高架桥箱梁短线法节段预制线型控制

浅谈高架桥箱梁短线法节段预制线型控制
[摘 要]预制拼装过程中的节段线形控制是短线法施工中的关键
环节，因此加强其研究是十分必要的。本文作者通过某高架桥实施
情况，对高架桥预制节段箱梁线型控制技术进行了研究，具有重要
的参考意义。
[关键词]高架桥；节段箱梁；线型控制；
中图分类号：th213.8文献标识码：a文章编号：1009-914x（2013）
21-0161-02
前言
箱梁预制方法有两种：长线法和短线法。其中短线法节段预制由
于具有速度快、质量高、成本低、线形好等优点，近几年来在高架
桥施工中被广泛应用。
短线法是一种在有限场地上进行桥梁节段预制的有效方法。该方
法将梁体划分为若干节段，只采用一套模板（有一端为固定端模）
进行节段预制。预制从第1个节段开始，第1个节段在固定端模和
浮动端模之间浇注，这个节段通常被称为是起始节段；然后将该节
段前移作为匹配梁（充当浮动端模）进行第2节段浇注，这样能保
证相邻节段之间的匹配质量。重复这个过程，将第i节段前移进行
第i+1节段浇注，直到所有节段预制完毕
本文介绍短线法线型控制的数学原理和方法，结合某高架桥建设
实例，根据该工程进展要求和预制场实际情况，考虑成本和质量控
制等因素，在充分考虑短线匹配预制工艺优点的前提下，经充分的
科学论证，采用短线法匹配预制工艺，介绍节段预制及拼装的线型
控制技术，为该工艺的推广应用提供经验。
1 工程实例
某高架段长3.6km，下部结构采用钻孔灌注桩基础、矩形承台、
圆弧形墩身；上部结构为单箱单室箱梁。梁顶宽均为9.2m，高1.8m，
腹板为斜腹板，其倾斜度为1：3.421。节段最大吊重约50吨，最
小吊重约为30吨，剪力键设计为多键形式。标准、过渡节段长2.5m，
梁端节段长2.45m，共计1272片梁，断面图如图1所示。
2 线型几何监控技术的理论
2.1 梁段设计三维坐标
根据设计蓝图，精确计算出各梁段中心线在整体坐标系（x，y，
z）的空间位置。整体坐标系就是大地坐标系所在城市的城建坐标
系（见图2）。
2.2 坐标系转换
2.2.1 局部坐标系的设立
预制单元的数据以局部坐标系为参照系，其x轴是节段轴线，其
方向由前端面指向后端面，x轴与前端面的交点为原点o，前端面
与节段顶面的交线是y轴，其方向为x轴沿逆时针旋转90°，z轴
由右手螺旋法则确定（见图3）。
2.2.2 局部坐标系转换到整体坐标
根据梁体设计三维坐标，求出局部坐标系原点的整体坐标值和局
部坐标系（ox、oy、oz）坐标轴在整体坐标系中的方向余弦，设ox
轴的方向余弦是l1、m1、n1，oy轴的方向余弦是l2、m2、n2，oz
轴的方向余弦是l3、m3、n3。局部坐标
2.2.4 局部坐标系间的转换
根据上述公式即可将一个局部坐标系a中的坐标转换成另一个局
部坐标系b中的坐标：先将a中的局部坐标转换成整体坐标，然后
将所得的整体坐标转换成b中的局部坐标。
3 几何控制技术的应用
3.1 几何控制软件应用原理
短线法施工关键控制在线形控制，该工程在施工过程借助三维数
字控制软件（也称几何控制软件，简称geopro软件）进行线型控
制，能根据上节段梁实际竣工数据及时调整下节段梁的控制参数，
从而避免施工误差的累计，确保拼装后的桥梁整体线型顺滑、准确，
节段间衔接严密、外观完美。
geompro的主要作用就是通过控制已预制梁段在用做匹配梁段时
的空间位置，从而达到梁段拼装后梁体的线型满足设计线型的要
求。该软件将箱梁各梁段控制点的坐标及预拱度以数据库的形式输
入，结合所给定的理论目标值及浇注梁段在生产时的实测值，经过
必要误差修正，精确地计算出该梁段在匹配位置时应处的空间位
置。
3.2 短线法箱梁预制几何控制
该项目中共计108孔简支梁采用短线匹配法预制，即在固定端模
和移动端模之间浇注第一个梁段。由于该梁段也是整个跨度中所浇
注的第一块，所以也称为起始梁段。在起始梁段达到所需强度之后，
将它移动以取代移动端模的位置。这时，在固定端模和起始梁段之
间浇注第二个梁段。此时，起始梁段也被称为匹配梁段。此工序将
使该二段箱梁之间的接合面形成完整的匹配面。重复使用该工序对
随后的梁段进行浇注到最后一个梁段（见图4）。
3.2.1 预制单元的构成
一套标准的预制单位应包含以下的主要部件：固定端模（浮动端
模）；底模及其支架；外侧模及其支架；内模；测量塔。其中测量
塔位于预制单元的两端，且位于预制单元的中线上并垂直于固定端
模。
3.2.2 预制单元的定位及坐标系
由于几何控制的有效性取决于预制单元定位的精确度，因此开始
浇筑前，须验证它的几何关系。常规检测包括如下：
固定端模：在固定端模安装时，固定端模模面须保持竖向垂直并
与预制单元中线成90°，端模上缘须保持水平。端模标高应以靠近
腹板处的两测量控制点进行检查。水平误差和中线的垂直度误差必
须控制在1mm之内。
底模：对于等高箱梁，底模须水平安置并与固定端模下缘良好闭
合。底模中心轴必须在水平及竖向与固定端模模面成90°。
外侧模：必须检查外侧模翼上拐角的标高并运用可调支架来调整
拐角的精确位置。拼装后外侧模的空间位置与目标空间位置误差必
须控制在2mm 之内。
3.2.3 几何控制测点
为便于测量浇注梁段及配合梁段的测点坐标，每一预制梁段须设
置六个控制测点。其沿梁段中心线的两个测点（fh&bh）用来控制
平面位置，而沿腹板设置的四个测点（fl，fr，bl&br）用以控制
标高（见图5）。
4 结语
预制节段线型控制是该短线匹配法工艺成功应用的关键之一，具
有控制精度高、预制线形好等优点，社会、经济效益显著。随着城
市桥梁建设对交通、环保要求的提高，短线法预制拼装的新型工艺
必将在我国桥梁建设中（特别是城市桥梁建设）得到更好的发展和
更广泛的应用。
参考文献
[1] 预应力混凝土桥梁预制节段逐跨拼装施工技术规程
cjjt/111 2006
[2] 申兆繁.短线法节段预制线形控制技术[j].铁道勘察.2008，
（4）：4-6.
[3] 叶其孝，沈永欢.实用数学手册（2版）[m].北京：科学出版
社.2006.
[4] 王景海.短线法箱梁节段预制拼装及线形控制技术原理[j].
中国市政工程，2009，（2）：24-25.
[5] 蒙晓莲，梁卫军，邱仕雄等.桥梁节段预制拼装技术及其在
城市轨道交通中的应用[m].广州：华南理工大学出版社，2006.
作者简介
王波，性别：男，学历：本科，高级工程师，工作单位：中国中
铁二局第四工程有限公司。