大跨径预应力连续梁施工中内力变形分析及控制方法

【摘 要】通过对大跨径连续箱梁施工过程中的应力和应变理论，对因合拢段、温度产生的挠度变形进行分析，给出了相应的控制方法。

【关键词】大跨径预应力连续箱梁；内力变形；挠度；测量；控制方法

0.前言

当前大跨度预应力混凝土连续梁桥多采用悬臂方法施工。施工过程包括混凝土浇筑、预应力钢筋张拉、挂篮移动、体系转换、合拢等，施工过程中结构挠度变化很大。成桥后结构由于梁体自重力产生的内力和变形与施工过程有直接关系。

1.施工过程内力变化

混凝土连续梁桥施工中结构内力会发生多次变化。现以三跨连续梁施工过程中自重力引起的结构内力变化为例进行说明，主要过程可分为4个阶段：

（１）单T悬臂施工。

（２）边跨及中跨合拢。

（３）临时支座拆除。

（４）二期恒载。

其中影响单T悬臂施工及合拢阶段结构内力的主要因素有以下几个方面：

（１）各现浇段混凝土的自重力。

（２）挂篮的质量。

（３）钢筋预应力张拉及预应力损失值：包括预应力钢筋回缩锚具压缩、摩阻损失、弹性压缩、钢筋松弛、徐变损失、收缩损失。

（４）预应力次内力。在单T悬臂施工阶段，为静定结构，张拉静定束不会产生次内力，但在合拢阶段，结构为超静定结构，张拉合拢束将产生较大的次内力。

2.施工过程中挠度的变化

大跨度预应力混凝土连续梁桥悬臂施工中，主梁挠度随结构体系、施工荷载、

施工时间(混凝土收缩、徐变)及温度变化而不断变化，最终主梁挠度为以下各阶段挠度之和：

（１）单T悬臂施工过程中产生的挠度，包括：现浇段混凝土自重力、施工荷载(挂篮质量及挂篮变形等)、钢筋的预应力张拉及其损失、混凝土收缩、徐变。

（２）边跨、中跨及最后合拢时预应力钢筋张拉引起的挠度变化。

（３）温度变化引起的挠度变化。

（４）拆除挂篮、施工设备及临时支座时引起的挠度变化。

（５）二期恒载及活载引起的挠度变化。

（６）从开始合拢到混凝土徐变完成(3a左右)引起的挠度变化。

2.1单T悬臂施工过程中挠度变化

若在各节段混凝土施工中不设一定的预拱度，则最终的挠度曲线不可能达到设计所要求的线性。在实际设置预拱度时，还需综合考虑合拢及竣工后的各种挠度。

2.2合拢段施工对梁体挠曲线的影响

在边跨及中跨合拢时由于现浇合拢段及张拉合拢束，将会引起梁的挠度曲线变化，在设置预拱度时必须考虑。

2.3温度对梁体挠度曲线的影响

沿截面高度温度的分布可分为两部分，即：

①由于季节温度的变化而引起截面平均温度的升高或下降。

②由于日照而引起的顶、底板温差。

截面的平均温度升高或降低只引起梁的轴向伸长或缩短，对单T悬臂施工和连续梁桥竣工后的挠度没有影响。但对于刚构桥，由于梁的轴向伸长或缩短将引起桥墩的偏转，从而影响其竣工后的挠度。

2.4拆除挂篮、施工设备及临时支座引起的挠度变化

拆除挂篮、施工设备时，桥梁将会向上挠动，而拆除临时支座桥梁将会下沉向上挠动，数据不好确定，但设置挠度时要考虑。

2.5二期恒载及活载引起的挠度变化

桥梁上部结构(调平层、护栏)施工完时， 相当于加重了桥梁的自重力，桥梁将会下挠。在使用过程中，汽车在桥梁上行驶，随着时间的推移，桥梁将会下挠。

2.6混凝土徐变引起的挠度变化

从桥梁开始合拢到混凝土徐变完成，桥梁将会下挠。

3.控制方法

3.1控制的必要性

尽管可以通过理论分析计算出从开始施工到成桥整个施工过程的内力和变形，从而得出预拱度。但是许多影响因素无法在施工之前确定，使计算结果与实际可能出现较大的差别，这些影响主要有以下几个方面：

（１）浇筑混凝土(或悬臂拼装1节梁段)及张拉预应力钢筋时引起的挠度变化与计算值不一致。

（２）荷载持续一段时间后，因收缩徐变引起挠度与计算值不一致。

如不在施工过程中逐步修正，将引起误差积累，随着悬臂的伸长，最终显著地偏离设计目标，不能保证施工质量，造成合拢困难以及满足不了设计要求。

3.2控制过程

预应力混凝土连续梁桥施工控制过程是：结构分析→施工→测量→判别→修正→预测→施工。

3.2.1结构分析

根据桥梁的现场施工环境、过程、模拟实际施工过程，计算出桥梁整个施工中每一阶段混凝土浇筑、施工荷载、预应力钢筋张拉、体系转换、收缩徐变及温度等引起的桥梁挠度变化，主要由设计提供，通过预压载得出挂篮变形值。

3.2.2施工

根据经验对0号块支架、挂篮进行l20％的模拟结构分级压载，得出弹性和非弹性变形曲线。在0号块布置水准点，为了控制箱梁顶板的设计标高，同时也作为以后各悬浇阶段高程观测的基准点和中轴线平面位置控制点。在各块体相接处后移15cm处对称预埋2个测点，测点采用Φl6mm钢筋在垂直方向与顶板的