预应力砼连续梁桥的线形控制

刘伟竹

（山西省公路工程质量检测中心，山西 太原 030006）

七甲坡一号大桥是位于晋济高速公里十标的一座大桥。主桥是左右分离的,左幅上部结构为（35+65+2×115+65）m，右幅为（65+115×2+73）m预应力钢筋混凝土变截面单箱单室连续刚构。箱梁顶面宽度为11.75 m，底面宽为6.25 m。箱梁0#段梁高为7 m，跨中梁高为2.50 m。主桥上部箱梁施工采用挂篮悬臂浇筑法施工，各单“T”箱梁除0号块及边跨采用支架现浇外，其余均为悬臂浇筑，左右幅主跨均分为16段浇筑。

1 线形控制的目的

采用悬臂浇筑施工梁桥的成桥线形是否能满足设计要求，是桥梁建设者非常关心和必须解决的问题，线形控制的目的就是确保箱梁最终线型符合设计要求。

对于悬臂施工的预应力砼连续箱梁桥结构来说，线形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的仿真分析，确定出每个悬臂浇筑阶段的立模标高，此立模标高调整包括两个方面：一是桥梁整体受力考虑的预拱度；二是块段浇筑施工过程中预拱度的调整，同时在施工过程中根据施工监测的成果对误差进行分析、预测和对下一立模标高进行调整，即施工—观测—分析—调整—施工的循环过程。从而保证成桥后桥面线型、合拢段两悬臂端标高的相对偏差不大于规定值。

2 线形控制的基础工作

2.1 挠度观测

挠度观测资料是控制成桥线型最主要的依据，根据以往的经验，在每个施工段的断面上布置6个高程观测点，分别在底板的两侧腹板根部和中点，以及顶板的两侧腹板和中点,这样既可以测量箱梁的挠度，同时亦可以观察箱梁是否发生扭转变形。在施工过程中，对每一截面混凝土浇筑前后、预应力钢筋张拉前后的标高进行观测。以便了解各点的挠度和箱梁曲线的变化历程，保证箱梁悬臂端的合拢精度和桥面线型。

2.2 悬臂施工的挠度计算

在桥梁悬臂施工的控制中，最困难的任务之一就是施工挠度的计算与控制。下面列出悬臂桥梁施工时结构的总挠度计算公式（包括短期弹性挠度和已发生的徐变挠度变形）：

式中：f1：扣除预应力损失后的预加力产生的上拱度；

f2：梁段自身静载（即一期恒载）产生的下挠度；

f3：悬臂施工时的临时施工荷载产生的下挠度；

f4：混凝土随龄期增大的徐变系数。

对于桥梁长期荷载作用下的总挠度的计算，还必须考虑二期恒载和活载的作用所产生的挠度，计算公式为:

式中：f1：二期恒载产生的下挠度；

f2：静活载作用下产生的下挠度；

f3：混凝土徐变系数终值。

综合考虑各种因素后，将各影响参数输入软件中，由软件自动算出各施工阶段每一梁段的挠度，合拢时的挠度、合拢后二期恒载作用下的挠度、以及活载作用下的挠度。

在计算过程中，砼的弹性模量、砼的容重、钢束的力学性能参数、挂篮的自重均根据现场实测的数据取用，其他的计算参数均按规范取值。在进行挠度计算时，对梁段自重及钢束张拉时产生的挠度进行了修正。

2.3 施工阶段立模标高的确定

在主梁的悬臂浇筑过程中，梁段立模标高的合理确定，是关系到主梁的线型是否平顺、是否符合设计的一个重要问题，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，则最终桥梁线型较好。否则，最终桥面线型会与设计线形有较大的偏差。

众所周知，立模标高并不等于设计中桥梁建成后的标高，总要设置一定的预拱度，以抵消施工中产生的各种变形（挠度）。其计算公式如下：

式中：Hlmi：i节段的立模标高（节段上某确定位置）；

Hsji：i节段设计标高；

fz：混凝土浇筑后i节段的总挠度，包括自重和预应力产生的综合挠度（软件自动算出）；

fgli：i挂篮的变形值；

fyg：预拱度；

fc：通过对投入使用的相似桥型的观测统计出的后期挠度在i节段的分配的经验参考值；

fzf：在接近合拢段的某一节段（也可能就是合拢段的相邻段）的预计挠度在i节段的分配值。

其中，挂篮的变形值是根据挂篮加载试验，综合各项测试结果，最后绘制出挂篮荷载——挠度曲线，进行内插而得。此立模标高计算公式简单、概念清楚、使用方便，而且实际使用效果很好。

预计标高的计算公式:

式中：Hyji：i节段预计标高。

2.4 数据分析

（1）数据分析时，以箱梁腹板顶测面的数据为准。

（2）为了精确地消除篮的塑性变形，均进行了预压，以试验结果作为依据，采用内插法得到挂篮在各节段的弹性变形值。

（3）理论标高和实测标高误差为20 mm左右，理论值和实测值误差不大,则在施工不需要调整立模标高，给施工带来了很大的方便。也更好地说明立模标高的计算模式合理，具有很强的实用性。

表1以左幅3#墩块段部分立模高度数据为例:

表1

（4）由预应力混凝土引起的挠度计算值与实测值相差较接近，而由浇筑混凝土引起的挠度计算值与实测值相差较大。这表明箱梁预应力施加是有效的，达到了设计的要求；而浇筑混凝土后实测挠度偏大主要有以下原因：挂篮系统存在有残余塑性变形、模板系统存在有塑性变形、测量误差、成型箱梁顶面未达到设计尺寸、计算参数的取值等。

（5）合拢时合拢段两侧相对竖向误差不得大于2.5 cm；横向偏差不得大于1.5 cm。在单T完成前应提早做好边跨和中跨的合拢准备工作。以便单T完成抢先合拢边跨和中跨，在有可能时宜将长悬臂和边、中跨合拢避开大风季节。在梁段施工过程中出现大风预报应停止施工，并使两悬臂端不得出现不平衡荷载，且应确保挂篮的牢固性。

3 结束语

通过七甲坡一号桥悬臂施工法的施工和施工控制的实践，笔者总结了以下几点心得和体会：

（1）笔者个人认为，梁的总挠度还应在此基础上加上一个从较多类似桥型实践检测和统计出的挠度经验值，对计算值进行一下修正,这样会更接近实际情况,更有利于施工控制。因为从全国多数类似桥型的挠度观测统计数据来看，即便是在经过标高调整后，箱梁还是会在随后的使用当中进一步下挠，所有笔者觉的还是要加上一个经验值来修正为好。

（2）合拢时合拢段的相对高差如在5 mm以内，则合拢时不需要进行压重和纠偏。完全可以保证成桥后桥面线型平顺，与设计相吻合。

（3）立模控制确保了施工过程中结构的可靠度和安全性，保证了桥梁变形、梁段的挠度变化状态符合设计要求。

（4）立模标高计算公式要概念清楚、方便使用，而且实际施工中理论标高和实际标高误差不能太大，从而能有效准确地指导施工。