摘要：采用先按規(guī)范和設計圖紙取值計算橋梁結構理想狀態(tài)，后根據(jù)實測結果進行參數(shù)識別修正模型參數(shù)的方法，較好地預測施工階段的立模標高。應用于觀音沙大橋的監(jiān)控過程中，確保了合攏精度，使成橋后的結構線型和內(nèi)力滿足設計要求。
關鍵詞：施工控制；連續(xù)剛構
1工程背景
京珠北段觀音沙大橋是北京至珠海高速公路廣州北段上的一座特大型橋梁。觀音沙大橋的設計荷載為汽超一20，驗算荷載為掛一120，按雙向6車道設計。主橋橋面寬35m，分兩幅，每幅橋箱梁采用單箱單室斷面，箱梁頂板寬17．00m，底板寬9．00m，箱梁頂面設4％單向全超高橫坡。墩頂0號梁段長9．0m，三個“T構” 的懸臂梁各分l5對梁段，其梁段數(shù)及梁段長度從根部至跨中各為：3．0mx3．0m，5．0mx3．5m，7．0mx4．0m，累計懸臂總長54．5m，懸臂澆筑梁段最大控制重量約為1620kN，跨中合攏段的邊跨合攏段均為2．00m長，兩個邊跨現(xiàn)澆梁段各長4．00m。墩頂處箱梁梁高為6．5m，各跨跨中以及現(xiàn)澆梁段梁高均為2．5m，箱梁高度按二次拋物線變化；觀音沙大橋主橋單幅共有梁段99個，其中采用落地支架現(xiàn)澆的梁段有5個，合攏梁段4個，掛籃式平衡懸臂現(xiàn)澆施工的梁段有90個。因此，主梁施工的主要工法為掛籃式平衡懸臂現(xiàn)澆。與其它工法相比，掛籃式平衡懸臂現(xiàn)澆工法須對施工過程中各梁段的標高和內(nèi)力進行嚴格控制，才能使合攏精度、成橋后的主梁線型和內(nèi)力滿足設計要求。觀音沙大橋主橋立面見圖1。
2觀音沙大橋施工監(jiān)控的內(nèi)容
根據(jù)觀音沙大橋結構和施工方法的特點，大橋施工監(jiān)控的工作內(nèi)容主要包括：
①施工過程的仿真計算；
?、谑┕み^程的現(xiàn)場測量；
?、凼┕み^程的參數(shù)識別；
④施工過程的標高預測與調(diào)整。
第① 項工作的目的是獲取施工過程大橋的理論數(shù)據(jù)，第②項工作的目的是獲取施工過程大橋的實測數(shù)據(jù)，在上述兩項工作的基礎上即可進行第③ 項工作，對大橋的有關參數(shù)進行識別。上述三項工作均是為第④項工作服務的，通過第④項工作即可對大橋的施工實施控制。
3觀音沙大橋施工監(jiān)控的仿真計算
大跨度預應力混凝土連續(xù)梁橋的施工多采用節(jié)段懸臂施工法，結構隨著施工階段的進展不斷轉換體系，超靜定次數(shù)由低到高，逐步組成最后的結構體系，結構的彈性內(nèi)力和徐變收縮引起的次內(nèi)力都需要分階段計算。有限元逐步計算法可更好地模擬實際的施工過程，考慮各節(jié)段徐變收縮值的差異。
觀音沙大橋的施工模擬計算在建立計算模型時考慮了以下因素：
(1)采用空間桿系結構模型，橋墩和主梁都模擬為梁單元。結構的離散除在墩頂受力復雜處布置了測點的截面及薄壁墩外，其余都按主梁施工梁段劃分，共劃分為381個結點，380個單元。其中124個主梁單元，250個剛臂單元，6個墩單元。施工過程中的支架用臨時支座，主梁與墩的連接采用主從節(jié)點處理。
(2)永久支承通過約束支承點的自由度模擬，臨時豎向支承用桁架單元模擬并承受豎向力作用。
(3)在不同的施工階段，掛籃的位置是不斷變化的，它們沿主梁移動。掛籃自重按施工單位提供重量(包括模板等)，將掛籃模擬成臨時豎向集中力荷載。
(4)預應力對結構的作用按等效荷載的方法由程序自動處理。計算預應力時，考慮了孔道摩擦、錨具變形等引起的預應力損失。
(5)對于懸臂澆筑施工的連續(xù)梁橋，墩頂塊是連接上部結構與下部結構的關鍵部位，為了以較大的剛度來保證結構的安全，墩頂塊的尺寸都設計得很大。在擬定計算圖式時，橫隔梁處的剛度按實際剛度輸入。
(6)混凝土徐變收縮的影響與加載程序及齡期等因素有關，徐變收縮的計算作如下處理：混凝土采用同一彈性模量；同一節(jié)段懸臂澆筑的混凝土具有相同的齡期。
根據(jù)連續(xù)剛構橋的施工特點，對于已經(jīng)完成節(jié)段的誤差是無法調(diào)整的，而未完成節(jié)段的狀態(tài)就與精確的仿真計算有關，與已完成的節(jié)段的誤差無關[3]。這就決定連續(xù)剛構橋的施工控制應重在預測，即準確給定梁端的立模標高。首先，假定結構處于理想狀態(tài)，各種結構參數(shù)分別按規(guī)范或設計圖紙取值，給出理想狀態(tài)下的預拋高以指導上部結構的施工。對已完成的節(jié)段進行應力和標高的測量，當?shù)玫降臏y量標高和測量應力與計算值不符合時，分析可能產(chǎn)生誤差的原因，對一些重要的參數(shù)進行識別，得到修正的結構參數(shù)，重新計算各施工節(jié)段的理想狀態(tài)[31。
4觀音沙大橋施工控制的成果
按照上述介紹的方法對觀音沙大橋整個施工過程的橋面標高進行監(jiān)控，理論計算與實測結果符合較好，取得了良好的效果，為觀音沙大橋高精度合攏和主梁線形平順提供了有力的技術保證。
(1)邊跨與中跨合攏精度達到設計要求。京珠北段觀音沙橋邊跨合攏精度和中跨合攏精度見表1所示，左幅邊跨合攏精度為8mm和－5mm，右幅邊跨合攏精度為12mm和5mm；左幅中跨合攏精度為7mm，右幅中跨合攏精度為7mm。中跨合攏段實測標高與理論計算標高的偏差左幅最大為1．8cm，右幅為1．6cm。合攏處標高偏差控制在+20ram范圍內(nèi)，完全達到設計要求。
(2)線形平順滿足設計要求。京珠北段觀音沙大橋施工控制有效地保證了該橋的順利施工，各節(jié)段標高偏差完全控制在3cm內(nèi)。沒有出現(xiàn)明顯的折點現(xiàn)象，表2列出了4號墩右幅在中跨合攏后實測值與中跨合攏后的理論計算值的比較，主梁線形平順，合攏后線形優(yōu)美(如圖2所示)。
5結論
(1) 在觀音沙大橋施工監(jiān)控中，采用了結果參數(shù)先按規(guī)范取值，取實測完成節(jié)段的彈性模量和收縮系數(shù)以及對徐變系數(shù)和主梁節(jié)段重量誤差進行參數(shù)識別來修正計算模型參數(shù)的方法，達到計算模型與實際結構的符合，從而更好地預測了施工的立模標高。
(2)監(jiān)控單位針對整個施工過程及有關影響因素進行了詳盡的模擬計算，同時連續(xù)監(jiān)測大橋施工過程的結構響應，在此基礎上及時識別有關參數(shù)并提出有效的調(diào)整措施，為大橋的高質(zhì)量、高速度施工提供了強有力的技術保證。實踐表明，在觀音沙大橋施工監(jiān)控過程中所采用的技術流程與管理流程具有很強的實戰(zhàn)性，不僅為大橋的成功修建起了關鍵的作用，也為同類型大跨度預應力混凝土橋梁施工監(jiān)控積累了經(jīng)驗。
參考文獻
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