大跨波形钢腹板预应力混凝土连续箱梁桥施工控制

吴平

中铁七局集团第一工程有限公司

摘要：施工控制是保证桥梁在施工过程中使其符合原有设计标准的重要举措，本文将使用某81m+152m+82m的大跨波形钢腹板预应力混凝土连续箱梁桥为例，对其参数敏感性、线形、应力等方面进行探讨，首先利用参数敏感性研究箱梁自重对主梁应力和变形的影响程度，然后对其施工过程中的线形与应力控制进行了简要的分析，

关键词：施工控制;波纹钢腹板;参数敏感性;线性;应力

一、施工控制概述

目前大多数连续箱梁采用分节段现浇施工，由于施工过程中可能因为各种复杂因素的影响而使要对相应的施工数据进行调整，以适应下一阶段的施工要求，从而保证施工效果符合原有设计的要求，这就是进行施工控制的目标。例如其中比较重要的立模标高便是如此。目前，施工控制的方法多种多样，其中运用较为广泛的当属自适应方法。其基本模式为利用施工过程的测量数据反馈，不断的根据反馈数据对现有的施工数据进行调整，以达到计算分析程序适应实际施工过程的目的。

二、波纹钢腹板连续梁桥应用情况

波形钢腹板梁桥区别于传统的钢筋混凝土梁桥之处就在于腹板的不同，传统桥梁腹板采用钢筋混凝土结构，而波形钢腹板梁桥采用轻质高强的有波浪形式的钢板代替原有的传统混凝土腹板，其优点就是使腹板结构更加轻便，大幅度的减少了梁体的重量，由于上部自重减少，下部可以相应降低标准，从而实现了成本的减少。我国是一个桥梁建设大国，若通过对波形钢腹板的施工技术进行研究并取得一定进展，必将会大幅度降低桥梁建设费用，从而实现巨大的经济效益。

三、工程概况

此桥总长度为260米，直线布置，桥型是（81+152+81）m波形钢腹板预应力混凝土连续梁。采用单箱双室截面，箱梁根部梁高8.0m，跨中梁高3.8m，箱梁高度和底板厚度按1.8次抛物线变化。

四、有限元模型

此项目选择桥梁有限元分析软件Midas Civil对桥梁实施了有限元分析。在桥梁模型中，将桥梁总体分成17个施工阶段，每个施工阶段又分为立模、砼和预应力三个子部分。 建立可变截面组以模拟实际可变截面，并通过软件自身的波形钢腹板截面分析截面特征，并选择梁单元进行模拟。在误差允许的范围内对一些影响比较小的数据进行了忽略，也就是简化了该模型。由于此文章篇幅有限，对其余量不进行详述。

图一 全桥模型

（一）参数敏感性分析

参数敏感性是指外部环境对桥梁变形以及应力等方面的影响程度，若能够对其敏感性有比较好的掌握，则必将为桥梁的施工提供良好的指导作用。其分析涵盖了混凝土分节段重量，收缩蠕变，温度荷载，混凝土弹性模量和预应力。在本文选择主梁段的重量来分析主梁变形和内力的作用，主梁的重量误差分别为0.9G，1.0G和1.1G，其应力与变形参数敏感性分析可参见以下两表：

表一重量参数引发的主梁变形敏感性

表二 重量参数引发的主梁应力敏感性

由以上两表可以分析出主梁自重变化对其应力与变形参数敏感性较为显著。

（二）应力监测

监测截面应力的变化可以及时反映施工过程中存在的异常情况。 三维应变仪（纵向，垂直和45度方向）布置在主梁悬臂根的1 / 4，1 / 2和3/4跨度的钢腹板上。 纵向应力计放置在相应位置的混凝土屋顶和底板上。在此只例举部分悬臂根部的应力曲线进行理论值与实际值得比较，详细见图二。

工况：顶板                          工况：底板

图二

由以上数据表明，实测值与理论值差距较小，能够实现预期设计的目标。

（三）線形控制

连续梁的线性控制包括设计线形的控制程度及悬臂合龙两侧的高差控制。由于在施工中存在结构自重等因素而致使桥梁的实际线性若不采取任何措施便可能会与设计线形存在较大的偏差，但是线性控制可以通过桥梁施工过程中对线形的变化进行分析，利用预拱度的措施而使实际桥梁与其设计的线形几乎能够保持一致。悬臂合龙两侧高差控制是保障桥梁能够顺利合龙的关键，若不进行严格的高差控制导致两侧高差太大，则桥梁合龙的难度较大甚至无法合龙，如果采用垫混凝土等措施强制合龙，则会致使桥梁的结构安全造成威胁，从而使桥梁在后续的运营中存在极大的隐患。在此工程中对其理论值与实际值进行了跟踪分析，通过线性控制，偏差值满足要求。

五、结语：

本文利用Midas civil对桥梁的部分参数敏感性进行了分析，通过比较数据突出了重量的改变对应力与变形的影响，结果表明重量的改变对应力与变形的影响很大，这也从正面反映了施工控制在施工过程中的指导性，它能在此阶段施工的数据基础上为下一阶段的施工提供指导，促使工程顺利完工。

参考文献：

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[2]余晓琳，杨勇，贾布裕，颜全胜.斜拉桥施工阶段标高控制模糊可靠度分析.桥梁建设，2014

[3]黄侨，陈卓异，荣学亮，马文刚.波形钢腹板预弯槽形梁的应力分析与试验研究.桥梁建设，2013