淺談懸臂澆筑高程控制方法

高運行+李麗芬+莫杰成

摘要：懸臂澆筑方法現(xiàn)在已成為連續(xù)梁橋及斜拉橋主要施工方法。橋梁工程監(jiān)控分析時，對立模標高的控制占據(jù)很大部分，懸臂澆筑經過幾十年的發(fā)展，現(xiàn)在不同施工監(jiān)控單位對立模標高控制方法已經大同小異。文章結合現(xiàn)在正在施工的水口水道大橋，對連續(xù)梁橋實際監(jiān)控過程中的高程控制方法和細節(jié)進行了論述。

關鍵詞：懸臂澆筑；立模標高；施工監(jiān)控；連續(xù)梁橋；斜拉橋 文獻標識碼：A

中圖分類號：U445 文章編號：1009-2374（2016）33-0086-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.33.043

1 懸臂澆筑施工現(xiàn)狀

關于橋梁懸臂澆筑施工法已有近90年歷史。早在1928年，F(xiàn)reyssinet首次運用懸臂施工法建造了主跨為185m的鋼筋混凝土大跨徑拱橋。國外采用懸臂施工方法建造預應力混凝土橋梁始于20世紀40年代末。德國工程師首先將懸臂澆筑混凝土法應用于預應力混凝土連續(xù)梁橋，為當今連續(xù)梁、T形剛構、連續(xù)剛構、斜拉橋等采用的懸臂澆筑混凝土施工方法奠定了堅實的基礎。懸臂施工法有著無支架的優(yōu)點，在施工時橋梁跨越路線可以正常通車，很大程度地促進了橋梁的建設和發(fā)展。我國從20世紀60年代中期也將懸臂施工法從鋼橋引入到了混凝土橋梁施工當中。隨著懸臂施工技術的進步和完善，施工機械化程度的提高，橋梁結構內力分析計算和施工控制的精細化，懸臂施工法已經成為預應力連續(xù)橋梁和斜拉橋建造的主要施工方法。

2 懸臂澆筑施工時立模標高控制的意義

橋梁控制包括應力和線形兩方面，線形控制不僅是在橋梁施工過程中最直觀的控制因素，同樣也關系到結構受力。懸臂澆筑法采用移動式掛藍作為主要施工設備，以橋墩或墩塔為中心，對稱地向兩邊澆筑梁節(jié)段的混凝土。連續(xù)梁橋懸臂澆筑時施工工序：先安裝掛籃，綁扎鋼筋澆筑混凝土，待混凝土達到要求強度后張拉預應力束，然后移動掛藍進行下一節(jié)段的施工。在此施工工序下，掛籃彈性變形、混凝土收縮徐變、預應力鋼束張拉都是影響高程的主要因素。對于橋梁高程控制問題，中國學者秦順全、林國雄提出了無應力狀態(tài)法。無應力狀態(tài)法的基本思想是：在線形狀態(tài)下對一座已建橋梁進行解體，只要各單元長度與曲率不變，則無論按什么程序恢復，恢復后的結構內力和線型將與原結構一致，應用這一原理建立連續(xù)梁橋施工階段與成橋狀態(tài)之間的聯(lián)系。由此可見，在運用懸臂澆筑施工時，橋梁線形控制對于橋梁受力有一定影響，對于施工過程和成橋后橋梁線形也起到非常重要的作用。

3 橋梁高程監(jiān)控理念

3.1 工程概況

水口水道大橋位于佛山市南海區(qū)里水鎮(zhèn)里水鎮(zhèn)，跨越水道通航等級Ⅳ級。本項目橋涵設計荷載按城-A級設計，主橋跨徑組合為（65+110+65）m，上部結構形式采用預應力混凝土連續(xù)箱梁，單箱雙室斷面，鉛垂腹板，變高度，箱梁頂板寬17.8m，底板寬11.8m。主墩采用鋼筋混凝土實心墩，主橋采用掛籃懸臂施工。水口水道大橋主橋立面如圖1所示，橫截面如圖2所示。

3.2 立模標高需要處理的數(shù)據(jù)

關于橋梁懸臂澆筑施工方法的立模標高控制：第一，考慮橋梁設計高程；第二，考慮施工過程中的預拱度；第三，考慮混凝土收縮徐變以及運營階段對橋梁線形的影響，這也屬于橋梁預拱度的一部分。

3.2.1 設計高程。對于PC橋梁，主梁是預應力混凝土梁，按現(xiàn)行橋梁設計規(guī)范，主梁在設計中應考慮兩種極限狀態(tài)，即承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)。通過實地勘察，確定橋梁跨度情況。然后根據(jù)索力分布、主梁彎矩、主塔彎矩、邊墩和輔助墩支座反力等受力情況，經過反復試算迭代修正確定成橋受力狀態(tài)。最后經過成橋狀態(tài)調整確定最終成橋受力狀態(tài)，即可得到橋梁設計高程。

3.2.2 預拱度。由于結構自重、混凝土收縮徐變、溫度變化、預應力作用、活載等因素的影響，混凝土會產生一定程度下?lián)?。在施工過程中設置預拱度是為了抵消各種作用對橋梁線形的影響，以滿足結構長期運營的需要。由于橋梁預拱度影響因素較多，而PC橋梁合攏高差要求精度為±30mm，所以在施工過程中要采用理論知識以及現(xiàn)場施工經驗的方式對影響橋梁線形的所有作用進行精確分析，才能保證結構順利合攏以及運營階段的安全性。一般認為預拱度包括成橋預拱度，施工過程中的模板彈性變形，施工預拱度，調整預拱度。

在橋梁安全性檢測過程中，分析計算法主要也是利用結構幾何變形對橋梁結構安全性能進行評估。

3.3 箱梁高程控制點

對于懸臂澆筑過程，橋梁高程監(jiān)控主要是對一些控制點進行高程監(jiān)測。考慮到橋梁懸臂現(xiàn)澆過程中采用掛籃施工，底模平鋪在掛籃橫隔梁上，側模和翼模以一定角度焊接在一起，所以橋梁高程控制點設置在底模和翼模上面。以水口水道大橋為例，控制點一般包括箱梁底部（E、F、G三點）、翼板根部（C、D兩點）以及翼板邊緣（A、B兩點）。

3.4 箱梁高程測量

進行外業(yè)測量的最根本目的是給出合理立模標高，從而控制橋梁線形。高程測量主要是測量各節(jié)段混凝土澆筑前后、鋼束張拉前后、掛籃移動前后的箱梁高程變化情況，并且與理論計算的數(shù)據(jù)進行比較和修正。通過分析實測和理論值之間的差別而得出混凝土自重和鋼束張拉，掛籃變形和移動對梁段高程的影響，為下一節(jié)段高程控制提供數(shù)據(jù)指導?？紤]懸臂澆筑施工工藝，掛籃移動后是最后節(jié)段的最終工況，所以高程控制數(shù)據(jù)以掛籃移動后為準。

在橋梁施工過程中，環(huán)境溫度的大小及太陽輻射溫差會影響結構體系內的內力分布。白天箱梁頂面溫度比底面溫度高，使懸臂箱梁產生下?lián)献冃?；夜間箱梁頂面降溫幅度大于底面，懸臂箱梁又會發(fā)生上撓變形。由于太陽出來前（5∶00～7∶00）溫度變化不大，所以在外業(yè)測量時將太陽出來前規(guī)定為初始溫度狀態(tài)，測量時間也安排在這個時間段。

以水口大橋為例，橋梁共劃分12個節(jié)段，最大節(jié)段重量為251.4t，最小節(jié)段重量為160.2t。掛籃重量為125t，占各節(jié)段比重49.7%～77.4%，如表1所示，掛籃重量在施工過程中占有較大比例。可以測量掛籃在某節(jié)段移動前后高程的變化量，與軟件計算的變形值進行對比修正，從而在下一節(jié)段立模標高的預拱度中加入掛籃引起的變形值。

4 結語

綜上所述，橋梁高程控制是以實際測量為基本依據(jù)，以理論計算為輔助工具的一整套計算過程。其中各節(jié)段的立模標高為高程測量、計算、分析的目標。為了給出更可靠的立模標高，就需要在理論計算基礎上，對橋梁線形影響因素進行再次分析，最后通過實際測量結果與理論計算值之間的對比，才能較為精確地計算下一節(jié)段的立模標高。

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（責任編輯：王 波）