２０ｏ８年ｌ０月 【ｌ】国灌湾建设 ＣｌＩｉｎａ Ｈａｒｂ０ｕｒ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ０ｃｔ．．２００８ Ｔｌ０ｔａｌ １５７．Ｎｏ．５ 第５期总第１５７期 基于几何控制法的箱梁短线预制拼装技术 刘毅，王敏，田唯，吴启和 （中交武汉港湾工程设计研究院有限公司，湖北武汉４３００７１） 摘要：基于几何控制法的箱梁短线预制拼装技术，在我国尚处于起步阶段。文章重点讲述预应力连续梁短线法施 工控制技术的计算思路，其中包括箱梁预拱度计算、制造线形计算、安装线形计算。对今后连续梁短线法施工技术 预制拼装技术法施工控制，提供了可供参考的计算方法。 关键词：短线法；制造线形；安装线形；预拱度 中图分类号：ｕ４４５．３９ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００３—３６８８（２００８）Ｏ５—０ｏ５２—０３ ＴｅｃｈＩｌｉｑｕｅｓ ｆｏｒ Ｐｒｅｆａｂｒｉｃａｔｉ０ｎ ａｎｄ ＡｓｓｅｍｂＵｎｇ ｏｆ Ｓｈ０ｒｔ Ｂ０ｘ—Ｂｅａｍｓ Ｂａｓｅｄ Ｏｎ Ｇｅ０ｍｅｔｒｉｃ Ｃ０ｎｔｒ０ｌ Ｍｅｔｈ０ｄ ＬＩＵ Ｙｉ，ＷＡＮＧ Ｍｉｎ，ＴＩＡＮ Ｗｅｉ，ＷＵ Ｑｉ—ｈｅ （ＣＣＣＣ Ｗｕｈａｎ Ｐｏｒｔ Ｅｎ ｎｅｅｒｉｎｇ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｌｔｄ．，Ｗｕｈａｎ ４３００７ １，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ ｆ０ｒ ｐｒｅｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ ａＪ１ｄ ａｓｓｅｍｂｌｉｎｇ ｏｆ ｓｈｏｒｔ ｂ０ｘ—ｂｅａｍｓ ｂａｓｅｄ ０ｎ ｔｈｅ ｇｅｏｍｅ ｃ ｃｏｎｔｍｌ ｍｅｔ｝ｌｏｄ ａｒｅ ｓｔｉｌｌ ｉｎ ｔｈｅ ｂｅ ｎｎｉｎｇ ｓｔａｇｅ ｉｎ ｏｕｒ ｃｏｕｎｔＩｙ．Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｅｍｐｈａｔｉｃａｌｌｙ ｄｅｓｃｒｉｂｅｓ ｔｌｌｅ ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎ ｃｏｎｃｅｐｌ ｆ０ｒ ｔ｝ｌｅ ｃ０ｎｔｍｌ ｔｅｃｈｎ０ｌ０ｇｙ ｆ０ｒ ｃ０ｎｓｔｍｃｔｉ０ｎ ０ｆ ｓｈｏｒ￡ｓｅｃｔｉｏｎｓ ０ｆ ｐｒｅ—ｓｔｒｅｓｓｅｄ ｃｏｎｔｉｎｕ０ｕｓ ｂｅ锄ｓ， ｉｎｃｌｕｄｊｎｇ ｔｈｅ ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎ ０ｆ ｔｈｅ ｐｒｅ—ｃａｍｂｅｒ ０ｆ ｔ｝ｌｅ ｂ０ｘ ｂｅａｍｓ ａｎｄ也ｅ ｌｉｎｅａｒ ｃ０ｍＰｕ谢ｉ０ｎ ｆｏｒ ｐｍｄｕ ０ｎ ａＴｌｄ ｔｈｅ ｌｉｎｅａＴ ｃｏｍｐｕｔａｔｉｎｎ ｆ０ｒ ｉｎｓｔａｌｌａＩｉ０ｎ．Ｔｈｅ ｐ印ｅｒ ｐｒ０ｖｉｄｅｓ ａ ｃ０ｍｐｕｔａＩｉ０ｎ ｍｅ ｏｄ ｆ０ｒ ｒｅ ｒｅｎｃｅ ｆ０ｒ ｔ｝ｌｅ ｃ０ｎｓｔｍｃｔｉ０ｎ ｃ０ｎｔｍｌ ０ｆ ｆ曲ｒ主ｃａｔｉ０ｎ ａＪｌｄ ａｓｓｅｍｂｌｉｎｇ ０ｆ ｓｈ０ｒｔ ｓｅｃｔｉｏｎｓ ０ｆ ｃｏｎｔｉｎｕ０ｕｓ ｂｏｘ—ｂｅａｍｓ ｉｎ ｆｌ】ｔｕｒｅ． ＫｅｙｗＯｒｄｓ： ｓｈｏｒｔ ｂｅｄ ｆａｂｒｉｃａｔｉ０ｎ ｍｅｔ｝ｌ０ｄ； ｌｉｎｅａｒ ｆｎＨｎ ｆ０ｒ ｆ如ｒｉｃａｔｉ０ｎ； ｌｉｎｅａｒ ｆ０ｍｌ ｆｎｒ ｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎ； ｐｒｅ—ｃａｍｂｅｒ １引言 图１为集美桥模型，图２为计算得出的预拱度。 中国的桥梁建设方兴未艾，桥梁设计的各种新理念、桥 梁施工的各种新工艺均不断地被尝试。 “近３０年来，桥梁 工程界中，最重大的成就之一，就是预应力混凝土桥梁分段 施工方法的形成及其分段施工技术的发展，而且得到了工程 界的广泛承认。”预制节段悬臂拼装工法必将成为我国预 应力混凝土连续梁桥或连续刚构桥的主要施工方法之一。 短线（匹配）预制在我国还处于起步阶段。本文主要 介绍预应力连续梁短线法施工控制技术的计算思路，并且 图１集美大桥主桥有限元模型 该模型中，以下各参数取值均来自于公路桥涵设计规 范《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》 （ＪＴＪＯ２３—８５）及厦门集美大桥施工设计图。 此计算思路也已在苏通大桥、集美大桥得以验证。（苏通大 桥是我国首次采用短线法进行箱梁预制拼装；集美大桥为 连续梁结构，采取在主跨中间搭设临时支墩方法施工，是 迄今为止国内唯一一座全桥采用“短线匹配法”施工工 艺，也是实行短线预制拼装规模最大的一座桥梁。） （１）混凝土级别及弹性模量。 （２）预应力力筋所采用的钢绞线材料特性。 （３）混凝土的收缩及徐变。 （４）上部结构施工顺序。 ２预拱度计算 采用有限元软件建立仿真力学模型进行预拱度计算， 收稿日期：２０ｏ８—ｏ４－ｏ８修回日期：２００８—０９－ｏｌ 基金项目：国家“十一五”科技支撑计划项目（２０ｏ６ＢＡ０４Ｂ０３） 作者简介：刘毅（１９８２一），男，助理＿Ｔ程师．从事桥梁工程、科研咨询—亡作。 （５）预制节段的龄期。 （６）永久支座的设置。 （７）施工荷载：①结构重力；②二期恒载；③预应 力；④混凝土的收缩及徐变至６０ｏＯｄ（考虑５０％）；⑤一 半的汽车活载（不计冲击力）。 ２００８年第５期 刘毅，等：基于几何控制法的箱梁短线预制拼装技术 ・５３・ ５０ ４０ ／ ４６ 【 ； ３ ３０ ，２： －，、 －－、Ｊ ２０ ～ ； ５ ｌ ｌ０ 运 、 蓄 。 一ｌ３ 】 Ｌ１ ’ ■ ｌＬ１． １ ｄ■ 一 —— ．１２ ８ ’ 一 ，｜， ５５ －Ｉ —— ＇ ５；； 唾 『 一ｌＯ ９ １ ．２ 】 １ ７ ４ 一２０ Ｉ ：ｌ２ ｛Ｏ ｌＯ ２０ ３０ ４０ ５０ ‘一一 ６０ ８Ｏ —３０ —４０ 节点编号 图２集美主桥预拱度 （８）墩身结构及基础变位； （墩身结构及基础的弹性 及非弹性压缩未纳入箱梁结构的预拱设计之中。而墩身结 构及基础的弹性压缩的预拱值应在形成永久支座的垫石时 加以考虑）。 ３制造线形 制造线形：指主梁在制造过程中零应力状态下的线 形，又称做无应力线形。基于设计线形及已确定的梁段长 度基础上，对各节点设置有限元模型计算得出的预拱度， 以此形成主梁无应力制造线形。 短线法预制梁段程序：当准备预制ｎ号梁段的时候， 先计算出ｎ—ｌ号梁段顶部６个控制点在匹配位置的坐标， 通过将ｎ号块与ｎ一１号块匹配进行浇筑之后，移走ｎ—ｌ号 块，将ｎ号块移至匹配位置，浇筑肘１号块。 图３即为梁段预制浇筑示意图，从图中可以看出，要 ｙ ｙ ，卜ｌ号块匹配位置 ｎ—ｌ号块现 ｎ号块现浇位置 图３梁段预制浇筑示意图 求出ｎ一１号块６个控制点在匹配位置的坐标值，实际上就 是要求出６个控制点在ｎ号块局部坐标（计算坐标）下的 应。该偏角修正以立面偏角为例加以说明。如图６所示， 在浇筑ｎ号块时，先将ｎ一１号块安放在匹配位置，则可看 作ｎ—ｌ号块没有转动，而是ｎ号块转动了一个角 。那么 ｎ号块ｉ端将移动至 位置。ｆ 位置即为考虑误差影响后ｎ 号块ｉ端修正后的理论位置。同理，也可对平面偏角进行 修正。 坐标值。具体计算流程如图４所示。 如图５所示，浇ｎ号块时，由于ｎ一１号块在浇筑以及 作为匹配段安放时都会误差，该误差通过几何测量结果与 理论值比较并换算后，会在平面以及立面上以偏角得以反 ・５４・ 中国港湾建设 ２０ＨＤ８年第５期 根据误差修正ｎ—ｌ号块梁段节点的整体坐标值（０号除外） ｎ号块梁段 端的理论位置修正如上描述，通常分两 步进行：首先进行平面转角的修正，然后进行里面转角的 修正；若两个转角误差过大，则采取在接下三个梁段逐步 修正的方式，以便避免相邻箱梁转角过大，造成箱梁线形 不平缓。 ４安装线形 将 ｌ号块６个控制点在现 浇位置预制坐标下的实测值 转到ｎ—ｌ号块计算坐标下 ｎ号块梁段节点在一１号计 算坐标系下的坐标值 安装线形，指桥梁在拼装过程中各新安装梁段自由端 连接形成的线形（注意由于梁段在不断安装，因此该线形 上的各点也会不断变化）。箱粱梁段在预制过程中具有足 够的精度，在安装时，一段一段拼装起来就可以满足设计 的线形要求。首先将每个梁段６个测点的在计算坐标系下 一ｌ号块６个控制点在ｎ—ｌ 号块计算坐标下的坐标值 转到ｎ号块计算坐标下 的坐标转换到整体坐标（安装线形）下，指导安装。由知 将ｎ一１号块６个控制点在ｎ号 指导预制 道了６个测点在计算局部坐标系下的坐标，由下式 块计算坐标系下的坐标值转到 预制坐标系下 实测数据卜＿———— 误差分析 得到整体坐标的计算公 图４误差修正流程图 ｛ ｝＝【兰 兰］｛ ｝｛ ｝ 一 ． 式 【】中为ｎ—ｌ号块计算坐标系相对于整体坐标系的方 图５ Ｊｌ—ｌ号块口角误差示意图 图６，Ｉ号块修正Ｊｌ一１号块口角误差示意图
