线形控制技术在客运铁路悬臂施工连续梁的应用

刘柳

摘要：为了满足经济发展的需要， 预应力混凝土连续梁桥以其特有的优点成为我国最具竞争性的桥型之一， 同样， 挂篮分段悬臂浇筑施工法以地形适应性强，跨越能力大，造价合理等明显的优势逐步取代着满堂支架施工法。 但是， 连续梁桥的悬臂浇筑施工过程会受到许多因素的影响， 这些因素（挂篮自重、 混凝土收缩徐变、 预应力的张拉、 日照温差、 施工工艺、 施工人员的素质等等） 都会影响结构的内力和变形， 所以必须对预应力混凝土连续梁桥进行施工监控， 来确保悬臂施工过程结构的安全。在预应力混凝土连续梁桥的监控过里，线形控制是重点， 桥梁结构竖向线形控制的好与坏， 直接关系到桥梁结构能否顺利合拢，关系到最终的成桥状态是否满足设计的要求。本文以新建南沙港铁路洪奇沥水道特大桥55#-58#跨通港大道连续梁桥悬臂施工工程实例为依托， 对线形控制技术在悬臂施工连续梁施工的应用进行探讨。

关键词：连续梁桥;悬臂施工;线形监控

从20世纪70年代末开始，我国经济进入了一个高速发展时期，所谓经济要发展，交通须先行，预应力混凝土以结构受力性好，伸缩缝少，变形小，抗震性能好，线形 简洁美观等优点而成为最富有竞争力的主要桥型之一。预应力钢筋混凝土连续桥梁，普遍采用挂篮对称悬臂施工法进行施工。分段悬臂浇注法主要用于跨越铁路、公路、河流、湖泊等施工难度较大、跨度较大的工程，是目前国内外大跨径预应力混凝土桥梁的常用施工方法。由于悬臂施工必须分节进行，每个施工阶段紧密联系，前期工作的成果直接影响后期阶段的结果。所以每一节段的施工都必须进行严格的监控，确保结构线形满足设计要求，同时保证结构的稳定。近年来，许多的研究和实例证明，悬臂施工连续梁在施工期的危险性远远高于使用期，为此，对施工全过程进行监测，以达到施工安全和特定线形与受力状态要求（线形控制是重点）是相当有必要的。

1 工程概述

新建南沙港铁路自广珠铁路鹤山南站（新设）引出，向东南方向经鹤山市雅瑶镇，江门市蓬江区、佛山市顺德区均安镇，中山市小榄、东风、南头、黄圃镇，广州市南沙区万顷沙镇至南沙港区，新建线路正线长度88.026公里。其中洪奇沥水道特大桥跨通港大道为（40+56+40）预应力混凝土连续梁，采用挂篮悬臂法施工浇筑。边跨直线段13.6m，边跨直线段及中跨界面特征点处为2.5m。中支点截面特征点处梁高3.7m，桥面组成挡砟墙内侧宽度8.7m，挡砟墙外翼缘板宽度各1.35m（含挡砟墙）。全桥箱梁顶宽12.0m，箱梁底宽5.7m，中跨合拢段2m。梁体在支点处设置横隔板，全联共设5道横隔梁。桥梁总体布置图及节段划分，如图1。

2线形控制

2.1 监测方法

（1）该桥梁结构线形控制是预告 量测 识别 修正 预告的一个重复过程， 在线形监控过程中要根据现场实际情况变化， 不断调整、 完善计算参数以满足结构线形要求。

2.2梁段测点布设

1、 0#块箱梁顶面水准点为箱梁结构施工过程中的平面线形控制点和竖向线形控制点。

2、 从 1#块箱梁段开始， 在距梁段纵向端截面 15 厘米处， 沿结构横向方向布置 3个箱梁顶板高程测点， 当中箱梁顶板中间测点主要用于箱梁水平轴线的监测控制，测点钢筋应高出混凝土3 厘米，

3、 在混凝土强度达到设计强度的 95%以后， 且在张拉节段的纵向钢束前， 同时测量顶板标高测点的高程。

4、 测点的使用期为整个箱梁的施工过程， 故应保证预埋测点质量并加以标示和保护， 不得损坏和覆盖。

2.3测点观测时间

在每个块段的箱梁结构挂篮施工过程中需进行如下 3 个工况的监测：

1、 节间混凝土浇筑前后;

2、 预应力钢束张拉前后;

3、 三角挂篮移除后;

3箱梁线形控制的有限元法

本节是竖向线形控制的关键，在对连续梁桥箱梁结构进行模拟分析的时候就必须将其划分成为许多个单元体，以单元节点位移作为基本未知量，最后根据整体平衡条件，求出节点位移，整个计算过程需用到有限元软件 Midas Civil 。

3.1 立模标高的确定

桥梁竖向线形的控制过程里，严格控制每一施工梁段的标高（给出正确的立模标

高），是保证全桥成桥验收高度符合设计要求的基础。下面，按照施工方案确定的合

拢时间和标准合拢温度计算铺装后的该大桥工程成桥验收标高公式为：

H=H0+f1+f2

其中：

H 为成桥验收标高;

H0 为设计高程;

f1 为设计单位提供的成桥预拱度;

f2 为桥梁在规范规定的收缩徐变的时间计算终点时的变形与交工验收时的变形的差值。

3.2计算实例

本座桥梁上部变截面箱梁的施工过程大致是： 搭设支架进行 0#块的施工， 安装挂篮对称施工 1#-7#块，在对该桥的线形控制过程中， 对 56#、 57#墩上的变截面箱梁悬臂对称施工的7个块件的线形标高都进行监测计算， 考虑到随着悬臂长度的不断增加， 箱梁结构的稳定性越来越差， 结构线形受外界条件（温度、 预加应力等） 的影响也越来越明显， 所以， 本文以对 56#墩6#和 57#墩 6#块件的标高控制测点的实测值与理论计算值进行比较， 给出 7#块件（最大悬臂状态） 的立模标高为例进行分析。

应用 Midas Civil 软件，对 56#、57#墩6#块件施工的各个工况（混凝土浇筑前后、预应力钢束张拉前后、 挂篮移动前后） 进行模拟计算，得出各個工况下标高控制测点的挠度理论计算值， 然后， 将前一工况与后一工况进行对比相减，得出相应的理论变化值。 将挠度变化理论值与现场前后工况挠度变化实测值进行比较，检验该段线形是否满足要求， 若满足要求，则可进行下一步工序，给出 7#块的立模标高，尚若不满足要求，就必须进行参数识别和误差修正，进行调整处理。

其中各节面中预抛高值由Midas Civil计算模型导出，然后根据立模标高的H=H0+f1+f2计算公式得出 7#块箱梁的立模标高。

例如， 56#墩 7#块 A 截面立模标高的计算如下：

其中由Midas Civil 计算模型导出56#墩7号块节面中预抛高值，56墩 7#梁段小里程侧（边跨侧）立模预拱度为 10.6mm（↑）， 其中包括挂篮变形+12mm

（含已施工梁段变形影响），后期施工计算预拱度-2.4mm，以前节段偏差调整值+1mm;56 号墩 7#梁段大里程侧（中跨侧）立模预拱度为 35.3mm（↑）， 其中包括挂篮变形+12mm（含已施工梁段变形影响），后期施工计算预拱度+22.3mm，以前节段偏差调整值+1mm;，

HL= HS+ HY+Δа

式中：

HL—A 截面 1#测点的立模标高;

HS—A 截面的设计标高;

HY—计算所得的 A 截面预抛高值;

Δа —挂篮变形值。

小里程边跨侧HL= HS+ HY+Δа=14.194+0.012-0.0024+0.001=14.2046m

大里程中跨HL= HS+ HY+Δа=14.415+0.012-0.0223+0.001=14.4503m

3结论

随着预应力混凝土连续梁桥的快速发展， 实行施工监控显得如此重要， 本文首先介绍了国内外桥梁施工监控技术的研究情况和控制方法。 然后， 结合广东新建南沙港铁路连续梁桥，以该桥梁为例，借助桥梁有限元分析软件Midas对挂篮悬臂施工的连续梁桥的线形控制进行模拟分析计算，出立模点表高。

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（作者单位：上海勘测设计研究院有限公司）