悬浇连续梁施工监控及影响因素

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王朝晖，李元兵

（1.常州市市政工程管理处，江苏

摘

常州213002；2.上海同济建设工程质量检测站，上海200092）

要：以某特大桥为工程背景，研究悬浇连续梁桥施工监控的关键技术，探讨了施工过程中影响梁体线形的主要因

素。结果表明：温度和预应力效应对梁体线形影响显著。温差越大，悬臂长度越长，梁体标高变化越大。预应力张拉后梁体实测上拱量较理论预测明显偏小，两者比值主要集中在0.6～0.8；同时，先拆除临时固结后合龙中跨往往会导致中跨线形下挠明显，特殊情况下易出现不可控现象，对主跨100m以上的连续梁线形控制较不利。关键词：连续梁桥；悬臂浇注法；施工监控；参数敏感性；温度观测；参数识别与调整中图分类号：U44

文献标识码：B

近年来，国内针对大跨径预应力混凝土曲线悬浇连续梁的线形控制这一课题有大量研究，对连续梁悬臂浇注过程中的线形控制进行了探讨与研究，对技术难点进行了分析与总结，并提出了线形控制的施工对策。这些研究成果为连续梁梁桥线形控制奠定了坚实的基础，但由于研究的欠缺或不成熟，目前仍有几点问题亟待解决：（1）对桥梁施工控制理论与实践研究不够；（2）监测控制手段落后；（3）对影响施工控制的因素研究不透；（4）施工预测和判断的准确性不高；（5）还不能实施远程在线实时控制。本文通过某特大桥4座连续梁桥跨的施工监控工程实例研究了悬浇连续梁桥施工监控关键技术，对施工过程中影响梁体线形的主要因素进行了探讨、处理。

程进行严格的控制和调整。一方面根据实际施工方法对施工的每一阶段进行理论计算，求得各施工阶段施工控制参数的理论计算值；另一方面对施工过程中的关键控制值（主梁线形）进行精确测量，针对实际施工过程中由于种种因素所引起的理论与实测结果偏差，采用合理的方法加以控制、调整。基本流程见图1。

1工程概况及施工监控体系

该特大桥为4座主跨分别为56m、m和72m的预应力混凝土连续梁桥。梁体采用单箱单室直腹板变截面形式，箱梁顶宽12m，底宽6.7m。除边跨直线段采用满堂支架施工外其余梁段采用挂篮对称悬臂施工。

由于桥梁结构设计时参数的选取、施工方法和工序的确定以及施工临时荷载、温度和施工测量等方面的因素影响，桥梁施工过程中结构的实际状态常常与设计状态存在偏差，且这种偏差具有累积的特性，若对该偏差不加以及时有效的调整，势必会造成合龙不顺，影响成桥的内力和线形。因此，施工监控工作旨在利用桥梁施工控制理论和方法对连续梁桥的施工过

图1

施工监控基本流程图

2

2.1

施工监控的主要内容

预应力混凝土连续梁桥悬浇施工的误差影响因素

预应力混凝土连续梁桥悬浇施工的误差主要出现在以下几个方面：桥梁施工临时荷载，包括临时机具等；梁段重量的误差；混凝土配合比及弹性模量等的不准确；混凝土徐变及收缩参数的不确定引起的应力

作者简介：王朝晖（1969－），男，江苏泰兴人，高级工程师，长期从事桥梁施工管理。

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桥隧工程

重分布；浇注阶段温度的影响；混凝土参与受力龄期的影响；施工挂篮的弹性和非弹性变形（尤其挂篮吊带影响）；边跨现浇支架地基基础的压缩变形和钢管支架的弹性变形；人工收面导致的梁体顶面平整度误差；挂篮行走误差；整平机轨道调整误差；挂篮底模、侧模局部变形；立模时底模与节段前端混凝土底面不密贴，导致相邻节段接头处错台。根据以上特点，预应力混凝土连续梁桥的施工控制采取在结构稳定性满足要求的前提下，对结构变形（高程）、应力进行双控，其中以变形控制为主，应严格控制梁体关键截面在危险工况的挠度变化以及各梁段施工前后的梁顶标高和轴线，同时关注材料应力发展状态及趋势。2.2

预应力混凝土连续梁桥悬浇施工的监控内容预应力混凝土连续梁桥悬浇施工的监控内容主要包括：前期与现场实时控制分析、实际参数的现场测试以及实时监测。前期与现场实时控制分析主要为前期计算、施工误差状态分析和计算参数的识别与修正。实际参数的现场测试为实际材料的物理力学性能参数、实际施工的荷载参数、实际截面几何参数、挂篮刚度和实际环境参数。实时监测主要为力学监测、线形监测和物理测量，具体包括监测网的建立、边跨现浇支架预压跟踪监测、挂篮变形跟踪监测、梁体线形监测、边跨支座变形监测、梁体混凝土应力监测以及结构和环境温度监测。

主梁线形（标高和挠度）的控制工作是本桥施工控制的重点之一，通过现场实时监测和施控实时计算及误差调整，确定合理的施工预拱度和主梁立模标高，确保此桥顺利合龙及成桥线形顺畅准确。在施控实时计算中，要根据既有经验通过调查和反馈分析尽可能准确地取定各项计算参数，以求得符合实际的挠度预测值和立模标高。同时在梁段悬臂施工的每一阶段，必须严格测定立模标高，监控挂篮变形，杜绝标高误差出现累积。一旦出现实际标高偏离预测值，则需要结合精度要求，及时做出分析判断，并采取调整下一梁段立模标高的措施来消除误差。当误差较大时，调整应在后续多个梁段内逐步完成，以避免梁体线形出现明显的波形转折。另一方面，通过现场应力实时测试和分析，了解结构在每一施工阶段的实际受力状况，跟踪观测最不利受力部位，并与施工控制的理论计算结果进行比较分析和误差修正。从而形成一个较好的应力预警机制，及时发现问题并采取相应的补救措施，以保证施工安全和施工质量。

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3

3.1

梁顶平整度及梁体线形控制

梁顶平整度控制

梁顶平整度控制主要包括节段接缝处的平整度控

制和桥面横向六面排水坡的平整度控制。

节段接缝处的平整度控制是施工中易忽视的环节，由于悬臂浇注按节段施工，每一节段因施工环境、施工水平的差异往往导致梁端忽高或忽低，在接缝处形成波浪状。节段浇注前，先对模板立模标高进行复核；同时对前一节段端头作凿毛处理。为防止混凝土结硬后接缝处水泥浆层太薄脱落，接缝附近宜沿桥纵向和竖向分别凿毛20～30cm、5～10cm的范围。随后对提浆收面台车走行轨道精调定位，并复核台车抹面系统底面标高；混凝土浇注完后现场对梁顶标高确认，确认步骤为实测→调整→复测→再调整→精调。最后结合刮尺、靠尺多次抹面。桥面横向六面排水坡的平整度控制关键是在混凝土浇注前后，按照设计和监控数据，在各个变坡点上设置控制桥面高程的角钢（角钢下纵向每50cm设置一道架立钢筋支撑，以保证角钢位置准确、不下沉），对各边坡点高程进行精确控制，并利用提浆收面台车对表面六面坡整形处理。

全桥施工完毕后，重新检测梁顶平整度，若不能满足要求则进行整修处理，具体措施为：①超高10mm以上时凿除超高混凝土后打磨平整，超高10mm以下时直接打磨；②低于设计高程的位置凿毛后用PM－R－60聚合物砂浆进行填补。3.2

立模标高设置

为使结构能达到最佳设计成桥状态，必须预先计算结构各施工阶段的内力和变位，确定各施工阶段的结构线形。在实际施工中，一般采取前进分析、倒退分析、误差分析，以及三者相结合的方法，对结构进行实时分析和跟踪控制（具体流程参见图1）。结构分析完成后，即进行梁段立模标高的合理确定，这是关系主梁线形是否平顺、是否符合设计的关键。若确定立模标高时考虑的因素较符合实际，而且加以正确的控制，则最终桥面线形较为良好。若考虑的因素与实际情况不符，控制不力，则最终桥面线形会与设计线形有较大的偏差。为使线形控制的理论值能有效地指导施工，必须按既定施工工序，考虑各主要影响因素，综合参数识别修正法、预测控制法和最大宽容度法合理设置各节段立模标高。各梁段预拱度设置（包含挂篮变形）如图2所示。

图2各梁段预拱度设置（包含挂篮变形）

3.3

梁体线形控制与成果

桥梁施工过程，按照控制与否可以分为可控阶段

图3

梁体线形实测结果与理论值比较图

与不可控阶段，可控阶段是指施工前或施工后对结构的偏差（应力、变形）可以采取控制措施进行调整的施工阶段；不可控阶段是指施工后对结构的偏差无法调整或调整困难的阶段。连续梁桥施工属于不可控施工阶段。对于不可控阶段施工，施工前的预告尤为重要；即根据现场测试数据，通过参数识别修正和误差反馈分析，由前进分析预测得出今后施工可能出现的状态，并预告下一阶段当前已安装好的构件或即将安装的构件的变形和内力，以确定是否需要在当前施工阶段对可调变量进行调整。这其中包含如下几点核心问题：①建立线形监测管理体系和合理的观测制度，提高测量精度，及时准确地实施并检查平面和高程测量系统并纠偏；②对每一施工阶段跟踪监测，节段浇注完毕提浆收面前对监测点标高、台车抹面系统底面及各变坡点标高现场复核，现场调整；③系统地进行误差反馈分析与参数识别，确立切合实际的参数取值如荷载参数、挂篮变形、温度修正值等；④严格按照“施工→监测→判断→修正→预告→施工”的循环过程，综合采用参数识别修正法、预测控制法和最大宽容度法进行线形控制。

按照上述方法对各连续梁桥施工过程进行了实时控制并取得了较好的效果：①合龙时合龙口处的悬臂端部基本位于同一水平线上，合龙精度基本在5mm以内；②施工完成后梁体实际线形与理论线形基本吻合，相对差基本在1cm以内。各连续梁桥线形控制成果参见图3。

中下挠7mm，均为其悬臂长度的1/3000～1/4000。同时，温度对梁体标高的影响具有滞后性，考虑立模标高的温度修正值时应特别注意。4.2预应力效应对梁体线形影响

预应力管道定位、张拉以及管道摩阻系数都与设计有一定偏差，这种偏差对挠度影响较大，是施工控制过程中的重要因素。在虎门大桥辅航道连续刚构桥、京珠高速公路陆水河连续梁桥等等诸多预应力混凝土梁桥中，均发现张拉预应力所产生的实测挠度（上抬）值比计算挠度值偏小。产生这种偏差的原因还不十分明确，可能主要是由以下几个方面原因：管道定位偏差、摩阻系数偏差、预应力张拉力偏差、混凝土弹性模量的增长滞后、预应力松弛损失偏差、分批张拉时混凝土压缩变形引起的应力损失、管道灌浆质量偏差。图4为预应力混凝土连续梁桥关键施工阶段预应力张拉后梁体实测挠度（上抬）值与理论结果的比较，由图可知：张拉预应力后所产生的实测挠度（上抬）值明显较理论预测值偏小，两者比值主要集中在0.6～0.8。因此，对大跨度预应力混凝土连续梁桥，其线形控制必须考虑预应力效应对结构线形的影响。

4.3结构体系转换对梁体线形影响

目前，连续梁桥的结构体系转换方式主要有先中跨合龙再拆除固结、先拆除固结再合龙2种。由于连续梁桥的结构体系转换会经历一个复杂的过程，会导致悬臂端标高变化过大、中跨合龙段两端变化不一致以及合龙段两端的实际位置状态偏离预期状态等情形，造成桥梁合龙困难，或成桥线形与设计要求不符。因此，结构体系转换后桥梁线形变化的合理预测与修正，也是确保梁体成桥状态与预期状态的误差在容许范围的关键。

图5为预应力混凝土连续梁桥两种合龙方式中梁

4

4.1

对影响结构线形因素的讨论和处理

温度影响

现场选取若干关键施工阶段进行温度观测试验，观测时无施工作业，同时记录时间、空气温度、混凝土表面温度和箱内温度，每个施工阶段观测时段24h，每1h观测1次。结果表明：日照温差对梁体线形影响明显，且悬臂施工状态较合龙后更显著，72m跨升温20℃中跨跨中下挠12mm，56m跨升温20℃中跨跨

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桥隧工程

图4预应力张拉后梁体实测上拱量与理论预测比较图

体实测变形与理论结果的比较，由图可知：两种合龙方式中结构体系转换后梁体实测变形均比理论值小。第一种体系转换方式中跨跨中实测下挠值16mm（理论22mm）；而第二种体系转换方式中跨跨中实测下挠值仅4mm（理论7mm）。因此，对大跨度预应力混凝土连续梁桥，先体系转换后合龙中跨往往会导致中跨线形下挠明显，易出现不可控现象，对主跨100m以上连续梁桥线形控制较为不利。

（2）张拉预应力所产生的梁体上拱值较理论预测明显偏小，两者比值主要集中在0.6～0.8；在施工控制过程中，应根据实测结果对梁段立模标高予以调整。

（3）日照温差对梁体线形影响明显，且悬臂施工状态较合龙后更显著；各连续梁升温20℃中跨跨中下挠12mm，约为最大悬臂长度的1/3000～1/4000；温度对梁体标高的影响具有滞后性，考虑立模标高的温度修正值时应特别注意。

（4）先拆除临时固结后合龙中跨往往会导致中跨线形下挠明显，特殊情况下易出现不可控现象，对主跨100m以上连续梁桥线形控制较为不利。

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图5结构体系转换后梁体线形变化规律

5结论

（1）概况总结了梁顶平整度和梁体线形控制的

方法与调整措施，施工完成后各连续梁梁体线形理论与实测结果吻合，相对差基本在1cm以内。

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