1、大跨度预应力混凝土桥梁施工的线形控制摘要】大跨度连续梁桥施工控制的主要目标是使成桥线形与内力最大限度地满足设计要求。影响大跨度连续梁桥施工控制精度的因素很多。其中,在施工过程中,温度是影响控制精度的一个十分重要的因素。笔者认真分析了大跨度连续梁桥施工控制的办法、对箱形截面的温度场进行了监测,还用监测结果剔除温度对施工控制的影响。同时还提出了大跨度预应力混凝土桥梁施工应力监测的一些具体要素，并分析了在监测中应注意的一些主要问题。 【关键词】大跨度铁路桥梁 预应力 混凝土施工 控制质量监测 一、前言 我们在桥梁结构设计过程中，参数的选择与施工情况，取决于结构分析模型等多种形式原因的负面影响,加之混
2、凝土材料的使用寿命，能否是均匀性与不确定性状态下,对于大跨度预应力混凝土连续梁的设计进行说明，探索桥梁结构的理论计算方法，在于对 T 型刚结构及连续刚构等桥梁施工过程中结构进行研究，从而产生实际情况和设计情况达不到全部适应能力。 二、桥梁结构的知识结构与理论计算技术 在新时期桥梁结构计算时，桥梁施工过程中控制的结构计算技术包括：正装过程分析法、倒装过程分析法与没有应力过程计算方法。正装过程分析法能很好地模拟桥梁整个结构的实际施工阶段,取得桥梁结构在每个施工期间的位移与受力情况,并且还能出色地完成分析研究结构的非线性原因，解决其与混凝土的收缩、徐变等难点问题。针对大跨度的预应力混凝土桥梁,首要是
3、一定应该实施正装计算方法。施工过程中，预拱度一定程度要按照桥梁结构的实际施工，再加载顺序的逆向过程办法，实行结构行为计算办法才能进行研究制定方案。 三、主梁线形测量方法 1.主梁挠度、轴线和主梁顶面高程的测量方法 在每一节段悬臂端梁顶确立数据标高观测点与一个轴线点。测点应用短钢筋或者钢板预埋,还用红色油漆注明编号。标高用水准仪实施测量,依据各节段施工顺序,每一节段按三种工序对主梁挠度实施平行单独测量,相互审核。轴线应用全站仪与钢尺等实施测量,采取测小角法或视准法直接测量它的前端偏位。在视准时,把轴线后视点引到过渡墩,应用远点控制近的距离点。在主要梁顶层混凝土高程测量阶段,同一个截面测一定数值,
4、只有这样，最终目的是获得主要梁顶层的高程数值。而且,在不同工种情况之下,由观测获得的主要梁挠度变化数据,和给予定向模标高立模的高程数据,还可获得主要梁顶层的高程数据,这两个方面数据比较之后,方可检验施工过程中的质量问题。 2.主要梁立起模标高的测量技术 采取使用精密度水准仪测量立模标高度, 立模标高度的测量要避免开温差较大的时期。施工单位立模到位,整个测量完工后,监理单位要对施工每个节段的立模标高实施再一次测量,监控单位还要不定期实行抽查测量情况。 3.同跨度两端相对称截面相比高差的简洁测量与多跨度线形的测量办法 当两端施工阶段有相同情况时期, 要对称截面的相比高差可以直接实行测量与分析。当施
5、工阶段发生不相同时期, 相对称阶段的比较高度差不能适应可比性,如此而已,应选择较慢的一边最末端截面与较快的一边已施工的对应截面作为相对高差的测量参考。在测量过程中,同一个对称截面可测多个点,依据它的横坡取其平均值,能获得对称截面的对应点的相对高差。除了保障各跨线形在控制范围内外, 主梁全程线形要定期或不定期实施通测,保证全桥线形的协调一致。 四、线形对桥梁的影响状况 主要是分析为什么要控制线形和哪些桥梁要控制线形。 1.线形对桥梁的影响 桥梁的线形对桥上线路的坡度有直接影响。用合拢段为例, 它的长度一般为 ZO0cm , 如果控制不严格, 它的两端有 scm 高差时, 将形成 5 / 2 0
6、0 一 25 %。的附加纵坡 , 达到一定程度就可能造成质量事故。另外, 其还会直接影响桥上道碴的厚度、列车的动力冲击作用、预应力束的形状与位置、桥梁的外形等。对桥梁的间接影响有: 徐变计算不准与预拱度设置不当, 会导致梁部持续上拱而开裂；起伏不平的梁顶即运用道碴找平, 并只能像在质量不好的弹簧床上铺一层海绵垫, 对桥梁质量的影响并不能消除。针对铁路桥来讲, 线形控制比铁路桥更加重要, 主要原因是铁路荷载重, 桥面未像铁路那样的铺装层。桥的跨度越大, 墩越高, 进度就越快, 线形控制的必要性就日益突出。但是, 施工人员对于线形控制并不是都十分关注, 比如有的人认为线形控制就是简单地把模板调高几
7、厘米, 计算预拱度时不计徐变收缩等主要原因, 工期等参数改变后不重新计算修改, 还不跟踪测量, 或只粗略地算出跨中一点的预拱度值, 对其它点则只简单地以某种未加证明的曲线或直线方式内插计算预拱度值等, 这些均反映了对线形的必要条件缺乏掌握。 从以上所述不难看出, 对于采取现场分段悬灌方法施工的桥梁, 线形控制是十分重要的。线形的质量是全桥施工质量的重要组成部分,线形控制是桥梁施工技术的主要内容。 应该以哪些桥梁的施工要进行线形控制 由上述的概念与规定可知, 除用架桥机架设的整孔预制的混凝土简支梁外, 凡是梁段的模板或梁体本身在施工时初始高程和最终高程是不同的, 都需要进行线形控制。笔者是就悬灌
8、施工的预应力混凝土连续梁进行研究的, 实际上斜拉桥、悬拼及顶推施工的大跨度桥梁与拱桥也都有线形控制工作, 比如: 铁路桥涵施工规范 ，即是针对混凝土拱桥的预拱度作出的规定；对斜拉桥线形控制必要性要比非斜拉桥更突出一些；应用造桥机拼装桥梁, 同样要计算预拱度, 来确定在施工中摆放梁段的高程。 五、预应力混凝土桥梁及线形控制方法 32 m 预应力混凝土(PC ) 简支梁在铁路桥梁中已经大量投入生产, 在其施工过程中，还没有明显的线形控制问题, 主要是梁基本投成厂制, 存放时间很长, 架设时徐变收缩已经有大半完成, 加上它的跨度并不大, 张拉变成的拱度也不大。近几年来, 铁路桥梁采用大跨度 PC 连
9、续梁、刚构梁者越来越多, 并且其中绝大多数是应用悬灌或分段拼装进行施工的, 为此, 同，由于上述原因，梁跨的不断增大, 梁的线形控制就变为人们关注的焦点。据不完全统计, 大跨度 PC 梁在铁路桥梁上应用的较早并较多, 铁路桥则应用的较晚并较少, 在哈伊铁路与齐黑铁路才开始广泛应用, 其中, 连续梁与刚构基本上都用悬灌法实施施工, 在施工过程中，都必须对梁的线形实施控制,可是参与施工的一些工程局、由于是首次建造这种桥梁, 对桥梁的线形控制工作缺乏经验, 用于作为参考的资料也少, 在铁路和铁路桥梁规范中无线形控制这一学说。为此, 为了保障施工质量, 哈伊铁路有多座桥梁的线形控制工作都被列为施工技术
10、研究的子项目。针对上述问题, 笔者根据自身参与多座大桥施工的经验, 简明桥梁线形控制中的几个重要课题。 六、线形控制的目标和质量要求 明确线形控制的质量标准是做好此项工作的前提条件, 但这一点并不像对混凝土与张拉质量那样明确。下面结合规范与施工实际加以比较系统的说明, 并指出应该采取的主要措施。在悬灌过程中, 梁的线形是呈动态发生变化的, 梁段的高程把因后灌梁段各工序的影响而改变, 竣工后的长期徐变、收缩、温变及活载等, 将继续使该梁段的高程发生变化, 我们称竣工后某一时刻的线形为最终线形。 1.线形控制的主要目标 在施工过程中, 经过正确设置预拱度来控制模板及混凝土的高程, 使梁在 t。时刻
11、的最终线形和设计线形完全一致, 这就是线形控制的理想目标。设计线形就是设计立面图中的梁顶与底线。这样通过三点进行阐明。第一，是 te 的确定。目前规范中对人无明确要求, 实际工作中采用以下做法: 把 t。定为桥梁竣工后 3 年,此时合拢段混凝土并已完成了大部分徐变和收缩；确定为最先灌筑的桥墩顶帽混凝土灌完之后 3 年。总之是梁的线形已成为稳定线形。有的桥梁的设计文件中指明以桥梁竣工时间为 t。, 此时, 桥梁建成后刚交付运营就实现理想线形, 用以有利向路局移交,显而易见, 如此做忽略了竣工后的全部徐变和收缩,因此只适用于施工周期较长及后期徐变较小的条件。同时, 当 t。投为 3 年时, 竣工时
12、刻梁的高程和设计高程不一致的矛盾, 桥梁质量检验标准中没有说明怎么处置, 为此, 施工单位要事先征求设计单位的意见, 在竣工移交时按本文所述观点向接收单位进行解释。第二，列车活载作用对预拱度的影响。归根结底, 线形控制的主要目标是使列车在平顺的桥面上行驶, 对于大跨度桥梁, 列车活载也将使梁部发生变化, 挠度曲线由于列车的前进而动态变化。什么样的动态挠度曲线能使列车行驶更平稳, 将是一个有待研究的问题。按照铁路桥涵设计规范 、 铁路桥涵设计规范, 都曾经提出预拱度设计应包括活载挠度, 可执行时仍感觉到不够明确详细, 我们是按活载发生的最大挠度与最小挠度之和的一半考查。有的设计文件指明不计活载挠
13、度, 笔者认为在施工前要就此再征求一下设计单位的意见。第三，基于结构组成及荷载工况比较复杂,计算挠度和实际挠度必然会有所不同, 因此, 与设计要求完全一致的理想线形不会实现, 因而就引出了两个问题: 一是怎样调整与修正预拱度, 这在下个方面进行论述；二是如何评定最终线形质量, 在铁路及铁路桥涵设计规范中都没能给出具体规范要求。 2.合拢段线形控制 合拢段是全桥施工的重要内容, 还是线形控制的焦点, 合拢口两侧悬臂梁端相对高差的大小是衡量线形质量的主要标准之一。 七、线形控制工作的内容、范围、分工与支出 线形控制是一种全新的工作, 如果不了解它的工作内容及设计、施工单位各自的职能，但在编制工程概
14、预算时，漏掉了和此相关的项目与费用, 把造成招致数量可观的经济损失, 或对应该提前准备与完成的工作没有作安排而导致延长工期, 也就是误工，实践施工中已有过这样的严峻教训。 1.梁的几何要素 梁体包括以下几何要素: (一)高程与中线, 曲线梁还要包括横截面的扭转角。使用其可决定梁体在铅垂面和水平面的位置。 (二)里程。用来决定梁体及支座在水平面内的纵向位置。 (三) 长度、跨度与断面各部尺寸。 2.线形控制工作的范围 直线梁主要是控制梁顶、梁底的高程及支座位置, 曲线梁还要监控梁的中线与扭转角。其它几何要素都属常规的测控工作。我们在施工过程中, 上述几何要素的测控工作通常由测量人员执行。在上述要
15、素中, 线形和跨度的计算和梁的徐变与收缩有关, 应作力学计算, 其它要素是数学计算。 3.线形控制工作的主要内容 线形控制工作可分为理论计算与实施两个方面。理论计算方面: 依据设计图与施工组织设计, 可以获取预算的一定比例参数, 还可以超前实行预拱度及挠度的理论测算技术研究, 取得立模高程的理论数据。 实施过程中: 要在准备阶段就针对挂篮等立即进行测量与试验；依据挠度与预拱度的理论数据, 按照相关性规范的标准件，严格执行挠度测量、测试仪、模板高程的调换、控制及施工；及时汇总计算参数的实际值与监控数据, 还要对其进行认真分析, 来了解是否有异常情况；当工期等条件有明显变化时, 要重新计算、修正预
16、拱度等。 综上所述, 把线形控制工作贯穿于桥梁施工的整个过程, 直接影响梁高程的每一道工序, 它的突出的特征是理论计算和施工进行密切联系,相互依存。因为多时段徐变步进计算相当复杂, 将计算结果变成梁的实际线形必须解决温度影响及控制梁顶混凝土等诸多问题, 因此,线形控制工作的内容比较突出, 也离不开施工过程的科学管理、严格要求与精心操作。 4.设计及施工单位的分工过程 (一) 设计单位提出详细的施工程序；按照设计参数计算理论挠度, 提出预拱度图表；在设计文件的总则中写明线形控制所依据的理论, 还要提供各种计算参数；把线形控制的各项费用纳入工程预算中；派人驻现场进行检查，并配合施工。 (二) 施工
17、单位要严格按设计的顺序施工, 没有经过设计单位同许可不得任意改变施工顺序；提前进行挂篮变形、预应力孔道摩阻系数、支架与托架沉降、弹性模量等项试验；按照本文前面所述的各项质量标准与要求, 对施工过程中的挠度进行监测, 按照计算预拱度值等调控模板高程；及时汇总各项参数的实际值与监测数据,与设计值进行分析研究, 如发现和设计值明显不同时, 应和设计单位协商解决问题，并撰写总结报告；将各项费用列入工程预算及决算之中。 八、结束语 对大跨度预应力混凝土桥梁施工应力监测及控制，到目前依然有不少问题没有更好的解决办法。在科学的方法未建立之前，经验的积累非常重要。现在基于工程发展需要，正推动这项测试工作持续向前发展，在前景广阔的条件下，只有坚持不懈地实践，持续地分析总结经验，持续地试验研究，一定会使混凝土桥梁施工应力测试及线形控制工作又好又快地走向阳光地带。 参考文献： 1刘海涛 大跨度预应力混凝土桥梁施工的线形控制 黑龙江省广通铁路工程有限公司 2011.03 2段明得 孙东泽 余量 大桥线形控制铁道建筑技术 2012.08 3段明得 孙东泽 悬灌预应力混凝土梁力学分析与施工控制程序铁道建筑技术 2012.10
