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摘要:文中结合工程实例，对大跨度预应力混凝土连续梁桥主梁悬臂浇筑施工过程中的施工监控和线形控制进行探析。
关键词:大跨度连续梁；悬臂浇筑；线形控制
Abstract: this paper combined with practical engineering, the large span prestressed concrete continuous girder bridge cantilever construction process of construction monitoring and the linear control and analysis.
Keywords: big span continuous beam; The cantilever; Linear control
中图分类号：TU37 文献标识码：A文章编号：
随着世界經济和科学技术的高速发展，大跨度桥梁的建设出现了前所未有的高潮，桥梁施工质量的好坏直接影响道路的使用性能和安全性能。随着桥梁跨径的逐步增大，桥梁结构的柔性化趋势日趋明显，桥梁结构的安全性、行车舒适性等一系列问题开始变得愈来愈突出，如何更好地解决伴随着桥梁跨径增大而出现的这些问题，成为桥梁工作者共同面对的挑战。目前，我国大跨度预应力混凝土连续梁主要使用的施工主要方法为悬臂挂篮浇筑。文中对大跨度预应力混凝土连续梁桥主梁悬臂浇筑施工过程中的施工监控和线形控制进行探析。
1工程概况
某铁路大桥为双幅预应力混凝土变高度直腹板连续箱梁桥，单箱单室。其跨度布置62 m+125m+125m+62m。主桥下部采用直径5m的半圆形柱式桥墩接承台，基础采用直径2m钻孔灌注梅花桩。引桥部分为双幅预应力混凝土连续T梁。箱梁1~9号块分别独立采用挂篮悬臂浇筑法施工。梁体采用三向预应力体系:纵向预应力束用15-Φ15.24钢绞线和19-Φ15.24纲绞线，两端张拉，张拉时锚下钢绞线控制应力σ≤0.75fpk，精轧螺纹钢锚下控制力σ≤0.9fpk（fpk为预应力钢绞线抗拉强度标准值），设计荷载为：1、恒载（梁体自重，二期恒载：有渣轨道线路设备重，以及防水层、保护层人行道栏杆等附属设施重量），2、设计活载（列车竖向静活载、横向摇摆力、底板预应力索径向力），3、附加力（风力、结构温度变化应力、列车制动力），4、特殊荷载（列车脱轨荷载、地震力）。荷载组合分别以最不利组合进行设计。
梁体变形极值：1、中-活载静力作用下，梁端竖向转角不大于3.0‰，竖向绕度不应大于：边跨：△≤L/1200，中跨：△≤L/1000；ZK荷载静力作用下，梁端竖向转角不大于2.0‰，竖向绕度不应大于：边跨：△≤L/1400，中跨：△≤L/1400（L为计算跨度）2、列车横向摇摆力、风力作用下，梁体的绕度应下于活等于计算跨度的1/4000。3、当由恒载及静活载所引起的竖向绕度等于或小于15mm或跨度的1/1600时，可不设预拱度，大于上述数值时应设预拱度；预拱度的数值曲线与恒载及1/2静活载所产生的绕度曲线基本相同，但方向相反。
2线形控制计算与分析
在对主梁施工过程中的各阶段实施控制时，可将其简化成平面结构，主墩为固定铰结，两边跨端部为活动铰支座，其悬臂施工状态和成桥状态的结构计算图式见图1所示。
图1连续梁悬臂施工状态结构计算图式
本工程的结构计算分析采用同济大学桥梁工程系研究开发的结构分析软件桥梁博士V3.0，根据设计参数和控制参数，结合桥梁的结构状态、施工工况、施工荷载、二期恒载、运营活载等实际情况，将主梁离散成多个单元及节点。经过施工分析和荷载分析，按照“前进分析法”的原理输入总体信息、单元信息、预应力信息、施工阶段信息、使用阶段信息进行计算，输出计算结果，从而获得主梁按施工阶段进行的每个阶段的内力和挠度及最终成桥状态的内力和挠度，进而计算各施工阶段的预抛高值及立模高程，混凝土浇筑前和浇筑后、预应力张拉前和张拉后的预测高程。
在建立了正确的模型后，将有关参数及桥梁施工工况、施工荷载、二期恒载、活载等输入施工控制计算分析程序进行理论计算，得到桥梁悬臂施工各节段的理论预拱度，如图2所示。
图2与主梁单元相对应的理论预拱度图
3立模高程值的确定
3.1立模高程的理论计算确定
理论立模高程为
（1）
其中，为梁段理论立模高程；为梁段设计梁底高程；为已浇各梁段自重在梁段产生的挠度总和；为各节段张拉应力在梁段产生的挠度总和；为混凝土收缩、徐变在梁段产生的挠度；为施工临时荷载在梁段引起的挠度；为使用荷载在梁段引起的挠度；为梁段施工挂篮的弹性变形值。
3.2高程计算式中各项取值的确定
(1)设计高程是根据主桥竖曲线和纵断面每节段梁端点梁底的设计高程。
(2) 是由设计人员和测控小组成员结合施工提供的混凝土龄期、强度、容重、弹性模量、施工荷载、日照温差等诸多因素，通过结构分析计算确定，该综合值统称为预拱度抛高值。
(3) 是根据两片三角主桁架对拉加载试验测试结果所得各悬浇梁段自重下的挂篮变形值（模型构造与现场使用的三角挂篮模型一致）。加载方法：将已经拼装好的两片三角主桁架对称平放在平台上，前支点处用型钢对顶，后支点用2根Φ32mm精轧螺纹钢筋对拉(符合实际应用时的受力情况)，前端受力点(即前吊点)用YCQ-65型千斤顶通过1根Φ32mm精轧螺纹钢筋对拉两片主桁架，如图3所示。
图3三角桁架片对拉加载试验
张拉力按照每100 kN为一级逐级加载，每加载一级量取变形距离读数，最后一级加载到600 kN。张拉和卸载每一级都量取变形读数，反复2次，对采集的变形数据结果绘制挂篮荷载--挠度曲线图，再按内插法计算即可得出各悬浇梁段自重下的挂篮变形值。
4高程和平面测控的布点
4.1高程布点
在0号块梁面的正中心位置设置高程基准点，采用Φ20mm光圆短钢筋垂直落到顶板底与顶板的上、下层钢筋点焊牢固。基准点钢筋露出箱梁混凝土面10mm左右，测点磨平并用红油漆标记。采用精密水准仪将绝对高程联测至0号块布设的高程基准点并每月联测一次。
1~9号每个悬浇梁段顶面设置3个测点DW1、DZ1、DN1(图4)。顶点测点设置在距离每个悬浇梁段前端10cm处(纵向)，沿横向设置在梁面中间位置和翼缘板中间位置，采用Φ16mm光圆短钢筋垂直落到翼缘板底与翼缘板的上、下层钢筋点焊牢固。测点钢筋露出箱梁混凝土面10mm左右，测点磨平并用红油漆标记。根据在每个悬浇梁段翼缘板上布置的
2个对称高程观测点，不仅可以测量箱梁的挠度，同时可以观测箱梁是否发生扭转变形。各悬浇梁段的立模高程控制点布置:每个梁段前端的底模上设2个高程控制点(DB1、DB2)，具体位置见图4所示：
图4悬浇梁段高程测点布置
4.2平面布点
主梁的中轴线和梁体平面坐标的测量控制在0号块混凝土浇筑前，依据已有的桥梁中心控制点引测至0号块中心梁面上，该点亦是0号块施工时在梁面上设置的高程测控基准点，即该点兼作平面控制导线点，该点顶部十字交点为坐标点。0号块上的平面控制导线点与已有的桥梁中轴线控制点组成平面控制网，每施工一个对块时联测一次并每月联测一次。
5线形控制的实施
5.1实施办法
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，本工程由测控小组完成循环的过程控制，主要负责原始数据的采集、整理、汇总、分析和预控处理，其工作程序为:按设计文件进行主梁的施工结构计算与分析→提出理论立模高程→挂篮变形及施工过程中主梁高程的实测和其他数据采集→控制分析和误差分析→调整计算→确定当前节段梁的立模高程。
(1)建立观测制度，提高测量精度，须做到四定:定人、定時、定点、定仪器。及时准确地实施平面控制测量和高程控制测量。工况观测在工序完成后6~12h完成观测，若急需测量应待工序完成2 h后进行。施工观测宜选择在早上6∶00~8∶00完成外业测量。
(2)对每节梁段施工进行跟踪观测，发现实测值与设计或计算值有差异时，如果高程差值小于20mm，可在下一梁段调整；如果高程差值大于20mm，可在下一梁段调整1/2高差，其余差值在再下一个梁段施工中调整，使结构挠度偏离设计值的误差控制在设计范围内。
(3)重视施工荷载计算和保持施工荷载的稳定，重视立模高程的计算和实测，重视施工气温的掌握，重视对相关实测参数的收集整理、汇总并与计算值对比分析，做到“四重视”的同时还要密切注意施工过程中的梁体线形变化。
(4)挂篮前移、钢筋安装和混凝土浇筑应对称、平衡，实际不平衡重偏差不得超过8 t。材料设备堆放要尽量在墩顶的0号块件上或纵向居中对称摆放。
5.2测控工况
(1)观测以悬臂施工的挂篮前移阶段、浇筑混凝土阶段和张拉预应力阶段这三个阶段作为挠度观测的周期，对每一节段梁实施4个工况观测:混凝土浇筑前；混凝土浇筑后(亦在纵向预应力钢束张拉前)；纵向预应力钢束张拉后；挂篮前移定位后。
(2)主梁平面位置和中轴线控制的主要工况:挂篮调整就位后；每节梁段立模时及立模完成后；混凝土浇筑后进行平面位置或中轴线复核，以便及时调整误差。
(3)为防止已浇梁体变形发生突变，3号段以后的块件施工除必要的工况观测外，还需每天进行全梁已完各块体的观测。
(4)悬浇节段完成后，对边跨合龙前、后，边跨合龙钢束张拉后，边跨支承体系解除后；次中跨合龙前、后，次中跨合龙钢束张拉后，次中跨支承体系解除后；中跨合龙前、后，中跨合龙钢束张拉后，中跨支承体系解除后；吊架全部解除后这13个工况实施观测。
5.3线形控制标准
预应力混凝土连续梁桥悬臂施工阶段过程控制偏差值:立模标高[0，+10]mm；轴线偏差≤5 mm；尺寸偏差[-5，+15]mm。
悬臂端合龙口允许偏差:相对高差：合拢段长的1/100且不大于15mm；轴线偏差15mm，顶面高程偏差±10。
6结束语
大跨度连续梁桥的悬臂施工中，挠度的计算和控制(即线形控制)、稳定性和可靠性控制(即应力控制)是极为重要的两个环节，对施工状态进行实时识别(监测)、调整(纠偏)、预测，这关系到成桥合龙精度和施工线形与设计线形的吻合程度、桥梁的施工安全和最终使用寿命，做好施工过程中的监测监控工作是十分重要和必要的。
参考文献
[1]孙之芜，叶生，杨成斌. 大跨度预应力混凝土连续梁桥的施工监控[J]，工程与建设，2007。
[2]雷俊卿，桥梁悬臂施工与设计[M]，北京：人民交通出版社，2000。
[3]胡银祥，覃丹.连续刚构桥下挠成因的分析及控制下挠的措施[J]，工程与建设，2010。
[4]徐君兰，项海帆.大跨度桥梁施工控制[M]，北京：人民交通出版社，2000。
[5]余钱华，大跨混凝土桥梁施工监控中应力分析测试[J]，中国公路学报，2008。
[6]尹万云，薛金山，收缩徐变对连续梁桥悬臂施工阶段受力的影响研究[J]，工程与建设，2009。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词:大跨度连续梁；悬臂浇筑；线形控制
Abstract: this paper combined with practical engineering, the large span prestressed concrete continuous girder bridge cantilever construction process of construction monitoring and the linear control and analysis.
Keywords: big span continuous beam; The cantilever; Linear control
中图分类号：TU37 文献标识码：A文章编号：
随着世界經济和科学技术的高速发展，大跨度桥梁的建设出现了前所未有的高潮，桥梁施工质量的好坏直接影响道路的使用性能和安全性能。随着桥梁跨径的逐步增大，桥梁结构的柔性化趋势日趋明显，桥梁结构的安全性、行车舒适性等一系列问题开始变得愈来愈突出，如何更好地解决伴随着桥梁跨径增大而出现的这些问题，成为桥梁工作者共同面对的挑战。目前，我国大跨度预应力混凝土连续梁主要使用的施工主要方法为悬臂挂篮浇筑。文中对大跨度预应力混凝土连续梁桥主梁悬臂浇筑施工过程中的施工监控和线形控制进行探析。
1工程概况
某铁路大桥为双幅预应力混凝土变高度直腹板连续箱梁桥，单箱单室。其跨度布置62 m+125m+125m+62m。主桥下部采用直径5m的半圆形柱式桥墩接承台，基础采用直径2m钻孔灌注梅花桩。引桥部分为双幅预应力混凝土连续T梁。箱梁1~9号块分别独立采用挂篮悬臂浇筑法施工。梁体采用三向预应力体系:纵向预应力束用15-Φ15.24钢绞线和19-Φ15.24纲绞线，两端张拉，张拉时锚下钢绞线控制应力σ≤0.75fpk，精轧螺纹钢锚下控制力σ≤0.9fpk（fpk为预应力钢绞线抗拉强度标准值），设计荷载为：1、恒载（梁体自重，二期恒载：有渣轨道线路设备重，以及防水层、保护层人行道栏杆等附属设施重量），2、设计活载（列车竖向静活载、横向摇摆力、底板预应力索径向力），3、附加力（风力、结构温度变化应力、列车制动力），4、特殊荷载（列车脱轨荷载、地震力）。荷载组合分别以最不利组合进行设计。
梁体变形极值：1、中-活载静力作用下，梁端竖向转角不大于3.0‰，竖向绕度不应大于：边跨：△≤L/1200，中跨：△≤L/1000；ZK荷载静力作用下，梁端竖向转角不大于2.0‰，竖向绕度不应大于：边跨：△≤L/1400，中跨：△≤L/1400（L为计算跨度）2、列车横向摇摆力、风力作用下，梁体的绕度应下于活等于计算跨度的1/4000。3、当由恒载及静活载所引起的竖向绕度等于或小于15mm或跨度的1/1600时，可不设预拱度，大于上述数值时应设预拱度；预拱度的数值曲线与恒载及1/2静活载所产生的绕度曲线基本相同，但方向相反。
2线形控制计算与分析
在对主梁施工过程中的各阶段实施控制时，可将其简化成平面结构，主墩为固定铰结，两边跨端部为活动铰支座，其悬臂施工状态和成桥状态的结构计算图式见图1所示。
图1连续梁悬臂施工状态结构计算图式
本工程的结构计算分析采用同济大学桥梁工程系研究开发的结构分析软件桥梁博士V3.0，根据设计参数和控制参数，结合桥梁的结构状态、施工工况、施工荷载、二期恒载、运营活载等实际情况，将主梁离散成多个单元及节点。经过施工分析和荷载分析，按照“前进分析法”的原理输入总体信息、单元信息、预应力信息、施工阶段信息、使用阶段信息进行计算，输出计算结果，从而获得主梁按施工阶段进行的每个阶段的内力和挠度及最终成桥状态的内力和挠度，进而计算各施工阶段的预抛高值及立模高程，混凝土浇筑前和浇筑后、预应力张拉前和张拉后的预测高程。
在建立了正确的模型后，将有关参数及桥梁施工工况、施工荷载、二期恒载、活载等输入施工控制计算分析程序进行理论计算，得到桥梁悬臂施工各节段的理论预拱度，如图2所示。
图2与主梁单元相对应的理论预拱度图
3立模高程值的确定
3.1立模高程的理论计算确定
理论立模高程为
（1）
其中，为梁段理论立模高程；为梁段设计梁底高程；为已浇各梁段自重在梁段产生的挠度总和；为各节段张拉应力在梁段产生的挠度总和；为混凝土收缩、徐变在梁段产生的挠度；为施工临时荷载在梁段引起的挠度；为使用荷载在梁段引起的挠度；为梁段施工挂篮的弹性变形值。
3.2高程计算式中各项取值的确定
(1)设计高程是根据主桥竖曲线和纵断面每节段梁端点梁底的设计高程。
(2) 是由设计人员和测控小组成员结合施工提供的混凝土龄期、强度、容重、弹性模量、施工荷载、日照温差等诸多因素，通过结构分析计算确定，该综合值统称为预拱度抛高值。
(3) 是根据两片三角主桁架对拉加载试验测试结果所得各悬浇梁段自重下的挂篮变形值（模型构造与现场使用的三角挂篮模型一致）。加载方法：将已经拼装好的两片三角主桁架对称平放在平台上，前支点处用型钢对顶，后支点用2根Φ32mm精轧螺纹钢筋对拉(符合实际应用时的受力情况)，前端受力点(即前吊点)用YCQ-65型千斤顶通过1根Φ32mm精轧螺纹钢筋对拉两片主桁架，如图3所示。
图3三角桁架片对拉加载试验
张拉力按照每100 kN为一级逐级加载，每加载一级量取变形距离读数，最后一级加载到600 kN。张拉和卸载每一级都量取变形读数，反复2次，对采集的变形数据结果绘制挂篮荷载--挠度曲线图，再按内插法计算即可得出各悬浇梁段自重下的挂篮变形值。
4高程和平面测控的布点
4.1高程布点
在0号块梁面的正中心位置设置高程基准点，采用Φ20mm光圆短钢筋垂直落到顶板底与顶板的上、下层钢筋点焊牢固。基准点钢筋露出箱梁混凝土面10mm左右，测点磨平并用红油漆标记。采用精密水准仪将绝对高程联测至0号块布设的高程基准点并每月联测一次。
1~9号每个悬浇梁段顶面设置3个测点DW1、DZ1、DN1(图4)。顶点测点设置在距离每个悬浇梁段前端10cm处(纵向)，沿横向设置在梁面中间位置和翼缘板中间位置，采用Φ16mm光圆短钢筋垂直落到翼缘板底与翼缘板的上、下层钢筋点焊牢固。测点钢筋露出箱梁混凝土面10mm左右，测点磨平并用红油漆标记。根据在每个悬浇梁段翼缘板上布置的
2个对称高程观测点，不仅可以测量箱梁的挠度，同时可以观测箱梁是否发生扭转变形。各悬浇梁段的立模高程控制点布置:每个梁段前端的底模上设2个高程控制点(DB1、DB2)，具体位置见图4所示：
图4悬浇梁段高程测点布置
4.2平面布点
主梁的中轴线和梁体平面坐标的测量控制在0号块混凝土浇筑前，依据已有的桥梁中心控制点引测至0号块中心梁面上，该点亦是0号块施工时在梁面上设置的高程测控基准点，即该点兼作平面控制导线点，该点顶部十字交点为坐标点。0号块上的平面控制导线点与已有的桥梁中轴线控制点组成平面控制网，每施工一个对块时联测一次并每月联测一次。
5线形控制的实施
5.1实施办法
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，本工程由测控小组完成循环的过程控制，主要负责原始数据的采集、整理、汇总、分析和预控处理，其工作程序为:按设计文件进行主梁的施工结构计算与分析→提出理论立模高程→挂篮变形及施工过程中主梁高程的实测和其他数据采集→控制分析和误差分析→调整计算→确定当前节段梁的立模高程。
(1)建立观测制度，提高测量精度，须做到四定:定人、定時、定点、定仪器。及时准确地实施平面控制测量和高程控制测量。工况观测在工序完成后6~12h完成观测，若急需测量应待工序完成2 h后进行。施工观测宜选择在早上6∶00~8∶00完成外业测量。
(2)对每节梁段施工进行跟踪观测，发现实测值与设计或计算值有差异时，如果高程差值小于20mm，可在下一梁段调整；如果高程差值大于20mm，可在下一梁段调整1/2高差，其余差值在再下一个梁段施工中调整，使结构挠度偏离设计值的误差控制在设计范围内。
(3)重视施工荷载计算和保持施工荷载的稳定，重视立模高程的计算和实测，重视施工气温的掌握，重视对相关实测参数的收集整理、汇总并与计算值对比分析，做到“四重视”的同时还要密切注意施工过程中的梁体线形变化。
(4)挂篮前移、钢筋安装和混凝土浇筑应对称、平衡，实际不平衡重偏差不得超过8 t。材料设备堆放要尽量在墩顶的0号块件上或纵向居中对称摆放。
5.2测控工况
(1)观测以悬臂施工的挂篮前移阶段、浇筑混凝土阶段和张拉预应力阶段这三个阶段作为挠度观测的周期，对每一节段梁实施4个工况观测:混凝土浇筑前；混凝土浇筑后(亦在纵向预应力钢束张拉前)；纵向预应力钢束张拉后；挂篮前移定位后。
(2)主梁平面位置和中轴线控制的主要工况:挂篮调整就位后；每节梁段立模时及立模完成后；混凝土浇筑后进行平面位置或中轴线复核，以便及时调整误差。
(3)为防止已浇梁体变形发生突变，3号段以后的块件施工除必要的工况观测外，还需每天进行全梁已完各块体的观测。
(4)悬浇节段完成后，对边跨合龙前、后，边跨合龙钢束张拉后，边跨支承体系解除后；次中跨合龙前、后，次中跨合龙钢束张拉后，次中跨支承体系解除后；中跨合龙前、后，中跨合龙钢束张拉后，中跨支承体系解除后；吊架全部解除后这13个工况实施观测。
5.3线形控制标准
预应力混凝土连续梁桥悬臂施工阶段过程控制偏差值:立模标高[0，+10]mm；轴线偏差≤5 mm；尺寸偏差[-5，+15]mm。
悬臂端合龙口允许偏差:相对高差：合拢段长的1/100且不大于15mm；轴线偏差15mm，顶面高程偏差±10。
6结束语
大跨度连续梁桥的悬臂施工中，挠度的计算和控制(即线形控制)、稳定性和可靠性控制(即应力控制)是极为重要的两个环节，对施工状态进行实时识别(监测)、调整(纠偏)、预测，这关系到成桥合龙精度和施工线形与设计线形的吻合程度、桥梁的施工安全和最终使用寿命，做好施工过程中的监测监控工作是十分重要和必要的。
参考文献
[1]孙之芜，叶生，杨成斌. 大跨度预应力混凝土连续梁桥的施工监控[J]，工程与建设，2007。
[2]雷俊卿，桥梁悬臂施工与设计[M]，北京：人民交通出版社，2000。
[3]胡银祥，覃丹.连续刚构桥下挠成因的分析及控制下挠的措施[J]，工程与建设，2010。
[4]徐君兰，项海帆.大跨度桥梁施工控制[M]，北京：人民交通出版社，2000。
[5]余钱华，大跨混凝土桥梁施工监控中应力分析测试[J]，中国公路学报，2008。
[6]尹万云，薛金山，收缩徐变对连续梁桥悬臂施工阶段受力的影响研究[J]，工程与建设，2009。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。