浅析悬臂浇筑预应力混凝土连续梁桥的变形控制

浅析悬臂浇筑预应力混凝土连续梁桥的变形控制杨文杰【江苏省镇江市路桥工程总公司镇江市 212017】摘要：本文对施工控制方法的原理进行了研究，编写了施工分析程序，对豆瓣集大桥进行了施工变形和内力计算。

在施工阶段结构计算基础上，本文还对悬臂箱梁的重要环节—模板标高计算进行了研究，并探讨对影响结构变形控制的诸多因素。

关键字：线型监控施工挠度预拱度挂篮预压模板标高1．工程概况京杭运河豆瓣集大桥桥梁起点桩号为K0+413.431，终点桩号为K1+406.808，桥梁全长993.377m。

桥梁跨越京杭运河及两侧大堤。

主桥中心桩号K1+000，结构形式为70+125+70m预应力混凝土变截面连续箱梁，长265m。

圆曲线起点桩号为K0+607.789,终点桩号为K0+801.881，不设超高；圆曲线起点桩号为K1+131.953,终点桩号为K1+379.113，不设超高；主桥均位于直线上。

桥面纵坡为2.8％，桥上变坡点桩号为K0+1000，变坡点高程为30m，竖曲线半径为4500m。

2、施工变形控制目的和目标1. 变形控制目的在悬臂浇筑中的变形控制是为了确保施工中结构的安全和结构形成以后的外形和内力状态符合设计要求。

对于悬臂施工的预应力砼连续箱梁结构，在分段浇筑过程中，根据施工监测的已浇梁段的变形和受力状况，并在施工过程中根据施工的计算成果对误差进行分析，并预测和对下一阶段箱梁节段的立模标高进行调整，以此来保证成桥后桥面线型、合拢段两悬臂端标高的相对偏差不大于规定值，以及结构内力状态符合设计要求。

2. 监控工作的范围根据连续梁桥悬臂浇筑的施工流程及其受力特点，施工监控主要包括以下内容，在分析相应实测数据的基础上，对其上部结构的施工过程进行控制。

施工中挠度对线形控制要求比较精确，而影响挠度的因素极为复杂(挂篮变形、梁段自重、预应力施工、施工荷载、砼收缩与徐变、日照温差与温度变化、结构体系转换等)。

施工中必须对挠度进行精确的计算和严格控制。

1、各参数的测定2、施工预拱度计算3、悬臂箱梁的施工挠度控制4、线形监控测量5、温度测定6、截面尺寸测量7、施工支架预压及挂篮静载试验3．实施变形观测的内容及成果通过仔细研究施工图文件，同时结合本桥的特点，确定本次施工监控的工作内容如下：1）按照设计要求进行堆载预压，在预压前后，项目部派专业测量人员参与监督现场变形的测试，结合理论计算，给出立模标高；2）施工单位根据监控要求布设位移测点（墩中心位移高程基准点、两侧挠度测点），在混凝土浇注前后，测量其位移值；3）施工挂篮拼装好后，按设计要求进行预压，在预压前后，分析确定挂篮的荷载变形曲线，结合结构计算结果，给出下一块的立模标高，下达监控指令；4）在每节段混凝土灌注前后、预应力张拉前后，测量挂篮实际变形、块段前方测点的变形和应力，进行参数识别，分析确定立模标高，下达监控指令；5）主桥悬浇施工结束或其前一阶段，施工单位选择晴天或阴天各一天，进行连续24小时观测，得出梁体温度线型曲线，监控小组获取数据后加以分析，并下达监控指令，提出合拢段施工指令；6）在混凝土浇注、预应力张拉、体系转换前后，进行标高、线型的测量，若施工过程中出现异常，及时进行预警。

3.1 测量仪器选择与测量时间安排采用苏一光DSZ2 自动安平水准仪，配备使用5m的塔尺。

每次的读数都采用主尺、辅尺观测，以消除粗差现象产生。

为减小温度变化对测试结果的影响，所有的应力及线型均要求在温度稳定时进行，测量时间安排在一天温度变化较小的时间里观测，即每天日出一小时后观测，以消除大气折光以及日照温差的影响，测量的工作持续时间越短越好。

合拢段应在施工前进行连续24h（每次间隔2h）观测，提供合拢前的数据。

3.2 基准点的建立与复测利用自动安平水准仪及检校后的钢尺把高程控制点引至0#块梁顶面上，标上明显标记并保护好。

在以后的施工期就以该点为基准，作为其它水准测量的后视点，得出所测梁顶的高程。

每一墩顶至少应布置两个基准点，每次测试时首先应相互校核。

对于这些基准点，要求施工单位定期校核高程点，确保精度。

3.3 线型监控测量大跨径箱梁悬臂灌注施工中，结构的线形控制直接影响合拢精度及成功与否，是确保连续梁的施工质量的关键之一。

施工中的线形控制要求比较精确，而影响挠度的因素极为复杂(挂篮变形、梁段自重、预应力施工、施工荷载、砼收缩与徐变、日照温差与温度变化、结构体系转换等)。

施工中必须对挠度进行精确的计算和严格控制。

3.4 悬臂箱梁的施工挠度控制⑴、根据预拱度及设计标高，确定待灌梁段的立模标高，严格按立模标高立模。

⑵、成立专门观测小组，加强观测每个节段施工中砼浇注前后、预应力张拉前后、挂篮前移就位后4种工况下悬臂的挠度变化。

每节段施工后，整理出挠度曲线进行分析，及时准确控制和调整施工中发生的偏差值。

⑶、合拢前相接的悬臂最后2～3个节段在立模时进行联测，以保证合拢精度。

3.5 各参数的测定根据对影响挠度的各因素及其影响机理的分析，确定施工现场待测参数，各参数及其测定如下：⑴、挂篮的变形值施工挂篮的变形难以准确计算，通过挂篮荷载试验测定。

在挂篮拼装后，采用砂袋试压法进行荷载试验，加载量按各梁段重量的最大重量确定。

分级加载，加载过程中测定各级荷载下挂篮前端变形值，可以得到挂篮的荷载与挠度关系曲线。

根据挂篮的荷载与挠度关系曲线，可查出悬臂施工中各梁段荷载作用下挂篮将产生的变形。

⑵、施工临时荷载测定施工临时荷载包括施工挂篮、人员机具等。

⑶、箱梁混凝土容重和弹性模量的测定混凝土容重随着施工的推进采用常规方法测试。

混凝土弹性模量主要测定混凝土弹性模量E随时间t的变化过程，即E—t曲线，采用现场取样通过万能试验机试压的方法，分别测定混凝土在7、14、28、60天龄期的E值，以得到完整的E—t曲线。

⑷、混凝土的收缩与徐变观测混凝土的收缩与徐变采用现场取样，进行长期观测，在长期观测结果未出来时，采用以前其它桥梁施工中相同或相似条件下同标号混凝土的试验数据。

3.6 施工预拱度计算根据设计文件将提供预拱度及实际施工中的施工条件、使用材料及实际工期与设计假定不相同，施工中必须重新计算箱梁节段的预拱度。

箱梁预拱度计算根据现场测定的各项参数由程序计算得出。

3.7 挠度控制⑴、根据预拱度及设计标高，确定待灌梁段的立模标高，严格按立模标高立模。

⑵、加强观测每个节段施工中砼浇注前后、预应力张拉前后、挂篮前移就位后整理出挠度曲线进行分析，及时准确控制和调整施工中发生的偏差值。

3.8 高程计算和测设模板标高为H1=H0+fi+flm+fm+Fx，H1—待浇段底板前端点挂篮底板高；H0---该点设计标高；fi---本施工节段以后各段对该点挠度的影响值；flm---本施工节段纵向预应力束张拉后对该点的影响值；Fx---混凝土收缩、徐变、温度、结构体系转换、二期恒载和活载等影响产生的挠度计算值，各种fm---挂篮弹性变形对该点的影响值；高程测点布置与监测安排：梁顶高程测点布置在在梁段端部左右腹板上方顶面，每个梁段前端设一个测试断面，每个断面顶面设A、B两个测点，测点分别埋设短钢筋（Φ16，顶部打磨光滑，标高比本梁段测点处的施工立模标高高出5mm~10mm）作为固定观测点。

测点钢筋焊于钢筋骨架上，采用红油漆标记，并在其附近箱梁顶面用红笔进行编号，钢筋头纵桥向距箱梁悬臂端部20cm。

具体布置见图1。

若按图中尺寸制作的钢筋与箱梁纵向预应力波纹管或施工机具冲突，可横向适当挪动钢筋头位置（原则上不超过10cm），但确保纵桥向距悬臂端距离保持不变。

在每个箱梁节段施工中的几种不同工况(立完模浇注混凝土前、混凝土浇注后、预应力筋张拉前、预应力筋张拉后)下，对已浇各梁段的控制点高程进行测量，以便观察各点的高程(挠度)变化以及箱梁曲线变化历程。

3.9 挠度观测程序与方法施工工区对箱梁立模、混凝土浇筑完成、张拉预应力结束、挂篮前移四个工况都需要进行全面挠度测量，具体如下：（1）箱梁立模提供本节段悬臂端实际腹板中心位置的底模标高（该立模标高应与项目经理部提供的数据偏差在±5mm以内）及A、B点钢筋头标高，；（2）混凝土浇筑完成后2～3天测量A、B点钢筋头标高；（3）预应力张拉结束稳定4～5小时后，测量A、B点钢筋头标高；（4）挂篮前移后测量A、B点钢筋头标高。

根据钢筋头点高程数据，推算各工况下箱梁悬臂端底板下标高。

若两次测量值吻合较好（偏差小于5mm），则无须复测；若偏差较大，则应进行复测找出原因。

考虑到施工现场测量数据全面、完整，若测量数据校核无误，一般情况下监控计算所用数据以现场的测量值为准。

最后，施工工区以表格的形式提供各高程数据，并把数据及时交项目部监控小组复核，由监控小组将下节段悬臂立模标高送交监理组审核批准。

施工单位在施工到最后混凝土浇筑时应对单个桥面测点进行联测，以后每两个块件混凝土施工结束时应对该桥面测点进行联测，在合拢前、预应力张拉后、均应对桥面进行联测，以掌握合拢前后各控制点高程的变化。

桥面铺装结束后应对全桥桥面进行联测。

3.10 温度测试根据实践经验及资料研究，薄壁空心墩及箱梁变形对环境温度和日照非常敏感。

受日照时，受日照一侧的顶腹板温度与另一侧的顶腹板温度是不同的，且一天内也是反复变化的，且变形变化滞后于温度变化。

因此，应对日照及环境温度影响进行自始至终的观测。

桥梁结构处于一个变化的温度场中，理论上说由于温度变化，桥梁的截面应力和主梁标高每时每刻都在变化，这就给测量结果带来不确定的因素，要完全解决温度影响问题，有很大的难度。

根据以往经验，我们通过对气温的测量，推算结构温度的影响，也收到了较好的效果。

具体做法是施工单位在进行其它测试任务时，采用气温表测量箱内和箱外的温度，测量精度控制在0.5℃以内。

3.11 截面尺寸测量根据误差分析的结论，混凝土超方对悬臂施工的连续梁桥影响很大，应尽可能减小，因此超方的测量非常重要。

除了应变和标高数据能够反映超方的现象，对箱梁节段截面测量也是一个简单易行的方法。

具体做法是每浇筑一个节段，在悬臂端进行截面尺寸测量，包括截面高度、顶板、底板和腹板的厚度等，测量精度应控制在2mm以内。

在实际操作中原则上以抽测为主，或控制混凝土浇筑量。

3.12 施工支架预压、挂篮静载测试箱梁墩顶采用支架现浇的施工方法。

支架在自重和其它施工荷载作用下将发生变形。

这种变形包括弹性变形和非弹性变形。

支架变形量要通过预压试验才能最终获得。

预压试验的方案由施工工区设计，并经专业监理工程师审批。

挂篮在块段自重及其它施工荷载作用下，将发生变形，这种变形将直接影响成桥后的桥梁线型，因此应在混凝土浇注前，使挂篮反拱，以消除这种影响。

在挂篮安装好后，应对挂篮进行预压,预压试验可采用分级加载方法。