朱 果，周世军，李兴坤

(1.重庆大学土木工程学院，重庆 400045;2.北京铁路局，北京 100860)

预应力混凝土连续梁悬臂施工线型监控分析研究

朱 果1，周世军1，李兴坤2

(1.重庆大学土木工程学院，重庆 400045;2.北京铁路局，北京 100860)

大跨度预应力连续梁悬臂施工法线型控制的主要目的是使施工实际状态最大限度的与理想设计状态(线形)相吻合。以宁启线南京至南通段复线电气化改造工程铁路主跨64 m连续梁特大桥为背景，分析并阐述了连续梁悬臂施工法线型监控的方法及重要性。

连续梁; 悬臂施工; 线型监控

不论采用何种施工方法，桥梁结构在施工过程中总要产生变形(挠曲)，并且结构的变形将受到多种因素的影响，极易使桥梁结构在施工过程中的实际位置(立面标高、平面位置)状态偏离预期状态，使桥梁难以顺利合龙，或者是成桥线形形状与设计要求不符。所以必须对桥梁实施线形控制，使桥梁结构在施工过程中的实际位置与预期状态之间的误差在允许范围之内，成桥线形符合设计要求。

1 工程背景

宁启线南京至南通段复线电气化改造工程铁路(40+64 +40)m连续梁特大桥位于江苏省南通市海安县境内。设计速度目标值采用客车200 km/h，货车180 km/h，线间距4.4 m。轨道类型为有砟轨道。该桥主桥结构及箱梁截面简图如图1所示。

图1 结构简图

2 测点布置及测试方法

2.1 测点布置

梁上观测点为与设计图对应的每个梁段前端的测点，在断面上分别为每一截面的轴线点与箱梁两翼缘端点位置附近的点，如图1所示。施工过程中当前施工梁段及退后所有梁段梁上竖向位移观测点都要进行观测。另外，在实际实施过程中，为了确保连续梁的线形，需在每个梁段的施工前、后，对梁的底模标高(横向设了5个点)进行了控制测量，施工单位根据监控单位提供的立模预拱度由施工梁段前端断面的尺寸推算到了梁的模板上，作为真正的立模标高，但在该梁段施工完成后又要将测点转移到梁的顶面上。测点布置见图2。

2.2 测试方法

2.2.1 测试周期

在施工期间，每进行一个施工循环，就进行一个循环的监测。每个循环测内容有:

(1)立模时和混凝土浇筑前测底模立模标高;

图2 位移测点布置

(2)梁段混凝土浇筑后同时测现浇梁段底模和梁顶预埋钢筋头标高，并将该梁段的高程测点从梁底移至梁顶(梁顶标高还要减去露出的钢筋头高度);

(3)梁段混凝土浇筑后测所有已浇梁顶、梁顶测点预埋钢筋头标高，据此确定梁顶标高和梁的位移变化情况;

(4)在预应力束张拉前、后进行测试，以判定本循环结构上施加的荷载对结构受力与变形的影响及预应力的作用效果。

2.2.2 具体测试时间

为了消除或减弱环境温度及气流对测试结果的影响，每次测试时间定在大致相同的时间范围，一般宜在早晨6:30前结束当次测试工作(高程与变形的测试宜在凌晨5:00～6:30进行)。

2.2.3 注意事项

(1)中跨与边跨合龙前各进行主梁前端24 h变形观测。(2)主桥合拢后、桥面铺装后全面进行主桥线形观测。

3 仿真分析计算

在主梁施工开始前准确模拟整个施工过程对施工过程的控制具有重要意义。本工程采用重庆大学周世军教授研发的大跨度桥梁施工动态过程监控仿真分析专用软件CSB对连续梁的整个施工过程进行了分析，并对主梁施工的每一阶段进行跟踪模拟计算。参考“宁启复线电气化改造铁路64 m连续梁施工工艺流程”，将64 m连续梁施工控制模拟划分为45个计算阶段。由于施工过程仿真模拟计算结果的数据量十分庞大，这里只给出三个典型阶段(见表1)的计算成果，如图3～图8。

表1 部分动态仿真模拟结果的施工阶段

图3 仿真分析第35阶段边跨预应力张拉后弯矩

图4 仿真分析第35阶段边跨预应力张拉后位移

图5 仿真分析第43阶段全部预应力张拉后弯矩

图6 仿真分析第43阶段全部预应力张拉后位移

图7 仿真分析第45阶段收缩徐变完成后弯矩

图8 仿真分析第45阶段收缩徐变完成后位移

4 线型监控结果分析

根据本文方法动态仿真模拟计算程序CSB分析的结果，可以得到宁启复线电气化改造铁路(40+64+40)m连续梁施工监控预拱度和中线预偏理论预测值。这些施工监控预拱度和中线预偏理论预测值根据施工过程的实际情况和实测结果的误差分析又进行了重新估计和调整。表2～表4给出了用CSB分析得到的几个典型梁段的立模标高。

为了反映连续梁在整个悬臂施工过程中其标高的变化情况和施工监控的效果，图9～图13给出了部分施工阶段主梁标高的实测值与理论值的差异曲线(标高差异=实测值－理论值，以实测值大为正)。图14为3年后(收缩、徐变全部完成)连续梁理论拱度设置曲线。连续梁中线横向线形的实际控制效果，如图15所示。

表2 3#段立模标高预拱度

表3 5#段立模标高预拱度

表4 7#段立模标高预拱度

续表4

图9 3#段张拉后连续梁标高差值曲线

图10 5#段张拉后连续梁高差值曲线

图11 7#段张拉后连续梁标高差值曲线

图12 边跨合龙后连续梁标高差异曲线

图13 中跨合龙后连续梁标高差异曲线

图14 3年后连续梁监控理论拱度

图15 合龙后中线偏移实测结果

表5 宁启复线电气化改造铁路(40+64+40)m连续梁合龙精度表(mm)

5 分析及结论

从图9～图14可以看出，连续梁的线形始终处于精密而可靠的控制之中。由于梁上临时施工荷载的存在及其大小和作用位置的随机性、温度变化等其它影响因素的存在及其随机特点，主梁标高在施工过程中的变化时有与理论值出现偏差的现象，但总的来说这种偏差是小的，标高误差基本控制在－6～6 mm范围，最大差异的绝对值也仅有8 mm，是比较小的。中线偏位左右幅均在1～3 mm范围，且正负误差交错，表现出一定的随机性，表明没有系统误差。说明施工控制的思路和参数量值是可靠的，误差来源主要是施工误差和测量等因素引起的随机误差，不影响整个主梁的线形。并且主梁各测点的变位在施工过程中变化的总趋势始终与理论值相一致，表明在整个施工过程中对线形的控制是十分可靠和有效的。这为主梁最后的高精度合龙打下了非常好的基础。主桥合龙精度如表5。主桥合龙、预应力张拉后，主梁的标高实测曲线与理论值的差异没有大的变化，其变化规律基本与理论预测相一致。

［1］ 向中富.桥梁施工控制技术［M］.北京:人民交通大学出版社，2001

［2］ 葛耀君.分段施工桥梁分析与控制［M］.北京:人民交通出版社，2003

［3］ 顾安邦，张永水.桥梁施工监测与控制［M］.北京:机械工业出版社，2005

［4］ 范立础.预应力混凝土连续梁桥［M］.北京:人民交通出版社，2001

［5］ 张继尧，王昌将.悬臂浇筑预应力混凝土连续梁桥［M］.北京:人民交通出版社，2004

［6］ 徐君兰.大跨径桥梁施工控制［M］.北京:人民交通出版社，2002

［7］ 张海龙.桥梁的结构分析、程序设计、施工监控［M］.北京:中国建筑工业出版社，2003

U445.466

B

［定稿日期］2011－12－08

朱果(1987～)，男，硕士研究生;周世军，教授，博导;李兴坤，助理工程师。