大跨度預應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋施工控制的分析

【摘要】隨著我國道路網(wǎng)的逐步完善及各種高等級道路的建設(shè)，道路橋梁的設(shè)計與施工技術(shù)必然承受更大的壓力。大跨度預應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋是一種施工難度較大、施工要求極高的新型橋梁，其設(shè)計與施工技術(shù)是目前橋梁工程界亟待攻克的技術(shù)難題。本文結(jié)合工程實例，分析大跨度預應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋的施工控制。

【關(guān)鍵詞】大跨度預應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋；施工控制；自適應(yīng)控制法

大跨度預應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋是一種新型橋梁，其具有施工難度大、施工要求高、施工質(zhì)量影響因素多等特點。此類橋梁常用的施工方法包括懸臂施工法、頂推施工法、逐孔施工法，其中懸臂施工法的應(yīng)用最廣泛。懸臂施工法要求從混凝土梁橋墩頂節(jié)段向墩頂兩側(cè)逐步增加節(jié)段，其中施工機具重量與下一節(jié)段重量由已建階段承受，待各個節(jié)段皆達到設(shè)計強度以后，對節(jié)段施加預應(yīng)力，由此實現(xiàn)前后節(jié)段連為一體，之后再進行下一節(jié)段的施工。本文結(jié)合某大跨度預應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋的具體情況，對其施工控制進行分析。

一、工程概況

某大跨度預應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋采用（90+160+90）m跨度組合，其中上部結(jié)構(gòu)形式采用變截面預應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁（見圖1-1）。

如圖1-1所示，變截面預應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁為直腹單箱雙室截面，其中主跨支點與跨中梁高分別為9.5m、3.5m，此外梁高變化成1.6次拋物線；箱梁翼緣單側(cè)寬度為4m，箱梁底板與箱頂寬度分別為12.5m、20.5m，此外除中墩支點位置厚70cm以外，頂板厚度皆為35m；除邊墩支點與中墩支點附近成80cm線性變化以外，箱梁腹板厚度皆取50cm。此大跨度連續(xù)梁的變截面預應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁為三向預應(yīng)力體系。

二、某大跨度預應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋的施工控制

（一）案例分析

該大跨度預應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋的設(shè)計原打算采用懸臂澆筑施工法，即該大橋共設(shè)22個（5*200+6*300+4*350+7*400）cm懸臂節(jié)段，除合攏塊、0#、邊跨現(xiàn)澆段以外。但大橋施工因受到各種因素的影響而滯后，工程原設(shè)計必須進行調(diào)整，以確保工程如期施工完畢，具體的調(diào)整內(nèi)容包括：除合攏塊、0#、邊跨現(xiàn)澆段三者保持不變以外，對其中17個懸臂節(jié)段進行相應(yīng)地調(diào)整，即塊段調(diào)至（250+300+350+4*400+10*450）cm；但為了適應(yīng)施工工期的要求，懸臂施工到第7#以后依然采用懸臂施工法對8～10#塊進行施工，同時采用滿堂支架施工法對11～17#塊進行施工。

大跨度預應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋采用懸臂施工法進行施工，從初期施工到大橋建成，橋梁結(jié)構(gòu)的變位與內(nèi)力皆處在不斷變化的狀態(tài)。針對此現(xiàn)狀，必須對橋梁的預拱度值進行合理設(shè)置，由此確保橋梁結(jié)構(gòu)成橋線形與工程設(shè)計要求保持一致，此乃大跨度預應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋施工控制的必然要求，同時對施工過程安全性與橋梁結(jié)構(gòu)合攏施工控制皆應(yīng)被高度重視。調(diào)整工程施工工序通常會引起結(jié)構(gòu)線形與內(nèi)力發(fā)生變化，其中以基于支架施工法與懸臂施工法的橋梁施工為甚。

（二）自適應(yīng)控制

針對該大跨度預應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋的施工控制，根據(jù)自適應(yīng)方式，本文引入有限元仿真分析對橋梁結(jié)構(gòu)的線形與內(nèi)力變化予以跟蹤預測，加上掛籃變形監(jiān)測、支架沉降監(jiān)測、變形監(jiān)測、現(xiàn)場內(nèi)力監(jiān)測等措施，由此實現(xiàn)橋梁施工過程安全與結(jié)構(gòu)合攏施工順利進行，同時確保橋梁結(jié)構(gòu)成橋線形與工程設(shè)計要求一致。下文主要對基于自使用控制法的橋梁工程施工控制進行討論。

針對大跨度預應(yīng)力混凝土連續(xù)梁施工的仿真計算與分析，本文引入橋梁有限元專用程序，即橋梁博士V3.1，其中該橋梁共設(shè)100個主梁單元，32個臨時墩單元，8個掛籃單元。結(jié)合工程的具體施工工序（見表2-1），該橋梁工程共劃分成65個施工階段，具體的控制步驟為：結(jié)合該橋梁工程具體的施工工序與設(shè)計圖紙，對橋梁結(jié)構(gòu)的變形情況進行計算分析，由此獲取各個梁段的最佳預拋值?？紤]到工程實際情況與理想情況之間存有或多或少的差異，現(xiàn)結(jié)合橋梁工程施工階段各梁段的實測數(shù)據(jù)，適當調(diào)整上述計算分析，由此獲取下一梁段的預拋值。由此對多個梁段進行模擬與擬合，最終獲取的實測值與分析值大致相符，進而實現(xiàn)對大跨度預應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋結(jié)構(gòu)施工控制的目標。

三、監(jiān)控結(jié)果分析

大跨度預應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋施工的監(jiān)控通常由線形監(jiān)控與應(yīng)力監(jiān)控組成。應(yīng)力監(jiān)控要求應(yīng)力監(jiān)測斷面選為1/8L截面、主跨的跨中、支點截面、0.4L邊跨截面，其中節(jié)點截面與0.4L截面分別分布在4#塊與12#塊，以免墩頂橫隔板四周受力對應(yīng)力監(jiān)測造成干擾。線形監(jiān)控要求線形監(jiān)測測點設(shè)在各節(jié)段的端部。經(jīng)線形監(jiān)控測試結(jié)果顯示，理論預測值與實測結(jié)果基本相符，即對大跨度預應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋施工的監(jiān)測控制達到既定要求。

綜上所述，本文把支架現(xiàn)澆法與懸臂施工法相結(jié)合的施工方法引入大跨度混凝土連續(xù)梁橋施工領(lǐng)域，同時結(jié)合工程實際對部分施工工序做了相應(yīng)的更改。這樣一來，大跨度預應(yīng)力混凝土連續(xù)梁的施工控制必然面臨更大的挑戰(zhàn)?；诖耍疚囊胱赃m應(yīng)控制法。綜合上述施工方法與監(jiān)控方法，該橋梁工程如期順利完成，同時工程施工監(jiān)控也達到既定目標。