悬臂现浇箱梁桥线形控制方法及工程应用

闫林甲 奚水清 崔阳阳

摘要 悬臂现浇箱梁桥浇筑时，线形与混凝土质量、温差、结构改造等因素有关。因此，在浇筑推进过程中，要对桥梁线形进行控制计算，并对桥梁的主梁挠度、桥墩变位、温度等进行实时监控，使得成桥线形满足预期要求。经实际结果证明可得，文章的线形控制方法能有效地保证悬浇连续梁的线形可控可调整，便于准确预测未施工桥梁线形，从而使得施工进度加快15%以上，并对同类桥梁的施工监控有较大的参考价值。

关键词 桥梁线形;控制计算;测试方法;施工监控

中图分类号 U445.4 文献标识码 A 文章编号 2096-8949（2022）13-0111-03

0 引言

一直以来，桥梁线形施工效果与整个桥梁建设质量息息相关。从20世纪80年代开始，桥梁的施工过程中的控制引起了国内外学者的重视，开展了一系列的研究。

桥梁施工中的施工控制概念最早是在混凝土连续桥梁作业过程中提出的，虽然这种施工控制方法比较简单，但是基本形成了施工控制基本模式，开启了施工控制方法在桥梁施工中的应用。文献[1]中指出大跨度桥梁目前实用的三种方法，即纠偏终点控制方法与调整自适应控制方法以及给予主梁标高最大的宽容度的方法。

该文依托工程的主梁采用预应力混凝土结构，线形受混凝土容重、弹性模量、收缩徐变、日照温差、施工荷载和桥墩变位等因素影响，为该类桥梁的线形控制提供借鉴，具有重要的工程价值[2]。

1 工程概况

大桥全长3 546.4 m，全桥共30联113跨，主桥（构件17）的主体结构采用变截面混凝土截面，带有预应力箱梁（跨度65+110+65 m），其余联采用预应力混凝土简支小箱梁。主桥主墩为左右幅62#和63#墩，桥面宽度12.9 m;主墩上梁高6.6 m，合龙段中跨和边跨高2.8 m; 总共有15个部分。

该桥主桥主梁采用预应力混凝土结构，线的形状受散装混凝土密度、弹性模量、收缩和徐变、日照温度差异、结构变化、桥梁转移等因素的影响。其后桥线形受到工程施工方法、浇筑系统的选择、选材的性能等多项因素的影响。所以，桥梁施工过程需要形成一套完善的线形测量体系用来提高主桥线形设计施工效率，保证工程质量[3]。

2 线形控制计算

2.1 主梁位移计算

对于每一个悬臂梁段的施工过程可以分为三个步骤：挂篮安装、混凝土浇筑以及预应力张拉，每个施工阶段对结构都会产生挠度影响。

荷载累计位移取值按下式计算：

式中，fi——第i部分的承载元件;——第i部分中每个部分与个人重力的总挠度;——压缩第i部分中每个分量产生的总挠度;f3i——混凝收缩第i段造成的挠度;f4i——由临时施工荷载引起的挠度，例如i部分中的挠度。

2.2 立模标高计算

大桥在悬臂施工过程中为静定结构，并且在整个施工过程中需要应对系统的多个变化，另外过程还包括桥梁墩柱、悬臂的浇筑工作、主梁合龙段施工等阶段。总的来说大桥悬臂施工是一个复杂的过程，需要考虑多个影响因素。由于工期长、悬臂长，施工过程中主梁导流很重要[4]。

立模标高是结构线形控制的主要手段，在此标高的基础上，各节段经过一系列施工变形，最终回落到设计位置。因此精确的计算非常重要，立模标高H可按下式计算：

式中，H0——设计标高;fd——设计预拱度;fs——施工预拱度;f徐变——收缩徐变引起的预拱度;f挂篮——挂篮变形值;f调整——立模标高调整值。

2.2.1 施工预拱度

将荷载累计位移值反号，即得到主梁的施工预拱度，如图1所示。

2.2.2 收缩徐变预拱度

收缩徐变预拱度指的是成桥后十年混凝土产生收缩徐变对挠度的影响，将挠度反号可得预拱度如图2所示，由于计算大部分控制点收缩徐变预拱度为负值（下挠），因此在总预拱度计算中不予考虑。

2.2.3 设计预拱度

设计预拱度即为成桥后预计达到的预拱度，即在纵坡线形基础上期望得到的抛高值，桥梁预倾角的放置方法一般以理论计算为基础。桥梁的计算是根据特定的曲线。

该桥取中跨控制点取跨中截面，预拱度为L中/

1 000+0.5倍活载变形，并考虑2 cm的工程经验值。

计算结果如图3所示。

2.3 参数敏感性分析

影响结构高度的参数很多，不同的参数对标高的影响程度也不同，所以要对影响参数进行分析。将冲击参数按最大尺寸分为主要影响参数和次要影响参数。最终需要根据其变化具體数值，主要影响参数变化的具体数值对控制效果更重要，次要影响参数与主梁控制结果无关[5]。

2.3.1 梁段重量

梁截面重量误差主要由混凝土质量误差和梁截面尺寸误差引起。由计算所得表1，当梁段重量增加10%时，主梁位移最大节点的标高降低17.9 mm，比基准状态标高降低36.1%，可见，梁段重量对主梁线形影响很大。

2.3.2 预应力

预应力是影响连续桥梁高度控制的重要结构参数，但一旦施加预应力，就会损失部分预应力。由计算所得表2可知，当预应力张拉控制应力减少10%时，主梁位移最大节点的标高降低23.3 mm，比基准状态标高降低47%，可见，预应力对主梁的校直影响很大，对于整个施工过程来说具有重要意义。

2.3.3 混凝土弹性模量

根据现有资料显示，建筑施工过程中的材料选择对施工结构的变形有紧密联系，其中弹性模量是其重要参数。结果如表3所示，由所得结果可知，当混凝土弹性模量降低10%时，主梁位移最大节点的标高上升2.1 mm，比基准状态标高上升4.2%，可见，混凝土弹性模量对主梁线形影响很小。

2.3.4 小结

由以上各参数变化对主梁成桥十年后标高的影响计算表格可以看出，预应力及梁段重量对主梁线形影响较大，而混凝土弹性模量对主梁线形影响则很小。因此在施工监控中，须重点关注各节段梁尺寸，预应力张拉量，若出现较大偏差应及时对模型进行修正，消除参数变化产生的施工误差。

3 线形测试方法

控制计算，在实际施工中根据现场试验数据验证计算参数，并进行校准计算，根据实际施工中的实时测量数据对这些参数进行分析计算。施工控制图与实际施工一致。检测实施对象包括主梁加长、主梁中心线、底座等。这对于施工和估算的管理非常重要。

3.1 主梁挠度监控

该桥箱梁悬臂浇筑高程严格按流程图施工，采用±2 mm的挠度精度指标。测点布置为：在主梁0#块中心布置基准点，四个安装高程测点在距离每节末端10 cm处横向布置，其中两个布置在三个腹板之间。

3.2 桥墩变位监控

沉降直接影响立模标高，因此需要对墩身沉降进行监测。沉降观测点布置桥台四个角点处，测点处布置棱镜，用全站仪进行监测。最初，审查通常每周进行一次。后来，根据两个参数的变化，可以相应调整审查的频率[6]。

3.3 溫度监控

桥梁温度作用分为均匀温度作用和梯度温度作用。温度监测主要测试桥梁环境温度，以及箱梁温度场，选取3#节段埋设DS18b20式温度传感器，共计33个测点。施工至长悬臂状态时，对结构温度场及变形进行全天监测，掌握悬臂端变形规律;在合龙时，对温度场进行一次全天测试，确定最佳合龙时间。

4 结语

通过上述工程实例可以看出悬臂现浇箱梁桥线形控制在整个桥梁建设项目中的重要性。该次施工对线形控制相关数据进行计算，选用科学合理的线形测试方法完成主梁挠度监控、桥墩变位监控、温度监控，为施工质量提供保障。

该次项目的顺利完成，对于以后悬臂现浇箱梁施工项目具有一定的借鉴作用。

参考文献

[1]姜浩. 悬臂浇筑大跨度预应力混凝土连续梁桥施工控制的研究[D]. 长春：吉林大学， 2005.

[2]荣加敏. 浅析悬臂现浇箱梁桥梁线型控制方法[J]. 安徽建筑， 2018（6）： 257-258.

[3]刘成龙， 陈强， 李振伟. 温度对悬浇法施工桥梁长悬臂箱梁标高的影响及其对策[J]. 桥梁建设， 2003（1）： 39-42.

[4]顾安邦. 桥梁施工监测与控制[M]. 北京： 机械工业出版社， 2005.

[5]徐君兰. 大跨度桥梁施工控制[M]. 北京： 人民交通出版社， 2000.

[6]吴军鹏. PC梁桥施工高程控制理论及方法研究[D]. 成都：西南交通大学， 2008.