线形控制技术在大跨度悬灌连续梁施工中的应用

摘要：随着我国交通网络的发展，大跨度悬灌连续梁的施工越来越多，在交通网络中作用也越来越明显，但在施工中也发现了一些问题。线形控制能有效提升桥梁结构的稳定性，对前期的技术设计和后期的工程施工具有重要意义。文章对线形控制技术在大跨度悬灌连续梁施工中的应用进行了探讨。

关键词：线形控制技术；大跨度悬灌连续梁；桥梁施工；交通网络；桥梁结构 文献标识码：A

中图分类号：U215 文章编号：1009-2374（2015）16-0104-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.16.050

结构受力是否合理、线形是否平顺是衡量桥梁是否稳定的标准，也是线形控制的主要对象。在大跨度悬灌连续梁施工进行线形控制，不仅能确保施工中成桥状态符合设计要求，还能降低运营中病害的出现几率，以便经济合理、安全可靠，这既是江西某大跨度悬灌连续梁线形控制的目标，也是本文论述的要点所在。

1 线形控制技术在大跨度悬灌连续梁施工中的应用

1.1 线形控制的目的与原则

大跨度悬灌连续梁是一种复杂的超静定结构，在施工的过程中会经历多次体系转换，结构单元的荷载、数量也会发生相应的变化。线形控制的目的是提升施工的稳定性，保证工程质量。影响施工稳定性的因素有应力变化、温度差异等，降低甚至消减不利因素的影响是线形控制的关键。随着线形控制手段和技术的成熟，线形控制逐渐形成了一套科学、合理的系统，实现了对施工过程中结构的变形以及内力、应力等情况实时监控和管理，对具体的施工提供了重要的参考意见，使得桥梁的结构受力状态、成桥线形符合设计要求。线形控制原则如下：（1）悬臂段合拢相对高差控制在20mn以内；（2）桥面预拱度应满足设计混凝土徐变年限内的徐变变形要求以及1/2活载、二期恒载作用；（3）以截面的应力和内力为主要控制对象；（4）桥面线形调整引起的桥面垫层厚度的绝对值要符合设计要求。

1.2 线形控制方法

1.2.1 施工过程模拟分析。实施模拟分析的首要任务是根据工程的实际情况建立理论模型，然后把各施工阶段的徐变、预施力、荷载、收缩等信息输入，在对结构各阶段的内力和挠度进行计算时可把两边跨端视为链杆支承，三个墩底视为固结，各主梁离散成单梁单元，先进行前进分析计算，再进行倒退分析计算，这是桥梁线形控制的理论基础。江西省某大桥的模拟分析运用了大型空间有限元软件进行施工仿真计算，在施工监控中发挥了巨大的作用。

1.2.2 参数调整理论。理论期望值是设计参数调整的依据，理论期望值由仿真数值模型产生，是施工中结构线形或内力的实测值修正后的结果，可通过不断调整施工中内力和挠度，来降低理论期望值与实测值之间的偏差，以便同时控制挠度和内力，确保施工的稳定性。灰色预测值由误差估计值和理论值相加所得，误差估计值可根据误差序列的函数模型进行计算，把实测值带入到误差函数中求出误差估计值，然后根据各控制点的标高理论计算值对灰色预测进行控制。在连续刚构桥悬臂施工中，线形误差一旦形成就很难纠正，所以应在施工中严格控制线形误差。

1.3 线形控制的主要内容

1.3.1 高程线形控制。人工网络神经（BP网络）法、自适应控制法、卡尔曼滤波法等是高程线形控制的主要方法。由于更容易理解和掌握，自适应控制法在我国的应用较为普及，也是该工程采用的控制方法。现具体介绍如下：

第一，箱梁理论标高的计算。预拱度线形、目标线形、箱梁线形的设计是线形控制的前期工作，只有确定箱梁三条理论曲线后才可运用预拱度曲线来计算出箱梁立模标高：

Hi立模=Hi设计+fi1/2静活载+fi后期徐变+Fi竣工

式中：Hi设计由设计方提供，为第i阶段的设计标高；fi后期徐变可通过结构计算求得，为桥梁竣工后由于混凝土后期徐变引起的变形；Hi立模为第i阶段的立模标高；fi1/2静活载为桥梁承受1/2静活载所引起的变形；Fi竣工由施工操作产生，某点从立模之后就产生结构变形，直至施工结束，这种变形才会停止。

准确放样立模标高是标高控制的前提条件，如果理论模型与实际相吻合，那么在节段施工时，控制目的就很容易实现。不过如果理论模型与实际不相吻合，可对理论模型进行修正，对计算参数进行调整，重新评估实际的变形规律，通过调整立模标高来消除理论和实际的偏差，实现对桥梁的有效控制。

第二，箱梁理论挠度测试方法。在本次施工中，为了满足了线形控制的各项要求，抓住了线形控制的关键阶段，对每个箱梁悬臂浇筑阶段进行四次量测，这是充分考虑以往施工经验的结果：（1）节段混凝土浇筑完；（2）张拉预应力筋后；（3）张拉预应力筋前；（4）挂篮移动后。

第三，箱梁预测标高、参数识别和实测数据处理。箱梁预测标高、参数识别和实测数据处理三者相互关联，是线形控制的三个阶段，三阶段测量的位置和内容如图1所示。进行参数识别的目的是消除理论值和实测值的偏差，是设计参数经控制计算模型分析的结果，有利于准确把握施工中的结构内力、变形值。进行预测标高的目的是提升参数识别时分析实测数据的准确性和可靠性，其基于参数识别，对于温度影响，解决方法是挠度变形与温度对比量测。进行实测数据处理的目的是对疑问数据进行复查、复测，以保证数据准确、可靠。

第四，温度变化对高程线形的影响。在施工的过程中，温度是在不断变化的，且无规律，而温度变化又会影响到实测数据，所以说要精确计算温度变化的影响几乎是不可能的。不过，为了尽量降低温度变化对高程线形的影响，还是要加强温度变化的研究，尽量选择温度稳定、影响较小的时间段进行箱梁施工，确保筑模标高的准确定、稳定性。

1.3.2 应力控制。实施应力控制的第一步是根据结构分析确定应力监控的对象，然后对现场实测值和理论计算值进行分析和比较，并根据二者偏差采取相应的处置措施，建立安全预警处理机制，通过不断调整计算模型，确保关键截面的结构安全，以达到应力控制的

目的。

2 结论

2.1 对大跨度悬灌连续梁施工进行线形控制的必要性

在实际的施工中，设计的预拱度一般不会符合实际施工需要，而线形控制能对前期的工程设计的修正提供参考意见，更重要的是能对具体的施工进行指导，使施工人员和工程设计人员能深刻认识到大跨度悬灌连续梁的受力及变形特点。线形控制不仅能及时解决施工中出现的问题，还能把潜在不利因素的影响降到最低，使的检测、分析、控制体系化，对提升大跨度悬灌连续梁的设计水平、施工水平以及施工的稳定性具有较高的应用价值。

2.2 线形控制技术有待更深一步研究和完善

除了积极借鉴、学习国外的线形控制技术外，还应加强线形控制分析软件的研发，提升线形控制的科学性、专业性，这既是提升检测准确性的要求，也是降低工作量，减少人工成本支出的实际需要。此外，对温度因素的研究较少，还无法从根本上降低温度对箱梁挠度的影响，相关技术亟待完善。

2.3 线形控制工作应向桥梁运营阶段延伸

除了在施工过程中进行控制外，还应把线形控制工作延伸到桥梁运营阶段，不仅能有效提升工程的使用寿命，还能促进线形控制技术和手段的完善。此外，在桥梁运营期间监测内力和挠度，能对病害和隐患问题进行及时预报，降低病害对桥梁的影响。

参考文献

[1] 吕聪.客运专线大跨度悬灌连续梁施工线形控制技术[J].科技创新导报，2013，（2）.

[2] 曹伟，吴勇，彭晓涛，等.大跨度混凝土连续梁桥施工线形控制技术[J].山西建筑，2013，39（8）.

作者简介：朱光宇（1981-），男，山东兖州人，中铁十四局集团第五工程有限公司工程师，研究方向：工程施工。

（责任编辑：陈 倩）