线形组合（共4篇）
线形组合 篇1
1 引言
公路是由平、纵、横三方面构成的三维空间实体[1]。在公路线形设计时, 不仅要考虑平、纵、横各自的几何特性是否满足设计要求, 还要对平、纵、横组合设计进行检验。在技术上, 控制线形的主要因素有两个, 一个是指线形在汽车行驶的力学性质和行驶轨迹要求下, 是否可以保证行车安全;另一个是指线形的工程设计是否合理, 视觉诱导是否良好, 驾乘感觉是否舒适, 排水是否顺畅。前者通过运行速度检验, 可以得到控制;后者目前还没有明确的检验方法, 本文试探讨基于平、纵、横组合的公路线形检验方法, 从而指导设计者设计出视觉诱导良好、心理感觉舒适、路面排水顺畅的公路。
2 线形几何表示方法
2.1 平面线形的表示———曲率图
通常用平面线形的曲率图表示平面线形 (如图1) 。曲率图是把平面线形进行一次微分后的图形, 用平曲线的曲率半径的倒数1/R来表示。直线在曲率图的基准线上, 圆曲线用平行于基准线的直线表示, 但在基准线的上边或下边则有区别, 在一般图面上, 从左向右方向看, 右转 (顺时针转) 的圆曲线划在上边, 左转 (逆时针转) 的划在下边, 缓和曲线用斜直线表示[2]。曲率图中的“零点”是指曲线上曲率为零的位置, 在平曲线的直缓点 (ZH) 或公切点 (GQ) 处。
一般在比例尺为1/1000的图面上描绘曲率图时, 用1cm表示曲率1/1000 (曲率半径R=1000m) 。因此半径500m的圆弧用距离基线2cm的平行于基线的直线表示, 半径2000m的圆弧用距离为0.5cm的平行直线表示。
通过曲率图可以直观的反映平曲线的曲率变化, 结合纵断面线形图, 以便于研究整体线形的构成、平面线形和纵断面线形的协调等。
2.2 纵断面线形的表示———坡度图
纵段面线形的表示常使用纵坡图 (如图2) , 是把纵段面线形作一次微分的图形, 设定基准线上的纵坡为零, 直坡段用平行于基准线的直线表示, 竖曲线用斜直线来表示。在1/1000比例尺图面上表示时, 用距离基准线5mm的线绘出1%的坡度, 通常从图面的左面向右看, 由基准线上边的线绘上坡坡度, 由基准线下边的线绘下坡坡度[2]。纵坡图中的“零点”是指纵坡变化过程中坡度为零的位置, 在竖曲线的顶部或凹部。
2.3 横坡变化的表示———超高图
公路横坡是随着平面线形的变化而不断变化的。在曲线路段, 为了抵消车辆行驶时所产生的离心力需设置超高, 在直线或者大半径曲线路段, 无需设置超高, 但为满足路面排水要求, 需设置路拱。超高图是表示公路横坡在超高与路拱间不断变化的方式图, 它是由行车道内外缘对于公路高程设计线的相对高度关系来表示的, 即以公路高程设计线为基线的行车道内外缘的纵断面图 (如图3) 。该图以超高旋转轴为横坐标, 纵坐标是相对高程, 为了使超高更加清晰, 纵坐标是夸大了的[2]。超高图中的“零点”是指公路横坡变化过程中横坡为零的位置。
3 线形设计检验
公路线形设计检验应包括行车安全性检验和工程设计合理性检验两个方面, 前者采用运行速度进行检验, 后者在《公路路线设计规范》中推荐路线透视图进行评价[3], 但在实际工作中可操作性不强。本文提出通过对照曲率图、纵坡图、超高图来检验公路平、纵、横组合设计的合理性, 以三个图各自的“零点”作为特征点进行判定。
曲率图上的“零点”和纵坡图上的“零点”处于同一位置或几乎处于同一位置视为一种不良的线形组合。如图4所示, 曲率图和纵坡图在A、B、C三个位置“零点”重合, 其中在位置B处, 平面线形的弯曲点 (曲率变化中的零点) 与纵断面线形顶部重合, 这样的线形组合不仅会造成不良的视线诱导, 还会造成局部路面排水困难;在位置A、C处, 平面线形的弯曲点与纵断面线形的凹部重合, 虽然没有视线诱导上的问题, 但排水会存在问题。这种方法利用线形图, 可以直观地查明“零点”位置是否重合、或者是否接近, 从而发现线形设计上的缺点。
若将曲率图中的“零点”与纵坡图上的“零点”交错布置, 如图5所示, 将纵断面线形的凹部或顶部布置在平面线形曲率不变区域, 遵循“平包竖”的设计原则, 则能得到理想的线形组合。
缓和曲线是公路线形的重要组成部分, 由于缓和曲线容易适应自然地形, 并能使线形在视觉上更加平顺, 因此设置尽可能长的缓和曲线是经常被采用的, 使得竖曲线经常会布设在缓和曲线上, 如图6 (a) 。在这种情况下, 曲率图与纵坡图上的“零点”虽然能交错布置, 但超高图中的“零点”与纵坡图上的“零点”也可能重合, 即, 超高过渡段中的平坡段与竖曲线凹部或顶部重合, 造成局部路段排水困难。为避免这种不良组合, 需将超高图上的“零点”与纵坡图上的“零点”位置错开设置, 一般可通过调整纵断面线形来实现, 如图6 (b) , 一方面移动竖曲线位置, 另一方面改变纵坡坡度。
4 线形修正
平、纵、横组合设计检验之后, 需对不合理的线形进行修正, 修正线形的方法有下列三种:
(1) 既修正平面线形, 也修正纵断面线形;
(2) 平面线形不变, 只修正纵断面线形;
(3) 平面线形、纵断面线形都不变, 只修正超高过渡方式。
第一种方法是在设计初期进行的, 通常与路线方案的选定相联系, 需结合地形地貌、水文地质、路线主要控制点等综合考虑。
第二种是不改变平面线形仅改变纵断面线形的方法, 在实际中, 这是最有效、最常用的线形修正方法。该方法以固定平面线形为条件, 遵守平、纵线形相协调的原则, 修正纵断面线形。一般的修正是移动竖曲线位置、调整纵坡, 或是合并相邻小竖曲线, 使之成为一个大竖曲线, 以及把竖曲线半径加大。对驾驶员的视觉诱导, 纵断面线形的好坏与否影响甚大。若将竖曲线尽可能设的大一些, 则能明显改善公路整体线形的平顺性。
修正平面线形和纵断面线形是理想的方法, 在实际工作中, 往往会遇到受地形、构造物设置等条件限制, 不能修正纵面线形的情况, 特别在施工图阶段, 工程量计算已完成才发现线形设计的不完善, 这就需要通过变化超高过渡方式来弥补线形设计的缺点。
如图7所示, 竖曲线落在缓和曲线内, 超高图的“零点”与纵坡图的“零点”重合, 这时若受条件限制无法调整平、纵线形, 则可将“零点”错开, 即使纵坡为零, 也可以争取一些横坡, 从而增大组合坡度, 减轻排水上的困难。一般情况下, 在一个超高过渡段上超高渐变率是一致的, 若在一个超高过渡段能采用不同的渐变率, 则会取得较好的效果。如图7所示, 由超高图 (1) 至超高图 (2) , 将“+3%~+2%”之间的渐变率放缓, “+2%~-2%”之间的渐变率维持不变, 从而移动超高图的“零点”位置, 与纵坡图上的“零点”位置错开, 修正路面的排水问题。
5 结论
对公路线形的几何表示方法进行了明确, 平面线形、纵断面线形分别用曲率图、纵坡图表示, 超高变化用超高图表示, 通过比较曲率图、纵断图、超高图的“零点”位置, 判定公路线形的好坏。曲率图与纵坡图的“零点”重合或较近时, 线形的视觉诱导差, 还会造成排水困难。若将“零点”交错布置, 则会得到良好的线形组合, 公路线形的平顺性、视觉诱导、排水功能都能得到改善。对照超高图与纵坡图的“零点”则能检验路面排水是否流畅, 若存在排水问题, 可通过调整纵断面线形或改变超高过渡方式来修正。
摘要：首先研究了公路线形平、纵、横几何表示方法, 在此基础上探讨基于平、纵、横组合的公路线形检验方法, 并提出线形进行修正的方法。
关键词：公路线形,曲率图,纵坡图,超高图,超高过渡方式
参考文献
[1]杨少伟.道路勘察设计[M].北京:人民交通出版社, 2004.6.
[2]大塚胜美, 木仓正美.公路线形设计[M].沈华春, 译.北京:人民交通出版社, 1981.3.
透视图分析平纵线形的组合 篇2
关键词：平纵组合,平曲线,凸、凹形竖曲线,透视图
道路设计除应考虑自然条件、汽车行驶力学的要求外, 还要把驾驶人员在心理和视觉上的反映作为重要因素来考虑。汽车在道路上快速行驶时, 驾驶员是通过视觉、运动感觉和时间变化感觉来判断线形的。该视觉印象的优劣, 除依靠设计者对三维空间的想象判断之外, 比较好的方法是利用视觉印象随时间变化的道路透视图来评价。通过透视图, 可直观地看出立体线形是否顺适, 有否易产生判断错误或茫然的地方, 路旁障碍是否有妨碍视线的地方等等。若存在上述缺陷要在设计阶段进行修改, 然后再绘出透视图分析研究, 直至满意为止。
1 平纵组合的定义
平、纵线形组合设计是指在满足汽车运动学和力学要求前提下, 研究如何满足视觉和心理方面的连续、舒适与周围环境的协调和良好的排水条件。
2 通过示例用透视图研究平纵组合
图1为用透视图研究平纵组合的山区三级路的纵断面图和平面图。如果只看一下平面图和纵断面图, 就抓住平纵线形的协调进行研究, 即使是有经验的技术人员也是很难办到的。但是利用透视图我们就可以对这条路的立体性进行一般视觉分析。
图2是在测点零, 视点定在极高的地方从上面看路线的平面线形。由于视点较高, 所以能看见很远的线形。这类透视图是属于鸟瞰图之类。
图3是把视点高降到路表面上方10m处, 图中出现了被凸形竖曲线顶部挡住而看不见的部分, 成为有多处被切断了的线形。
如果把视点降到驾驶人员眼的高度 (路表面上方1.5m) 就如图4所示, 最近的凸形竖曲线顶部前面的线形完全看不到了。所以驾驶人员对凸形竖曲线顶部往前的情况未看清楚以前会感到不安, 也许会减速。造成这种情况的原因, 是凸形竖曲线的顶部有平曲线的起点, 所以驾驶人员在接近凸形竖曲线顶部以前, 是不能看到前面的平曲线的。象这种到凸形竖曲线顶部才发现平曲线再转动方向盘的线形, 对驾驶人员来说不能事先知道在一定时间后驾驶上将要发生的变化, 所以是坏的线形。对这种情况的改进措施, 是进入凸形竖曲线顶部以前插入一大段的平面缓和曲线, 或者采用大的竖曲线, 使在进入凸形竖曲线顶部附近就能看清楚平曲线的弯曲方向。图5是改进后的线形。
图6是从图4走过约1km的透视图, 前方的线形是不顺适的, 给人以生硬的感觉。这是因为眼前的凹形竖曲线和前面的凹形竖曲线之间有一段约400m、未设竖曲线的直线坡段。这个直线坡段看起来不是直线, 好像是一个凸形竖曲线有小的起伏似的错觉。所以像这样的线形是不理想的。为了消除这种错觉, 可把这两个相邻的凹形竖曲线改成一个大的竖曲线, 或者是在它们中间不留直线坡段, 而改成大半径的复合圆。这样就能把它改进成图7那样的顺适图形。
图8是从图6走过约2km, 自凸形竖曲线顶部50m看的图。因为前面的平面线形是S形曲线, 看上去眼前的凸形竖曲线顶部和前面的凹形竖曲线的底部之间好像断了, 所以作为线形这也是不好的。从平面图和纵断面图看, 虽然竖曲线的顶部和底部是和平面线形各个圆曲线相对应的, 作为两个曲线的组合不算坏, 但是仔细察看, 因为竖曲线过小所以就把线形看成是折段的。改进这种线形的方法, 是去掉顶部和底部之间所剩下的直线坡段, 把各个竖曲线尽量加大, 使其连接起来, 那么眼前的凸形竖曲线的顶部就会降下来, 前面的凹形竖曲线的底部就会高起来, 变成图9所示那样, 即使在变动量不大的情况下, 也能把平面线形和纵断面线形完全协调起来。
由以上图形的比较可知, 透视图对分析平纵线形的组合是多么的重要。同时透视图的立体感觉好坏也可以说成是平面线形和纵断面线形相协调的技术。
3 小结
平、纵面线形是永久性的设计要素, 有必要充分加以研究;平面线形和纵面线形都不应单独设计, 而是相互补充的。因此, 设计配合的不好, 不但有碍于优点的发挥, 而且会加剧两方面的缺点。平、纵面线形的适当配合要通过对工程的研究和考虑以下的一般控制来实现:
(1) 平曲线曲率和纵坡应适当平衡。在陡坡或长坡道上设置长直线或缓曲线, 以及把急弯和平坡放在一起, 都是很差的设计。
(2) 应在视觉上能自然地引导驾驶员的视线, 并保持视觉的连续性。在视觉上能否自然地诱导视线, 是衡量平、纵线形组合的最基本问题。
(3) 注意保持平、纵线形的技术指标大小应均衡。它不仅影响线形的平顺性, 而且与工程费用相关。对纵面线形反复起伏, 在平面上却采用高标准的线形是无意义的。反之亦然。
(4) 选择组合得当的合成坡度, 以利于路线排水和行车安全。
(5) 注意与周围环境的配合。它可以减轻驾驶员的疲劳和紧张程度, 并可起到引导视线的作用。
(6) 平、纵面是公路永久性设计项目中比较重要的部分, 有必要进行彻底的研究。这方面的精心设计和很好的配合, 通常无须增加造价即能增进公路的效用、安全和路容, 有助于保持匀速行驶。
参考文献
[1]张雨化.道路勘测设计[M].北京:人民交通出版社.
[2]美国各州公路和运输工作者协会.公路与城市道路几何设计.西安:西北工业大学出版社.
[3]岩间滋、七宫大[日].透视图法在公路设计中的应用[M].北京:人民交通出版社.
线形组合 篇3
关键词：公路交通,线形组合,交通安全
0 引言
由于受视距降低、公路复杂几何线形条件等因素的影响, 驾驶员的工作负荷会出现不同程度的增加。当平曲线与凸形竖曲线相互结合时, 由于视距的降低及汽车在三维空间的行驶, 使得驾驶员的疲劳感大大增加, 并随着道路两侧平交道口的不断增多会进一步增加其工作负荷, 进而在一定程度上引发驾驶员采取不安全的操作行为, 使得道路安全水平大大降低。这种情况下, 道路平纵线形组合的合理性, 将直接影响驾驶员行车操控的安全性。为此, 公路线形设计时, 必须考虑下列情形:
1 平竖曲线的适宜组合原则
1.1 平竖曲线相互对应
在对平曲线与竖曲线进行组合时, 通常情况下需要将竖曲线包含在平曲线内, 与竖曲线相比, 平曲线要稍长一些, 这种线形布置方式称之为平曲线与竖曲线的对应。通过将平曲线与竖曲线进行对应, 一定程度上保证了视觉的连续性, 从而增强了驾驶员视觉的顺畅感。如果在平曲线的起点上设置竖曲线的顶点, 这种方式将不能正确地引导驾驶员的视线, 使得公路看起来好像断了似的, 容易导致驾驶员产生错觉, 并且这种组合方式会增加竖曲线纵断面凹部底点处排水的难度;如果将几个竖曲线设置在一个平曲线中, 易使驾驶员感觉公路好象被分成了几段, 这种现象通常是由于平曲线与竖曲线对应不当造成的。因此, 公路线形设计时, 应在平曲线两头的缓和曲线上分别设置竖曲线的起讫点, 在缓和曲线以外的直线段上及圆弧内都不应设置竖曲线的起讫点。对于平竖曲线而言, 如果半径较大, 这种情况下, 平竖曲线的位置则不受上述限制。如果平竖曲线不能较好地配合, 并且与某一限度相比, 两者的半径较小时, 这种情况下需要拉开平竖曲线之间的距离, 同时使竖曲线位于直线上。
1.2 均衡平竖曲线的大小
在对线形进行设计时, 如果平竖曲线在一起, 这种情况下需要对技术指标之间的大小进行均衡处理, 避免出现大而缓、小而急的情形。对于一个较长的平曲线而言, 如果内部竖曲线数量超过两个, 或者一个竖曲线内的平曲线超过两个, 视觉上会感觉别扭。对此, 国外相关研究资料显示:在半径方面, 如果平曲线半径小于1000m, 竖曲线半径约为平曲线半径的10~20倍, 在这种情况下便可达到均衡的目的。其协调关系如表1所示。
1.3 线形应连续、统一
对于直线或者大平曲线上纵断面线形来说, 通常情况下不得存在暗凹、驼峰、跳跃等情形, 由于视线的不连续, 易使驾驶员的视线发生中断或产生忽上忽下的感觉, 并且由于受竖向离心力等因素的影响, 驾驶员的心理易产生不适, 甚至产生操作失控而引发交通事故。在线形设计过程中, 驾驶员的视域内应避免出现反复变化的线形, 以防止驾驶员出现紧张感, 从而影响行车的安全。
1.4 线形与道路景观相协调
对于现代公路而言, 其景观设计十分重要。良好的景观设计, 通常情况下可以使公路与其周围的自然景观融为一体、相得益彰, 进而给驾乘人员一种协调感和美感。
2 设计平竖线形组合时的注意事项
2.1 避免竖曲线的顶、底部插入小半径的平曲线
对于凸形竖曲线而言, 如果顶部存在小半径的平曲线, 一方面不能对视线进行正确引导, 另一方面急转方向容易影响行车的安全。对于凹形竖曲线而言, 如果底部存在小半径的平曲线, 容易导致汽车加速并急转弯, 危及行车安全。
2.2 竖曲线顶、底部避免与反向平曲线的拐点出现重合
这类组合通常情况下会不同程度地扭曲外观, 并且竖曲线顶部与反向平曲线拐点重合将不能对视线进行正确的引导;竖曲线底部与反向平曲线拐点重合将会影响路面排水的通畅性。
2.3 长直线上避免设置陡坡或曲线长度短、半径小的凹形竖曲线
汽车长时间在长直线路面上行驶时, 驾驶员容易超速行驶, 危及行车安全;汽车在长度短、半径小的凹形竖曲线路面上行驶易使驾驶员产生错觉, 对坡底道路易造成误判, 高速行驶中的紧急制动操作对行车安全将构成严重影响。
2.4 避免小半径的竖曲线与缓和曲线的重合
在线形设计过程中, 这种组合方式对于凸形竖曲线而言视觉诱导性差;对于凹形竖曲线而言增加了路面排水的难度, 将直接影响到行车的安全性。
3 易使驾驶员产生错觉的公路线形
3.1 线形错觉
在设计公路线形时, 如果在同向曲线之间插入较短的直线段, 对于驾驶员而言, 容易在视觉上将直线和两端连接的曲线看成反向曲线, 甚至会把两个曲线看作一个曲线, 进而在一定程度上导致驾驶员出现操作的失误。
3.2 弯道错觉
车辆在实际行驶过程中, 如果弯道可见部分比较小, 那么就会增加驾驶员估算其曲率的难度[2]。当车辆在实际道路上行驶时, 对于不超过半圆的圆弧线形而言, 通常情况下总觉得它的弯度比实际弯度小;对于曲率半径相同的弯道来说, 当前方视野较为开阔时, 也会产生弯度小的错觉。这种情形, 容易导致驾驶员误判而盲目高速行驶, 从而危及行车安全。
3.3 坡道错觉
当车辆下坡行驶到坡度较缓的路段时, 随着路面倾斜度的降低, 易使驾驶员觉得下坡已完, 倘若在坡道两旁设有交通标志, 根据交通标志, 驾驶员可以克服这种错觉。否则, 驾驶员容易提速冲坡。同样, 上坡过程中随着中途坡度变缓, 易使驾驶员误认为上坡已结束而盲目换档。这些错误操作都会诱发交通事故。
4 小结
综上所述, 公路线形组合直接影响着公路交通的安全性。科学合理的公路线形, 一方面可以保证道路与周围环境的协调性、司驾人员视觉和心理方面的连续性、舒适性[3], 另一方面可以有效提高行车的安全性[4]。所以, 公路线形组合的合理性对于交通安全行车具有重要的意义。
参考文献
[1]邹健.浅谈道路线形设计对交通安全的影响及改善措施[J].公路, 2006 (6) :6.
[2]佘艳华, 苏华友.公路线形设计因素对交通安全的影响分析[J].华东科技, 2006 (10) :5.
[3]杨梅.公路线形因素对交通安全的影响分析[D].长安大学, 2009 (05) .
线形组合 篇4
1 工程概况
港珠澳大桥东起自香港大屿山石散石湾(小里程)，西止于珠海/澳门口岸人工岛(大里程)，总长约35.6 km。CB05标段浅水区非通航孔桥采用85 m连续组合梁桥，全长5 440 m，共64孔，其中九洲航道桥以东共53孔，其跨径布置为5×85+8×(6×85)=4 505 m，九洲航道桥以西共11孔，其跨径布置为6×85+5×85=935 m[2,3]。桥跨布置如图1所示。
浅水区非通航孔桥采用整墩分幅布置，桥面总宽33.1 m，两幅主梁中心距16.8 m，直线区段处桥梁中心线处梁缝宽0.5 m。主梁采用单箱单室分幅等高组合连续梁，单幅桥宽16.3 m，截面中心线处梁高4.3 m，桥面横坡2.5%。下部结构采用整体式布置，钢管复合桩基础，埋置式承台，承台和墩身均采用预制构件[2,3]。组合梁标准断面如图2所示。
2 主要施工流程
非通航孔组合梁桥位现场安装采用简支变连续[4]的施工方法，主要施工流程分为以下两步。
(1)利用“天一号”大型起吊船逐孔吊装单孔组合梁，组合梁临时支承于墩顶千斤顶(用以临时支座)，按设计完成精调，落梁于永久支座，每孔组合梁随架随焊，最终完成6孔一联或5孔一联的连续梁。以1号梁架设为例，如图3所示。
(2)通过墩顶支点顶落梁施工完成一联组合梁的体系转换。
为实现连续梁中间支点负弯矩区桥面板和钢主梁的结合，完成整联组合梁的体系转换，工程采用中间支点强迫位移法，即在连续梁中间墩墩顶用千斤顶实施支点顶升、回落。这样操作的目的是消除负弯矩区桥面板所承受的拉应力，有效阻止桥面板开裂，充分发挥组合梁的结构特性[5,6,7]。
待一联组合梁完成架设、调梁、墩顶支点对接缝焊接、支座灌浆等施工工序后，即实现简支变连续的转换，中间墩顶按设计高度起顶组合梁，依次浇筑桥面板剪力槽以及横向湿接缝混凝土，其中离墩顶左、右各约12 m处横桥向湿接缝暂不浇筑，待混凝土达到设计强度后，张拉纵向预应力，然后浇筑离墩顶左、右各约12 m处横向湿接缝，待混凝土达到规定强度后，张拉墩顶范围内桥面板剩余横向预应力，最后回落组合梁于永久支座上。重复以上步骤完成其它中间墩墩顶桥面板施工。现取首件工程第八联(192#墩～198#墩)组合梁为例，具体流程详见图4。
3 有限元计算模型的建立
浅水区非通航孔桥梁段采用Midas/Civil 2012来建立模型，该模型主梁划分为497个单元(1～497单元)，桥面板划分为277个单元(498～774单元)，横系梁划分为274个单元(775～1048单元)，桥面板与钢箱梁采用弹性连接中的刚性连接，这里弹性连接模拟的是剪力钉的作用。建模过程中考虑时间依存效应，即混凝土材料的收缩徐变，混凝土材料采用C60(JTG04)，钢箱梁采用Q345(GB03)，静力荷载包括自重、二期恒载、体系温度(整体升温、整体降温)、温度梯度、支座沉降、20年收缩徐变。在组合连续梁安装施工阶段，为了消除负弯矩区桥面板所承受的拉应力，工程采用了中间墩墩顶顶升、回落梁的施工工艺。为了模拟这个施工工艺，在组合梁桥空间有限元计算模型中采用支点处强迫位移法[8]予以实现。以中孔梁为例，计算模型如图5所示。
4 体系转换线形监测
工程采用监测组合梁顶、底板线形的方法，反应桥面板与钢主梁组合的整体性以及组合梁的结构拱度和标高。鉴于组合梁在体系转换之前，墩顶处左、右约12 m范围内的桥面板未与钢主梁组合，桥面板实测线形数据不完整，为保证组合梁顶、底板线形实测数据双重有效，重点对体系转换后的组合梁线形进行监测。
4.1 线形监测测点布置
港珠澳大桥浅水区非通航孔桥，每孔钢主梁由9～10个节段组成，钢主梁的竖曲线设置主要是通过调节钢梁各个直线节段顶底板伸缩量来实现。为改善节段间焊缝处的受力，各节段间端头焊缝在腹板和底板处错位20 cm设置，为保证线形监测测点能直观反应梁体线形，同时不受焊缝的影响，故将线形监测测点布置于每个节段端头腹板焊缝大里程一侧5 cm处。
浅水区非通航孔桥线形监测测点布置主要按照梁段的类型分为三种:首孔梁、中孔梁、末孔梁，如图6～图9所示。
由图6～图9所示，浅水区非通航孔桥首孔梁线形监测共布置10个测试断面;中孔梁线形监测共布置11个测试断面;末孔梁线形监测共布置10个测试断面。首件工程第八联为6孔一联的组合梁，共64个测试断面，按小里程→大里程顺序依次编号。每个测试断面布置5个测点，其中顶板位置(左、右翼缘板、小纵梁)布置3个测点，底板位置(内、外侧)布置2个测点。
4.2 线形实测值与理论值对比分析
组合梁经架设、焊接成联后，形成了存在负弯矩区的组合连续结构。为了消除墩顶左右12 m范围的负弯矩区桥面板承受的拉应力，使桥面板与钢主梁有效结合，本工程采用支点强迫位移法和纵向张拉预应力法予以实现，并完成体系转换。第八联组合梁体系转换完成后理论变形如图10所示。
待首件工程第八联组合梁体系转换完成之后，根据测点布置图，运用精密水准仪配铟瓦尺，按规定的二等水准测量精度要求[9]，选择在清晨或夜间温度在20℃稳定的环境下，分别对组合梁顶、底板进行线形监测，整理分析采集到的实测数据，将其与理论值进行对比，并统计偏差。顶板桥面实测标高与设计的理论标高对比见图11、图12，偏差统计见图13。底板实测预拱度[10]线形与理论值对比见图14、图15，偏差统计见图16。
由图11～图16可以看出，体系转换后的整联组合梁，无论是顶板桥面标高实测值还是底板预拱度实测值都不能与理论值完全吻合，其中顶板左、右幅桥面标高偏差在±10 mm以内的分别占61%、51%，偏差在±20 mm以内的分别占97%、93%;底板左、右幅预拱度偏差在±10 mm以内的分别占88%、98%，偏差在±20 mm以内的分别占100%、100%。从偏差范围所占比例来看，桥面板与钢主梁结合的整体性良好，但是顶板桥面标高实测值却出现部分折点和突变，造成整联线形不太平顺。结合施工现场实际情况，对线形偏差的原因主要从以下几个方面进行分析。
(1)组合梁理论的不成熟[11,12]。组合梁理论模拟偏差主要来自于剪力钉连接件的粘结滑移效应及约12 m未组合节段端头刚度突变影响;组合梁截面的变形复杂，并且不服从平截面假定;混凝土桥面板作为非匀质的材料，这些因素都会导致理论模型得到的理论线形与实测结果之间产生差异。
(2)钢主梁制造工艺不同造成偏差。因不同厂家制造工艺的不同导致钢主梁焊接收缩变形差异，一厂家的制造工艺按“板单元→制造分段→大节段→预拼装”的方式，而另一厂家制造工艺按“底板单元→腹板单元、小纵梁、空腹式隔板杆件→大节段→预拼装”的方式。因此，钢主梁因制作工艺不同将产生不同的焊接收缩变形，对后期组合梁底板预拱度造成一定的影响。
(3)墩身的沉降以及组合梁安装偏差。在施工过程中，墩身的沉降使得实测标高低于理论标高;组合梁安装产生的偏差主要来自于支座变形以及灌浆过程中的偏差，其对梁体的预拱度及标高亦将产生一定的影响，使得实测值与理论值产生偏差。
(4)混凝土桥面的不平整度。总体而言，预制混凝土桥面板已经能够达到很好的平整度要求，但由于预制板之间通过现浇的湿接缝连接，桥面上的很多测点均位于湿接缝位置处，湿接缝混凝土的浇筑质量将影响桥面板平整度。同时桥面板与钢主梁顶板叠合时，两者间设有橡胶条以及约2 cm厚的环氧砂浆层，橡胶条的不均匀压缩以及环氧砂浆层浇筑的饱和度、平整度亦会影响桥面板的标高线形。这是造成顶板桥面标高实测线形出现折点和突变的直接因素，对桥面标高偏差分布范围也产生了一定影响。
5 结语