大跨径PC混凝土连续梁悬臂施工仿真分析与线形控制

苗战涛　孙松　徐瑞霞

摘要：在桥梁悬臂施工工程中，线形控制至关重要，本文结合工程实例论述了大跨径PC混凝土连续梁桥的线形控制方法，并取得了预期的结果，该桥的成功经验可为类似桥梁的线形控制提供了可靠的借鉴。

关键词：PC混凝土连续梁桥；预拱度；线形控制；分段悬链线法

0 引言

预应力连续梁桥是100m～300m跨径的首选桥型，它具设计、施工技术成熟、体跨越能力大等优点[1]，预应力混凝土连续梁桥常采用悬臂施工（现浇和拼装）、满堂支架、顶推施工等施工方法，其中悬臂施工应用尤为广泛，为该桥型的首选施工方法，操作方便，施工技术成熟，且不影响桥下通航，但由于在施工过程中，由于受混凝土浇筑、挂篮移动、施工荷载、预应力张拉、混凝土收缩及徐变、温度、湿度等诸多因素的影响，往往会出现悬浇梁段的合龙误差较大和成桥线形与设计目标不相吻合等施工中必须认真解决的关键技术问题。本文结合工程实例提出了相应的线形控制的方法，利用该法得到的线形符合实际要求。

1线形控制的理论及方法

对于悬臂浇筑施工的预应力混凝土连续梁桥来讲，施工控制就是根据监测所得的结构参数真实值进行施工阶段仿真分析计算，确定出各个悬浇节段的立模标高，并在施工过程中根据施工监测的成果对误差进行分析、预测和对下一节段立模标高进行调整，以此来保证成桥后桥面线形、合龙段两梁端高程的相对偏差不大于规定值以及结构内力状态符合设计要求。

在预应力连续梁桥的施工过程中，及时对其加以调整，避免误差的累积。针对上述难点和关键点，施工控制中采用目前在桥梁施工监控中广泛采用的自适应控制方法来指导施工监控工作，其基本原理在于：通过施工过程的反馈测量数据不断更正用于施工控制的跟踪分析程序的相关参数，使计算分析程序适应实际施工过程，当计算分析程序能够较准确地反映实际施工过程后，以计算分析程序指导后续的施工过程。经过自适应过程，计算程序已经与实际施工过程比较吻合，因而可以达到线形与内力状态双控的目的。其基本步骤如下：

（1）首先以设计的成桥状态为目标，按照设计参数用施工过程跟踪分析程序确定每一施工步骤应达到的分目标。

（2）根据上述分目标开始施工，并测量结构的实际参数。

（3）根据实际测量的数据分析和调整各统计参数，以调整后的参数用施工过程跟踪分析程序重新确定以后各施工步骤的分目标。

（4）反复上述过程即可使跟踪分析程序的计算与实际施工相吻合，各分目标也成为可实现的目标，进而利用跟踪分析程序来指导以后的施工过程和必要的调整与控制。自适应控制法的基本原理如图1 2所示。

2 预拱度的设置

悬臂浇筑法施工桥梁通过立模标高来控制桥梁线形，立模标高计算公式如下：

式中： —i块段立模标高； —i块段设计标高； —i块段预抛高值； —挂蓝变形值。

其中预抛高值由施工预拱度和成桥预拱度组成，根据近几年来工程实践检验，后期混凝土收缩、徐变对中孔跨中挠度影响约为L/1000～L/1400（L：中孔跨径）。在施工预拱度的基础上，考虑成桥预拱度，主跨成桥预拱度在按L/1350+0.75d2（L为中跨跨径，d2为活载挠度）设置，边跨预拱度按中跨最大挠度3/8计算，边跨最大挠度在3/4L处。其余各点按余弦曲线分配。在中孔跨中fc确定后，边孔3/4L处成桥预拱度取中孔跨中成桥预拱度fc的3/8，边孔其余各点按余弦曲线分配。余弦曲线在墩顶两曲线连接处切线斜率为零，满足平顺要求，另外余弦曲线在L/4处预拱度为跨中预拱度1/2，与有限元计算吻合，故采用余弦曲线分配。

3工程实例

该桥横跨南水北调总干渠，是连接南北两岸的重要交通枢纽，桥梁全长652.886m m，为三跨变截面连续梁桥。主桥跨径组合为：60m+108m+60m=228m。主梁采用单箱双室直腹板断面，顶板宽度为22.5m，底板宽14m，悬臂长3.75m。主跨根部梁高6.2m，跨中和边跨直线段梁高3m，箱梁底板下缘按1.8次抛物线变化。

本文采用有限元专用程序MIDAS/Civil 2012对全桥进行三维建模。根据施工过程，全桥共划分88个单元，共划分为61个施工阶段和1个运营阶段。通过上述方法計算得出预抛高值，预抛高曲线

从上表可得，成桥状态下主梁线形与预计线形差值在-22～26mm之间，满足线形控制要求的测点（±20mm）占总测点数的92.9%，说明采用该方法进行线形控制，精度较高，满足工程要求。

4 结 论

自2012年10月该桥上部结构开始施工至2013年10月完成桥面铺装，整个施工过程未出现较大线形偏差，成桥线形满足精度要求，说明此方法的可行性，可为同类似桥梁的线形控制提供一定的参考价值。

参考文献：

[1]向中富.桥梁施工控制技术[M]. 北京：人民交通出版社，2003.

[2]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.

[3]范立础.预应力混凝土连续梁桥[M].北京：人民交通出版社；1999

[4]徐章生，李大鸣.预应力混凝土连续箱梁施工线形控制〔J].公路.2007，（5）：66-67.

[5]黄文峰，谢恩赞.桥梁施工控制的内容和方法[J]. 湖南交通科技. 2008（03）

[6]焦臣，罗波等.连续刚构桥悬臂箱梁施工控制[J]公路交通科技（应用技术版）.2006，（12）：110-116

[7]周敉，宋一凡，赵小星. 预应力混凝土桥梁悬臂浇筑的施工控制[J]. 长安大学学报（自然科学版）. 2005（06）