连续刚构桥梁施工线形控制方法

余　舟，韦　伟

(1.广西交通科学研究院，广西　南宁　530007；2.广西壮族自治区罗城公路管理局，广西　河池　546400)



连续刚构桥梁施工线形控制方法

余舟1，韦伟2

(1.广西交通科学研究院，广西南宁530007；2.广西壮族自治区罗城公路管理局，广西河池546400)

余舟(1988—)，硕士，主要从事桥梁检测、设计加固工作；

韦伟(见第45页)。

摘要：文章分析了预应力混凝土连续刚构桥在施工中线形控制的各项组成内容，提出了相应的计算方法及控制上的优化措施，并结合某高速公路桥梁实际情况进行控制分析，取得了较好的线形控制效果。

关键词：连续刚构桥；悬臂施工；线形；控制方法

0引言

在我国，梁桥是一种极为常见的桥型，其中预应力混凝土连续刚构桥本着跨越能力大、行车顺畅、养护简便、造价较低等一系列优势，常见于各高速公路项目上。预应力混凝土连续刚构桥是在预应力混凝土连续梁桥和T型刚构桥基础上发展起来的墩梁固结的一种新型结构，由于其自身特点，多采用经济合理的自架设体系施工法。节段数量较多、工期相对较长、施工过程中受到影响的因素较多等难点，都是自架设体系施工方法在施工过程中需要克服和解决的。

在桥梁的悬臂施工中，累计挠度的计算和分析处理是极为重要的一环，它不仅影响到桥梁合龙的精度，而且影响到成桥线形与设计线形的吻合程度，更甚至影响到桥梁成桥运营后若干年内病害出现的情况。科学合理地在施工过程中对桥梁线形加以控制，保证桥梁顺畅地进行合龙，避免合龙过程中出现的强制合龙产生的不利附加应力成为施工控制的重中之重。

1工程背景

某高速公路大桥为预应力混凝土连续刚构桥，跨径组合为65 m+120 m+65 m，最大墩高91 m，箱梁根部梁高7.50 m，跨中合龙段梁高2.50 m，顶板厚0.28 m，箱梁高度和底板厚度均按照2次抛物线变化，悬臂施工最大施工段号为14号块，15号块为合龙段。桥型布置图见图1。

图1　桥型布置图(单位：cm)

2预拱度设置

对于此类悬臂浇筑的预应力连续刚构桥，一般都是通过设置预拱度来实现对桥梁线形的控制，其中就包括有成桥预拱度和施工预拱度。成桥预拱度的设置主要是为了抵消混凝土后期收缩徐变、活载作用下、后期预应力损失等因素对桥梁线形的影响；而调整值则是为了抵消在施工过程中，由于挂篮变形、温差影响以及预应力张拉等因素对桥梁线形的影响。[1]

2.1　成桥预拱度

成桥预拱度的计算通常有两种方式：(1)采用有限元软件通过结构仿真计算得到；(2)根据经验公式按照8L/10 000~15L/10 000(L为中跨跨径)来确定跨中最大成桥预拱度值，再根据二次抛物线、余弦曲线等方法来确定各个阶段的成桥预拱度值。[2]

2.2　调整值

施工过程中调整值包括有：挂篮(托架)变形、温度修正值、挠度修正值等。挂篮变形是指在预应力混凝土连续钢构桥施工过程中，由于各个节段浇筑前后混凝土自重作用下产生的悬臂挠度变形；温度修正是指在不同温度下会悬臂挠度产生影响，在施工中应当进行修正，消除日照温差影响；挠度修正是指当悬臂标高的实际测量值与目标控制值之间出现较大误差时，为了弥补已经发生了的误差，保证线形不出现“波浪”而产生的一种人为干预。

通过以上各值，可以得到最终施工过程中预拱度值的确定方法：

ysi=yci+ygi+ywi+yxi

(1)

式中：ysi——第i节段施工预拱度；

yci——第i节段成桥预拱度；

ygi——第i节段挂篮变形；

ywi——第i节段温度修正值；

yxi——第i节段挠度修正值。

3实际项目中的优化

3.1　成桥预拱度

该高速公路大桥在确定成桥预拱度值时采取二者相结合的方法，即是先通过Midas/Civil建立桥梁模型，计算出该桥在成桥后10年内由于收缩徐变、预应力损失、活荷载作用下引起的挠度变化，再对计算出的挠度值进行数学拟合，使之成为一条平顺的曲线。在保证桥梁成桥后运营期内不会出现线形突变这类病害的同时也可以保证施工过程中、成桥初期整个桥梁线形的平顺。

3.2　温度修正

实际操作中，通过安排在日出前进行测量，尽量使结构处于相似且较稳定的温度场，减小温度在实际测量中造成的误差。

3.3　挂篮变形

挂篮变形值通常参考挂篮预压堆载试验时的相关资料，通过绘制荷载-变形曲线，每节段施工时结合自重取挂篮变形值。但是在实际施工过程中，挂篮预压试验时由于堆载和实际节段自重条件不尽相同，挂篮变形值成为影响标高的关键因素。

针对这种情况，该高速公路大桥在监控过程中采用挂篮变形动态调整的方法。预应力混凝土连续刚构桥悬臂连续施工时，前后两个节段认为基本具有相同的施工环境(温度、天气、仪器、人员等)，自重变化量成为前后节段挂篮变形的重要指标。即是：

(2)

式中：ygi——第i节段挂篮变形值；

ygi-1——第i-1节段实际的挂篮变形值；

mi——第i节段自重；

mi-1——第i-1节段自重。

而i-1节段实测挂篮变形值则是通过对设置在i-1节段上的标高测点混凝土浇筑前后标高的观测来获得。由于悬臂在新的节段浇筑后会在自重作用下产生下挠，同时应当结合有限元模型计算出i-1节段浇筑前后悬臂的下挠值来确定i-1节段实际的挂篮变形。[3]

ygi-1=yi-1浇前-yi-1浇后-Δy悬臂

(3)

3.4　挠度修正

对于当前节段i是否需要进行挠度修正，采用以下调整的原则：

(1)i-1节段线形误差小于施工控制误差范围±10 mm时，不作调整，节段i按照原定预拱度进行控制；

(2)i-1节段线误差形大于施工控制误差±10 mm时，在节段i需进行调整但不可一次性调整到位，保证线形的顺畅不出现拐点。

出现需要调整的情况时，按抛物线线形进行分配调整：设i-1节段的误差值为hi-1，合龙段的误差值为0，则可以(xi-1，i-1)、(0，0)建立一条以合龙口为顶点的抛物线(xi-1为i-1节段悬臂端与合龙口的距离)，推导出节段i的控制误差值hi即挠度修正值yxi。在后续节段反复调整，直至线形误差小于施工控制误差范围±10 mm。

4实际控制结果

该高速公路桥梁在施工过程中，左幅5#墩中跨4#块由于挂篮固定不稳，致使该节段误差达到-24 mm，通过该方法进行调整，5#、6#、7#、8#节段与原控制高程的误差分别为-16 mm、-12 mm、-9 mm、-7 mm，并保证其余各个节段误差≤±10 mm，合龙段高程差值为6 mm，有力地保障了合龙的顺利进行和保持了桥梁线形的流畅。

5结语

预应力混凝土连续刚构桥施工过程比较复杂，在施工监控的线形控制中，能够引起计算与实际结构变形的误差因素很多，通过对已知参数进行分析和与前一节段施工数据比对，可保证误差在可接受的范围之内；由于其他原因造成的误差过大时，也可由此避免后续梁段的误差继续累积而造成合龙困难。

参考文献

[1]冼尚钧.一种设置成桥预拱度的分段正弦曲线法[J].科学技术与工程，2012.8：5812-5815.

[2]尚德惠.悬臂梁桥施工监控中梁段施工预拱度调整技术[J].山西建筑，2014.17：194-195.

[3]殷臻，彭爽，余舟.大跨度连续刚构桥立模标高挂篮变形修正[J].黑龙江交通科技，2013.5：86-87.

Continuous Rigid Frame Bridge Construction Linear Control Method

YU Zhou1，WEI Wei2

(1.Guangxi Transportation Research Institute，Nanning，Guangxi，530007；2.Guangxi Luocheng Highway Administration Bureau，Hechi，Guangxi，546400)

Abstract：This article analyzed all composition contents for linear control of prestressed concrete continuous rigid frame bridge during construction，proposed the corresponding calculation methods and control optimi-zation measures，and combined with the control analysis on actual situation of an expressway bridge，it ob-tained the better linear control effect.

Keywords：Continuous rigid frame bridge； Cantilever construction； Linear； Control method

收稿日期：2015-04-05

文章编号：1673-4874(2015)05-0061-02

中图分类号：U448.23

文献标识码：A

DOI：10.13282/j.cnki.wccst.2015.05.017

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