悬臂浇筑连续钢构桥施工线形控制分析

樊祥楼

(广西路建工程集团有限公司，广西 南宁 530001)

0 引言

刚构桥指桥墩和梁体相互结合的梁式桥。桥墩沉降会使整桥结构的内力分布产生严重变化，通常采用柔性墩的方法来适应收缩徐变等因素的影响，但在众多因素的影响下，容易出现线形不合理的问题，所以要采用有效方法做好线形控制。

1 连续刚构桥线形控制概述

在施工过程中，不同于合龙时仅实施一般锁定(连续梁)，刚构桥的合龙需要在合龙位置施加一定顶力，待合龙端张开满足要求的尺寸后进行锁定，再开始混凝土浇筑，这样能进一步减少收缩徐变造成的影响。应注意，合龙段所用混凝土的级别必须高于梁体，或采用具有补偿收缩作用的特殊混凝土。此外，还应重视并做好合龙段和与之相邻节段的养护工作，以避免开裂[1]。

目前，很多连续刚构桥实际运营时都有跨中下挠与线形呈波浪状变化等实际问题。产生这些问题的原因为预拱度不合理，所以必须重视并做好预拱度分析与设置。对于桥梁线形，主要有以下三种形式：(1)设计线形，工程设计提出的线形要求；(2)成桥线形，施工结束后形成的桥梁线形；(3)最终线形，收缩徐变保持稳定以后的桥梁线形。若预拱度合理，则成桥状态下的线形就等于设计线形与成桥时预拱度线形之和；此时，当成桥预拱度满足要求时，能使最终线形优于设计线形。可见，线形控制的关键在于预拱度设置。因本次研究只考虑施工线形，所以仅对施工预拱度进行合理设置即可。

2 连续钢构桥施工预拱度

2.1 自重及预应力条件下的施工预拱度

对于结构自重，其计入方法为该阶段产生相应的块件后，先进行浇筑施工的节段完成全部自动变形，对后续浇筑的阶段不再造成影响；尽管合龙段使用和悬臂端完全不同的挠度算法，但在计入方法上却是完全一致的，支持通式表达。而对预应力作用而言，其计入方法为此次完成浇筑施工的梁段与后续浇筑的梁段在完成张拉以后使挠度受到的影响等效值。基于此，对节段i而言，其自动预拱度可表示为：

(1)

而预应力预拱度可表示为：

(2)

式中，1、2分别表示自动影响与预应力影响。

2.2 二期恒载及体系转换对应的施工预拱度

体系转换过程中，多用顶推及压重两种方法。当进行压重时，和混凝土进行等量置换的配重，伴随合龙段不断浇筑而卸除，在设置相应的预拱度过程中，对其影响进行剔除即可；而为对合龙段标高进行正确调整所设配重，需待合龙段混凝土实际强度达到要求以后才可以卸载，由于它作用于不同的体系，所以在卸载前后使桥梁受到的影响无法抵消。

为对墩身受力予以改善，顶推法也有着较为广泛的应用[2]。因有一定预拱度存在，所以顶推力的施加会使主梁的所有截面都产生一定程度的竖向变形，此变形效应在实际设置预拱度的过程中必须充分考虑。相比之下，二期恒载对应的预拱度设置则简单很多，直接加成到桥梁结构之上，再将计算得出的挠度以反向形式设置即可满足要求。

2.3 前期收缩徐变效应带来的影响

根据现行设计规范提出：如果需要对受弯构件在施工过程中发生的变形进行计算，则可在预应力与自重等作用下引起的弹性变形基础上乘以[1+φ(t，t0)]得出。所谓前期徐变效应，实际上就是施工过程中产生的徐变。鉴于此，它能直接采用规范方法进行计算。而对于收缩效应，也需要根据规范的要求考虑其带来的影响。

2.4 挂篮带来的影响

至于挂篮带来的影响，可将其分成两个部分来进行分析：(1)已完成浇筑的节段；(2)现浇节段。其中，已完成浇筑的节段，由于挂篮有一定自重，会使其出现弹性变形，但在拆除挂篮之后这一变形可以恢复，所以可不计其影响。同时，这一变形会影响到现浇节段，尤其是立模标高，对该节段进行预拱度合理设置，需要以剔除此影响为前提。另外，因这一节段的刚度仍没有形成，挂篮承受几乎全部自重，加之挂篮自身也有自重，会使挂篮出现挠曲变形，导致混凝土产生同样的挠曲变形，这部分变形是无法恢复的。因此，也应考虑此影响，具体数值需通过预压试验来确定[3]。

2.5 温度带来的影响

采用分段法进行连续刚构桥施工时，所有线形实测结果都考虑了温度带来的影响。虽然可将测量时间选在温度可保持稳定的时段，但日照温差方面的影响无法避免，而且情况也较为复杂。悬臂端浇筑受日照温差因素的影响多根据不同阶段进行的温度敏感性研究得出，即温度和结构变形之间关系曲线，以实际发生的温度变化为依据完成插值计算，完成对结构变形的有效修正。计入温度因素影响时的立模标高可表示为：

HTi=Hi+fTi

(1)

式(1)中，HTi——立模标高；

fTi——修正值。

在实际施工中，为深入了解箱梁截面温度与温差具体分布及造成的影响，需在每个月中都选取具有一定代表性的特殊天气实施全天候观测，通过观测掌握温度实际变化规律，再以测量结果为依据完成温度的修正[4]。

挠度受均匀温度因素的影响主要和梁体温度是否和设计确定的合龙温度相符有关。在悬臂施工过程中，整体结构属于静定体系，而在合龙之后变成超静定体系，通过柔性薄壁墩的设置来适应温度造成的纵向变形，如果梁体的温度和设计确定的合龙温度相符，则必定产生由温度带来的约束变形。针对这种实际情况，在考虑由年温差造成的结构变形条件下，需以边跨合龙为起始点，计入所有类型的影响。

2.6 墩身压缩造成的影响

连续刚构桥，尤其是跨径较大的连续刚构桥，其悬臂往往较长，无论是施工荷载还是悬臂梁体，都有极大的重量，此时若墩高也相对较高，则墩身会有很大压缩量。在预拱度的设置过程中，同样要予以考虑。

2.7 墩顶部转角位移造成的影响

在对跨径与墩身高度均较大的连续刚构桥进行分段施工时，尤其是施工于长悬臂中时，实际荷载往往难以完全对称，而且墩身和主梁都是典型的压弯构件，具有显著的非线性特征，易使墩顶部发生转角及水平方向上的位移，直接影响长悬臂挠度，预拱度设置时应予以考虑。

2.8 施工荷载造成的影响

对施工荷载而言，它实际上是临时荷载的一种，在成桥后卸载。基于此，由这种荷载造成的弹性变形或墩顶部位移等均为加载和卸载过程，需要在立模标高当中予以完全剔除[5]。

3 结语

长期以来，对于连续刚构桥的线形控制方法，有许多不同认识和观点，最具代表性的方法即为在跨中设置相对较大预拱度，其余点位按照二次抛物线进行分配，但这种方法易造成线形不合理。为此，需将预拱度分成两部分，即施工与成桥状态中的预拱度，其中，施工预拱度必须根据施工时的模拟与计算结果进行合理设置，同时结合施工误差理论予以有效调整。实践表明，通过对施工预拱度的合格设置，能达到有效控制连续刚构桥施工线形的目的。