1.工程概況
本橋?yàn)槟掣咚俟纺硺蚧ネ缇€橋的主橋，橋跨為(45+80+45)預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)梁橋。橋面半幅寬為16.75m，主梁采用單箱單室變截面連續(xù)箱梁結(jié)構(gòu)，箱粱頂板寬16.75m，底板寬8.75m，兩側(cè)懸臂各4.0m，粱高4.6～2.0m，底板厚70～30cm，腹板厚90～50cm。梁體采用縱向、豎向及橫向三向預(yù)應(yīng)力體系，采用掛籃懸臂澆筑施工，邊孔不平衡梁段在支架上現(xiàn)澆施工，其間經(jīng)過(guò)逐段立模澆筑砼節(jié)段、分批張拉預(yù)應(yīng)力鋼束、轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)受力體系及逐跨合攏，最終形成橋跨連續(xù)結(jié)構(gòu)。
連續(xù)梁橋是多次超靜定體系，施工過(guò)程中各種復(fù)雜的因素都可能引起結(jié)構(gòu)的幾何形狀及內(nèi)力狀況的改變。由于施工過(guò)程的復(fù)雜性，很難事先精確估計(jì)結(jié)構(gòu)的實(shí)際狀態(tài)。為保證合攏時(shí)兩懸臂端豎向撓度的偏差不超過(guò)容許范圍以及合攏后橋梁線形滿足設(shè)計(jì)線形要求，在施工過(guò)程中需對(duì)梁體線形及應(yīng)力進(jìn)行監(jiān)控。
2.施工控制的基本理論
2.1 自適應(yīng)控制理論。
影響預(yù)應(yīng)力砼橋梁施工過(guò)程中結(jié)構(gòu)線形及內(nèi)力的因素主要有砼的彈性模量，澆筑砼超方量，砼收縮、徐變，橋梁施工臨時(shí)荷載，掛籃的變形特性，預(yù)應(yīng)力束張拉誤差等。當(dāng)上述因素與設(shè)計(jì)不符，而又不能及時(shí)識(shí)別引起控制目標(biāo)偏離的真正原因時(shí)，必然導(dǎo)致在以后階段的懸臂施工中采用錯(cuò)誤的糾偏措施，引起誤差積累。要得到較準(zhǔn)確的控制調(diào)整量，必須根據(jù)施工中實(shí)測(cè)到的結(jié)構(gòu)反應(yīng)修正計(jì)算模型中的這些參數(shù)值。當(dāng)結(jié)構(gòu)測(cè)量到的受力狀態(tài)與模型計(jì)算結(jié)果不相符時(shí)，把誤差輸入到參數(shù)識(shí)別算法中去調(diào)節(jié)計(jì)算模型的參數(shù)，使模型的輸出結(jié)果與實(shí)際測(cè)量到的結(jié)果相一致。得到修正的計(jì)算模型參數(shù)后，重新計(jì)算各施工階段的理想狀態(tài)，這樣，經(jīng)過(guò)幾個(gè)工況的反復(fù)辨識(shí)，計(jì)算模型基本上與實(shí)際結(jié)構(gòu)一致，在此基礎(chǔ)上可以對(duì)施工狀態(tài)進(jìn)行更好的控制。
對(duì)于采用懸臂拼裝或懸臂澆筑的橋梁，主梁在墩頂處的相對(duì)線剛度較大，變形g~el,，因此，在控制初期，參數(shù)不準(zhǔn)確帶來(lái)的誤差對(duì)全橋線形的影響較小，這對(duì)于自適應(yīng)控制思路的應(yīng)用是非常有利的。經(jīng)過(guò)幾個(gè)節(jié)段的施工后，計(jì)算參數(shù)已得到修正，為跨中變形較大的節(jié)段的施工控制創(chuàng)造了良好的條件。
2.2 立模標(biāo)高的確定。掛籃定位標(biāo)高的控制點(diǎn)選擇在待施工箱梁節(jié)段底板前端處的底模上，由下式計(jì)算得到：H=Ho+H+fg+fn
式中：H——掛籃的定位標(biāo)高；Ho ——梁底設(shè)計(jì)標(biāo)高；H— —圈I退分析計(jì)算得到的預(yù)拱度；fg——堆籃的彈性變形；fn——待施工梁段的控制線形與設(shè)計(jì)標(biāo)高的差值。
3.施工控制的實(shí)施
施工控制是一個(gè)預(yù)告——施工——量測(cè)——識(shí)別——修正——預(yù)告的循環(huán)過(guò)程。下面主要討論技術(shù)流程中的一些重要環(huán)節(jié)。
3.1 前期結(jié)構(gòu)分析汁算。
在設(shè)計(jì)圖紙的基礎(chǔ)上，采用各參數(shù)的理論值(按規(guī)范規(guī)定或經(jīng)驗(yàn)取值)，通過(guò)有限元分析程序，用倒退分析的方法得出塊件施工時(shí)相對(duì)于設(shè)計(jì)標(biāo)高的預(yù)拋高，并得出各節(jié)段的施工階段應(yīng)力。
3.2 測(cè)量。為了獲得橋梁施工中的實(shí)際狀態(tài)，須對(duì)主梁進(jìn)行標(biāo)高測(cè)量：縱橋向每施工節(jié)段設(shè)一測(cè)量截面，每測(cè)量截面布置兩個(gè)測(cè)點(diǎn)測(cè)一節(jié)段施工的掛籃定位、澆筑砼、張拉預(yù)應(yīng)力等施工環(huán)節(jié)均進(jìn)行標(biāo)高測(cè)量。另外須進(jìn)行墩頂水平位移測(cè)量：墩頂設(shè)兩個(gè)測(cè)點(diǎn)，每一施工節(jié)段澆筑砼前后均進(jìn)行墩頂位移測(cè)量，以監(jiān)測(cè)主墩的水平位移情況。
結(jié)構(gòu)變形的測(cè)量方法如下：為正確反映橋梁施工的變位，把梁底標(biāo)高作為施工控制的目標(biāo)。每節(jié)段變位監(jiān)測(cè)點(diǎn)從梁底測(cè)點(diǎn)經(jīng)腹板引到橋面。掛籃定位標(biāo)高按粱底待澆節(jié)段的最前沿橫截面上的測(cè)點(diǎn)定位，澆完砼后，通過(guò)測(cè)量梁頂預(yù)埋的鋼筋頭的標(biāo)高與此時(shí)對(duì)應(yīng)的梁底標(biāo)高，建立梁底與梁頂測(cè)點(diǎn)的標(biāo)高關(guān)系，這樣已澆梁段的梁底標(biāo)高可通過(guò)梁頂標(biāo)高的測(cè)量值反饋出來(lái)。
為消除日照溫差對(duì)梁體變位的影響，可采用以下的方法Ia．以上各項(xiàng)測(cè)量工作須安排在清晨日出前進(jìn)行，可不計(jì)日照溫差的影響。b．當(dāng)測(cè)量工作不能全部安排在清晨進(jìn)行時(shí)，須對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行日照溫差修正。從積累的施工控制經(jīng)驗(yàn)看，由于日照溫度場(chǎng)不易在有限元計(jì)算中模擬，所以實(shí)踐中以采用根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)修正的方法為主；選擇有代表性的節(jié)段在典型天氣時(shí)對(duì)箱梁進(jìn)行24h跟蹤測(cè)量，得出箱梁變位與測(cè)量時(shí)間的關(guān)系，并在測(cè)量數(shù)據(jù)中予以修正。
3.3 修改設(shè)計(jì)參數(shù)。在獲得測(cè)量數(shù)據(jù)后，對(duì)比其與理論計(jì)算值的差別，采用分離變量法可識(shí)別出各參數(shù)的真實(shí)值。在本橋的施工控制中，取定主粱砼箱梁抗彎剛度、節(jié)段重量與預(yù)應(yīng)力束張拉力為待識(shí)別的參數(shù)。具體識(shí)別方法為：在施工第n號(hào)節(jié)段時(shí)，由掛籃移位的梁體變位實(shí)測(cè)值與理論計(jì)算值的差別，可識(shí)別出第r卜l號(hào)節(jié)段的彈性模量的真實(shí)值；同樣，由澆筑砼時(shí)的變位值可識(shí)別出第n號(hào)節(jié)段的重量；由預(yù)應(yīng)力束張拉時(shí)的變位值可識(shí)別出第n號(hào)節(jié)段對(duì)應(yīng)的預(yù)應(yīng)力束張拉力。在識(shí)別出各參數(shù)后，須及時(shí)將它們反映在有限元計(jì)算中，以獲得修正的下一節(jié)段的掛籃定位預(yù)拋高。
3.4 掛籃變形值的確定。．掛籃體系的變形一般是由掛籃體系在砼重量作用下的彈性變形及掛籃系統(tǒng)各連接桿件因松動(dòng)而引起的非彈性變形組成的。掛籃結(jié)構(gòu)內(nèi)部的非彈性變形可在掛籃組裝完畢后通過(guò)掛籃預(yù)壓試驗(yàn)消除其影響。對(duì)于掛籃體系的彈性變形，一般可以通過(guò)空間有限元桿系程序近似地計(jì)算懸臂澆筑各節(jié)段作用下的掛籃變形，然后可以繪制掛籃彈性變形與節(jié)段重量的關(guān)系曲線。另外，從掛籃預(yù)壓資料中可以了解到掛籃體系的彈性變形和非彈性變形，這對(duì)于懸臂澆筑過(guò)程中掛籃變形的確定有一定的參考意義。
3.5 控制線形的修繕。在施工過(guò)程中，由于結(jié)構(gòu)實(shí)際情況與理論計(jì)算的差異以及掛籃定位標(biāo)高放樣的偏差，必將導(dǎo)致已建部分在成橋時(shí)呈現(xiàn)的線形曲線出現(xiàn)不能消除的誤差。如果不顧及這種誤差繼續(xù)以后節(jié)段的施工，可以造成全橋的線形反折突然，波動(dòng)較大。鑒于這種情況，須對(duì)未施工節(jié)段的控制線形作出修改。在最優(yōu)成橋線形控制計(jì)算中，為了減少突然大幅度的線形曲線波動(dòng)，改善成橋線形曲線的光滑、平順性，以橋面豎曲線作為基準(zhǔn)線，在已建結(jié)構(gòu)懸臂端連以直線作為未建結(jié)構(gòu)部分的設(shè)計(jì)線形曲線修繕。
該設(shè)計(jì)線形曲線，實(shí)際上是不能直接作為未建結(jié)構(gòu)施工放樣曲線的，尚應(yīng)考慮其與已建結(jié)構(gòu)部分光滑連接的要求。因此，以原橋面豎曲線作為基線，在合攏段以左的未建結(jié)構(gòu)段，連以下圖的實(shí)施線形曲線（合攏段以右的未建結(jié)構(gòu)段，也采用相似的方法）。
實(shí)施線形曲線
4.施工控制的主要成果
4.1 整體線形。采用上述理論對(duì)該橋互通跨線橋主橋?qū)嵤┦┕た刂坪螅珮蚓€形變化平順。全橋合攏后各控制點(diǎn)的實(shí)測(cè)標(biāo)高與設(shè)計(jì)標(biāo)高相比，其最大偏差為12mm。
4.2 合攏精度。連續(xù)梁橋兩邊跨合攏偏差為8mm、6mm，中跨合攏偏差為5ram。合攏精度不僅較好地達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，同時(shí)也達(dá)到了國(guó)內(nèi)同類(lèi)橋梁合攏精度的先進(jìn)水平。
5.結(jié)論
本橋施工過(guò)程中的主要變形為掛籃變形、結(jié)構(gòu)溫度變形和荷載引起的結(jié)構(gòu)彈性變形。這些變形及其誤差都可通過(guò)以上所述方法識(shí)別計(jì)算；線形控制結(jié)果表明，全橋線形變化平順，實(shí)際線形與理論線形的基本一致，所有節(jié)點(diǎn)高差及合攏誤差均滿足施工控制目標(biāo)要求；為保證主梁線形的平順，在實(shí)際線形偏離控制目標(biāo)時(shí)，可采用以上方法分析偏差產(chǎn)生的原因，并對(duì)未施工節(jié)段的控制線形作出適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。
參考文獻(xiàn)
[1]劉躍華，李國(guó)平．連續(xù)梁橋懸臂澆筑施工撓度控制的因素分析 ．上海佘路，2000．
