淺議預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋施工控制

【摘 要】預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋具有結(jié)構(gòu)自重小，跨度大的特點(diǎn)，所以，已經(jīng)被廣泛的運(yùn)用于公路，鐵路及城市立交等大型工程當(dāng)中。預(yù)應(yīng)力作為預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋的主要受力體系，關(guān)系到橋梁的使用安全及使用壽命。文章結(jié)合橋梁施工控制需要，探討了大跨度連續(xù)梁橋施工控制的理論方法及監(jiān)控工作流程，為連續(xù)梁施工控制提供一些經(jīng)驗(yàn)，保證工程的順利進(jìn)行。

【關(guān)鍵詞】預(yù)應(yīng)力混凝土；連續(xù)梁橋；控制

橋梁施工控制是以現(xiàn)代控制論為理論基礎(chǔ)，為滿足現(xiàn)代橋梁建設(shè)需要而發(fā)展起來(lái)的。為保證大橋的順利合龍、整體線形以及成橋內(nèi)力滿足設(shè)計(jì)要求，必須做好施工控制工作。在近幾年，預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋得到了廣泛的應(yīng)用，對(duì)其進(jìn)行施工控制的研究也具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋施工控制的原理

連續(xù)梁橋是超靜定結(jié)構(gòu)，成橋后理想的幾何線形和合理的內(nèi)力狀態(tài)不僅與設(shè)計(jì)有關(guān)，還依賴于科學(xué)合理的施工方法，尤其依賴施工過(guò)程中對(duì)高程、應(yīng)力的正確控制。對(duì)于懸臂澆筑施工的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋來(lái)說(shuō)，施工控制就是根據(jù)施工監(jiān)控所得的結(jié)構(gòu)參數(shù)真實(shí)值進(jìn)行施工階段計(jì)算，確定每個(gè)懸臂澆筑階段的立模標(biāo)高并在施工過(guò)程中根據(jù)施工監(jiān)測(cè)的成果對(duì)誤差進(jìn)行分析、預(yù)測(cè)和對(duì)下一立模標(biāo)高進(jìn)行調(diào)整，以此來(lái)保證成橋后橋面線形、合龍段兩懸臂標(biāo)高的相對(duì)偏差不大于規(guī)定值，結(jié)構(gòu)內(nèi)力狀態(tài)符合設(shè)計(jì)要求。

2 當(dāng)前預(yù)應(yīng)力現(xiàn)澆連續(xù)梁橋常見(jiàn)的施工方法

2.1 就地澆筑施工

就地澆筑施工是一種古老的施工方法，它是在支架上安裝模板、綁扎及安裝鋼筋骨架、預(yù)留孔道、并在現(xiàn)場(chǎng)澆筑混凝土與施加預(yù)應(yīng)力的施工方法。由于施工需用大量的模板支架，一般僅在小跨徑橋或交通不便的邊遠(yuǎn)地區(qū)采用。隨著橋梁結(jié)構(gòu)型式的發(fā)展，出現(xiàn)了一些變寬的異型橋跨、彎橋等復(fù)雜的混凝土結(jié)構(gòu)，又由于近年來(lái)臨時(shí)鋼構(gòu)件和萬(wàn)能桿件系統(tǒng)的大量應(yīng)用，在其他施工方法都比較困難或經(jīng)過(guò)比較施工方便、費(fèi)用較低時(shí)，也有在中、大橋梁中采用就地澆筑的施工方法。

2.2 懸臂施工

懸臂施工法是在已建成的橋墩上，沿橋梁跨徑方向?qū)ΨQ逐段施工的方法。它不僅在施工期間不影響橋下通航或行車，同時(shí)密切配合設(shè)計(jì)和施工的要求，充分利用了預(yù)應(yīng)力混凝土承受負(fù)彎矩能力強(qiáng)的特點(diǎn)，將跨中正彎矩轉(zhuǎn)移為支點(diǎn)負(fù)彎矩，提高了橋梁的跨越能力。采用懸臂施工時(shí)，結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)呈T型剛構(gòu)，邊跨合攏就位、更換支座后呈單懸臂梁，跨中合攏后呈連續(xù)梁的受力狀態(tài)。結(jié)構(gòu)上的預(yù)應(yīng)力配置必須與施工受力相一致。

2.3 逐孔施土

逐孔施工法從橋梁一端開(kāi)始，采用一套施工設(shè)備或1、2孔施工支架逐孔施工，周期循環(huán)，直到全部完成。它使施工單一標(biāo)準(zhǔn)化、工作周期化，并最大程度地減少了工費(fèi)比例，降低了工程造價(jià)。逐孔施工的體系轉(zhuǎn)換有三種：由簡(jiǎn)支梁狀態(tài)轉(zhuǎn)換為連續(xù)狀態(tài)，由懸臂梁轉(zhuǎn)換為連續(xù)梁以及由少跨連續(xù)梁逐孔伸延轉(zhuǎn)換為所要求的體系。在體系轉(zhuǎn)換中，不同的轉(zhuǎn)換途徑將得到不同的內(nèi)力疊加過(guò)程，而最終的恒載內(nèi)力將向著現(xiàn)澆連續(xù)梁橋按照全聯(lián)一次完成的恒載內(nèi)力靠近。

3 預(yù)應(yīng)力現(xiàn)澆連續(xù)梁橋施工控制的原則

橋梁施工控制的實(shí)質(zhì)就是使施工按照預(yù)定的理想狀態(tài)順利推進(jìn)。但實(shí)際上不論是理論分析得到的理想狀態(tài)，還是實(shí)際施工都存在誤差，因此施工控制的核心任務(wù)就是對(duì)各種誤差進(jìn)行分析、識(shí)別、調(diào)整，從而對(duì)結(jié)構(gòu)未來(lái)狀態(tài)作出預(yù)測(cè)。

3.1 施工控制技術(shù)

1）參數(shù)識(shí)別。參數(shù)識(shí)別就是在施工過(guò)程中對(duì)設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行修正。具體可分為兩步：第一步是對(duì)可直接測(cè)試的參數(shù)如箱梁的截面尺寸、掛籃的撓度、立模標(biāo)高、實(shí)際工況等在每段箱梁施工前進(jìn)行測(cè)試，以提前獲得一組較接近實(shí)際情況的結(jié)構(gòu)參數(shù)，從而對(duì)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行修正，為計(jì)算出更為接近實(shí)際情況的設(shè)計(jì)理想狀態(tài)數(shù)據(jù)提供條件；第二步是對(duì)難以用儀器直接進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試的參數(shù)，可根據(jù)施工過(guò)程中結(jié)構(gòu)行為變化如梁段標(biāo)高的變化量來(lái)進(jìn)行參數(shù)識(shí)別。

2）預(yù)測(cè)與控制。根據(jù)目前結(jié)構(gòu)的實(shí)測(cè)參數(shù)及識(shí)別參數(shù)預(yù)測(cè)未來(lái)施工梁段的相應(yīng)參數(shù)，并根據(jù)這些參數(shù)的變化分析結(jié)構(gòu)線型和內(nèi)力的變化。建立完善、精確的觀測(cè)系統(tǒng)，正確、合理的結(jié)構(gòu)分析系統(tǒng)及反饋控制分析系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)結(jié)構(gòu)行為的預(yù)測(cè)與控制。

3）觀測(cè)系統(tǒng)。觀測(cè)系統(tǒng)就是對(duì)結(jié)構(gòu)行為進(jìn)行測(cè)量和測(cè)試的系統(tǒng)，觀測(cè)包括兩個(gè)方面：一是測(cè)量結(jié)構(gòu)位置和變化，如箱梁的標(biāo)高和平面坐標(biāo)，墩身的偏位等；二是通過(guò)預(yù)埋元件測(cè)試結(jié)構(gòu)的內(nèi)力，如硅、預(yù)應(yīng)力筋的應(yīng)力等。這不但為施工提供有關(guān)數(shù)據(jù)，也為結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)分析提供實(shí)際數(shù)據(jù)，使控制更為有效。

3.2 施工監(jiān)測(cè)

用精密水準(zhǔn)儀測(cè)量主梁在每個(gè)工況下的撓度，并與理論值進(jìn)行對(duì)比。每個(gè)懸臂澆筑梁段的前端頂面作為主梁標(biāo)高控制測(cè)點(diǎn)，在斷面上布三個(gè)點(diǎn)，分別布置在梁段前端頂面的兩側(cè)和斷面中心處，距箱梁最前沿約10cm的距離。硅達(dá)到強(qiáng)度前，該測(cè)點(diǎn)臨時(shí)布置在掛籃模板相應(yīng)位置處，并在梁頂測(cè)點(diǎn)外預(yù)埋好測(cè)點(diǎn)標(biāo)志，測(cè)定該測(cè)點(diǎn)標(biāo)志與掛籃上臨時(shí)測(cè)點(diǎn)間的高差，待硅達(dá)到一定強(qiáng)度后，以后的測(cè)量就全部轉(zhuǎn)移至梁頂測(cè)點(diǎn)上。掛籃上的臨時(shí)測(cè)點(diǎn)也是確定立模標(biāo)高的測(cè)點(diǎn)。斷面中心測(cè)點(diǎn)同時(shí)也作為主梁軸線偏位的測(cè)點(diǎn)。

4 結(jié)語(yǔ)

目前，預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋一般采用懸臂法施工，為了確保橋梁施工過(guò)程中的安全、使成橋后的結(jié)構(gòu)線形及應(yīng)力符合設(shè)計(jì)要求以及連續(xù)梁橋結(jié)構(gòu)在營(yíng)運(yùn)階段的安全，對(duì)橋梁的施工控制技術(shù)研究是很有必要的。認(rèn)真的總結(jié)施工中存在的問(wèn)題，不斷完善預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋的施工控制措施，是具有一定的工程實(shí)用價(jià)值的。

參考文獻(xiàn)：

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（3）根據(jù)測(cè)出的各控制點(diǎn)各階段的標(biāo)高，計(jì)算托架系統(tǒng)彈性變化值及非彈性變形值：

彈性變形值f1=H3—H2，非彈性變形值f2=H1—H3

0#、1（1’）#塊段施工立?？刂茦?biāo)高由設(shè)計(jì)標(biāo)高H0及預(yù)拱度組成，其中預(yù)拱度值與下列幾項(xiàng)有關(guān)：

f1：支架彈性變形值

f2：支架非彈性變形值

f3：節(jié)段張拉后的預(yù)拱度值

f4：各懸澆節(jié)段的自重引起0#塊的下?lián)现?/p>

最后確定0#、1（1’）#塊段模板系統(tǒng)施工控制標(biāo)高為：

H=H0+f1+f2-f3+f4

（4）0#、1（1’）#塊段在卸載后重新調(diào)整模板標(biāo)高時(shí)，由于非彈性變形已經(jīng)消除，因此控制標(biāo)高

H’=H0+f1-f3+f4

4.4 預(yù)壓結(jié)果分析

根據(jù)測(cè)點(diǎn)觀測(cè)情況分析，所測(cè)的數(shù)據(jù)較為均勻，未產(chǎn)生壓載數(shù)據(jù)前后斷面不均現(xiàn)象，說(shuō)明數(shù)據(jù)還是可靠的，且測(cè)量的彈性變形經(jīng)對(duì)比以往工程，也符合以往類似塊件的施工經(jīng)驗(yàn)值。

5 結(jié)語(yǔ)

在連續(xù)剛構(gòu)橋梁主墩上部箱梁0#塊段或1-0-1’#塊段施工成熟方法中，通常采用托架法施工，采用堆載法對(duì)托架進(jìn)行預(yù)壓，以便檢驗(yàn)托架的受力性能和安全性，消除非彈性變形、測(cè)量彈性變形量。堆載法預(yù)壓托架優(yōu)點(diǎn)為模擬受力情況較為準(zhǔn)確，但存在需要耗費(fèi)材料多、加載時(shí)間長(zhǎng)、加載噸位難以精確控制、施工安全風(fēng)險(xiǎn)高等問(wèn)題。為了克服堆載法的缺點(diǎn)，紫陽(yáng)港漢江大橋連續(xù)剛構(gòu)在1-0-1’#塊段托架預(yù)壓采用千斤頂反力預(yù)應(yīng)力施載法，將面荷載模擬成等效的多點(diǎn)集中荷載，采用此方法有材料用量少、受力明確且容易控制、預(yù)壓時(shí)間短、施工方便、 費(fèi)用節(jié)省等優(yōu)點(diǎn)。