淺析大跨度連續梁懸臂澆筑施工線形控制

滑占東

摘要：厄瓜多爾薩莫拉大橋主跨140米，懸臂施工節段多，重量大，工期短，雨季長，影響因素繁多，實現梁體設計線形難度頗大。本文通過對薩莫拉大橋線形控制過程進行分析，簡單闡述了從理論值計算、監控數據分析、精密測量以及對有關的施工工藝、施工工法的研究，到確定各施工梁段立模標高，確保懸灌梁的線形達到設計及規范要求的線形控制方法。

關鍵詞： 大跨度連續梁；懸臂澆注施工；線形控制技術；線形控制理論計算；精密測量

中圖分類號：K928文獻標識碼： A

1、工程概況

薩莫拉大橋位于厄瓜多爾東南部薩莫拉-欽奇佩省吉米地區，跨越薩莫拉（zamora）河，橋址位于安第斯山東麓，附近區域屬中低山地地貌特征，海拔約750m~1400m，熱帶雨林氣候。本橋起止里程為K6+383.043～K6+626.543，全長243.5m，位于直線段。梁體全長為231m，采用45.5m+140m+45.5m跨徑組合。梁體除邊跨2'塊現澆段采用實體截面，其余部分為單箱單室、變高度、變截面結構，中支點截面中心線處梁高7.25m，中跨跨中截面中心處梁高為3.0m，邊支點截面中心線處梁高4.0m，中跨梁底下緣按二次拋物線變化，邊跨梁底下緣按直線線性變化，底板、腹板、頂板厚度變化均按直線線性變化，橋面縱、橫坡度由梁體結構實現。薩莫拉大橋的結構見圖-1。

圖-1

2、線形控制原理

在橋梁施工中，線形控制主要就是對橋梁的各部位平面坐標及立面高程進行精確控制，使橋梁結構的實際形體無限接近設計模型，從而保證橋梁結構穩定、外形美觀以及延長使用壽命。橋梁的平面坐標出現偏差的原因包括人為因素及非人為因素，人為因素可以通過加強對測量工人的教育（立桿扶尺方法、測量術語等）予以消除，非人為因素可以通過改進測量方法（測量時間、多次復核、換人測量、儀器對中整平方法改進等）、儀器定期檢核校正等方法把誤差控制在規范范圍以內。

對橋梁立面高程產生影響的因素眾多(如施工荷載、梁體自重、掛藍彈性及非彈性變形、預應力張拉、溫度變化、風荷載、內力變化、混凝土的彈性模量、材料容重、材料徐變的取值與設計有一定差別等諸多因素對梁體產生的豎向撓度影響)，施工時我們必須充分考慮這些影響因素，盡量予以消除，使實體無限接近設計值。

在橋梁施工中最主要的就是對梁體的線形控制，每一個施工階段都必須進行監控測量，通過比較監控測量的實際數據與理論計算值的偏差，通過縝密分析，精確計算，得到本梁段誤差調整值，根據誤差調整值對下一梁段施工立模標高進行預測修正。整個工藝流程就是一個計算→預報→監測→對比→識別→修正→計算→預報的循環過程，每進行一次循環，計算和預報的準確性就得到一次提高。

考慮較為全面因素的立模標高公式如下：

式中：Hi——立模標高；

H0——設計標高；

Σfi——各梁段自重在i節點產生的豎向變形總和；

Σ(-fyi)——張拉預應力束在i節點產生的豎向位移變形總和；

Σfgli——掛籃自身在自重作用狀態下產生的變形，包括掛籃的非彈性變形；

fri——后序段對當前澆筑i節點產生的下撓值；

fxi——混凝土的收縮徐變在i節點引起的豎向變形值；

Δ——第i節點的誤差調整值。

對于這個公式筆者認為計算較為精細，但也庸長繁瑣，在施工中計算較為復雜、易出現計算錯誤。通過對薩莫拉大橋施工過程進行線形監控，筆者認為可以把此公式化繁為簡，從而使施工計算簡單，便捷。其公式可以改為Hi=H0+f1+f2+f3 +Δ調整值

式中：Hi——立模標高；

H0——設計標高；

f1——掛籃形變（通過掛籃預壓試驗得出）

f2——汽車與人群荷載引起的撓度（設計院計算提供）

f3——混凝土徐變后(包括各鋼束張拉累積值，設計院計算提供)

Δ——調整值

此公式中最為重要的是調整值的確定，調整值通過對上一梁塊進行測量監控，得出的數據與設計院提供的撓度表進行對比、分析、計算，下一塊調整值的取值為本塊調整值加上誤差值的1/2。詳見表-1：其中掛籃形變值為10mm，此段調整值為7mm。

表-1

由表中測量監控數據可以計算出第12塊調整值：

Δ下段調整值=Δ本段調整值+（h沉降值-h設計撓度- f1-Δ本段調整值）×1/2=0.007+（0.050-0.030-0.010-0.007）×1/2=0.009m

由于混凝土收縮徐變是一個長期的過程，經過3-5年混凝土收縮徐變完成后，橋梁才不再發生明顯變形，因而我們竣工時的梁面高程要按竣工標高進行控制與檢測。橋面竣工標高并非設計標高，其公式為：竣工時標高H= H設計+f汽車+人群荷載+f收縮徐變后。立模標高、竣工標高、設計標高三者之間的關系見圖-2

圖-2

3.線形控制監測內容及方法

3.1線形控制內容包括：

⑴ 臨時立柱的應力監測；

⑵ 主墩變位（垂直度）監測；

⑶ 主梁各節段施工標高的監測；

⑷ 主梁各節段平面位置的監測

⑸ 主梁各截面扭轉變形的監測

⑹ 主梁整體線形的監測；

⑺ 預應力監測。

⑻ 溫度監測。

3.2線形控制監測方法

3.2.1測點布置

掛藍施工節段測點布置在距塊件前段15cm處，橫向分別布置2個撓度測點1、2，一個平面坐標測點3，為了保護兩邊測點不被破壞和掛籃的正常走行，將其布置在上懸臂板與其倒角的交點處。測點采用Φ18的鋼筋，與翼板上下層鋼筋點焊，并且保證豎直；鋼筋露出混凝土表面2cm，頭部磨平并涂以紅油漆標記。見圖-3

圖-3

3.2.2觀測時間與項目

為了盡量減小溫度的影響，撓度的觀測時間一定要安排在早晨太陽出來之前進行。箱梁每一節段懸臂施工過程中，下面6個工況要進行撓度測量和高程控制測量：

①掛籃就位立好模板；

②澆筑箱梁混凝土前；

③澆筑箱梁混凝土后；

④縱向預應力鋼束張拉前；

⑤縱向預應力鋼束張拉后；

⑥掛藍移走后

同時，以下4個工況要進行平面中線位置控制測量，即：

①掛籃就位模板立好后；

②澆筑箱梁混凝土前；

③澆筑箱梁混凝土后；

④張拉預應力鋼筋后。

以上測量工況，除對當前施工節段進行高程測量外，同時也對已施工的連續5個節段同時進行高程測量，以得到箱梁節段累計實際變形。若實際變形與設計圖紙撓度表中數值誤差大于2cm以上，平面中線位置差值大于1cm時，則需要從施工現場和數據文件兩個方面查找產生差別大的原因，并上報設計院進行修改相應的設計參數文件，重新進行模型計算后，根據計算結果對下一梁段的使用數值進行修正，按上述步驟不斷循環，直至懸灌梁段施工完畢。

4.線形控制目標

線形控制目標為成橋后橋梁線形符合設計要求，整個施工控制工作符合相應的規范要求。施工控制的主要指標如下：

（1）立模標高允許偏差：±10mm；

（2）合攏口兩端相對高差控制在10mm 范圍內；

（3）相鄰節段相對高程誤差不超過0.3%（附加縱坡）；

（4）軸線偏位：±10mm；

（5）同跨對稱點高程差≤10mm；

5.線性控制注意事項

5.1嚴格控制混凝土容重，盡量使梁段混凝土各齡期的強度和彈性模量術指標與計算采用值接近，減少實際值與計算采用值之間的誤差。

5.2嚴格控制預應力筋張拉力的準確度和張拉時混凝土的齡期要求(齡期達到5天以上且強度達到設計強度的90％以上)。

5.3保證掛籃預留孔位置準確。當預留孔位置偏差較大時，掛籃不好調甚至調整不到中線位置，因此必須提高各預留孔的準確度。同時為了防止振搗混凝土時移位，預留孔要用鋼筋網固定。

5.4施工時對掛籃與滑道之間、滑道與梁頂混凝土之間的非彈性變形要重視，施工時加強觀測，積累經驗，消除影響。

5.5在懸臂灌注施工期間，盡可能減少梁頂面堆放材料、機具設備的數量。在懸灌即將結束時，梁體懸臂彎矩最大，必須嚴格控制施工荷載的對稱，并對墩的變形加強觀測。

6.線形控制成果

薩莫拉大橋于2013年7月28日合攏，完成底板束張拉后，全橋即基本成形，合攏精度平面位置誤差X=5mm，Y=3mm，高程誤差1cm，符合規范要求，合攏后的線形順暢，與理論計算狀態較好吻合，薩莫拉大橋線形監控工作順利完成。

7.結語

在橋梁施工中，責任心是做好線形控制工作的第一要素，耐心學習、細心檢查、精心施工、小心測量是大橋順利合攏、竣工的必要條件。以上為筆者克服種種不利因素在薩莫拉大橋線形控制施工過程中所作的一些大膽探索，與同行們交流、探討，以求在今后的施工工作中能夠舉一反三，使業務水平有所提升。

參考文件

1．JTG /T F50-2011，《公路橋涵施工技術規范》,北京：人民交通出版社，2011

2．周水興、何兆益、鄒毅松，《路橋施工計算手冊》，北京：人民交通出版社，2001.

3. 《厄瓜多爾-薩莫拉大橋施工圖》