[12-11 16:59:40] 来源：http://www.tmgc8.com 桥梁工程 阅读：3463次
摘 要：悬臂挂篮施工现已运用较广泛，该文结合曲线现浇连续梁施工实际情况，着重阐述悬臂挂篮分节段施工线形控制以及合龙段施工技术，介绍施工过程中遇到的一些关键问题及纠偏方法。
关键词：曲线桥梁；悬臂挂篮；施工控制
1 概述
随着预应力混凝土工艺的不断完善，采用挂篮悬臂浇注连续梁节段混凝土来建造混凝土梁桥，实现无支架而靠自身结构进行施工的方法应用非常普遍，使预应力混凝土连续梁桥、斜拉桥等得到较快发展。
分段悬臂浇注法主要用于跨越铁路、公路、河流、湖泊等施工难度较大、跨度较大的工程，是目前国内外大跨径预应力混凝土桥梁的常用施工方法。它的基本施工步骤是，当桥梁墩柱结构施工完成后，在主墩顶部浇注0#节段，然后逐段立模浇注混凝土梁节段、分节段张拉预应力钢索、压浆，逐步完成结构体系转换和合龙等。
对于空间曲线混凝土梁，采用挂篮悬浇时，其线形需要进一步仔细控制。
新建铁路沪汉蓉通道合肥至武汉段跨麻汉联络线右线特大桥35#~38#墩设计为一联48m+80m+48m预应力混凝土单线连续箱梁，箱梁跨越麻汉既有线路，施工难度较大。连续箱梁位于半径R=4500m平曲线上，同时在半径R=25000m竖曲线上，梁底宽4.2m，梁顶宽8.4m，梁高从距墩中心1.5m处到跨中按半径R=252.516m圆曲线变化(如图l所示)。全梁共有12个节段，其中0#段、边跨12#段采用支架法现浇，1#段~10#段、11#合龙段采用挂篮施工。全桥共有3个合龙段，合龙顺序为先边跨合龙再中跨合龙，最后完成结构体系转换。
图1 主梁节段示意图
2 线形控制
在悬臂施工主梁线形控制过程中，预应力混凝土曲线梁与直线梁有显著的不同。对直线梁而言，因为只有竖向位移和挠曲角位移，施工时，只需设竖向预留位移；但对于曲线梁，因为具有空间三个方向的位移和三个角位移的变化情况，施工时，预留位移理论上包括空间三个方向的预留位移和三个预留角位移。因此，曲线梁逐节段悬臂施工线形控制显得更复杂更重要。在施工过程中必须做好线形监控，保证成桥线形与目标线形相吻合，桥梁中线位于设计的空间曲线上。
2.1 施工线形控制方法
跨麻汉联络线右线特大桥连续梁在悬臂施工过程中采用倒拆正装法，即通过对从成桥状态倒拆结构的过程进行结构分析，来得到每一施工阶段的施工控制目标值，然后根据施工控制目标值对结构受力进行正装施工控制，使施工时结构的内力和变位等同或逼近倒拆计算中同工况下的结构内力和变位。
2.2 理论及计算
2.2.1 竖向预留位移线形控制
竖向预留位移线形控制就是模拟施工现场的实际情况，将梁体自重、梁体混凝土施加预应力的压缩、徐变、梁体温度变化、墩身压缩沉降、挂篮的弹性、非弹性变形等因素造成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要求。施工控制过程主要是通过立模标高的控制实现的，立模标高可用下式求出：
Hn = H0 +ƒs+ ƒm + ƒg (1)
式(1)中：Hn——梁体n节段悬臂端截面立模标高；
H0——梁体设计标高，即设计成桥线性；
ƒs——后续节段施工或体系转换对本节段前端产生的挠度变形；
ƒm——1/2活载预拱度；
ƒg——挂篮自重及其自身变形产生的挠度
ƒg通常是挂篮加载试验来获得，在本次计算中按ƒ g =9mm考虑。
ƒs通常表示如下：
ƒs = ƒd + ƒy+ ƒsc + ƒ3c (2)
式(2)中：ƒ d——后续节段施工时，全部恒载对本节段前端产生的挠度变形；
ƒy——后续节段张拉预应力或体系转换对本节段前端产生的挠度变形；
ƒsc——本节段前端在施工过程中由于收缩、徐变而产生的挠度变形；
ƒ3c——本节段前端在使用过程中由于收缩、徐变而产生的挠度变形。
根据分析和计算结果，得出本桥各节段的立模标高www.tmgc8.com
2.2.2平面线形控制
平面线形控制可分两种方法进行控制。第一种是坐标法进行控制，根据平面曲线的要素和节段的长度，计算各节段中心线端点的坐标，使用全站仪测设坐标进行控制；第二种方法是视准线外矢距法进行控制，就是以相邻两墩中心作为一条视线边，根据平面曲线的要素和节段的长度，计算墩与墩之间各节段端点理论中心线和视线的外矢距，使用经纬仪或全站仪在仪器视线的垂直方向量取外矢距进行控制。
2.3 线形控制测量
2.3.1 线形控制测量的内容及观测点布设
线形控制测量内容包括标高测量、中轴线位置测量和施工挂篮变形测量。线形控制是一个动态控制过程，在预应力混凝土箱梁悬臂施工中，其自重作用使得悬臂端向下位移，当张拉预应力钢束时，又将使梁体向上位移。同时，由于混凝土结构的徐变与收缩机理复杂，结构发生的非线性变形不易确定；其次，施工中所用材料的变异性、实际结构的受力条件及施工中温度变化等因素，将使得悬臂浇注的箱梁标高与设计高程明显偏离。因此，对于每一个悬浇梁段进行六种工况的线形控制观测，即挂篮就位及立模后、混凝土浇注前、混凝土浇注后、张拉预应力钢束前、张拉完预应力钢束后、移动挂篮前(后)。为避免日照的影响，测量宜在早晨或傍晚进行。
线形测量的观测点布设在每个悬浇段立模腹板前端20cm处，每个横截面上层腹板上布设三个观测点，其中一个点位于箱梁中线上，另两个点以箱梁中线为基准对称布置，均距中心点2.8m。混凝土浇注完毕后，测定各工况情况下的标高，并将测得数据进行分析，以便调整下节段立模标高。
2.3.2平面线形测量的控制
平面线形测量的控制采用视准线外矢距法，在35#~38#桥墩的0#块上，利用施工控制网精确地放样出各墩的理论墩中心点，在其中一个墩的中心点上架设经纬仪或全站仪，后视相邻的一个墩中心点定向，利用仪器提供的视线，在每个节段端中心处量取计算的外矢距值，得到桥梁线路的中心点。注意量取外矢距的方向(见图2)。
图2 平面线形控制示意图
3 施工阶段主梁几何线形偏差修正
3.1 结构模型的更新和几何线形修正的计算
每个悬臂施工周期的几何和环境测量将通过以下方法和过程来进行：(1)利用温度场和风的实测数据来生成安装分析模型的荷载组合，利用荷载组合计算结构的位移，对计算模型及实测结果的目标数值进行三方面的比较；(2)本阶段所增加的位移；(3)本阶段末端所累积的位移；(4)根据当前的位移线形，预测桥梁结构在最终阶段的位移线形。
检验节段施工的几何尺寸都在容许误差内，比较结构在本阶段增加的位移和当前阶段末端所累积的位移；如果发现比较结果中有偏差值超出误差范围，在确定几何尺寸测量数据及计算荷载无误的情况下，应当对变异较大的参数(如混凝土收缩徐变等)进行参数敏感性分析。可以用最小二乘法来计算实际增加位移与预测增加位移之间的差值，再对模型的参数进行修正。这样，就可以减少模型的误差。在更新参数的条件下对以上三个方面的目标数值进行重新比较，确定更新的计算模型，并以此模型进行目标几何线形及下一阶段预测。如果复测表明是施工几何尺寸或计算荷载有误引起的偏差值超标，则应修正计算模型中的施工几何尺寸或计算荷载，对其误差引起的最终目标线形的变化进行评估。若偏离结果是可以接受的，则只需考虑在后续施工节段中对偏差值的影响逐步消减的措施；若偏离结果是不可接受的，则必要时应当考虑返工措施。
3.2 结构几何线形调整
最好的几何控制方法是，在节段浇注前立模时进行必要的调整，避免梁体在完成后再进行其它部分的调整。不同于斜拉桥，已施工完成梁段线形的可调整的量很小(除非在分析认为采用预应力筋调整是可行且必要时)，因此结构线形的调整应尽量在后续施工阶段调整。具体过程如下：
(1) 再次测量梁体线形，并与预期的恒载位移进行叠加得到梁体线形；
(2) 如果梁体线形不合理，运用最小二乘法与目标线形优化拟合确定一定数量的后续施工需要调整的节段及其线形调整量。www.tmgc8.com
对施工线形与计算线形的几种偏差方式及其处理方法见图3所示。
图3 几何偏差及其处理方法示意图
4 合龙段施工及结构体系转换
合龙段施工作为梁体施工的最后一个节段，是连续箱梁施工的关键，它包含了线形控制、应力控制、体系转换、合龙精度等一系列重点和难点。因此，合龙段施工尤为重要。
4.1 合龙段支架及模板
合龙段采用吊架法施工，为方便和简化施工，直接利用挂篮底模、侧模和吊杆，拆除中间部分吊杆，以便于挂篮前端通过相邻块件的悬臂端，然后前移挂篮跨过合龙段2m，使底模深入相邻块件的悬臂端，前移到位后利用吊杆将挂篮吊挂于已浇注两端梁段上，形成合龙段施工吊架进行作业。
4.2 合龙前临时锁定
采用劲性骨架方式进行合龙，每个合龙段劲性骨架由6根对称的I24工字钢刚接与两箱梁端预埋件焊接而成。在边跨箱梁与“T”构悬臂端施工时及时埋设合龙时刚接构件的预埋件，预埋件由280mm×280mm×25mm钢板和ø20mm螺纹钢筋组成。合龙前，对箱梁悬臂端进行24h观测，以便选择在气温较为稳定的天气施工。同时，安排在一天中气温较低、温度变化较稳定时进行合龙段劲性骨架的锁定。焊接要迅速完成，焊接时在预埋件周边混凝土浇水降温，避免烧伤混凝土，为缩短合龙时的焊接时间，进行骨架安装后预先焊好一端，合龙前再焊接另一端。
4.3 合龙段混凝土施工
主梁合龙段施工影响因素较多，而且复杂，在混凝土强度增长过程中，将承受来自纵向两侧已浇注梁段的拉、压作用，应尽可能缩短合龙段工期。同时，为保证合龙段施工时的混凝土处于稳定状态，在浇注之前各悬臂端采用水箱或土袋压重，并依桥轴线对称加载至合龙段混凝土的重量，在浇注过程中分级等量卸载。混凝土浇注温度宜选择在一天当中气温最低且相对稳定的时候。
