第１期（总第２２６期） ２０１４年２月 山西交通科技 ＳＨＡＮＸＩ ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮｏＬｏＧＹ ｏｆ ＣｏＭＭＵＮＩＣＡＴＩｏＮ ——Ｎｏ．１ —Ｆｅ—ｂ． 大跨径连续刚构桥施工过程线形控制研究 申红军 （山西中交翼侯高速公路有限公司，山西 翼城０４３５００） 摘要：以某黄河特大桥为工程背景，介绍了施工中线形控制的必要性和具体控制过程，并 对线形控制结果进行了简单分析，可为同类桥梁的线形控制提供参考。 关键词：连续刚构；施工；线形；控制 中图分类号：Ｕ４４８．２３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００６—３５２８（２０１４）０１－００５５－０２ 加以调整，随着梁的悬臂长度的增加，主梁的标高会 １工程简介 某黄河特大桥为山西出省高速公路的重点控制 性工程，按左右幅分离设计，跨径组成为（１２０＋３× １７５＋９６）ＩＴＩ，单幅桥面宽０．５ ｍ（防撞墙）＋１１ ＩＴＩ（行车 道）＋０．５ ｍ（防撞墙）。上部结构为预应力混凝土连 续一刚构，箱梁为直腹板预应力混凝土箱梁，单箱单 室断面，顶宽１２ ｍ，底宽７ ｍ，悬臂长２．５ ＩＴＩ，合拢段 梁高４．５ １ＴＩ，０号块梁高１１．０ １ＴＩ，箱梁结构中布置三 向的预应力，其中纵、横向的预应力是预应力钢束， 竖向的预应力用的是３２ ｍｍ直径的精轧螺纹钢筋。 下部结构采用空心墩，在１号、４号墩设置支 座，２号、３号墩与主梁固结。其中２号墩高１５３ ｍ， 逐渐偏离设计值，最终会影响桥梁成桥的整体线形， 甚至会导致误差过大而无法合拢＿ｌ＿。 施工控制，就是根据实际的施工工序，以及现场 获取的真实参数和数据，对桥跨结构进行实时理论 分析和结构验算。对每一施工阶段，根据分析验算结 果给出其主梁端的挠度ｆ每阶段施工挂篮的立模标 高或梁段定位标高），同时分析施工误差状态，最终 达到结构实测挠度与理论值的吻合，成桥后的结构 线形符合设计要求。 ３大桥施工过程线形仿真分析与监测控制 ３．１桥梁仿真分析 大桥采用通用有限元程序ＭＩＤＡＳ Ｃｉｖｉｌ模拟施 工全过程，并利用桥梁博士软件进行比较分析。全桥 共离散为２５９个单元、２６２个节点，单元节点离散划 分图见图２所示；计算施工阶段划分与桥梁施工流 程相对应，共划分８７个施工阶段和一个运营阶段；２ 号、３号墩墩顶与主梁按照刚性固结处理，１号、４号 ３号墩高１４８ ｍ，桥墩基础采用的是灌注嵌岩桩。 大桥总体布置图见图１。 ２号墩 ３号墩 墩墩顶与主梁在主梁施工阶段以固结处理，中跨合 图１桥梁总体布置图（单位：ｃｍ） 拢后解除纵横向约束，完成体系装换。 ２施工过程线形控制的必要性 预应力混凝土刚构一连续组合梁桥属高次超静 定桥跨结构，其成桥线形与施工方法有着密切的关 系。不同的施工方法及不同的施工工序均会对结构 线形造成影响。另一方面，由于各种随机因素（如材 料的弹性模量、混凝土收缩徐变系数、结构自重、施 工荷载、温度等）的影响，使得主梁各节段的实际挠度 测量值很难做到与原理论设计值完全一致。而且其 主梁竖向挠度偏差具有累积的特性，若不及时有效 收稿日期：２０１３—０８—２３；修回日期：２０１３—１０—０９ 图２大桥结构单元离散图 ３，１．１计算参数取值 混凝土、预应力钢筋等主要材料参数根据现场 实测数据及规范要求取值；后支点挂篮采用两个集 中力模拟：每个挂篮和模板重量取９００ ｋＮ，前支点 作者简介：申红军（１９７１一 ），男，山西阳城人，工程师，２００１年毕业于长安大学公路与城市道路专业。 ・５６・ 山西交通科技 ２０１４年第１期 分配１ ２００ ｋＮ，后吊杆分配一３００ ｋＮ。 根据施工进度，每个主梁节段对标高进行３次 ３．１．２参数识别及修正 量测：ａ）混凝土浇筑后；ｂ）预应力钢筋张拉后；ｃ）挂篮 该桥采用自适应控制方法对桥梁施工过程中的 移动后。为了尽可能减少温度因素对量测的干扰，每 线形进行控制。由于混凝土弹模、容重及有效预应力 次的测量时间均在清晨６：００—８：００之间进行，因为 等部分关键参数无法直接现场量测，因此需要对这 此时段内温度变化较为平缓，对主梁挠度的影响较 些参数进行识别，进而修正模型中的参数，达到理论 小。 和实际的吻合。该桥实际控制过程中应用“最小二乘 ４大桥线形控制结果 法”对部分关键参数进行识别和误差分析ｌ２１。 全桥合拢后主梁理论及实测高程如图３所示。 ３．２主梁立模标高的确定 控制各节段的立模标高是连续梁桥、连续钢构 桥线形控制的主要手段。立模标高并不等于设计中 桥梁建成后的标高，需要设置一定的预拱度。桥梁预 拱度可以分为两个部分，第一部分是用于抵消主梁 施工过程中的各节段的变形值，即施工预拱度；第二 里 §ｙｍ 部分是用于抵消成桥后活载及收缩徐变作用产生的 图３大桥合拢后主梁高程 变形，即成桥预拱度。立模标高的计算公式为： 由图３可知，大桥合拢后整体线形较为平顺，无 Ｈ＝ 。 ， 明显起伏；实测高程和理论高程基本吻合，差值较小 式中：Ⅳｉ为梁体底模标高；风为该梁段设计标高ｉ （合拢段两侧最大差值为９ ｍｍ）；成桥线形满足设计 为挂篮变形，由挂篮预压过程中实际测量绘制出挂 及规范要求，表明大桥线形控制较为成功。 篮荷载一挠度曲线，根据主梁各节段重量进行内插 ５结论 得到ｉ 为梁体施工预拱度ｉ 为成桥预拱度。 ３－３线形现场量测 通过该黄河特大桥线形控制的实践，得出以下 结论： 数据的分析及参数的修正均要以现场量测为基 础。因此准确获得大桥各阶段主梁的实际挠度值就 ａ）通过参数修正和误差识别得到的有限元模 显得尤为重要。 型，可以较好地应用于连续刚构桥施工过程的线形 ３．３．１线形测点布置 控制。 ｂ）连续梁桥、连续刚构桥立模标高的控制是线 在各墩“Ｔ”构的０号段布设高程量测基准点， 并定期校核，以观测桥墩沉降及墩身压缩对其高程 形控制的关键，准确的现场测量是线形控制的基础。 的影响，并加以修正。其余每个主梁节段前端布设 参考文献： ３个测点，分别位于主梁中轴线及两侧防撞护栏内 【１］范立础．预应力混凝土连续梁桥［ＭＩ．北京：人民交通出版 侧。在观测过程中，同时对３个测点进行量测，这样 社，２００１． 既可以量测竖向挠度，又可以观测主梁是否发生扭 【２］徐君兰．大跨度桥梁施工控制【Ｍ］．北京：人民交通出版社． 转变形。 ２０００ ３．３．２量测周期及量测时间 Ｔｈｅ Ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｔｈｅ Ｌｉｎｅａｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｐｒｏｃｅｓｓ ｆｏｒ ｔｈｅ Ｌｏｎｇ－ｓｐａｎ Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｒｉｇｉｄ Ｆｒａｍｅ Ｂｒｉｄｇｅ ＳＨＥＮ Ｈｏｎｇ－ｊｕｎ （Ｙｉｈｏｕ Ｅｘｐｒｅｓｓｗａｙ Ｃｏ．，Ｌｔｄ，Ｙｉｃｈｅｎｇ，Ｓｈａｎｘｉ ０４３５００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｗｉｔｈ ａ Ｙｅｌｌｏｗ Ｒｉｖｅｒ ｂｒｉｄｇｅ ａｓ ａｎ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ，ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｔｈｅ ｎｅｃｅｓｓｉｔｙ ａｎｄ ｔｈｅ ｓｐｅｃｉｉｆｃ ｃｏｎｔｒｏｌ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｌｉｎｅａｒ ｃｏｎｔｒｏｌ ｉｎ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ．Ｉｔ ａｌｓｏ ｓｉｍｐｌｙ ａｎａｌｙｚｅｄ ｔｈｅ ｌｉｎｅａｒ ｃｏｎｔｒｏｌ ｒｅｓｕｌｔｓ，ｗｈｉｃｈ ｐｒｏｖｉｄｅｄ ｔｈｅ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ ｆｏｒ ｌｉｎｅａｒ ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ ｓｉｍｉｌａｒ ｂｒｉｄｇｅｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｒｉｇｉｄ ｆｒａｍｅ；ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ；ｌｉｎｅａｒ；ｃｏｎｔｒｏｌ