大跨度双线铁路连续刚构桥悬臂灌注施工线形控制技术[1]

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1、大跨度双线铁路连续刚构桥悬臂灌注施工线形控制技术中铁十三局集团公司第一工程公司杜玉波【摘要】渝怀铁路黄草乌江大桥主跨168米，悬臂施工节段多，重量大，时间长，工况多变，影响因素多，实现设计的桥梁线形难度较大。通过对线形控制理论计算、计算机有限元模拟仿真分析、梁体线形控制的精密测量和有关的施工工艺及施工方法的研究，确立各阶段立模标高，保证悬灌梁的线形达到设计及规范的要求。【关键词】大跨度连续刚构桥悬臂灌注施工线形控制技术线形控制理论计算计算机有限元模拟仿真分析精密测量各阶段立模标高1工程概况黄草乌江大桥是渝怀铁路的重难点工程，位于重庆市武隆县黄草乡，为跨越乌江峡谷而设。桥梁主跨为（96

2、＋168＋96）m双线预应力混凝土连续刚构，刚构梁部为变截面变高度单箱单室箱梁，中支点梁高11m，跨中梁高5.5m，梁底按二次抛物线变化。箱梁顶宽11m，箱宽7.8m，设置三向预应力。主跨2、3号墩为圆形空心桥墩，顶部渐变为矩形，过渡段长度为12m，2号墩采用嵌固基础，3号墩采用钻孔桩基础。大桥于2001年4月开工，2号与3号墩两个T构各用一对菱形挂篮对称悬灌至21号和21’号梁段后，在1号墩和4号台侧安装支架，进行预压后在支架上浇灌边跨23、24、25号梁段，2003年11月15日合拢边跨22号梁段，2003年11月24日合拢中跨22’号梁段，至此主体工程全部竣工。2线形控制的要求

3、及流程图在《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》中，对线形控制设计基本规定为：当由恒载及静活载引起的竖向挠度等于或小于15mm或跨度的1／1600时，可不设预拱度，宜用调整道渣厚度的办法解决；大于上述数值时应设置预拱度，其曲线与恒载及1／2静活载所产生的挠度曲线基本相同，但方向相反。预应力混凝土梁，计算预拱度时应考虑预加应力的影响。线形控制的内容包括两部分：施工节段挠度的预测以及误差的调整，流程如下：图1线形控制流程图3线形控制的基本原理3.1立模标高的确定为全面分析箱梁在整个施工过程中的挠度变形情况，并为下一节箱梁立模提供依据，每浇筑一段箱梁，应分为五个阶段进行挠度观测：

4、⑴浇筑混凝土后；⑵张拉预应力前；⑶张拉预应力后；⑷移动挂篮后；⑸浇筑下一节混凝土前。立模标高公式如下：（公式1）式中：——立模标高；——设计标高；——各梁段自重在i节点产生的竖向变形总和；——张拉预应力束在i节点产生的竖向位移变形总和；——挂篮自身在自重作用状态下产生的变形，包括挂篮的非弹性变形；——后序段对当前浇筑i节点产生的下挠值；——混凝土的收缩徐变在i节点引起的竖向变形值；——第i节点的误差调整值。3.2施工过程中精度控制要求结合施工测量中的实际条件，要求各箱梁顶、底面标高误差小于10mm；各截面的垂直度误差小于箱梁高度的1/1000；各断面的长度误差小于10mm。箱梁悬臂施

5、工过程中的挠度监测控制，要求能反映1mm的变化值。3.3刚构桥合拢精度要求《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》中对合拢精度的控制提出了要求，对刚构桥施工中线合龙精度的要求见表1。表1刚构桥施工中线合龙精度要求项目允许偏差悬臂梁端高程与设计高程之差15mm合拢前两悬臂端相对高差15mm梁段模板中线与设计中线之差5mm轴线偏差15mm顶面高程差10mm3.4误差产生的原因桥梁施工控制是一个预告—施工—量测—识别—修正—预告的循环过程。施工过程中应对主梁断面应力和标高进行双控。为了避免在悬臂浇筑过程中及合拢后主梁出现拉应力，要求控制系统除了具备常规的结构分析计算手段外，还应具备

6、测量主梁断面应力和主梁标高的数据，通过误差分析，正确判断误差原因，并在下一节段施工中进行修正。3.4.1结构参数结构参数主要包括：⑴结构构件截面尺寸⑵结构材料弹性模量⑶材料容重⑷施工荷载⑸预加应力⑹挂篮变形误差3.4.2材料收缩、徐变对于混凝土桥梁而言，材料收缩、徐变对结构内力、变形有一定的影响，这主要是由于大跨度混凝土桥梁施工中混凝土普遍存在加载龄期小、各节段龄期相差大等引起的。3.4.3结构计算分析模型无论采用什么分析方法和手段，总要对实际桥梁结构进行简化和建立计算模型，这种简化使计算模型与实际情况之间存在误差，包括各种假定、边界条件的处理、模型化的本身精度等。3.4.4施工工艺

7、除要求施工工艺必须符合控制要求以外，在施工控制中必须计入施工条件的非理想化而带来的构件制作、安装方面的误差，使施工状态保持在控制之中。施工控制是个连续的过程，任何后期荷载的影响或施工方案的改变都会影响桥梁的线形和内力。3.5误差调整的原理及方法参考数值分析方法中二分法原理，对于标高误差的调整方法如下：由于前述各种因素的影响，导致同一梁段的桥面板实际标高值与按立模标高设置的设计施工标高不一致，产生标高残差值。如果差值小于10mm，可不进行调整；如果差值大于1