大跨度预应力混凝土连续梁桥施工控制

大跨度预应力混凝土连续梁桥施工控制

张瑜

张瑜

中铁十一局集团第二工程有限公司

摘要：近年来，我国城市化进程的速度不断加快，人们对建筑施工的要求不断提升，混凝土浇筑工艺也不断得到了完善，加之预应力技术和桥梁施工技术的不断发展进步，使得越来越多的大跨度桥梁开始兴建，因而预应力混凝土连续桥梁逐渐成为现实中常用的桥梁类型。本文将从大跨度预应力混凝土连续桥梁的基本内容着手，论述预应力混凝土连续桥梁施工过程的基本内容，包括影响因素、基本原则和意义等内容，最终对该施工过程的控制方法和内容进行归纳总结，以供广大建筑工作者参考借鉴。

关键词：大跨度；预应力混凝土连续梁桥；施工控制；质量安全监管

引言

在建设连续桥梁时，其结构受力的过程十分复杂，特别是大跨度预应力混凝土连续桥梁施工，因而其施工方法也多种多样，其中常用的有支架现浇、顶推施工、悬臂施工（应用最为广泛）和逐孔施工。对该施工过程进行控制就是说在施工的各个阶段，使用合理的施工控制手段对其挠度和应力进行实时跟踪监控，保证其属于最优的成桥条件，最终确保桥梁结构的质量安全。

一、预应力混凝土连续桥梁的简介

预应力混凝土连续桥梁很早就流入中国，是一种古老而又经典的梁氏结构体系，在刚兴起时的代表作品有1953年修建的胡尔姆斯大桥和1954年建造的科布伦茨大桥，而我国的早期代表作当属于1973年在北京建设的复兴门立交桥，而我国最大主跨的桥梁当属主跨为165米的长江第二大桥北汊桥（位于江苏南京）。此种桥梁在大范围内投入使用的理由基本是由它的几优点决定的，即结构刚度大、结构形变量小、动力性能佳以及受力性能好，而且施工技术较为成熟，对地形的要求不苛刻，可以充分使用混凝土材料的强度和预应力技术。除此之外，其还具有在使用过程中主梁变形挠度曲线平缓和桥面伸缩缝小的优势，因而在行车过程中较为平缓舒适。之后随着施工建造技术的不断深化，其中作为高度机械化施工方法代表的悬臂施工法得到了极大的改进和发展，并使得预应力混凝土连续桥梁的跨径得到了历史性的延生，并在40至200米的范围跨径之内获得了很大的市场空间，二结构形式也趋于多样化，其中有三跨连续、四跨连续、六跨连续，甚至多跨连续，而大部分的主跨都大于100米。

二、预应力混凝土连续桥梁施工控制的基本内容

2.1研究和开展施工控制的意义

桥梁施工控制的精髓在于选用科学合理的控制手段对正在施工的桥梁梁体结构的位移和内部作用力进行实时跟踪的监测和调整，以确保梁体数据的正常，保证各个施工环节顺利完成。根据实施工序的顺序，每个环节的施工都要通过现场测试的方法对相关数据进行采集和分析工作，最终通过误差分析得到的结果对检测的参数进行分析，必要时需要进行相应的修正，以此来保证桥梁施工的质量和安全，并使实际施工建设的结果与设计高度切合。简言之，研究和开展施工控制的意义可分为两大方面，一为确保桥梁施工的质量和安全性能（细说为桥梁的结构安全），二为确保桥梁的外观赏心悦目。

2.2影响施工控制的主要因素

在桥梁建设过程中，施工程涉及因素众多，极其复杂，因而需要对施工的各个参数和复杂因素进行较全面的了解和控制，常见的影响因素有以下几种：（1）结构参数：是结构分析的前提条件，并且直接关系着恶结构分析计算的准确性，施工过程中常见的结构参数有构建截面尺寸、材料参数、施工荷载和预加应力。（2）施工工艺：主要影响成桥结构的功能好坏，在施工过程中有影响力的因素十分复杂，有施工监测、结构计算分析模型、温度变化以及施工管理等。（3）施工控制人员：直接关系着施工控制的质量，是关在所在。

2.3基本原则

依据桥梁施工控制的本质，需要参考施工过程中结构内力和线性影响的相关因素，并对这些因素进行必要的监测和控制，以求达到桥梁结构受力和线性条件与设计要求高度耦合的目标。从这些方面出发，可以得出施工控制的基本原则：（1）受力要求：从整体而言，预应力混凝土连续桥梁结构的受力状态基本体现在主梁的结构之上，要想主梁的内力满足设计的要求，首先必须严格控制界面上下缘的正应力于误差范围之内。（2）线形要求：进行线形控制时，成桥后需要重点将主梁的标高保持在允许误差范围内。（3）调控手段：在大跨度预应力混凝土连续桥梁中，祝桥的施工方法基本都是使用悬臂浇筑法，因而在施工过程中必须严格控制立模标高，保证主梁的标高都在误差范围内，进而确保成桥为线形。此外，为了对主梁的内力和应力进行适当的调整，必须严格控制和规范预应力的张拉过程。

三、预应力混凝土连续桥梁施工的控制方法

在对大跨度桥梁施工进行施工控制时，必须按照预定的施工标高开展工作，对现场的数据进行采集和监测、识别、加工，并通过所得数据的反馈对下一环节的施工进行监测和相应的调整，概括而言就是一个“监测——识别——调整”不断循环的过程。在实际施工过程中常用的控制方法有三种，具体论述如下所示：

3.1预测控制法

在桥梁的主梁施工结束后，已浇筑的梁段标高就无法再进行修改，只能通过预应力张拉力的大小来修改主梁的标高，并通过本梁段的标高对下一梁段的标高进行调整。所以在施工过程中，为了防止梁段标高出现大范围的调整，必须做好立模标高的预测工作，确保其准确性以便达到理想的线形状态。预测控制法，也就是对每个施工环节都进行预测，并综合考虑施工过程中可能出现的各种干扰和变故，将预测与现实的误差降到最低的一种规避风险的方式。预测的过程贯穿施工的整个周期，并不断重复。在整个预测控制过程中，都可以看到其优越的性能、极佳的稳定性和复杂环境的适应能力，因而具备广阔的应用前景。而且预测控制法在使用过承重根据每次采集的数据建立模型，随着数据的更新，模型也在不断的调整和更行，因而极易适应不同环境的变化，具备极强的环境适应能力。

3.2自适应控制法

混凝土材料具有非线形性质，其预应力张拉和徐变情况在实际施工中有所差别，因而连续桥梁当中已被浇筑的梁段之中的内力和位移与实际情况存在一定偏差。当已产生的内力和位移无法改变时，可以使用自适应控制法就可以将这些结构内力的误差参数传递给下一阶段的结构分析，并不断循环，进而使计算结果不断趋近于实测值，不断提升计算模型的精度。详细而言，就是不断辨识模型参数，逐渐使模型越来越精确，无限趋近于实际情况，进而指导施工进程达到最佳的理想状态。

3.3线性回归分析法

此方法的核心在于对悬臂箱量挠度和悬臂的长度、重量的一元线性回归分析，并依照线性回归的结果归纳挠度弧形回归数字模型。此方法除了适用于预测待施工梁段挠度之外，还适用于分析箱梁挠度的变形规律。但是此方法也存在一个缺陷，那就是无法调整温度和施工导致的误差，对数据要求较高，而且就算要对误差进行调整也需要大量有规律的数据，因而得到的回归曲线的精度很难控制。

某桥梁工程的总长为1337.76米，根据实际情况将桥梁宽度设为40米，主桥为变截面无跨预应力混凝土连续箱梁桥，在参数选取方面根据实地条件对总挠度进行计算，详细的计算公式如图一所示。

图一梁体挠度计算公式（等号右边各个字母意义从左到右依次为扣除预应力损失后产生的向上的挠度、梁段自重产生的挠度、悬臂施工临时荷载产生的下挠度、混凝土的徐变系数）

四、结语

根据本文的叙述可知，对大跨度预应力混凝土连续桥梁的施工控制需要涉及的内容和因素十分广泛和复杂，不得掉以轻心，否则将会给整个桥梁施工工程带来巨大的威胁和损失。必须加紧对施工控制方法的研究，降低计算误差，提高模型计算的精度，以此来提升施工控制的时效性和准确性。

参考文献：

[1]贾朋涛，张庭杰.混凝土连续梁桥施工阶段预应力损失分析[J].河南城建学院学报，2015-10-20.

[2]孙永明，荣学亮，何晓东.混凝土连续梁桥悬浇施工控制方法研究[J].重庆交通大学学报（自然科学版），2014-11-26.

[3]李自光.大跨度预应力混凝土连续刚构桥施工控制技术研究[J].科技与企业，2015-09-06.