客运专线预应力混凝土连续梁线形控制

周长进

【摘要】结合广深港铁路客运专线连续梁的施工，着重阐述采用MIDAS/Civil软件在大跨连续梁在施工过程中线形监控需注意的几个注意事项，确保连续梁的线形达到理想状态，顺利达到合拢精度。

【关键词】连续梁，线形控制， 测量

【 abstract 】 combining port of guangshen railway passenger special line of the continuous beam construction are introduced, and the MIDAS/Civil software in the big span continuous beam linear monitoring in construction process should be pay attention to several precautions, ensure continuous beam linear to achieve the ideal state, smooth to fold precision.

【 key words 】 continuous beam, the linear control, measurement

中图分类号：P202文献标识码：A文章编号：

1． 工程概况

广深港客运专线ZH-1标段内共有桥梁8座，其中特大桥4座、大桥4座，均为高架桥梁；隧道1座2056延米，桥隧比为98.54%

在这些桥梁中共有18处跨河、跨路的变截面连续梁需要悬灌施工。连续梁梁体均为高度变化的变截面箱形梁，梁体设置纵向、横向、竖向三向预应力。梁体混凝土标号主要有C50、C55、C60。预应力钢绞线采用低松弛高强钢绞线，抗拉强度为1860MPa，公称直径15.2mm;Ep=1.95×105 MPa。

本工程连续梁设计跨度较大，主跨有64m、72m、80m、100m、125m、135m、160m、168m等多种。其中主跨168m的连续刚构及主跨160m的连续梁拱桥目前是国内客专之最。线形监控工作是连续梁在施工中能否达到理想线形及合拢精度的关键所在。

2．现场准备工作

2．1挂篮变形测量

挂篮的使用前必须进行试压，以消除自身非弹性变形；测定弹性变形关系曲线，为线形控制提供重要的数据。

综合比较类似桥梁挂篮试压方式，为尽量使试压加载过程和实际施工过程挂篮受力状态相吻合，可以采用两种方式进行试压。第1种方式将菱形架安装到0＃块桥面上，通过0＃块腹板内的竖向精轧螺纹钢与挂篮的顶横梁之间形成连接，为较为准确的求出挂篮的弹性变形曲线，利用千斤顶按10％进行分级加载，加载的方式为：三次正载和一次偏载。第2种方式采用两片主桁架背靠背进行预压。一片挂篮桁架前端实际受力F实际及地面预压试验时前端最大加载力F试验max：

其中， 为安全系数；d为现浇梁段的长度，L为挂篮前伸悬臂长度（已浇筑梁段前端面至挂篮前吊点水平距离）， 为最大混凝土节段重量， 为模板重量之和。

一般测出较理想的挂篮变形曲线如下图所示线形：

（单位：KN-mm）

2．2管道摩阻和喇叭口摩阻试验

为准确建立与实际桥型相吻合的有限元桥的力学模型，模型中预应力管道摩阻和预应力喇叭口摩阻参数必须通过试验提供准确数据。

3．计算工作

根据设计图纸采用MIDAS/Civil软件建立桥梁有限元计算模型并整理计算数据。根据现场砼强度、弹性模量以及钢绞线弹性模量等试验数据重新调整部分计算模型参数并重新计算和整理数据。

以40+64+40m连续梁为例：

依据实际材料属性及单元截面和各个施工阶段中出现的各种荷载工况、边界条件等，采用MIDAS/Civil软件建立有限元计算模型共59个节点、58个单元。

在输入节点荷载数据时，需注意根据挂篮设计图纸计算出挂篮的重量及等效弯矩、根据施工图纸计算每一梁段的重量及等效弯矩。计算过程模拟了梁段分阶段施工的过程（如：悬臂阶段的临时固结、挂篮前移、浇筑混凝土湿重的施加、预应力张拉、梁段合拢后支座体系的转换以及混凝土的收缩徐变等过程）。建立完桥梁计算模型后，运行软件进行结构计算，可得出桥梁每一梁段在恒载、预应力、收缩徐变、施工荷载和体系转换作用下的立模抛高f4，混凝土初凝前湿重作用下的调整量f3，1/2ZK活载作用下的变形抛高f6。预拱度按（恒载＋1/2ZK活载）挠度值反向设置。这样我们就可以计算每一梁段立模总抛高：

f＝f1＋f2＋f3＋f4＋f5＋f6

f1—挂篮弹性变形抛高

f2—挂篮塑性变形抛高

f3—砼湿重作用调整量

f4—恒载、预应力、收缩徐变、施工荷载和体系转换作用立模抛高

f5—其它因素调整量

f6—1/2 ZK活载变形抛高

即每一梁段立模标高：

H＝H设计＋f

H设计—梁段的设计高程

4．测量

4．1测量工作

挠度测量资料是控制成桥线形最主要的依据，根据同类工程施工经验，在每个施工块件顶部布置5个水准点，底部设置2个水准点，这样不仅可以控制箱梁的挠度，同时还可以观察箱梁是否发生扭转变形，布置立模控制点如所示：

每个节段的施工过程测量4个工况的标高：浇筑前，浇筑后，张拉前，张拉后，

即在施工过程中需对每个梁段立模时、浇注当前节段混凝土后、准备好张拉当前节段对应钢束前、张拉当前节段对应钢束后以及结构体系转换前后（边、中跨合拢、拆临时锚固）几个工况测量和记录梁面所有已埋设水准点处标高。以便观察各点的挠度及箱梁曲线的变化历程，以保证箱梁悬臂端的合拢精度及桥面成形。

梁顶面所有已埋设水准点处标高原始数据在经过处理（扣除短钢筋外露量后对梁顶标高求平均）和定性判别（保证无明显不合理数据）后，填入标高反馈数据表。对边跨现浇直线段支架进行预压处理，并记录和提供在与待浇筑梁段同等（或略大）重量的重物加载下的支架变形数据，以及重物卸载后的支架残余变形数据。边跨和中跨合拢前，观测和记录好每天的气温变化情况，以及梁体的变形规律，为合拢做好准备。

4．2测量要求

为尽量减少温度对梁段挠度的影响，所有工况下的标高及结构体系转换前后的标高测量均要求安排在年平均气温附近及温度较恒定、桥梁各部分结构温度分布较均匀时段，建议一般安排的早上6:30之前，特殊情况下也可安排在天气多云时。

在测量桥梁竖直方向上线形的同时，也要对横桥向线形进行观测，两种线形测量对环境的要求相同。避免横桥向存在很大温差时测量各梁段横桥向线形和浇筑混凝土，保证不出现明显的横桥向合拢误差。在时间上，若线形测量过程前后存在较大温差，会导致标高数据丧失可比性。在空间上，若线形测量时桥梁结构各部分存在较大温差，会导致标高数据中掺杂相当比例的非受力变形，从而严重影响线形监控的精度。以跨沙湾水道主跨168m刚构为例：采用MIDAS/Civil软件计算在单侧悬臂83m梁顶、底板温差8度状态下竖向变形达到31.9mm，在单边悬臂83m状态下梁横向温差8度侧向变形达到32.5mm。因此在调整立模标高和平面位置时必须要严格控制在桥梁各部分结构温度分布较均匀时段，即最好在早上6:30之前。在合拢时务必注意温度对合拢精度的影响。

5.结束语

线形监控工作的本质是对未施工结构部分的力学行为进行预测，诸多的影响因素造成实际情况不可能与理论计算十分精确吻合。大跨度桥梁的线形控制是一个预测－施工－量测－识别－修正－施工的循环工

程。在理论计算的基础上还需注意根据已施工的梁段标高，来推断下一梁段立模时标高调整，当本梁段完成后,前端标高出现偏差,

应在其后两个梁段内将其消除,处理办法是:先将本梁段标高偏差反号并两等分d，再将d分别加进后面两个梁段的立模标高中，标高偏差的分配以底板底面光顺为原则。预测建立在既定的施工工序基础之上。如果工序改变，有可能会导致原来的预测结果可能有重大误差，且很难调整已施工结构部分，施工过程中要注意保证按照既定施工顺序和方式进行施工。

参考文献:

[1]徐君兰.大跨度桥梁施工控制. 北京：人民交通出版社，2004

[2]张继尧，王昌将．悬臂浇筑预应力混凝土连续梁桥．北京：人民交通出版社，2004

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。