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摘要：文章对大跨度悬浇连续梁桥施工的挠度控制进行了分析，采用大型桥梁分析软件 MIDAS /Civil建立了模型，并进行了分析计算；阐述了施工过程中的挠度控制的具体方法，分析了影响连续梁桥挠度控制的各种因素；以确保成桥线形的平顺性和行车的舒适度，为同类桥梁的挠度控制提供了一些有益的参考与借鉴。
关键词：连续梁桥 挠度控制预拱度 收缩徐变
中图分类号： U448.21+5 文献标识码： A 文章编号：
客运专线不同于普速铁路, 其运营速度高, 故要求列车行驶时的平稳性和乘客舒适性更高。因此在客运专线大跨度悬浇连续梁桥施工过程中, 对桥梁进行挠度控制是保证线路平顺性的重要措施。本文以某客运专线的三跨（65+112+65m）特大桥为例，阐述大跨度悬浇连续梁施工的挠度控制方法。
1 工程概况
某特大桥为设计时速 250 km连续箱梁高速铁路双线桥，桥全长为243.7m，计算跨度为65+112+65m，中支点处截面中心线处梁高8.59m，跨中10m直线段及边跨14.85m直线段截面中心线处梁高5.39m，梁底下缘按二次抛物线变化，边支底中心线至端0.85m。梁体为单箱单室，变高度，变截面结构。箱梁顶宽12.2m，箱梁底宽6.4m。顶板宽40.4cm，在变支点附近渐变为90.4cm，中支点附近渐变为60.4cm，按折线变化，底板厚度50至120cm，按折线变化。
2 控制方法
目前在桥梁监控中较为广泛采用的是自适应控制方法，其基本原理是：通过施工过程的反馈测量数据不断更正用于施工控制跟踪分析程序的相关参数，使计算分析程序适应实际施工过程，当计算分析程序能够较准确地反映实际施工过程后，以计算分析程序指导以后的施工过程。由于经过自适应过程，计算程序已经与实际施工过程比较吻合，因而可以达到线形控制的目的；其施工控制流程如下：理论分析计算→预告变位和立模标高→施工→现场测量（主梁标高、温度、弹模、容重、悬臂端挠度）→误差分析（主梁标高误差、温度影响、弹模影响、容重影响、徐变影响）→参数识别→结构计算→理论分析计算
3 结构的挠度控制
3.1 模型建立
采用大型桥梁分析软件 MIDAS /Civil建立计算模型。主梁采用每个节点 6 个自由度的空间梁单元进行模拟，单元的划分需与实际施工阶段保持一致; 施工阶段的模拟按照实际的施工顺序模拟：托架施工→墩梁固结→形成对称T构→边跨合拢形成单悬臂结构→解除墩梁固结→中跨合拢→形成三跨连续梁结构。模型中只考虑纵向预应力体系，忽略竖向预应力体系的作用，其原理是用等价荷载法模拟预应力钢筋的预应力加挂篮荷载时，忽略挂篮自重对前锚点的力矩，将挂篮的重量直接作用在每号段的外端节点上，施工阶段的模拟采用累加模型，较好地考虑了材料的收缩徐变特性，全桥模型见图 1所示。
3.2 计算结果
在以上所建立模型基的础上，计算采用的材料容重、弹模、结构上下缘温差及收缩徐变参数均为施工现场的实测值，充分考虑实际施工安排和施工机具等因素，计算箱梁自重、挂篮、二期恒载、ZK活载、预应力作用以及混凝土收缩、徐变产生的挠度，为施工提供箱梁浇筑预拱度，整理后的各阶段挠度值见图2所示。
根据计算结果求得各施工阶段的立模标高，箱梁实际立模标高公式为：
式中：— 第节点实际立模标高；
—节点的设计高程；
—节点的预拱度；
—节点从第个施工阶段到成桥的累计挠度。
—根据挠度观测结果和悬臂梁下挠（上挠）趋势而确定的挠度调整值；
— 挂篮弹性压缩变形。
3.3 挠度控制的实现
根据上面计算的立模标高指导施工，并合理安排高程监测时间间隔，拟定监测频率，做到既经济又安全。连续梁桥挂篮悬臂施工每一块箱梁可分为三个阶段，即挂篮前移阶段、浇筑混凝土阶段和张拉预应力阶段。以上三个阶段作为挠度观测的周期，即每施工一个梁节段，应在挂篮前移后、浇筑混凝土后和张拉预应力后，对已施工箱梁上的监测点观测一次，其标高的变化就代表了该点所在的箱梁在不同阶段的挠度变形全过程。
挠度的观测，关键的是固定观测时间，以减少温度对观测结果的影响和施工对观测工作的干扰。本桥箱梁挠度观测严格控制在利于观测的时段内，如清晨6∶00～9∶00时间段内，同时记录空气温度。选择2～3个施工节段，在其一些关键阶段实施密集监测，如在预应力束的张拉前、张拉完成后、张拉完成后3小时、张拉完成后9小时、张拉完成后24小时等增加观测的密度以掌握梁体张拉时的弹性和徐变变形。
4 影响线性控制的因素分析
4.1 结构刚度的影响
引起结構刚度改变的因素有两个，一个是箱梁截面尺寸的变化，另一个是混凝土弹性模量的改变。箱梁截面实际尺寸与其设计理论值可能因模板放样误差，混凝土浇注引起模板变形而产生一定的偏差，而这种偏差将导致结构截面的几何特征、恒载与理论计算值存在偏差。由于弹性模量的滞后性, 混凝土弹性模量对挠度影响较大。
4.2 预应力管道定位及预应力损失
由于悬臂浇注的施工方法决定设计所用的预应力束的重心与悬臂梁截面的重心比较接近，从而使得预应力管道定位正确与否对预应力张拉引起悬臂梁挠度的变化非常敏感，预应力管道定位误差10mm将可能导致预应力张拉引起的梁体变位误差数倍于管道定位误差，因此预应力管道的定位应该力求准确。预应力损失对挠度也有影响。
4.3 温度变化的影响
温度变化对桥梁结构的受力与变形影响很大，这种影响随温度的改变而改变。在不同时刻对结构状态进行测量，其结果是不一样的，如果施工控制中忽略了该项因素，就必然难以得到结构的真实状态数据（与控制理想状态比较），从而也难以保证控制的有效性。温度变化相当复杂，包括季节温差、日照温差、骤变温差、残余温差、不同温度场等，而在原定控制状态中又无法预先知道温度实际变化情况。所以在控制中是难以考虑的。通常都是将控制理想状态定位在某一特定温度下，从而将温度变化对结构的影响相对排除。一般施工控制所需实测数据的采集时间安排在一天中温度变化较小的早晨。
4.4 混凝土收缩徐变的影响
影响混凝土收缩徐变的因素较多，故在建立结构模型时应把一些确定性的因素估计正确，如加载时间、临时荷载、永久荷载等。然后可以根据节段混凝土浇注后养护期控制点标高变化获得其实际的影响。施工中经常会遇到由于施工条件差异造成各桥墩悬臂施工速度不一致的情况, 这时就必须考虑混凝土龄期不同时收缩徐变的影响, 对各合拢端的立模标高进行调整, 以保证合拢精度。
4.5 挂蓝变形影响
箱梁节段混凝土浇注过程中挂篮会产生变形。变形包括弹性变形和非弹性变形两种。弹性变形可以恢复，在提供立模标高时已计入该项影响，具体数值是根据挂篮试验和在实际施工中的实测数据来确定；非弹性变形则需要挂篮的预压或者预张来消除，挂篮变形计算的误差将直接导致节段标高的绝对误差和相对误差。
4.6 临时荷载影响
悬臂施工中最大的临时荷载是行走的挂篮，其余如压浆机、卷扬机、吊索机、钢筋、机具等因为重量比较小，可以忽略不计。对于成桥状态预拱度计算应考虑挂篮的临时荷载。若不考虑挂篮荷载，对预拱度数值在悬臂端附近有较大的影响。
5 结束语
挠度控制是大跨度预应力混凝土连续梁桥施工控制的重要环节，直接决定着连续梁桥的成桥线形是否符合设计要求，影响着行车的平顺性和舒适度。本文采用大型桥梁分析软件 MIDAS /Civil建立了模型，并进行了分析计算；阐述了挠度控制的方法及实现过程，并对施工过程中影响挠度控制的各种因素进行了分析，为客专大跨度连续梁桥的挠度控制提供了宝贵资料。
参考文献：
张继尧,王昌将.悬臂浇筑预应力混凝土连续梁桥[M].北京:人民交通出版社,2004.
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,1996.
中华人民共和国铁道部.TB 10002.3—99 铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范[S].北京:中国铁道出版社, 1999.
邓凤学.大跨度连续梁桥悬臂浇筑施工的挠度控制分析[J]. 铁道建筑,2008 (3):23-25.
朱德举,余哲.大跨度预应力混凝土连续梁桥高程控制[J].东北林业大学学报,2002,30(6): 105-107.
关键词：连续梁桥 挠度控制预拱度 收缩徐变
中图分类号： U448.21+5 文献标识码： A 文章编号：
客运专线不同于普速铁路, 其运营速度高, 故要求列车行驶时的平稳性和乘客舒适性更高。因此在客运专线大跨度悬浇连续梁桥施工过程中, 对桥梁进行挠度控制是保证线路平顺性的重要措施。本文以某客运专线的三跨（65+112+65m）特大桥为例，阐述大跨度悬浇连续梁施工的挠度控制方法。
1 工程概况
某特大桥为设计时速 250 km连续箱梁高速铁路双线桥，桥全长为243.7m，计算跨度为65+112+65m，中支点处截面中心线处梁高8.59m，跨中10m直线段及边跨14.85m直线段截面中心线处梁高5.39m，梁底下缘按二次抛物线变化，边支底中心线至端0.85m。梁体为单箱单室，变高度，变截面结构。箱梁顶宽12.2m，箱梁底宽6.4m。顶板宽40.4cm，在变支点附近渐变为90.4cm，中支点附近渐变为60.4cm，按折线变化，底板厚度50至120cm，按折线变化。
2 控制方法
目前在桥梁监控中较为广泛采用的是自适应控制方法，其基本原理是：通过施工过程的反馈测量数据不断更正用于施工控制跟踪分析程序的相关参数，使计算分析程序适应实际施工过程，当计算分析程序能够较准确地反映实际施工过程后，以计算分析程序指导以后的施工过程。由于经过自适应过程，计算程序已经与实际施工过程比较吻合，因而可以达到线形控制的目的；其施工控制流程如下：理论分析计算→预告变位和立模标高→施工→现场测量（主梁标高、温度、弹模、容重、悬臂端挠度）→误差分析（主梁标高误差、温度影响、弹模影响、容重影响、徐变影响）→参数识别→结构计算→理论分析计算
3 结构的挠度控制
3.1 模型建立
采用大型桥梁分析软件 MIDAS /Civil建立计算模型。主梁采用每个节点 6 个自由度的空间梁单元进行模拟，单元的划分需与实际施工阶段保持一致; 施工阶段的模拟按照实际的施工顺序模拟：托架施工→墩梁固结→形成对称T构→边跨合拢形成单悬臂结构→解除墩梁固结→中跨合拢→形成三跨连续梁结构。模型中只考虑纵向预应力体系，忽略竖向预应力体系的作用，其原理是用等价荷载法模拟预应力钢筋的预应力加挂篮荷载时，忽略挂篮自重对前锚点的力矩，将挂篮的重量直接作用在每号段的外端节点上，施工阶段的模拟采用累加模型，较好地考虑了材料的收缩徐变特性，全桥模型见图 1所示。
3.2 计算结果
在以上所建立模型基的础上，计算采用的材料容重、弹模、结构上下缘温差及收缩徐变参数均为施工现场的实测值，充分考虑实际施工安排和施工机具等因素，计算箱梁自重、挂篮、二期恒载、ZK活载、预应力作用以及混凝土收缩、徐变产生的挠度，为施工提供箱梁浇筑预拱度，整理后的各阶段挠度值见图2所示。
根据计算结果求得各施工阶段的立模标高，箱梁实际立模标高公式为：
式中：— 第节点实际立模标高；
—节点的设计高程；
—节点的预拱度；
—节点从第个施工阶段到成桥的累计挠度。
—根据挠度观测结果和悬臂梁下挠（上挠）趋势而确定的挠度调整值；
— 挂篮弹性压缩变形。
3.3 挠度控制的实现
根据上面计算的立模标高指导施工，并合理安排高程监测时间间隔，拟定监测频率，做到既经济又安全。连续梁桥挂篮悬臂施工每一块箱梁可分为三个阶段，即挂篮前移阶段、浇筑混凝土阶段和张拉预应力阶段。以上三个阶段作为挠度观测的周期，即每施工一个梁节段，应在挂篮前移后、浇筑混凝土后和张拉预应力后，对已施工箱梁上的监测点观测一次，其标高的变化就代表了该点所在的箱梁在不同阶段的挠度变形全过程。
挠度的观测，关键的是固定观测时间，以减少温度对观测结果的影响和施工对观测工作的干扰。本桥箱梁挠度观测严格控制在利于观测的时段内，如清晨6∶00～9∶00时间段内，同时记录空气温度。选择2～3个施工节段，在其一些关键阶段实施密集监测，如在预应力束的张拉前、张拉完成后、张拉完成后3小时、张拉完成后9小时、张拉完成后24小时等增加观测的密度以掌握梁体张拉时的弹性和徐变变形。
4 影响线性控制的因素分析
4.1 结构刚度的影响
引起结構刚度改变的因素有两个，一个是箱梁截面尺寸的变化，另一个是混凝土弹性模量的改变。箱梁截面实际尺寸与其设计理论值可能因模板放样误差，混凝土浇注引起模板变形而产生一定的偏差，而这种偏差将导致结构截面的几何特征、恒载与理论计算值存在偏差。由于弹性模量的滞后性, 混凝土弹性模量对挠度影响较大。
4.2 预应力管道定位及预应力损失
由于悬臂浇注的施工方法决定设计所用的预应力束的重心与悬臂梁截面的重心比较接近，从而使得预应力管道定位正确与否对预应力张拉引起悬臂梁挠度的变化非常敏感，预应力管道定位误差10mm将可能导致预应力张拉引起的梁体变位误差数倍于管道定位误差，因此预应力管道的定位应该力求准确。预应力损失对挠度也有影响。
4.3 温度变化的影响
温度变化对桥梁结构的受力与变形影响很大，这种影响随温度的改变而改变。在不同时刻对结构状态进行测量，其结果是不一样的，如果施工控制中忽略了该项因素，就必然难以得到结构的真实状态数据（与控制理想状态比较），从而也难以保证控制的有效性。温度变化相当复杂，包括季节温差、日照温差、骤变温差、残余温差、不同温度场等，而在原定控制状态中又无法预先知道温度实际变化情况。所以在控制中是难以考虑的。通常都是将控制理想状态定位在某一特定温度下，从而将温度变化对结构的影响相对排除。一般施工控制所需实测数据的采集时间安排在一天中温度变化较小的早晨。
4.4 混凝土收缩徐变的影响
影响混凝土收缩徐变的因素较多，故在建立结构模型时应把一些确定性的因素估计正确，如加载时间、临时荷载、永久荷载等。然后可以根据节段混凝土浇注后养护期控制点标高变化获得其实际的影响。施工中经常会遇到由于施工条件差异造成各桥墩悬臂施工速度不一致的情况, 这时就必须考虑混凝土龄期不同时收缩徐变的影响, 对各合拢端的立模标高进行调整, 以保证合拢精度。
4.5 挂蓝变形影响
箱梁节段混凝土浇注过程中挂篮会产生变形。变形包括弹性变形和非弹性变形两种。弹性变形可以恢复，在提供立模标高时已计入该项影响，具体数值是根据挂篮试验和在实际施工中的实测数据来确定；非弹性变形则需要挂篮的预压或者预张来消除，挂篮变形计算的误差将直接导致节段标高的绝对误差和相对误差。
4.6 临时荷载影响
悬臂施工中最大的临时荷载是行走的挂篮，其余如压浆机、卷扬机、吊索机、钢筋、机具等因为重量比较小，可以忽略不计。对于成桥状态预拱度计算应考虑挂篮的临时荷载。若不考虑挂篮荷载，对预拱度数值在悬臂端附近有较大的影响。
5 结束语
挠度控制是大跨度预应力混凝土连续梁桥施工控制的重要环节，直接决定着连续梁桥的成桥线形是否符合设计要求，影响着行车的平顺性和舒适度。本文采用大型桥梁分析软件 MIDAS /Civil建立了模型，并进行了分析计算；阐述了挠度控制的方法及实现过程，并对施工过程中影响挠度控制的各种因素进行了分析，为客专大跨度连续梁桥的挠度控制提供了宝贵资料。
参考文献：
张继尧,王昌将.悬臂浇筑预应力混凝土连续梁桥[M].北京:人民交通出版社,2004.
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,1996.
中华人民共和国铁道部.TB 10002.3—99 铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范[S].北京:中国铁道出版社, 1999.
邓凤学.大跨度连续梁桥悬臂浇筑施工的挠度控制分析[J]. 铁道建筑,2008 (3):23-25.
朱德举,余哲.大跨度预应力混凝土连续梁桥高程控制[J].东北林业大学学报,2002,30(6): 105-107.