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连续梁桥悬臂浇筑的施工测量与控制张松林
摘要 ：根据理论计算和施工过程中对主梁挠度和线形的测量，对施工过程中各节段梁体的标高得到有效的控制。为连续梁桥悬臂浇筑的安全施工和合理成桥状态提供依据。
关键词： 挠度， 测量控制，立模标高。
Abstract: According to in the theoretical calculation and the construction process to the king post amount of deflection and the linear survey, various stages Liang Ti elevation is under the effective control to the construction process in.And becomes the bridge condition for the continuous bridge bracket construction safe construction to provide the basis reasonably.
Key word: The amount of deflection, the survey control, sets up the mold elevation.
1、 工程概况
白河大桥（主桥）是信阳至南阳高速公路上的一座特大型桥梁，位于南阳市西郊，该桥起止桩号为K175+399.9—K176+990.1，全长1590.2。其中主桥为主跨100m的预应力混凝土变截面连续箱梁，其跨径组合为56+3×100+56m,节段划分情况是0号、1号段10m,2～6号段２.5m,7～15号段3.5m，边跨4.76m，合龙段2m。采用分离式整体断面，双幅布设，半幅桥采用单箱单室箱形截面，采用斜腹板形式，腹板倾斜高度比为5：1。箱梁根部高5.8m，高跨比为2/17.24；跨中梁高2.5m，高跨比为1/40。梁高从距墩中心2.0m处到跨中合龙段由5.8m到2.5m按照二次抛物线变化。箱梁顶板宽16.75m，底板根部宽6.53m，跨中宽7.85m。主桥现浇箱梁除墩顶0号块设两个厚70cm的横隔板及边跨端部设厚120cm的横隔板外，其余部位均不设横隔板，并且全桥箱梁采用三向预应力体系。
2、 施工控制的内容和目的
桥梁施工控制的目的就是确保施工中结构的安全和确保结构形成后的外形和内力状态符合设计要求。
对于悬梁浇注施工的预应力混凝土连续梁桥，施工控制就是根据施工监测所得的结构参数真实值进行施工阶段的仿真分析，确定出每个悬筑阶段的立模标高，并在施工过程中根据施工监测的成果对误差进行分析、预测和对下一立模标高进行调整，以此来保证成桥后桥面线形、合龙段两悬臂端标高的相对偏差不大于规定值，以及结构内力状态符合设计要求。
3、施工控制网的建立
3.1 墩顶测量和基准点的设立
利用大桥沿线的施工控制网点，用全站仪测出墩顶测点的三维坐标，将墩顶标高值作为主梁高程的水准基点（每墩的0号块边）。每一墩顶布置一个水平基准点和两个轴线基准点，做好明显的红色标识，对于主桥施工控制网应至少每月进行一次联测 （控制网见图1）。
点号 X Y
D17-1 3644580.362 451552.338
D17-2 3644778.941 451507.355
D17-3 3644930.133 451205.848
D18 3644654.116 450762.375
D18-1 3644735.486 450532.486
D18-2 3644959.748 450670.274
3.2 主梁挠度、轴线和主梁顶面高程的测量
对于连续梁桥施工监控来说，测试主梁控制断面的标高及其变化规律也是一个重要内容。标高测试也可采用水准仪读数法，可由施工单位测量完成，并由监理认可。
（1） 测点布置
根据连续梁桥悬浇施工的特点，每次浇筑一个节段梁，每个悬臂施工节段均为测试段面，考虑到箱梁可能发生扭转变形，每个断面布置6个高程测点和两个轴线点，测点用短钢筋长约（32～42cm）距该节段前端10cm处，钢筋头外露桥面（3～5cm），并用红色油漆标明（见图2）。
图（2）
（2） 测试方法、工况
标高用水准仪进行测量，根据各节段施工次序，每一节段按三种工况（即当前节段钢筋绑扎完成后、混凝土张拉前后的钢筋头高程值、测点处桥面高程值）对主梁挠度进行平行独立测量，相互校核。轴线使用全站仪和钢尺等进行测量，采用测小角法或视准法直接测量其前端偏位。视准时，将轴线后视点引至过渡墩，用远点控制近距离点。在主梁顶面混凝土高程测量过程中，同一截面测6个点，根据其横坡取其平均值，这样可得到主梁顶面的高程值。同时在不同工况下由观察得到的主梁挠度（反拱）变化值，与监测单位给定立模标高（含预拱度）立模的高程值，也可得到主梁顶面的高程值，两者比较后，可检验施工质量。在节段张拉后，测第N号块钢筋头高程时，同时应对前面所有块此时的对应钢筋头（桥面）高程值进行测量。
（3） 观测时间与项目
为尽量减少温度的影响，挠度的观测安排在早晨太阳出来之前进行。在整个施工过程中主要观测内容包括：立模、混凝土浇注前后、预应力张拉前后及挂篮拆除后、边（中）跨合龙前后、最终成桥前的各项标高值。以这些观测值为依据，进行有效的施工控制。
3.3主梁立模标高的确定及测量
（1） 立模标高的确定
桥梁标高监控是以实际施工情况为依据，比较实际观测变形和理论计算变形对结构进行检测，修正理论来消除理论与实际的片差以便掌握结构的实际变形规律，通过调整立模标高来对桥梁标高进行控制。
（2） 立模标高
在主梁的悬臂浇筑过程中，梁段立模标高的合理确定，是关系到主梁的线型是否平顺，是否符合设计的重要问题，如果在确定立模标高时考虑的因素比较符合实际，而且加以正确的控制，则最终桥面线型较好。否则，最终桥面线型会与设计线型有很大的偏差。
众所周知，立模标高并不等于设计中桥梁建成后的标高，总要设置一定的预拱度，以抵消施工中产生的各种变形（挠度）。其计算公式如下：
Hlmi= Hsji+∑f1i+∑f2i+f3i-+f4i+f5+fqi
式中:Ｈlmi－i节摸板的立模标高；
Hsji－i节摸板的设计标高；
∑f1i－各节梁自重在i节段产生的挠度总合；
∑f2i－由张拉各节段预应力在i节段产生的挠度总合；
f3i－混凝土首所徐变在i节段产生的挠度；
f4i－施工临时荷载在i节段产生的挠度；
f5i－使用荷载在i节段产生的挠度；
fqi－挂篮变形值。
其中挂篮变形值是根据挂篮加载试验，综合各项测试结果，最后绘制出挂篮荷载-挠度曲线，进行内插而得。而∑f1i、∑f2i、f3i 、f4i 、f5i 、fqi五项在进行分析和倒退分析计算中已经加以考虑，倒退分析输出结果中的预抛高值Hsji就是这五项挠度的总合。那么式（1）可改写为：Ｈlmi= Hsji++Hypgi++fqi预计标高的计算公式为：
Hyji=Ｈlmi-fqi-fi
式中：Hyji－i节段预计标高；
fi－块件浇筑完后，i节段的下挠值。
但是，实际的施工状态与理想的施工状态时有差别的，这就是说，如果按照计算的预抛高支施工，最终成桥状态不一定是理想的状态，这时，具有反馈控制跟踪分析系统就是实现桥梁结构施工控制的关键，通过卡尔曼波器预告出各个阶段的实际状态值，再有最后的最优控制，结合实际观测值，得出最优调整方案，最终完成整个控制过程。
（3） 立模标高的测量
一般地说，底板地模板选三个特征位置，顶板地模板选十个特征位置（顶板7个点，底板3个典），见图3。
图三
用精密水准仪测量立模标高，立模标高的测量应避开温差较大的时段，施工单位立模到位、测量完毕后，监理单位对施工各节段德立模标高进行复测。
（4） 同跨两边对称截面相对高差的直接测量和多跨线形的通测
当两边施工节段相同时，对称截面的相对高差可直接进行测量和分析比较。当施工节段不同时，对称节段的相对高差不满足可比性，此时，可选择较慢的一边最末端界面和较快的一边以施工的对应截面作为相对高差的测量对象。在测量过程中，同一对称截面可测多点。根据其横坡区其平均值，可得到对称截面的对应点的相对高差。除保证个跨线形在控制范围外，主梁全程线性定期或不定期进行通测，确保全桥线性的协调性。
（5） 挂篮及模板定位误差
由于挂篮是一个庞大的结构物，加上挂篮本身钢度的影响，实际施工时挂篮位置很难做到与设计一致。挂篮模板定为包括外模板和内模板的定位，外模板决定了梁底标高，而内模板决定了桥面的标高。
挂篮定位是控制主梁标高最重要也是最直接的手段，定位时只要态度认真，并且挂篮在设计上是合理的，挂篮定位误差能够控制在允许范围以内。
4、现场测试
为了确保施工控制的顺利实施，施工过程中各项技术参数的准确测定至关重要，它是进行施工控制的必要初始值，它为施工的仿真分析提供了实测依据，是最终实现施工控制目的的最关键的一步，以下介绍白河特大桥现场测设的内容及结果。
4.1挠度观测
挠度观测资料是控制成桥线性最主要的依据。根据以往的经验，在每个施工块件上布置6个对称的高程观测点1、2、3、4、5、6，顺序是从上游至下游，其中控制点2和5为箱梁中心线，这样不仅可以测量箱梁的挠度，同时可以观测箱梁是否发生变形。在施工过程中，对每一节段须进行立模、混凝土浇注前、混凝土浇注后、预应力筋张拉前、张拉后的标高观测，以便观察各点的挠度机箱梁曲线的变化历程，及时为下一段的立模标高做出调整，保证箱梁悬臂端的合龙精度及桥面线性。由于现场测量数据太多，现仅将挂篮拆除后25号、26号墩各节点的实际标高列于表1、表2。
各节点标高（25号墩）
图纸节点 信阳方向 图纸节点 南阳方向
测点一 测点二 测点三 测点四 测点五 测点六
68 130.550 130.440 130.324 86 130.545 130.412 130.278
69 130.576 130.489 130.350 87 130.506 130.390 130.262
70 130.611 130.498 130.366 88 130.530 130.405 130.275
71 130.618 130.516 130.400 89 130.530 130.386 130.272
72 130.677 130.572 13.430 90 130.525 130.424 130.306
73 130.698 130.605 130.446 91 130.523 130.433 130.278
74 130.696 130.586 130.450 92 130.500 130.380 130.260
75 130.728 130.620 130.466 93 130.458 130.350 130.250
76 130.768 130.639 130.504 94 130.461 130.344 130.218
77 130.778 130.676 130.558 95 130.466 130.322 130.196
78 130.795 130.696 130.565 96 130.441 130.311 130.177
79 130.816 130.698 130.569 97 130.434 130.287 130.174
80 130.833 130.706 130.580 98 130.412 130.273 130.157
81 130.844 130.713 130.566 99 130.408 130.257 130.115
82 130.821 130.737 130.737 100 130.386 130.262 130.122
各节点标高（26号段）
图纸节点 信阳方向 图纸节点 南阳方向
测点一 测点二 测点三 测点四 测点五 测点六
101 130.362 130.250 130.124 119 129.835 129.720 129.615
102 130.338 130.207 130.104 120 129.822 129.711 129.582
103 130.318 130.199 130.044 121 129.810 129.695 129.555
104 130.278 130.151 130.001 122 129.799 129.666 129.544
105 130.239 130.115 129.984 123 129.775 129.640 129.519
106 130.223 130.105 129.974 124 129.747 129.610 129.495
107 130.182 130.059 129.956 125 129.706 129.571 129.430
108 130.162 130.038 129.906 126 129.679 129.530 129.375
109 130.121 129.995 129.876 127 129.648 129.503 129.378
110 130.101 129.972 129.848 128 129.674 129.460. 129.330
111 130.073 129.949 129.820 129 129.530 129.406 129.271
112 130.066 129.930 129.787 130 129.477 129.357 129.140
113 129.993 129.876 129.740 131 129.463 129.319 129.177
114 129.992 129.842 129.700 132 129.415 129.271 129.156
115 129.938 129.811 129.692 133 129.376 129.252 129.120
从表中可看出：
合龙时两个合龙段的相对高差为12mm，两者之差在规范之内，合龙时不需要进行压重和纠偏，可以直接合龙。更好地说明立模标高的计算模式合理，具有很强的实用性，保证了成桥后桥面线形平顺。
4.2线形监测
根据施工进度，我单位的施工立模标高有监控单位提供。目前据已完成的情况来看，实测桥面标高基本控制在要求的精度范围以内，现阶段25~26号主要线性控制结果见附图4和5。此跨合龙段梁底缘设计标高与实测标高对比图见图6。
图四
图五
图六
从图中可以看出，各块件的实际标高与预测标高的变化趋势大致相同的，实际标高是围绕着预测标高上下波动的，当施工到最大悬臂状态时（即施工完15号块），实际标高总是与预测标高趋势一致。
5 .施工控制的措施
（1） 在悬臂施工过程中，对挠度和施工标高进行精密测量。
（2） 悬臂施工按照对称平衡的原则进行施工，施工过程中应随时注意两悬臂不得出现不平衡荷载。
（3） 施工进度以及确切的预计合龙时间分别考虑各个部分混凝土的徐变变形。
（4） 在每节段施工结束后，及时向监理单位提供该节段的实测标高、有关数据，以便核对。使监控单位及时准确地给出下一节段的立模标高。