济南长清黄河公路大桥移动模架施工箱梁的线形控制

济南长清黄河公路大桥移动模架施工箱梁的线形控制

陈纪军

山东省公路建设（集团）有限公司山东济南250102

摘要：采用移动模架法施工多跨连续箱梁时，线形控制有其自身的特点。分析了采用这种施工技术时，影响梁体线形的诸多因素，并结合济南长清黄河公路大桥东滩内引桥的施工实践，说明梁体线形控制的方法及意义，最后总结了采用这种施工方法时梁体线形控制需要注意的关键点。

关键词：桥梁移动模架；多跨连续箱梁；线形控制

0引言

应用移动模架技术进行连续梁桥施工起源于20世纪50年代的西欧，在我国的应用始于1991年的厦门高集海峡大桥。近年来，在南京二桥、南京三桥、苏通大桥等特大桥的多跨连续箱梁引桥中，均采用了移动模架施工技术[1]。

移动模架施工技术特别适用于等跨径、等截面的多跨预应力连续箱梁的现浇施工，跨数越多，每跨的平均施工周期就越短，也越经济。采用这种方法时，在逐孔浇筑、逐孔张拉过程中，梁段纵向施工缝总是设在成桥恒载状态的零弯矩附近，这就使得在逐孔施工过程中梁体的最前端总是处于悬臂状态，分析计算及工程实践均表明，采用移动模架施工时的梁体线形控制有其自身的特点，并且影响因素较多，如果在设计施工中处理不当，梁体在此悬臂端就会产生不平顺的线形或折角，有时还会出现同一联中各跨变形不均衡的现象，在工程实践中已有一些值得总结的经验和教训。为此，本文对移动模架施工多跨连续梁桥的梁体线形控制问题进行探讨，具有现实的工程意义。

1影响梁体线形的若干因素讨论

梁体挠度及线形控制是移动模架施工的关键技术之一，而影响梁体线形的因素很多，包括梁体自重、预应力、结构体系的变化及加载龄期、收缩徐变、温度变化、悬臂段长度、模架后支点的作用位置、移动模架的刚度等。随着跨度的增加(如达到50m～60m)，上述影响因素愈加明显。

1.1预应力度和结构体系变化的影响

梁体本身的结构自重及梁体内预应力筋的配置情况是决定梁体线形的两个最主要的因素。为了使成桥状态梁体的应力和挠度都处于规范允许的范围，需要对梁体截面选择合理的预应力度，以λ＝Mp/Mo来度量，Mo为梁体自重产生的弯矩，Mp为预应力提供的抵抗弯矩。控制截面的λ值不仅决定成桥初期梁体的线形，对于由于混凝土的徐变引起的梁体线形变化也有很大影响[1]。

施工过程中，随着跨数的不断增加，结构体系经过多次转换，由静定转变为超静定、超静定次数不断增大，由于后浇筑梁体自重的影响，已浇筑梁体的挠度处于不断变化中。

1.2混凝土加载龄期、收缩徐变、温度变化的影响

通常一联多跨连续梁桥的工期较长，往往需要数个月才能完成施工，同时各跨的加载龄期相差较大，需要对混凝土的收缩、徐变、季节温差及日照温差予以分别考虑，处理不好就会造成同一联中各跨梁体线形不同[2]。

1.3悬臂段长度、模架后支点位置的影响

采用移动模架施工连续梁时，为使湿接头在弯矩零点附近，通常在每跨前方桥墩外伸出约L/5-L/6，（L为跨长）长度的临时悬臂，此悬臂段还为移动模架浇筑下一段梁体提供后支点的支承，模架后支点的作用力往往达到数百吨甚至上千吨，使得悬臂前端产生较大的变形，如果设计施工处理不当，会使悬臂端梁体的线形不平顺，甚至产生梁底线形折角。因此，合理选择模架后支点数量及位置十分重要。

1.4移动模架自身刚度的影响

梁体混凝土浇筑时的重力是直接作用在移动模架上的，如果移动模架的自身刚度不足，梁体会随之产生过大的初始变形，通常用设置预拱度的措施来消除初始变形；由于箱梁横向一般较宽，所以横梁也应有足够的竖向刚度，以免箱梁在横桥向产生较大的竖向变形。

综上，采用移动模架施工技术时的梁体变形控制应全面考虑以上各因素的影响，通过对施工过程的模拟，将各影响因素引起的梁体挠度叠加后，作为预拱度设置的依据。在实施中，还要选择温度平稳的时机(一般选择凌晨)及时对施工各阶段的梁体挠度进行实测，逐阶段反馈修正，调整好下一节段移动模架的标高，才可能使成桥后的梁体线形能够与设计线形基本一致。

2工程实例分析

济南长清黄河公路大桥位于山东省境内，路线总长度为8.8km，其中东滩内引桥（K3+416.5～K6+731.5）长3315m。跨径51m的引桥由东向西共有13联，双幅桥面，均为5孔一联的预应力混凝土等截面连续箱梁，梁高3m，梁顶宽12.3m，单箱单室，采用移动模架法逐孔施工。（图1、图2）

在第1联第1节段的59m箱梁施工完成后，纵向预应力张拉后箱梁出现起拱，实测跨中断面最大上拱值为54mm,悬臂端下挠值达到5mm。

由于梁体挠度较大，且浇筑下一节段梁体时，有近8000kN的力作用于后支腿处，对第1节段的梁体挠度影响不大，但接缝处错台较大，约15mm。为保证后浇梁体的线形及成桥状态的线形，以及减小结合段错台，需分析成桥后各跨跨中的挠度变化情况。

2.1施工监测控制

上部结构(箱梁)总共布置13个断面，分别为1、2、3、4、5跨的中部、墩顶、施工缝位置。每个面布置5个测点，测点方向均为顺桥向布置。监控组实际采用JXH-2型埋入式混凝土应变计，已经完成9联左幅全部测试断面的传感器埋设工作，具体位置如下图3、4所示。应变计也是按预定的测试方向和位置，测试导线引至混凝土表面，现场用防水材料将导线露出部分保护起来，并由专人定期进行检查维护。

2.2施工完成阶段梁体线形

根据施工过程中对梁体线形进行监测，得到如下表1所示桥梁线形数据统计表和图5所示桥梁线形对比图。

从上表看出实测高程和设计高程存在差值，该差值为设计施工图纸提供的预拱度参数提出了校准基础。

2.3考虑二期恒载成桥后的各跨跨中挠度

随着桥面铺装施工的完成，使得各跨跨中挠度有所减小。表2列出了考虑二期恒载时，各跨跨中的挠度随时间变化的推算情况。

由图5可知，采用移动模架工艺进行施工时，成桥后的梁体挠曲线上存在折角，如果预拱度设置不当，则在梁体线形上就会存在着不平顺的折角。同时由表2可知，由于混凝土的徐变影响，各跨跨中挠度并不一致，并随时间增长各跨跨中挠度有所增加，但增加量随时间的推移逐渐递减。

2.4预拱度调整

为了避免成桥后梁体线形出现不平顺的现象，需充分考虑各种影响因素，仔细计算各节段需设置的预拱度。计算时应对设计施工图纸提供的参数，根据实际施工情况进行校准，这些参数包括每跨梁体的实际施工周期(梁体混凝土的浇筑时间、预应力筋的分批张拉时间以及移动模架的前移时间等)、施工温度及变化情况、移动模架的实际刚度，必要时对模架后支点作用位置进行对比，选择最佳的作用位置。同时对已浇筑梁体的线形进行监控并实施反馈，以便修正后浇筑梁体的预拱度设置，保证梁体线形与设计线形吻合。

3.结论

移动模架技术特别适用于施工多跨等截面预应力混凝土连续箱梁。目前，在我国的工程应用实例尚不够多，对于梁体的线形控制问题，有时缺乏足够的认识。在近年的工程实践中，随着桥梁跨度的增加(如在50m一60m以上时)，梁体的线形控制问题益显重要[3]。如果线形控制不好，指望二期恒载调坡，就会给结构增加不必要的恒载，这显然是不明智的做法。

针对移动模架施工连续梁梁体线形控制自身的特点，结合我们的应用研究，提出了解决好梁体线形控制的相关措施:

1.在设计中应合理选择梁体控制截面的预应力度，使梁体的应力和变形不只是满足规范的允许值，还要保证在长期应力状态下，不会出现较大的时效变形。

2.选择合适的施工悬臂段长度，当跨度较大时，建议适当缩短按恒载零弯矩条件确定的悬臂长度，以减小悬臂端的挠曲线折角。也可结合模架后支点作用位置，进行多种情况的比选。

3.根据实际施工情况校准结构参数进行预拱度设置的计算，如实考虑各节段的施工龄期、混凝土的实际弹性模量、季节温差、移动模架的弹性变形等修正。

4.对施工各阶段的梁体挠度进行监控，并及时做好信息反馈，从而能够准确设置后浇筑梁体的预拱度。

参考文献

[1]徐岳，王亚君，万振江.预应力混凝土连续梁桥设计[M]，北京：人民交通出版社，2000；

[2]谢发祥，王超，李丹.南京长江第三大桥北引桥移动模架施工[J]，世界桥2005(1):20-22；

[3]黄耀东.50m移动模架施工连续箱梁的线形控制[J]，铁道建筑技术2013年09期.