淺談曲線上預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁掛籃施工線形監(jiān)控技術(shù)

賀星亮

【摘要】客運(yùn)專線鐵路曲線上預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁成橋后線形及內(nèi)力狀態(tài)是影響橋梁安全、質(zhì)量的重要因素，施工全過(guò)程必須對(duì)每一施工梁段的中線、高程及預(yù)拱度等，進(jìn)行嚴(yán)格監(jiān)測(cè)和控制，本文從線形監(jiān)控的目的和任務(wù)、線形監(jiān)控的基本原理和程序、主梁線形監(jiān)控流程等方面介紹監(jiān)控技術(shù)要點(diǎn)，確保成橋線形符合要求。

【關(guān)鍵詞】曲線；連續(xù)梁；掛籃；線形；監(jiān)控

1.工程概況

大西客專左線太鋼特大橋1#～4#墩臺(tái)為單線32+48+32m后張法預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土箱型連續(xù)梁，該連續(xù)梁位于R=600m、i=+30‰的曲線上。梁體邊支座中心至梁端0.6m，全長(zhǎng)113.2m，梁高沿縱向按二次拋物變化，中支點(diǎn)梁高3.5m，邊支點(diǎn)及跨中梁高2.5m，中跨跨中直線段長(zhǎng)8.4m，邊跨直線段長(zhǎng)12.8m。梁體截面采用單箱單室直腹板形式，頂板厚度除梁端附近外均為32cm，腹板厚45～60～70cm，底板由跨中的40 cm按二次拋物線變化至根部的60cm。頂板寬度7.2m，底板寬度3.8m。

2.施工方案

本橋各T構(gòu)箱梁， 除0#塊、1#塊和邊跨直線段為支架現(xiàn)澆外， 其余梁段分別以2#、3#主墩作T構(gòu)， 采用4只菱形掛籃對(duì)稱懸臂逐段澆筑。0#塊節(jié)段長(zhǎng)度為6m，1#塊節(jié)段長(zhǎng)度為3m，2#～6#塊懸臂澆筑段節(jié)段長(zhǎng)度均為3.45m，邊跨、中跨合攏段節(jié)段長(zhǎng)度為1.5m，邊跨直線段節(jié)段長(zhǎng)度為7.85m。邊跨合攏段采用支架現(xiàn)澆施工、中跨合龍段采用吊架模板施工。主要施工順序：主墩0#塊、1#塊支架現(xiàn)澆→主墩2#塊～6#塊懸臂對(duì)稱澆筑→邊跨直線段支架現(xiàn)澆→邊跨合龍段現(xiàn)澆→解除主墩處的臨時(shí)固結(jié)→中跨合龍段懸吊支架現(xiàn)澆→體系轉(zhuǎn)換（張拉合龍鋼束）→橋面系二期恒載施工。

3.線形監(jiān)控的目的和任務(wù)

根據(jù)連續(xù)梁施工實(shí)際工況跟蹤監(jiān)測(cè)取得的真實(shí)施工結(jié)構(gòu)參數(shù)，運(yùn)用預(yù)控制技術(shù)及時(shí)進(jìn)行施工階段線形計(jì)算，對(duì)梁體結(jié)構(gòu)的未來(lái)狀態(tài)做出預(yù)測(cè)，確定每一懸澆梁段立模高程，并在施工過(guò)程中依據(jù)施工監(jiān)測(cè)成果，對(duì)施工偏差進(jìn)行分析、識(shí)別、預(yù)測(cè)后對(duì)下一施工梁段的立模板高程進(jìn)行調(diào)整，以此來(lái)保證每一懸澆梁段和合攏段的兩懸臂端中線及高程偏差符合相關(guān)規(guī)定，保證成橋線形和結(jié)構(gòu)內(nèi)力狀態(tài)符合設(shè)計(jì)要求。

4.線形監(jiān)控的基本原理及計(jì)算程序

連續(xù)梁橋的施工監(jiān)控是一個(gè)“預(yù)告→施工→測(cè)量→識(shí)別→修正→預(yù)告”的循環(huán)過(guò)程。施工監(jiān)控中最基本的原則是確保施工過(guò)程中大橋結(jié)構(gòu)的安全，在大橋施工過(guò)程安全性滿足要求的前提下，再對(duì)大橋施工過(guò)程中結(jié)構(gòu)的線形進(jìn)行控制，確保大橋最終線形滿足預(yù)期目標(biāo)。

以施工預(yù)拱度計(jì)算作為每一梁段立模高程計(jì)算依據(jù)和全橋線形控制依據(jù)。施工預(yù)拱度應(yīng)考慮的幾個(gè)因素：設(shè)計(jì)預(yù)拱度、在荷載作用下已施工梁段的變形、掛籃在荷載作用下的彈性變形、混凝土預(yù)施應(yīng)力和收縮、徐變引起的撓度、施工時(shí)溫度變化引起的撓度等。根據(jù)計(jì)算提供梁體各截面的最終撓度變化值（即豎向變形），設(shè)置施工預(yù)拱度，據(jù)此調(diào)整每塊梁段模板安裝時(shí)的前緣標(biāo)高，懸臂澆筑n號(hào)梁段合攏側(cè)（前端）施工立模高程Hn應(yīng)考慮下列因素計(jì)算確定：

Hn=An+Bn+Cn±Dn

式中 An——n號(hào)梁段前端設(shè)計(jì)高程；

Bn——n號(hào)梁段前端計(jì)算撓度；

Cn——n號(hào)梁段前端預(yù)計(jì)掛籃變形值；

Dn——n號(hào)梁段前端高程調(diào)整值，包括考慮模板間隙、支架沉降、（n-1）號(hào)梁段高程偏差調(diào)整值、計(jì)算與實(shí)際撓度差值調(diào)整值等；

5.支架及掛籃預(yù)壓控制

5.1支架預(yù)壓控制

支架預(yù)壓荷載取支架所承受最大施工荷載的110%，預(yù)壓按支架最大施工荷載的60%、100%、110%分三級(jí)進(jìn)行，荷載分布與支架施工荷載分布一致，加載及卸載按照對(duì)稱、分層、分級(jí)的原則進(jìn)行。支架預(yù)壓完成后，根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算分析基礎(chǔ)沉降量和支架彈性變形量、非彈性變形量及平面位移量，評(píng)價(jià)支架安全性和確定立模標(biāo)高。

5.2 掛籃預(yù)壓控制

掛籃使用前，對(duì)制作及安裝質(zhì)量進(jìn)行全面檢查，進(jìn)行走行性能試驗(yàn)并按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行靜載試驗(yàn)，按最大施工荷載的1.2倍進(jìn)行靜載試驗(yàn)，消除掛籃在加載狀態(tài)的非彈性變形并測(cè)量掛籃的彈性變形值，以便合理設(shè)置懸臂澆筑梁段的立模高程。掛籃靜載試驗(yàn)應(yīng)模擬最大現(xiàn)澆梁段施工荷載分布情況，分級(jí)進(jìn)行加載。每級(jí)加載完畢1h后，測(cè)量掛籃變形值。測(cè)點(diǎn)布置在前后支點(diǎn)、上下橫梁、后橫梁等部位的兩側(cè)及中部相應(yīng)位置。全部加載完畢后，每隔1h測(cè)量一次每個(gè)測(cè)點(diǎn)變形值，連續(xù)預(yù)壓4h，當(dāng)最后測(cè)量時(shí)間段的兩次變形量之差小于2mm時(shí)即可結(jié)束。按分級(jí)加載的相同重量逐級(jí)卸載并測(cè)量各級(jí)卸載后的變形量。根據(jù)加卸載實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，繪制各測(cè)量點(diǎn)的加、卸載過(guò)程變形曲線，通過(guò)分析計(jì)算掛籃在各個(gè)階段荷載作用下的變形值。

6.主梁線形監(jiān)控

6.1測(cè)點(diǎn)布置

施工過(guò)程中，跟蹤監(jiān)測(cè)掛籃走行前后、混凝土澆筑前后和預(yù)應(yīng)力張拉前后六種工況時(shí)已施工及在施工梁段的高程變化情況，與理論計(jì)算值進(jìn)行比較分析，合理調(diào)整確定下一施工梁段的施工立模高程。每節(jié)段截面設(shè)置5個(gè)測(cè)點(diǎn)，分別為頂板兩側(cè)翼緣板距梁邊線10cm處，頂板中心，底模板距腹板邊緣10cm處。如下圖

6.2線形監(jiān)控具體流程

6.2.1橋墩及0#塊施工階段

建立沉降觀測(cè)測(cè)點(diǎn)的初始值；澆筑0#段混凝土前預(yù)埋支架鋼管應(yīng)力測(cè)試傳感器；按施工控制小組提供的0#塊底面立模標(biāo)高澆筑0#塊，測(cè)量結(jié)果報(bào)施工控制小組；建立墩頂水平位移測(cè)點(diǎn)的初始值；在0#塊拼裝掛籃；掛籃預(yù)壓試驗(yàn)，向施工控制小組提供掛籃預(yù)壓試驗(yàn)變形結(jié)果；立模綁扎1#塊鋼筋。

6.2.2循環(huán)懸臂澆筑階段

從掛籃的遷移定位至預(yù)應(yīng)力鋼束張拉完畢是本橋施工的一個(gè)周期，每個(gè)周期中有關(guān)施工控制的步驟：按照預(yù)報(bào)的掛籃定位標(biāo)高定位掛籃，由施工單位測(cè)量定位后的掛籃標(biāo)高，經(jīng)監(jiān)理簽認(rèn)后向控制小組提供掛籃的定位測(cè)量結(jié)果；立模板、綁扎鋼筋；澆筑混凝土前，測(cè)量所有已施工梁段上的高程測(cè)點(diǎn)，復(fù)測(cè)掛籃定位標(biāo)高，墩頂?shù)乃轿灰?，?jīng)監(jiān)理簽認(rèn)后報(bào)施工控制小組；施工控制小組分析測(cè)量結(jié)果，如需調(diào)整，給出調(diào)整后的標(biāo)高；澆筑混凝土后第二天測(cè)量所有已施工梁段上的測(cè)點(diǎn)標(biāo)高，測(cè)量本梁段端部梁底和預(yù)埋在梁頂?shù)臏y(cè)點(diǎn)標(biāo)高，建立測(cè)點(diǎn)與梁底標(biāo)高的關(guān)系，經(jīng)監(jiān)理簽認(rèn)后提供施工控制小組；澆筑完混凝土后第二天測(cè)量本節(jié)段上的箱梁頂面標(biāo)高，建立測(cè)點(diǎn)與梁底標(biāo)高的關(guān)系，經(jīng)監(jiān)理簽認(rèn)后提供施工控制小組；檢查斷面尺寸，提供給施工控制小組并向施工控制小組提供梁段混凝土超重的情況；張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋后，測(cè)量所有已施工梁段上的高程測(cè)點(diǎn)，經(jīng)監(jiān)理簽認(rèn)后提供施工控制小組；施工控制小組分析測(cè)量結(jié)果，根據(jù)上一施工周期梁底標(biāo)高測(cè)量值預(yù)報(bào)下一施工周期的掛籃定位標(biāo)高。

6.2.3合龍及合攏后階段

懸臂澆筑完成后拆除全部掛籃，同時(shí)現(xiàn)澆邊跨現(xiàn)澆段；測(cè)量全橋測(cè)點(diǎn)標(biāo)高；安裝合攏吊架及模板，但不得與主梁緊固；合攏段壓重，必要時(shí)根據(jù)標(biāo)高調(diào)整壓重的重量；標(biāo)高調(diào)整完畢后，在低溫時(shí)焊接合攏臨時(shí)勁性骨架，緊固模板，綁扎縱向鋼筋的另一端，張拉臨時(shí)合攏預(yù)應(yīng)力；澆筑合攏段混凝土，同時(shí)卸載壓重；測(cè)量合攏段預(yù)應(yīng)力鋼筋；拆除合攏吊架；張拉邊跨合攏段預(yù)應(yīng)力鋼筋；拆除合攏吊架；測(cè)量合龍點(diǎn)標(biāo)高、未合攏跨懸臂端標(biāo)高；按上述過(guò)程合攏另外幾個(gè)合攏段；全橋測(cè)點(diǎn)聯(lián)測(cè)，按網(wǎng)絡(luò)測(cè)量橋面標(biāo)高，提供施工控制小組；將施工控制測(cè)點(diǎn)轉(zhuǎn)移至橋梁兩側(cè)；施工控制小組協(xié)助提供橋面鋪裝標(biāo)高，進(jìn)行橋面鋪裝；全橋測(cè)點(diǎn)聯(lián)測(cè)，數(shù)據(jù)報(bào)施工控制小組；施工控制小組提供施工控制報(bào)告。

7.結(jié)束語(yǔ)

客運(yùn)專線預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁對(duì)施工精度要求很高，通過(guò)對(duì)連續(xù)梁掛籃施工的全過(guò)程進(jìn)行逐步細(xì)化并嚴(yán)密監(jiān)控，保證成橋后的線形及內(nèi)部受力要求。施工過(guò)程中嚴(yán)格執(zhí)行線形監(jiān)控的循環(huán)控制流程，極大限度的滿足了設(shè)計(jì)要求。通過(guò)本橋的施工實(shí)踐，驗(yàn)證和改進(jìn)了線形監(jiān)控原理和監(jiān)控程序，可供同類型工程參考。

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