关于大跨度连续刚构桥的施工监控探讨

关于大跨度连续刚构桥的施工监控探讨

张博

葛洲坝集团试验检测有限公司湖北省宜昌市443000

摘要：大跨度连续刚构桥工程一般是运用逐段对称的悬臂式浇筑施工，其跨度越大梁体悬臂的施工挠度控制作用就越重要。如果施工人员不能在悬浇施工过程中科学地控制梁体挠度，就会造成梁体的外观质量不佳，并且导致合龙很难开展，此外，还会对穿束工作产生严重影响，提升钢束张拉的约束性，使得梁体扭矩不断增大。

关键词：大跨度连续刚构桥；施工监控

前言

大跨度连续刚构桥的施工若仍然采用有支架的施工方法，将变得非常困难甚至不可能。采用自架设悬臂施工法，要经历一个复杂的过程，在此过程中将受到许多确定和不确定因素的影响，导致桥梁结构的实际状态偏离预定目标。因此在桥梁施工过程中，必须进行监控。控制各节段的高程、轴线并监测各节段应力以确保施工安全。使成桥桥面符合理想线形，是这类桥梁监控的重要目的，施工过程及成桥状态结构应力处于安全状态是这类桥梁施工监控的重要作用。

一、监控目的

在连续刚构桥的悬浇施工过程中，随着悬浇梁段的增加，结构体系不断变化。每一梁段的增加都对现有结构的内力和线型产生一定的影响，并最终影响成桥后的结构内力和线型。因此，连续刚构桥悬浇施工过程进行施工控制的目的是：通过对关键部位和重要工序的严格监测和控制，准确给定和及时调整梁端立模标高和中线位置，优化施工方案和施工工艺，简化施工流程，确保合拢精度，消除可能对结构安全和施工安全产生影响的不利因素，使成桥后的结构线型和内力满足设计要求。设计提供的各节段主梁的施工预拱度基于规范要求来确定的设计参数，这往往与施工现场实际情况（例如混凝土材料比重、弹模，预应力钢束弹模、预应力损失，施工环境温度与设计的不同，施工时的荷载与设计考虑的差异等）存在一定的误差，这一误差往往导致设计计算与施工实际有出入。这就需要在桥梁施工过程中，运用施工控制措施通过对大跨径连续刚构桥梁进行施工控制，对施工方案的可行性作出评价，确定各施工理想状态的线形和位移，对随后施工状态的线形及位移作出预测，提供施工控制参数，使施工沿着设计的轨道进行，保证施工中的安全和结构恒载内力及结构线形符合设计要求，保证施工质量和安全。

二、大跨度连续刚构桥的施工监控

1.连续刚构桥施工中的应力监测问题。在工程中，需要在桥梁的主要位置布置测点，经过有效监测该应力，对桥梁结构中的应力设计和设计要求的满足度进行观察。如果实际应力值和理论的估计值之间差距较大，就要在第一时间深入分析其原因，同时制定有针对性的措施进行处理。相较于几何控制，结构应力是很难被监测的，一旦在监测应力的过程中发生误差，就会对桥梁结构产生严重影响，甚至严重破坏。目前应力监测一般是通过检测应变来反映，应变的检测通常采用钢弦式应力计和钢筋式应力计。钢弦式应力计由于具有性能稳定、使用简便、受温度影响小且适合于长期观测而得到广泛运用。但使用中应注意对钢弦式应力计初始值的确定，否则，应力绝对值的反映可能不真实，这一点在施工控制工作中应高度重视。

2.桥梁在施工过程中的参数识别方法。在理论分析与施工过程现场测量的基础上即可以对大桥的有关参数进行识别，为进一步校准理论计算模型和计算参数提供数据。影响主梁标高与内力的因素包括主梁节段重量、混凝土弹模、混凝土收缩徐变系数以及施工荷载等。其中混凝土弹模可以通过弹模试验获取，混凝土收缩徐变系数通过应力测试工作可以较好地识别出来，而施工荷载在进入主梁标准节段施工后基本不变，可以较容易把握。预应力张拉值的识别可以根据预应力张拉前后主梁实测应力增量来识别，剩下的主梁节段重量则由于混凝土浇筑量的精确度较难把握，需要通过理论识别获取。此外，通过灵敏度分析可以发现，主梁节段重量对主梁标高与内力的影响程度远比混凝土弹模、混凝土收缩徐变系数的影响大，因此主梁节段重量的识别就显得尤为重要。在主梁重量识别过程中综合利用主梁标高测量以及应力测量的成果。主梁重量识别方法如下：①通过理论分析获得主梁每节段施工完毕后引起的主梁前端头5个节段的标高理论增量值；②通过现场实测获得上述量值的实测增量值；③据此获得相应量值的增量偏差；④通过节段重量的影响矩阵识别出当前节段的超重；⑤主梁的平均超重可以通过对各节段的超重作平均获得；⑥利用当前各应力测量断面上下缘应力实测差值进行微调，得出较准确的主梁超重。

3.连续刚构桥施工监控中的挠度控制。在连续刚构桥的施工过程中，因为构体系当中的悬臂一直属于受力的状态，如果体系出现很大的改变，梁体受力状态会随之发生一定的改变，导致梁体高程变化。因此，在施工过程中必须设置预拱度，用来确保与梁体高程改变之后的符合度。内容主要包括挂篮体系变化的预抛高以及结构预变位等。工程施工中，如果运用的是挂篮悬臂浇筑法，就需要格外重视挂篮在箱梁中产生的变形影响。想要降低挂篮在梁体中造成的挠度影响，可以在工程进行时采用部分较轻且刚度要求和工字钢制作要求相满足的挂篮。除此之外，需要对空间当中存在的有限元杆系法选择应用，并对挂篮变形有效计算，按照该曲线利用拧紧部位的螺栓策略实施矫正，降低了桥梁当中挂篮的挠度值。

利用悬臂浇筑法施工，可通过以下方法控制箱梁高程：第一，挂篮之前对定位高程进行移动。该方面需要重视桥梁结构成型理论设计高程与施工环节预计变化值，以及活载导致的预抛高和浇筑预抛高内容，同时，还要在实际施工中，确保挂篮在前移过程中的平稳性及控制点的准确性；第二，混凝土完成浇筑工作后的控制高程，即对之前已经完成的梁段校核结构，确保有关数据与预期估算的符合度。如果发生比较大的差异，需要及时进行调整和优化，获得预期施工的高程；第三，预应力张拉后的高程。对预应力张拉进行检测后，高程目的是指，检查预应力和要求之间的符合度并进行有效调整。

4.几点看法。（1）对大跨径连续刚构桥梁进行施工控制是十分必要的。设计文件提供的预拱度一般均不能满足施工实际要求，施工控制不但能起到补充设计和辅助指导施工的作用，更重要的是能起到对影响施工目标实现的各种因素的深入研究、监测及相关问题的解决，对深刻认识大跨径连续刚构桥梁的受力特点，变形特点、提高大跨径连续刚构桥梁的设计、施工水平是十分有意义的。（2）施工监控工作应向桥梁运营阶段延伸。桥梁运营期间的应力和挠度监测能进一步检验施工控制效果，能完善和提高设计和施工控制技术水平，同时能预测和预报桥梁运营期间可能出现的病害。（3）施工控制技术有待进一步研究和完善。施工控制分析专用程序的完善有助于减少工作量及避免人为出错。在影响箱梁挠度的众多因素中，对温度因素应特别重视，徐变及温度因素影响需深入研究和进一步完善。（4）充分重视施工过程的管理。施工中应高度重视设计线形、目标线形和预拱度线形的计算，深刻体会施工各阶段箱梁受力、变形状况；认真做好监控所需的试验数据，如挂蓝变形、混凝土重度、混凝土弹模等。这些数据对准确计算、预测起到重要作用，不可忽视。同时应认真控制好箱梁截面特征参数、荷载参数等。

结束语

本次研究主要对连续刚构桥的施工监控内容作了分析，针对实际存在的问题提出策略，应给予科学的控制，为建筑工程解决质量安全做好保障，推动我国建筑行业的进一步发展。

参考文献：

[1]徐中富.桥梁施工控制技术[M].北京：人民交通出版社，2018.

[2]邵耀君.分段施工桥梁分析与控制[M].北京：人民交通出版社，2018.

[3]阮德荣.桥梁施工监测应力真值分析方法[J].重庆交通学院学报，2017，24（6）.