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摘要：节段箱梁预制过程的误差分析及控制是预制拼装施工工艺成功应用的关键，本文针对节段箱梁预制、拼装过程中的特点，结合桃花峪黄河大桥V标节段箱梁预制的实例，论述了施工过程的误差来源，分析了预制误差对桥梁整体结构线形的影响，阐述了误差调整的原则、方法。
关键词：节段箱梁 误差分析 误差调整
1 概述
近年来，节段箱梁预制拼装技术作为现代化的绿色施工方法在我国桥梁施工中也开始广泛应用；但由于节段预制施工方法对施工精度要求高，需要精确的测量控制和全面的预制误差分析与调整。桃花峪黄河大桥引桥跨径大，箱梁结构中心线与道路中心线的外矢距大，为了保证全桥线形的美观、平顺，故采用“以折代曲”的方法，边跨50m 跨分为14个节段，中跨50m跨（ 或51m跨） 分为13个节段，每一个节段在预制时均为直线，通过直线间的夹角形成圆曲线的变化。为了使固定端模总是垂直于预制梁段轴线，必须按照如图1-1所示对箱梁进行划分，其中B5-0#节段作为每孔预制的起始节段，它的前后两个面都将分别作为匹配面被匹配。本文结合桃花峪黄河大桥V标节段箱梁预制的实例，对节段箱梁在预制过程产生的误差进行分析及调整的方法进行总结。
2 控制系统的建立
梁场局部坐标系用于指导梁节段的预制，以测量塔至后视点为X轴，右转90°为Y轴，高程为Z（见图2-1），理论上固定端模顶中部点处于该坐标系的原点处。至此就可用局部坐标系描述固定端模、匹配节段、待浇筑节段的关系。
为了便于节段拼装线形控制的需要，每一预制梁段混凝土终凝前须设置六个控制测点（4个高程控制点和2个轴线控制点）。其沿节段中心线的两个测点（FH，BH）用来控制平面位置，而沿腹板设置的4个测点（FL，FR，BL，BR）用以控制标高。轴线控制点为“十”字头镀锌螺栓，标高点为U形钢筋埋件（图2-1）。测点埋件位置要求准确，并在待浇梁段混凝土达到预计强度后，对其做竣工测量，采集匹配段与待浇梁段上面12个预埋测控点（8个高程控制点和4个轴线控制点）在局部坐标系下的三维坐标值（X、Y、Z），以供对该节段的预制误差进行分析、调整，计算下个预制节段的匹配坐标。
3 误差的来源及分析
理论上每一个节段的梁长和匹配坐标都可以按照平曲线参数、分段参数和独立控制坐标系统简单地转换出来。但是由于各种测量因素和施工阶段不确定因素的影响会使梁段在制造过程中出现误差。前一梁段在预制过程中产生的误差会传递给以后的梁段，形成误差积累。如果不及早进行误差调整，较小的误差积累就可能導致较大的成桥线形误差。因此必须考虑梁段浇筑过程中由于各种原因引起的误差，并确保误差在后续节段的浇筑中得以纠正，这样才能保证预制过程中不会产生误差积累；才能保证最后的成桥线形与设计成桥线形接近。
3.1 梁段本身制造误差δ1
梁段本身制造误差在梁段浇筑凝固完成即可测量，主要由于匹配误差、模板变位、台座沉降等因素造成，若浇筑梁段为第N块，该误差在第N块节段作为匹配梁段、浇筑第N+1块节段时予以调整；其主要包括梁长误差、平弯角度误差。
3.2 匹配误差δ2
匹配误差δ2反应匹配精度，就是匹配段上的6个控制测点（4个高程控制点和2个轴线控制点）终测值与理论值之间的差值，主要是由于匹配梁段的放样误差、梁段的变位等因素造成的，匹配误差δ2是梁段本身制造误差δ1的重要组成部分。它主要包括竖弯（ZBL1-ZFL1、ZBR1-ZFR1与Z轴的夹角）、平弯（BH1-FH1平面直线与X轴的夹角）、扭弯（BL1-BR1、FL1-FR1直线与Y轴的夹角）、长度方向的误差四个误差参数。
3.3 模板变位、台座沉降等误差δ3
对于待浇筑梁段，该误差δ3不会反应到匹配误差δ2中；对于匹配梁段，该项误差δ3可以通过δ2统一考虑。因此δ3也是δ2的组成部分。三者的相互关系用式3-1表示如下：
δ1=δ2+δ3 ——式3-1
4 误差的调整与计算方法
以下以某跨B5-1#节段为例说明误差的调整与计算方法。
我们可以有图1-1节段箱梁分段及预制方向示意图看出，若B5-1#节段待浇段，则B6-1#节段的匹配误差反应B5-1#节段的制造误差，需要通过B5-1#节段对B4-1#节段的匹配坐标来进行调整，也就是将待浇段的制造误差通过匹配段的反误差来予以调整，这就是调整思路。将B6-1#节段的匹配误差按照4个误差参数表示出来，反向计入B5-1#节段坐标控制点中，则将误差的修正值引入到B4-1#节段的制作中，达到修正的目的。
4.1 根据B6-1#节段的实测中线梁长修正B5-1#节段的理论梁长
LCB6-1为B6-1#节段竣工时实测梁长；
LB5-1、LB6-1为B5-1、B6-1#节段的理论梁长；
LDM端模的纵向形变值，在节段竣工时测得。
4.2 根据B6-1#的实测匹配坐标与理论匹配坐标差值计算B5-1#的平弯与竖弯角度误差的修正值。
4.2.1 平弯角度误差处理及调整方法如图4-1所示：
④图D所示，在B6-1#节段作为匹配节段预制B5-1#节段的时候，其匹配坐标就消除这个平弯角度误差的影响，使得B5-1的梁体中线回到线路中心线上。
4.2.2 竖弯角度误差处理及调整方法如图4-2所示，其误差处理步骤和平弯角度误差类似，就是预制误差角度θL的计算公式按照式4-3计算。
4.3 测量误差的控制
节段箱梁的独立控制系统是由测量塔与测量基准点组成，它们是用直径80cm、7m高的钢管桩，位置比较高且为钢构，受外界条件影响较大，特别是光照、地面大型施工机械的走动都会对测量塔、基准点的位置及标高造成影响，并且这些对测量误差的影响具有不定性。所以为了降低和减少不利因素对测量精度的影响，主要采取以下措施：①每次测量的时候，都要重新采集固定端模实际中点在以仪器点为原点的坐标系下的坐标，然后再把该坐标系转换成以固定端模中心为原点的坐标系，用此方法来消除测量塔和基准点的变形对测量数据的影响；②测量塔和基准点在建造的时候最好采用同直径、同高度的钢管桩，来确保两者在同时间段内的形变参数相同；③避免在高温时段、6级以上大风中进行测量作业；④对测量塔实行土工布包裹，防止阳光直射，避免阴阳面产生温差变形；在测量塔上搭设遮阳棚，避免阳光直射仪器；⑤观测时采取正倒镜多测回观测，并取平均值，以降低测量误差，提高精度；并定期对测量仪器进行检查和校正；⑥利用大桥测量控制点定期对测量塔进行观测，如发现测量塔有位移或沉降， 应立即修正，重新校核固定端模，使其满足要求。
5 结论
采用节段箱梁拼装施工的桥梁结构中，节段箱梁拼装的工艺特点决定了预制节段的误差控制和误差调整在整个预制过程中的重要性，必须采用有效的方法对节段几何尺寸，包括纵横轴线、标高等各项误差进行准确的测量、分析，并对每一个匹配节段加以控制调整。本文对节段箱梁的制造误差来源进行分析，并给出调整及计算方法，使误差积累得到很好的控制，最终获得满足整跨线型要求的节段拼装成果。
参考文献：
[1]桃花峪大桥五标施工监控初步计算报告.
[2]桃花峪大桥五标梁场测量方案.
[3]方蕾.短线预制悬臂拼装连续梁桥施工线形控制研究，西南交通大学，2008，27-33.
作者简介：姚旸（1984-），男，河南新乡人，毕业于平顶山工学院，助理工程师。
汪君（1978-），男，河南信阳人，毕业于西南科技大学，学士，高级工程师。
关键词：节段箱梁 误差分析 误差调整
1 概述
近年来，节段箱梁预制拼装技术作为现代化的绿色施工方法在我国桥梁施工中也开始广泛应用；但由于节段预制施工方法对施工精度要求高，需要精确的测量控制和全面的预制误差分析与调整。桃花峪黄河大桥引桥跨径大，箱梁结构中心线与道路中心线的外矢距大，为了保证全桥线形的美观、平顺，故采用“以折代曲”的方法，边跨50m 跨分为14个节段，中跨50m跨（ 或51m跨） 分为13个节段，每一个节段在预制时均为直线，通过直线间的夹角形成圆曲线的变化。为了使固定端模总是垂直于预制梁段轴线，必须按照如图1-1所示对箱梁进行划分，其中B5-0#节段作为每孔预制的起始节段，它的前后两个面都将分别作为匹配面被匹配。本文结合桃花峪黄河大桥V标节段箱梁预制的实例，对节段箱梁在预制过程产生的误差进行分析及调整的方法进行总结。
2 控制系统的建立
梁场局部坐标系用于指导梁节段的预制，以测量塔至后视点为X轴，右转90°为Y轴，高程为Z（见图2-1），理论上固定端模顶中部点处于该坐标系的原点处。至此就可用局部坐标系描述固定端模、匹配节段、待浇筑节段的关系。
为了便于节段拼装线形控制的需要，每一预制梁段混凝土终凝前须设置六个控制测点（4个高程控制点和2个轴线控制点）。其沿节段中心线的两个测点（FH，BH）用来控制平面位置，而沿腹板设置的4个测点（FL，FR，BL，BR）用以控制标高。轴线控制点为“十”字头镀锌螺栓，标高点为U形钢筋埋件（图2-1）。测点埋件位置要求准确，并在待浇梁段混凝土达到预计强度后，对其做竣工测量，采集匹配段与待浇梁段上面12个预埋测控点（8个高程控制点和4个轴线控制点）在局部坐标系下的三维坐标值（X、Y、Z），以供对该节段的预制误差进行分析、调整，计算下个预制节段的匹配坐标。
3 误差的来源及分析
理论上每一个节段的梁长和匹配坐标都可以按照平曲线参数、分段参数和独立控制坐标系统简单地转换出来。但是由于各种测量因素和施工阶段不确定因素的影响会使梁段在制造过程中出现误差。前一梁段在预制过程中产生的误差会传递给以后的梁段，形成误差积累。如果不及早进行误差调整，较小的误差积累就可能導致较大的成桥线形误差。因此必须考虑梁段浇筑过程中由于各种原因引起的误差，并确保误差在后续节段的浇筑中得以纠正，这样才能保证预制过程中不会产生误差积累；才能保证最后的成桥线形与设计成桥线形接近。
3.1 梁段本身制造误差δ1
梁段本身制造误差在梁段浇筑凝固完成即可测量，主要由于匹配误差、模板变位、台座沉降等因素造成，若浇筑梁段为第N块，该误差在第N块节段作为匹配梁段、浇筑第N+1块节段时予以调整；其主要包括梁长误差、平弯角度误差。
3.2 匹配误差δ2
匹配误差δ2反应匹配精度，就是匹配段上的6个控制测点（4个高程控制点和2个轴线控制点）终测值与理论值之间的差值，主要是由于匹配梁段的放样误差、梁段的变位等因素造成的，匹配误差δ2是梁段本身制造误差δ1的重要组成部分。它主要包括竖弯（ZBL1-ZFL1、ZBR1-ZFR1与Z轴的夹角）、平弯（BH1-FH1平面直线与X轴的夹角）、扭弯（BL1-BR1、FL1-FR1直线与Y轴的夹角）、长度方向的误差四个误差参数。
3.3 模板变位、台座沉降等误差δ3
对于待浇筑梁段，该误差δ3不会反应到匹配误差δ2中；对于匹配梁段，该项误差δ3可以通过δ2统一考虑。因此δ3也是δ2的组成部分。三者的相互关系用式3-1表示如下：
δ1=δ2+δ3 ——式3-1
4 误差的调整与计算方法
以下以某跨B5-1#节段为例说明误差的调整与计算方法。
我们可以有图1-1节段箱梁分段及预制方向示意图看出，若B5-1#节段待浇段，则B6-1#节段的匹配误差反应B5-1#节段的制造误差，需要通过B5-1#节段对B4-1#节段的匹配坐标来进行调整，也就是将待浇段的制造误差通过匹配段的反误差来予以调整，这就是调整思路。将B6-1#节段的匹配误差按照4个误差参数表示出来，反向计入B5-1#节段坐标控制点中，则将误差的修正值引入到B4-1#节段的制作中，达到修正的目的。
4.1 根据B6-1#节段的实测中线梁长修正B5-1#节段的理论梁长
LCB6-1为B6-1#节段竣工时实测梁长；
LB5-1、LB6-1为B5-1、B6-1#节段的理论梁长；
LDM端模的纵向形变值，在节段竣工时测得。
4.2 根据B6-1#的实测匹配坐标与理论匹配坐标差值计算B5-1#的平弯与竖弯角度误差的修正值。
4.2.1 平弯角度误差处理及调整方法如图4-1所示：
④图D所示，在B6-1#节段作为匹配节段预制B5-1#节段的时候，其匹配坐标就消除这个平弯角度误差的影响，使得B5-1的梁体中线回到线路中心线上。
4.2.2 竖弯角度误差处理及调整方法如图4-2所示，其误差处理步骤和平弯角度误差类似，就是预制误差角度θL的计算公式按照式4-3计算。
4.3 测量误差的控制
节段箱梁的独立控制系统是由测量塔与测量基准点组成，它们是用直径80cm、7m高的钢管桩，位置比较高且为钢构，受外界条件影响较大，特别是光照、地面大型施工机械的走动都会对测量塔、基准点的位置及标高造成影响，并且这些对测量误差的影响具有不定性。所以为了降低和减少不利因素对测量精度的影响，主要采取以下措施：①每次测量的时候，都要重新采集固定端模实际中点在以仪器点为原点的坐标系下的坐标，然后再把该坐标系转换成以固定端模中心为原点的坐标系，用此方法来消除测量塔和基准点的变形对测量数据的影响；②测量塔和基准点在建造的时候最好采用同直径、同高度的钢管桩，来确保两者在同时间段内的形变参数相同；③避免在高温时段、6级以上大风中进行测量作业；④对测量塔实行土工布包裹，防止阳光直射，避免阴阳面产生温差变形；在测量塔上搭设遮阳棚，避免阳光直射仪器；⑤观测时采取正倒镜多测回观测，并取平均值，以降低测量误差，提高精度；并定期对测量仪器进行检查和校正；⑥利用大桥测量控制点定期对测量塔进行观测，如发现测量塔有位移或沉降， 应立即修正，重新校核固定端模，使其满足要求。
5 结论
采用节段箱梁拼装施工的桥梁结构中，节段箱梁拼装的工艺特点决定了预制节段的误差控制和误差调整在整个预制过程中的重要性，必须采用有效的方法对节段几何尺寸，包括纵横轴线、标高等各项误差进行准确的测量、分析，并对每一个匹配节段加以控制调整。本文对节段箱梁的制造误差来源进行分析，并给出调整及计算方法，使误差积累得到很好的控制，最终获得满足整跨线型要求的节段拼装成果。
参考文献：
[1]桃花峪大桥五标施工监控初步计算报告.
[2]桃花峪大桥五标梁场测量方案.
[3]方蕾.短线预制悬臂拼装连续梁桥施工线形控制研究，西南交通大学，2008，27-33.
作者简介：姚旸（1984-），男，河南新乡人，毕业于平顶山工学院，助理工程师。
汪君（1978-），男，河南信阳人，毕业于西南科技大学，学士，高级工程师。