铁１４ 道建筑 Ｍａｒｃｈ，２０１２ Ｒａｉｌｗａｙ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ 文章编号：１００３－１９９５（２０１２）０３－００１４—０３ 葫芦河特大桥连续刚构施工线形控制技术 杨立财 （中铁十六局集团第一工程公司，北京 １０１３００） 摘要：连续刚构在悬灌施工过程中，会因自重及其他荷载作用而产生竖向挠度。同时，梁和墩承受挂篮 自重、混凝土收缩、徐变和温度变化等共同的作用，使梁顶高程与浇筑前的立模高程有明显不同。本文 结合工程实例，分析了影响线形的原因并确定参数取值，阐述了线形控制的方法及效果。 关键词：葫芦河特大桥连续刚构施工 线形控制 中图分类号：Ｕ４４５．４６６文献标识码：Ａ １工程概况 葫芦河特大桥是西部大通道包（头）北（海）线陕 西境内，黄陵至延安段高速公路上一座特大型桥梁，全 长１ ４６８ ｉｎ。主桥上部结构为９０ ｍ＋３×１６０ ｍ＋９０ ｍ 预应力混凝土连续刚构箱梁桥。设计荷载为汽一超 变化。各单Ｔ构箱梁除墩顶０ 块外，分２０对梁段，即 （６×３．０＋６×３．５＋４×４．０＋４×４．５）ｍ进行对称悬臂 浇筑，边跨Ｔ构采取不平衡施工，靠分隔墩侧浇筑２１ 块段（４．５ ｍ长），墩顶０ 块长１２．０ ｉｎ，中孔合龙段长 ２．０ ｍ，边孔合龙段长１．２ Ｉｎ，边孔现浇段长５．２ ｉｎ。主 桥合龙顺序为中跨一次边跨一边跨。箱梁最大浇筑块 件的长度为４．５ ｍ，最大施工状态悬臂长度为１６２．５ Ｉｎ，最大浇筑块件质量为１６３．０ ｔ。葫芦河特大桥主桥 立面布置见图１。 ２０级，挂一１２０。桥面宽２４ ｍ，分两幅修建。每幅桥箱 梁设计为单箱单室断面，顶面宽１２．０ Ｉｎ，底面宽６．５ ｍ，根部高９．０ ｍ，跨中梁高３．５ ｍ，梁高按二次抛物线 ７ 号墩 ８ 号墩 ９ 号墩 １０ 号墩 图１葫芦河特大桥主桥立面（单位：Ｉｎ） ２ 线形控制的原理及方法 ２．１线形控制的原理 考虑设计高程、预拱度、挂篮弹性与非弹性变形、施工 时温度影响、预应力钢束张拉、混凝土重度及弹性模量 等因素的影响，按下式进行确定 连续刚构在悬灌施工过程中，会因自重及其他荷 载作用而使悬灌梁产生竖向挠度。实际上除混凝土自 ＝ ＋∑ 。＋∑ ｉ＋ ＋ ＋△ 式中，风 为设计高程；∑ 为由各梁段自重产生的在ｉ 节点的挠度总和；∑ 为由张拉预应力在ｉ节点的挠 度总和 为混凝土的收缩徐变在ｉ节点引起的挠度； 为由挂篮主构件在ｉ节点产生的弹性与非弹性挠 度；Ａ 为根据已施工块段线形变化实际数据的修 正值。 重及预应力外，梁和墩同时还承受挂篮自重、混凝土收 缩、徐变和温度变化等多种内外因素的共同作用，使梁 顶高程与浇筑前的立模高程有明显不同。线形控制的 原理就是模拟施工现场的实际情况，将各种影响因素 导致的挠度叠加并反向加入施工控制过程中，使完成 后的梁部线形符合设计线形。各梁段立模高程（ ） ２．２参数选用 梁体自重的影响挠度：主要指新浇筑混凝土的自 收稿日期：２０１１．１０．２０；修回日期：２０１１—１１．２５ 作者简介：杨立财（１９７４一），男，吉林德惠人，高级工程师，硕士。 重对已浇筑梁段形成的向下挠度值。计算在梁体自重 作用下的挠度，主要是准确测出混凝土重度（本工程 ２０１２年第３期 葫芦河特大桥连续刚构施工线形控制技术 为２４．７ ｋＮ／ｍ ）和梁体的体积，然后计算∑ 。 施加预应力的影响挠度：该桥预应力筋为分 后的参数重新确定以后各施工步骤的分目标，建立新 的跟踪分析程序。 ４）反复上述过程，进而使跟踪分析程序的计算与 实际施工相吻合，亦即，使各分目标成为可实现的目 标。最后成桥目标也就得以实现。 段、分批张拉，计算悬灌阶段第 号梁段施加预应力 引起的挠度，必须把张拉第ｉ号段以后（包括张拉 第ｉ号段）引起的挠度值累加方可求出该项挠度值 ∑厂２ 。计算时需要测试混凝土龄期为３ ｄ，７ ｄ，１４ ｄ，２８ ｄ，６０ ｄ的弹性模量，以及孔道摩阻参数 ＝ ０．２：Ｉ｝＝０．００２。 ｉ３线形监控实施过程 ３．１施工控制流程（见图２） 前期结构分析计算 混凝土收缩、徐变及温度变化的影响：一般情况 下，混凝土收缩变形会随时间的延长而减小，收缩主要 在混凝土前１—６个月内完成，以后的收缩值很小可忽 略不计；温度变化指混凝土受热胀冷缩而导致的梁体 线形的变化…，悬灌阶段主要控制好测量时间，合龙 阶段控制好合龙温度，可基本消除温度影响；徐变是在 长期荷载作用下，混凝土塑性变形随时间增长的现象， 这种变化也可造成梁体线形变化。这三者总和的变形 为． 。本桥按主跨跨中１５ ｃｍ考虑，其余按正弦分配 变化。 挂篮弹性变形的影响参数：在混凝土自重的影响 下，施工挂蓝会发生弹性变形，且新加工挂篮存在非弹 性变形，１号梁段施工前须对挂篮进行压载试验，以消 除非弹性变形，测量出挂篮弹性变形值见表１。 表１ 不同节段长度挂篮弹性与非弹性变形 合龙时相邻梁段高差控制在２ ｃｍ以内，成桥后线 形与所有点设计线形误差控制在５ ｃｍ以内 。 ２．３线形控制的方法 本桥采取自适应法进行线形控制。自适应法的基 本思路是当结构的实测状态与模型计算结果不符时， 通过将误差输入到参数辨识算法中去调节计算模型的 参数，使模型的输出结果与实测结果一致，得到修正的 计算模型后，重新计算各施工节段的理想状态 。经 过几个节段的反复辨识后，计算模型就基本与实际结 构一致，从而对施工过程进行有效控制。其基本步骤 如下： １）以设计的成桥状态为目标，按规范规定的各项 设计参数确定每一施工步骤应达到的分目标，并建立 施工过程跟踪分析程序。 ２）根据分目标开始施工，并测量实际结构变形。 ３）根据实测数据分析和调整各统计参数，以调整 告变位和立模高程 施 工 ＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿－＿＿＿＿＿。＿＿＿—— ．．．．．．．．．．．．．ｊ｝．．．．．．．一 主梁高程、悬臂端挠度、 主模高程误差 测 量 有效预应力、温度、弹性 预应力张拉误差 ——厂模量 弹性模量误差 ．．．．．．．．．．．．．ｊＩ．．．．．．．一 温度影响 误芹分析 徐变影响 ———－＿ｒ—一 计算图式误差 ．．．．．．．．．．．．．］Ｉ：．．．．．．一 修改设计参数 结构计算 图２施工控制流程 ３．２数据的采集及处理 ３．２．１数据的采集 在梁段端部顶板左右距翼缘板边各１．２５ ｍ处、顶 板中心分别埋设短钢筋（西１２，顶部打磨光滑，高程比 本梁段测点处的施工立模高程高出５～８ ｍｍ）作为固 定观测点（布置见图３）。根据以前施工中积累的数据 分析，温度和日照影响立模放样和日常测量高程，因此 放样与日常测量宜安排在早晨８点以前，否则必须进 行温度变形修正。每天将已浇完的梁段控制点进行复 测后进行数据汇总，观察变化，分析原因，并及时调整 立模高程。 １ ２５ １ ４７５ ２ ４７５ ３ １’Ｓ 图３监控点钢筋预埋示意（单位：ｅｍ） 在开工前通过对测量的方法、时间、布点、位置、次 数和精度等进行认真研究，根据现场实际情况，最终确 定如下方法：将仪器置于梁上，以０ 段上所设的水准 点为基准进行测设，考虑到由于墩柱很高，合龙精度要 求高，故应在每浇筑３～４个节段后，对Ｏ 段上所设的 水准点进行联测，以修正因为墩身压缩对水准点带来 的影响。 １６ 铁道建筑 Ｍａｒｃｈ，２０１２ ３．２．２数据的处理 的仿真计算的结果与实际结构状态逐渐相吻合，使施 工进入自适应状态。 通过对已成结构实际状态与仿真计算理想状态之 间误差的分析，采用最小二乘法对计算模型中的参数 进行调整，使仿真计算的结果与实际结构状态相一 以主桥７ 墩左幅延安侧９ 一２０ 段的实际施工挠 度控制为例对最小二乘法加以说明，计算和实际测量 结果及其修正结果见表２。 ｃｎｌ 致 。经过反复几次的参数识别调整之后，修正过 表２ 最小二乘法在７ 墩左幅延安侧９ 一２Ｏ 节段中的应用 注：第２０ 节段的张拉及移挂篮值仅包含张拉值。 通过表２，可见经过９ ～１２ 节段的参数修正后， 重新给出了１３ ～１６ 节段的预测值；对１３ ～ｌ６ 节段 的参数再次修正后，给出了１７ ～２０ 节段的预测值，通 通过图４得出以下结论： １）各块段的设计高程、目标高程和实测高程的变 化趋势相同，实测高程围绕目标高程上下波动，且始终 高于设计高程，说明线形控制是成功的； ２）初期实测值始终高于目标值，而６ 块段以后就 在目标值上下波动，而且是波动缓慢，说明在线形控制 过程中数据处理是正确的，参数取值是合理的； 过两次修正，对比实际测量差值与预测差值更为接近， 使预测值真正起到了指导施工的作用，提高了预测精 度和施工的线形控制精度。 ４实际控制效果 全桥合龙最大相对高差１５ ｍｍ，轴线偏差６ ｍｍ， 符合规范要求，合龙后除个别１ ，２ 块段超出规范的 ５０ ｍｍ以外其余全部合格。根据设计高程、Ｅｔ标高程、 实测高程绘制７ 墩左幅合龙后的高程曲线见图４。 ３）实测值在后期波动较大，说明悬臂越大线形控 制越难以控制，应加强数据的采集和处理，特别是误差 分析和参数修正。 参 考 文 献 ［１］孟庆峰，李立增，时雪梅．悬臂施工的预应力箱梁温度场分 析［Ｊ］．铁道建筑，２０１０（７）：１４—１８． ［２］中华人民共和国交通部．ＪＴＪ０４１－－２０００ 公路桥涵施工技 术规范［ｓ］．北京：人民交通出版社，２０００． ［３］杨炳成．公路桥梁电算［Ｍ］．北京：人民交通出版社，１９９５． ［４］向中富．桥梁施工控制技术［Ｍ］．北京：人民交通出版社， ２００１． （责任审编图４ ７ 墩左幅黄陵侧高程曲线 孟庆伶）
