大跨度连续刚构桥的线形控制

大跨度连续刚构桥的线形控制
摘要：本文结合一座三跨预应力混凝土连续刚构桥，介绍了连续刚构桥线形控制的内容和方法。

运用有限元软件Midas Civil建立了全桥的有限元模型，通过计算各种荷载工况作用下桥梁的挠度，并将实测值和理论值比较，来合理确定梁端立模标高，从而控制施工精度和成桥线形。

关键词：预应力；刚构桥；线形控制；挠度；立模标高
随着我国交通事业的发展，近年来修建了大量的预应力混凝土连续刚构桥。

连续刚构桥的施工多采用对称悬臂浇筑的施工方法。

悬臂浇筑是在桥墩两侧对称逐段就地浇筑混凝土，待混凝土达到一定强度后张拉预应力束，移动挂篮继续悬臂施工，使悬臂不断接长，直至合龙。

由于施工中各种因素的影响，主梁各节段的内力和位移随着混凝土浇筑过程变化而偏离设计值，致使合龙困难，成桥线形和内力状态偏离设计要求。

因此，为了保证施工质量，必须要对建桥的整个过程进行严格的施工控制。

而施工控制中的线形控制是施工控制中的关键，只有线形控制的好，才能达到施工控制的目的。

本文对采用悬臂浇筑工艺的连续刚构桥梁主梁线形控制进行了系统分析。

1线形控制的内容及方法
线形控制和应力控制是连续刚构桥施工控制中的两个方面，现阶段施工控制以线形控制为主。

它是一个施工-量测-识别-修正-预告-施工的循环过程。

其实质是使施工按照既定的理想状态顺利进行。

对各种误差进行分析、识别、调整，最终使桥梁结构的线形达到理想状态。

线形控制包括参数的识别与调整和挠度误差预测两个方面。

在桥梁的施工过程中，需要对主梁梁体的温度、混凝土的弹性模量、收缩徐变系数和预应力孔道摩阻系数等参数进行测试，从而不断的修改计算模型，使计算模型尽可能地和实际结构相一致。

同时还必须观测每一个节段在立模、混凝土浇筑、预应力张拉后主梁挠度变化，以便与预测值比较，对下一未
浇节段的立模标高做出合理的预测。

2工程概况
某连续刚构桥主桥上部结构为82.0m+150m+82.0m三跨变截面单箱单室结构，桥宽2×17.45米，左右幅分离。

箱梁顶宽17.45米，底宽7.15米，墩顶处梁高8米，梁端及跨中梁高2.5米，箱梁梁高按1.6次抛物线变化。

腹板厚从跨中至根部采用0.6、0.8、1.0米分三段渐变。

在0号块、中跨合龙段和箱梁端部设横隔板。

箱梁采用挂篮悬臂浇筑施工，0号块长10米，箱梁单“T”悬浇划分为19对梁段，从根部至跨中箱梁纵向分段长度为：7×3.0+12×4.0m,边、中跨合龙段长均
为2.0m。

箱梁顶面设置2%单向横坡，箱梁底面平置。

箱梁设纵、横、竖三向预应力体系。

3线形控制的实施
3.1建立有限元模型
在实施现场线形控制工作之前，首先要进行结构施工状态的理论分析计算。

即通过建立实际结构的有限元模型，来计算结构在各种荷载作用下各个施工阶段的变形值，从而为实际施工中的结构变形提供理论值，合理确定预拱度以指导施工的顺利进行。

本文采用有限元软件Midas Civil进行前进分析计算，将全桥划分为88个节点，83个单元。

双薄壁墩底采用固结。

混凝土容重、弹性模量和预应力钢束力学性能等参数均按现场实测进行取值，其它设计参数按照规范取值。

全桥共划分为22个施工阶段，其中将墩身和零号块划分为一个施工阶段，两个T构对称悬浇同步进行。

每个悬浇块段分为三个步骤，即挂篮前移定位绑扎钢筋；浇注混凝土；张拉预应力钢绞线。

最后一个悬浇块段预应力钢束张拉完成后进行边跨合龙，然后中跨合龙，最后进行桥面二期铺装。

通过对全桥施工阶段的精确模拟，计算输出每一个施工阶段中的内力和位移，在实际的施工中对理论值和实测值进行对比，分析产生误差的原因，合理调整下一梁段的立模标高，控制主梁的成桥线形。

3.2现场标高实测
在主梁悬臂施工的每个标准节段内，对主梁高程观测三次：（1）移动挂篮、安装模板后，绑扎钢筋、浇筑混凝土前；（2）绑扎钢筋、浇筑混凝土、养生后，张拉预应力钢筋前；（3）张拉预应力、压浆后，移动挂篮前。

阶段（1）、（2）的数据之差反映箱梁节段自重产生的挠度；阶段（2）、（3）；阶段（3）、（1）的数据之差反映挂篮移动产生的挠度。

通过三个阶段理论值与实测值得对比，作为参数估计、状态预测和调整的重要依据之一。

在施工现场对主梁标高的测量通过布置在梁端的测点来完成。

每个节段各设三个测点，可对称布置在翼缘板承托的中点，离块段前段15cm处，这样可以箱梁横向变形以及是否发生扭转变形，并且可以相互验证测量成果的可靠性和精度。

测点的布置应保证自身的稳定性，方便测量，且不妨碍挂篮的移动。

测点桩由Ф25钢筋制作，与顶板的上下层钢筋点焊牢并保持竖直。

钢筋露出箱梁顶板混凝土表面约3cm，顶部磨圆并用红油漆标记。

为减小非线性温度场的影响，在日落后、日出前完成观测，并使观测时间相对固定。

通过现场实测数据和理论计算数据的对比，分析误差产生的原因，不断修改模型参数，合理的预测下一节段的立模标高。

3.3梁端立模标高的确定
在桥梁的施工过程中，梁端立模标高的合理确定是关系到主梁的线形是否平顺、是否符合设计的一个重要问题。

如果在确定立模标高时考虑的因素比较符合实际，而且加以正确的控制，则最终的成桥线形是较为良好的；相反，如果考虑的因素和实际情况不符合，控制不利，则最终成桥线形和设计线形有较大的偏差。

可以说，连续刚构桥的线形控制主要是立模标高的确定。

立模标高并不等于设计中桥梁建成后的标高，总要设一定的预抛高，以抵消施工中产生的各种变形。

其计算公式如下：
式中：—i位置的立模标高（主梁上某确定位置）；
—i位置的设计标高；
—由梁段自重在i位置产生的挠度总和；
—由张拉各预应力在i位置产生的挠度总和；
—混凝土收缩、徐变在i位置引起的挠度；
—施工临时荷载在i位置引起的挠度；
—二期恒载在i位置引起的挠度；
—挂篮变形值。

其中支架变形值是根据支架加载试验，综合各项测试结果而得。

而、、、
、五项在前进计算分析的结果中可以得到。

初始的几个节段立模标高按理论值确定，当理论值与实测值基本一致后按理论值及测量结果调整立模定位标高。

4线形控制的成果
本文对某三跨预应力混凝土连续刚构桥在施工监控过程中进行了线形控制，通过建立有限元模型提供了施工过程中的立模标高。

现场实测值和理论值符合较好。

合龙精度控制在±15mm内，小于允许偏差值20mm。

获得了较为理想的结果。

5结语
通过对大桥的线形控制，得出以下几个结论：
（1）在有限元计算分析中，计算参数的选取要尽可能的和实际情况符合一致，现场测量标高数据要准确无误。

（2）在悬臂施工前，严格做好挂篮预压试验，通过试验得出挂篮的弹性变形和非弹性变形，从而提供合理的立模标高。

（3）为减小非线性温度场的影响，在日落后、日出前完成观测，并使观测时间相对固定。

参考文献
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