情况,即温度与线型的变化,从中得出规律,整理出温度应力曲线,为合龙高程控制提供设计依据。（2)合龙段的高程测量：以下六种工况：a.临时支撑约束解除后;b.浇筑混凝土前;c.浇筑混凝土后;d.张拉部分预应力钢束后;e.劲性骨架解除后;f.张拉完所有预应力钢束后测量合龙段前后各梁段的标高。

3 结束语

本文结合规划浐灞快速路32＋48＋48＋32连续梁悬臂施工的线型控制,对影响桥梁线型的诸多因素进行分析。得出结论：对于连续梁施工的线型控制,挂篮变形的控制是关键;混凝土的收缩徐变影响也相当重要。因此,施工监控环节在大跨度预应力混凝土连续梁桥的建设中是必须的,是一项技术系统工程,施工监控的项目组织应和项目的施工组织计划协同制定,在充分分析设计数据的基础上,科学合理的制定监控方案,采集关键的必要数据,采用预测控制的方法有效指导施工。通过对关键部位和重要工序的严格检测和控制,准确给定和及时调整梁端立模标高和中线位置,优化施工方案和施工工艺,简化施工流程,确保合龙精度,使成桥后的结构线型满足设计要求。