预应力混凝土连续梁桥施工线形控制

预应力混凝土连续梁桥施工线形控制摘要:预应力混凝土连续梁桥采用分节段悬臂浇筑的自架设体系进行施工,施工过程的复杂性以及混凝土材料性质、环境条件的不确定性,必然造成各施工节段标高的不确定变化,影响成桥线形。

因此,对其进行线形监控。

施工监控主要是施工过程的安全控制以及线形与内力状态控制。

文章主要阐述了梁桥施工监控的目的、内容, 以及理论与方法,并介绍了施工监控在大跨度桥梁工程中的应用。

关键词:连续梁桥;施工监控;线形控制中图分类号：u448.21+5 文献标识码：a 文章编号：一、工程概况铜陵长江大桥北引桥跨无为内堤n4～n7#墩采用(48+80+48)m变截面预应力混凝土连续箱梁，梁部结构采用单箱单室直腹板箱形截面。

箱梁顶板宽12.6m，两翼悬臂长2.95m，箱梁底板宽6.7m。

本连续梁施工分为0～11#节段、合龙段、边跨直线段。

0#块长12m，1～3#块长2.5m，4～8#块长3m，9～11#块长3.5m，合龙段长2m，边跨直线段长6.9m，最重悬浇节段为4#块，重量为137.81t。

箱梁采用高性能c50耐久性混凝土。

二、施工监控监测目的和意义为保证桥梁结构在运营时期的安全性、可靠性、耐久性、行车舒适性等，实施连续梁桥的施工过程监控监测，已成为桥梁建设不可缺少的重要环节。

预应力连续梁桥施工过程复杂，所采用的施工方法、材料性能、浇筑程序及立模标高等都直接影响成桥的线形与受力，如果施工过程中梁体挠度控制不严，桥梁线形不顺，不仅影响梁体表观质量，合龙难以进行，而且影响穿束工作，增加钢束张拉阻力，甚至增大梁体扭矩。

因此，为保证结构体系转换时的合龙精度和成桥运营状态下的线形，必须对挠度进行严格控制。

三、施工控制方法1、施工控制流程连续梁桥的施工控制是一个“预告→施工→量测→识别→修正→预告”的循环过程。

施工控制中最基本的原则是确保施工过程中桥梁结构的安全，在桥梁施工过程安全性满足要求的前提下，再对桥梁施工过程中结构的线形进行控制，确保最终线形满足预期目标。

连续梁施工过程不仅要经历悬臂浇注节段形成主梁的过程，还要完成由静定结构转变为超静定结构的体系转换过程。

施工过程复杂，线形影响参数多，如：结构刚度、梁段的重量、施工荷载、混凝土的收缩徐变、温度和预应力等，这些参数都会直接影响全桥成桥后的线形与受力。

计算线形控制中立模标高的理论值时，都假定这些参数值为理想（规范）值。

为了消除因设计参数取值的不确切所引起的施工中设计与实际的不一致性，在施工过程中需要对这些参数进行采集，及时掌握结构实际状态，并通过计算，识别出各参数对主梁标高的影响程度，进而对未浇注主梁的立模标高进行修正，以满足设计要求。

对于重大的设计参数误差，提请设计方进行理论设计值的修改，对于常规的参数误差，通过优化进行调整与修正即可。

其中技术流程是指理论计算的循环过程，实施流程是指参与施工控制的各协作单位的工作关系。

2、结构计算内容预应力混凝土连续梁桥的施工采用分阶段逐步完成的悬臂施工方法时，结构的最终形成必须经历一个漫长而又复杂的施工过程。

对施工过程中每个阶段进行详细的变形计算和受力分析，是施工控制中最基本的内容之一。

为了达到施工控制的目的，首先必须通过施工控制计算来确定桥梁结构施工过程中每个阶段在受力和变形方面的理想状态，以此为依据来控制施工过程中每个阶段的结构行为，使其最终成桥线形和受力状态满足设计要求。

在预应力混凝土连续梁桥悬臂浇筑的施工中，施工控制的第一项工作就是根据设计提供的有关资料对桥梁施工过程中的内力、应力和位移进行有限元分析计算，确定施工过程中每个阶段的变形和受力理想状态，以此为依据来控制和指导施工过程中每个阶段的结构行为，从而使得成桥后的线形和内力达到设计要求。

计算时按照施工组织设计中确定的施工方案来确定施工加载顺序，并进行结构分析，严格计入结构自重、预应力、温度以及混凝土收缩徐变等影响。

1）有限元模型建立结构有限元分析的内容有：按照设计和施工所确定的施工工序，以及设计所提供的基本参数，对结构进行正装；结构形变分析；控制截面结构应变、应力及内力计算；结构预拱度计算分析，以确定立模标高。

在建立有限元计算模型时，将主梁划分为若干个单元，对该桥的施工过程进行了模拟，得到各个施工状态下的理论变形和受力。

根据施工方案中拟定的施工过程对该桥的施工过程进行了模拟。

根据设计文件，结合悬臂浇注施工方法，本桥的施工共划分为43个施工阶段，其中每个主梁节段的施工由3个阶段组成，即挂篮前移（吊架安装）、混凝土浇注和预应力张拉。

施工阶段的模拟应根据实际施工过程进行调整，因此有限元模型需要不断修正，计算都是动态的过程。

2）数据处理结构计算的目的是提供以下理论控制数据：①各施工梁段的挠度值计算计算活载挠度值，阶段挂篮弹性变形，自重、预应力以及混凝土收缩徐变形引起的悬臂前端挠度值等。

②各施工梁段的立模标高连续梁桥悬臂施工过程中，施工控制的关键是挠度控制。

挠度控制的目的是：根据计算结果和各阶段实测数据，并与设计计算结果对比，调整梁段预拱度值（在立模标高计算中体现），确保成桥线形符合设计要求，保证合龙精度。

箱梁悬臂浇筑段的各节段立模标高可参考下式计算：hi=h0+f挂篮+f预拱+fx式中：hi—待浇筑段箱梁底板前端和挂篮底模标高(张拉后)；h0—该点设计标高(张拉后)；f挂篮—挂篮弹性变形对该施工段的影响值，在挂篮设计和静载试验后得出；f预拱—综合考虑箱梁段自重、预应力大小、活载、结构体系转换、混凝土收缩与徐变等因素对该点挠度的影响值，该值由设计单位提供，并通过实测后进行适当的修正。

fx—考虑由温度、挂篮支点密实度、吊带不均匀受力、模板与支架间的密实度引起的变形，此值甚小，约为2～4mm，施工时根据实际情况进行适当的调整。

3）提供计算表格在考虑了各种情况的计算后，施工控制小组应在每个梁段浇筑前提供立模计算表，以作为最终立模标高的依据。

4）设计参数的测定在进行结构设计时，结构设计参数主要是按规范取用，部分设计参数的取值一般小于实测值，大多数情况下，采用规范设计参数计算的结构内力及位移均较实测值大，这对设计受力是偏于安全的，但对于结构线形控制来说是不容忽视的偏差，它将直接影响到成桥后的结构线形是否满足设计要求。

应对部分主要设计参数提前进行测定，以便在施工前对部分结构设计参数进行修正。

四、主梁线形监测1、主梁立模标高与截面尺寸的放样监测在施工挂篮移动到位，底模固定后，用极坐标法测出每块段的桥轴线及底板边线点。

在放样过程中对变形给予适当的考虑，保证箱梁截面在浇筑成形后最优化，减小截面特性施工误差。

此项工作在每一节段立模前均需进行。

2、主梁高程控制点的监测主梁高程控制点位以现场布点为准，采用水准仪测量，从高程控制基准点引测。

主梁高程控制点设在墩顶中线处，要求每月复测一次。

3、中线偏差及主梁标高监测每节段施工完成后，根据梁的中线标志测量该节段的标高及相邻3个节段的标高变化，测点与主筋焊接，埋设时露出箱梁顶面约5mm及不妨碍挂篮前移，避开预应力张拉位置，并用红油漆标记。

主梁标高测量按以下四个工况进行：挂篮前移到位、混凝土浇筑前、混凝土浇筑后、张拉预应力后。

挠度表及理论高程表其中部分数据如下：挠度表说明：1、高程单位以m计算，挠度值以mm计算；2、为便于计算，表中立模高程仅包括恒载和1/2活载预拱度，未包括挂篮预抬值，实际立模标高要将挂篮预抬值加进去。

3、表中立模高程指梁顶最低处的立模高程，实际立模时应换算至底模立模高程和内、外模关键点立模高程。

理论高程表说明：1、砼顶面高程单位以m计算；2、恒载、活载完成后的高程和梁顶设计高程均指梁顶最低点处的高程，实际进行高程对比时，将其换算至梁底高程或梁顶中心线处的高程。

每一个块段结束将实际测量数据和理论数据进行对比，根据差值，为下一块段的高程数据修正提供依据。

4、合龙前后线形24小时联测中边跨合龙前后各进行一次24小时联测，以观测主梁线形随温度变化情况。

另外在具体施工时，视监控计算与监测结果的对比需要，进行温度对线形的影响观测。

5、成桥线形测量成桥线形（合龙后、二期恒载铺装前）测量全桥线形。

五、合龙段施工注意事项合龙段施工是体系转换的重要环节，是控制全桥受力状况和线形的关键工序。

线形控制过程中，监控小组应就合龙顺序和方法进行核实，确保施工控制计算与实际施工相符合，从而保证预拱度设置的合理性。

六、结束语施工监控环节在预应力混凝土连续梁桥的建设中是必须的, 是一项技术系统工程。

通过实施施工监控,对结构在施工过程中的受力和位移状态进行了有效的控制, 使桥梁结构始终处于安全的可控状态,为施工的顺利进行提供了可靠的保证。

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