【摘要】本文介紹了主跨為l90m的大跨徑連續剛構橋的施工控制精況，提出了一個推算掛籃彈性變形的簡單公式，對控制線形的修繕作出了新的嘗試，并討論了連續剛構橋主墩設置預偏量的必要性，以及在施工時主墩未設置預偏量的補救措施，為同類型橋梁的施工控制提供借鑒。
【關鍵詞】連續剛構
施工控制
一、工程概況
鎮海灣大橋是廣東省西部沿海高速公路上的一座大型跨海大橋。主橋為
105＋190＋105m的三跨預應力混凝土雙薄壁墩連續剛構橋，設計荷載為汽車-超20級，掛車-120級。上部結構按上、下行分離式橋設計，橋面半幅凈寬13.5m，為雙向六車道。橋面最大縱坡為3％，橋面橫坡為2％。橫坡通過箱梁腹板高度調整。主梁采用單箱單室變高度混凝土箱梁，主墩處高10.5m，跨中高3.2m。箱梁底板上下緣均按二次拋物線變化。箱梁懸臂長度為3.25m，單箱寬7m。箱梁在0號塊梁段各設四道橫隔板，在邊跨端都各設一道橫隔板。箱梁按三向預應力設計，其中縱向預應力分別設置了頂板束、底板束和腹板束，兩端同時對稱張
圖2。
箱梁單T施工從2號塊開始采用掛籃懸臂對稱施工，兩個單T施工保持同步。懸臂施工完成后先合龍中段，再合龍邊跨。
二、施工控制的基本理論
1.實施施工控制的必要性
連續剛構橋是一種多次超靜定體系，施工過程中各種復雜的因素都有可能引起結構的幾何形狀及內力狀況的改變。盡管在設計時已經考慮了施工中可能出現的情況，但是由于施工過程的復雜性，事先難以精確估計結構的實際狀態。通過在施工過程中對橋梁結構進行實時監測，可以根據監測結果對施工過程中的控制參數進行相應的調整。并且在已建結構偏離控制目標時及時調整下一階段的掛籃定位標高，以保證結構線形的平順，并監控實際內力分布，使箱梁始終處于安全受力范圍內。
影響施工過程中橋梁結構線形及內力的因素主要有以下幾方面：混凝土彈性模量，澆注主梁混凝土超方量及單T兩側重量不平衡，混凝土收縮、徐變，橋梁施工臨時荷載，掛籃定位時的溫度影響，掛籃的變形特性，預應力索張拉力誤差等等。當上述因素與設計不符，而又不能及時識別引起控制目標偏離的真正原因時，必然導致在以后階段的懸臂施工中采用錯
誤的糾偏措施，引起誤差積累。鎮海灣大橋跨度大，施工過程復雜，為了保證橋梁施工質量，對該橋進行施工監測和控制是十分必要的。
2．施工控制的實施
施工控制是一個預告→施工→量測→識別→修正→預告的循環過程，其流程如圖3所示。其中技術流程是指理論計算的循環過程，實施流程是指參與施工控制的各協作單位的工作關系，下面主要討論技術流程中的一些重要環節。
（l）前期結構分析計算
在設計圖紙的基礎上，采用各參數的理論值（或規范規定取值），通過有限元分析程序，用倒退分析的方法得出塊件施工時相對于設計標高的預抬高量，并得出各節段的施工應力。需要注意的是：與連續梁橋不同，由于柔性墩的軸向壓縮，主墩頂面與0號塊也應有預抬高量，在施工中通過增加主墩的高度來設置。
（2）測量
為了獲得橋梁施工中的實際狀態，須對主梁進行標高測量：縱橋向每施工節段設一測量截面，每測量截面布置三個測點海一節段施工的掛籃定位、澆筑混凝土、張拉預應力等施工環節均進行標高測量。另外須進行墩頂水平位移測量：墩頂設兩個測點，每一施工節段澆筑混凝土前后均進行墩頂位移測量，以監測主墩的水平位移情況。
為消除日照溫差對梁體變位的影響，可采用以下的方法：
a．以上各項測量工作須安排在清晨日出前進行，可不計日照溫差的影響。
b．當測量工作不能全部安排在清晨進行時．須對測量數據進行日照溫差修正。從積累的施工控制經驗看，由于日照溫度場不易在有限元計算中模擬，所以實踐中以采用根據實測數據進行實時修正的方法為主；選擇有代表性的節段在典型天氣時對箱梁進行24h跟蹤測量，得出箱梁變位與測量時間的關系，并在測量數據中予以修正。
（3）修改設計參數
在獲得測量數據后，對比其與理論計算值的差別，采用分離變量法可識別出各參數的真實值。在本橋的施工控制中，取定主梁混凝土箱梁抗灣剛度、塊件重量與預應力索張拉力為待識別的參數。具體識別方法為：在施工第n號塊件時，由掛籃移位的梁體變位實測值與理論計算值的差別，可識別出第n-1號塊件的彈性模量的真實值；同樣，由澆筑混凝土時的變位值可識別出第n號塊件的重量；由預應力張拉時的變位值可識別出第n號塊件對應的預應力索張拉力。在識別出各參數后，須及時將它們反映在有限元計算中，以獲得修正的下一塊件的掛籃變位預抬高量。
（4）掛籃變形值的確定
掛籃的變形由彈性變形和非彈性變形兩部分組成，其中掛籃結構內部的非彈性變形可在掛籃組裝完畢后通過外力加載法消除。本橋采用的掛籃由施工單位自行設計，單個掛籃總重約66t，而懸臂澆筑的混凝土塊件最大重量為206t，其比值為
0.32，屬輕型掛籃，因此其彈性變形值較大，并且由于塊件重量不同而引起的掛籃彈性變形值的差異應引起足夠重視。在本橋的施工控制中，采用了一個非常簡單的公式來推算掛籃的實際變形（見圖4）：
注意Δhn是混凝土底模前端的變位，是本節段掛籃定位標高與混凝土后標高的差值，它包括由已施工節段變位引起的剛體位移和掛籃的彈性變形兩部分。
對于大部分施工節段，ln=ln-1，上式簡化為
fg=Δhn-（2Δhn-1-Δhn-2）
由以上公式可得到已施工節段的掛籃變形，再參考掛籃組裝后的荷載試驗結果可總結出掛籃的彈性變形規律，進而可較準確地預測持施工節段的掛籃彈性變形值。
（5）控制線形的修繕
在施工過程中，由于結構實際情況與理論計算的差異以及掛籃定位標高放樣的偏差，必將導致已建部分在成橋時呈現的線形曲線出現不能消除的誤差。如果不顧及這種誤差繼續以后節段的施工，可以造成全橋的線形反折突然，波動較大。鑒于這種情況，須對未施工節段的控制線形作出修改。在本橋的施工控制中采用了拉格朗日差值法：
由上式可得出持施工節段的控制線形與設計標高的差值fn，還須比較fn與標高偏差允許范圍Hmax的大小，取
-Hmax≤fn≤Hmax。
（6）掛籃定位標高的確定
掛籃定位標高的控制點選擇在待施工箱梁節段底板前端處的底摸上，由下式計算得到：
H=H0+H+fg+fn
式中H——掛籃的定位標高；
H0——箱梁底面設計標高；
H——倒退分析計算得到的預抬高量；
fg——掛籃的彈性變形；
fn——待施工節段的控制線形與設計標高的差值。
三、處理一個特殊問題：主墩的垂直度修正
由于連續剛構橋在外形上與連續梁橋相似，并且連續梁橋的施工控制已得到足夠的重視并積累了一定的經驗，因此，往往一些工程師簡單地將兩種橋型的施工控制等同起來。但是，在連續梁橋中，上部結構的變形由于支座的作用不會傳遞到下部結構中；與此不同，連續剛構橋的橋墩與箱梁塊件固接，利用薄壁墩的柔性變形來抵消箱梁的縱橋向位移。分析一下施工過程就可發現，在中跨合龍后張拉中跨底板預應力束的過程中，主墩會由于梁作受軸向壓縮和上拱而向中跨方向傾斜，而且隨著徐變的發展，此傾斜還有擴大的趨勢。有限元分析也反映了這一點。根據計算，在鎮海灣大橋中，預應力來張拉完畢，主墩頂端會向中跨傾斜1.9cm，三年徐變后會擴大至4.6cm。本橋的主墩高為28.826m，而設計要求主墩的垂直度偏差不得超過l／1000，顯然垂直度的要求不能得到滿足。對于發生在連續剛構橋中的這種特殊情況，最可靠的解決辦法是在施工中不但箱梁要設置預拋高，主墩也要有一定的預偏量。
但是，施工控制人員進場開始實施施工控制時，主墩施工已經結束且沒有注意到這個問題。作為補救措施，控制人員提出以下措施：在中跨合龍前用千斤頂在兩個單T的懸臂端之間施加推力，迫使兩個主墩產生預偏量，然后安裝臨時固接支架，在澆筑合龍段混凝土前拆除千斤頂。據計算，使主墩產生3cm的預偏量所須的推力為2600kN，而且對主墩和箱梁的受力不會產生不利的影響，甚至此作用力可抵消一部分成橋后的徐變內力。
同時，作此處理會引起一些其他方面的問題：千斤頂下的混凝土局部承壓須仔細驗算；中跨合龍臨時固接支架在設計中是基本不受力的，但現在須在千斤頂拆除后承擔相應的推力，其受力性能須作仔細驗算，包括應力、先穩及支架內部傳力途徑的安全性。
四、控制成果
1.整體線型
采用上述理論對鎮海灣大橋實施施工控制后，全橋線形變化平順，并且兩幅橋變化規律基本一致。本橋從7號塊件開始實施施工控制，邊跨合龍時中踏實測線形與控制線形的高差如圖5所示。其最大偏差為1.4cm。
2.中跨合龍精神
兩幅橋中跨合龍高差精度分別為1.2cm與0.5cm，達到了國內同類型橋梁合龍精度先進水平。
五、結論
（1）本橋施工過程中的主要變形為掛籃變形、結構溫度變形和改變荷載引起的結構彈性變形。這些變形及其誤差都可通過本文方法識別計算；
（2）掛籃的彈性變形值可結合計算與實測值推算得到。結合掛籃荷載試驗的結果，可以準確把握掛籃的變形規律，預測即將施工節段的掛籃變位；
（3）為保證梁體整體線形的平順，在實際線形偏離控制目標時，可采用本文方法分析偏差產生的原因，并對未施工節段的控制線形作出適當的調整；
（4）為保證主墩的垂直度要求，連續剛構橋的主墩應設置預偏量，用來抵消中跨合龍后預應力來引起的主墩變位。
