預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁懸臂澆筑的施工控制

陳成

摘要:懸臂澆筑施工較為復(fù)雜，對(duì)工藝要求較高。本文對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁懸臂澆筑的施工控制進(jìn)行簡(jiǎn)單探討，研究分析了提高混凝土橋梁施工的相關(guān)方法。

關(guān)鍵詞:預(yù)應(yīng)力橋梁 混凝土橋梁 橋梁懸臂 懸臂澆筑 施工控制

中圖分類(lèi)號(hào)：U445 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

一、引言

我國(guó)公路和鐵路交通事業(yè)的高速發(fā)展，需要修建更多的大跨度橋梁以跨越大江，大河、海灣及深山峽谷，進(jìn)而促進(jìn)了預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋的發(fā)展，預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋的施工方法很多，其中懸臂澆筑施工法應(yīng)用最廣，這種方法的采用，必然給橋梁結(jié)構(gòu)帶來(lái)較為復(fù)雜的內(nèi)力和位移變化，為了保證橋梁施工質(zhì)量和橋梁施工安全，橋梁施工控制必不可少。

二、懸臂施工的特點(diǎn) 。

懸臂澆筑法又稱(chēng)無(wú)支架平衡伸臂法、掛籃法、吊籃法。它是以已經(jīng)完成的墩頂段(通常稱(chēng)“0號(hào)塊”)為起點(diǎn)，通過(guò)懸吊的掛籃從立模、澆筑混凝土、張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋、逐段對(duì)稱(chēng)的向兩側(cè)跨中合攏，形成整橋。懸臂澆筑預(yù)應(yīng)力混凝土橋具有如下特點(diǎn)：

(1)方便城市立交建橋、方便在河流上建橋、方便在山谷之間建橋，而且還不影響橋下交通；

(2)懸臂澆筑連續(xù)梁橋的結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)十分有利于懸臂施工，建成后的橋的結(jié)構(gòu)受力與懸臂施工時(shí)的受力十分相似；

(3)節(jié)約費(fèi)用，降低造價(jià)。因?yàn)閽旎@結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本較低，逐段澆筑混凝土不需要大型設(shè)備；

(4)加快施工進(jìn)度。每個(gè)節(jié)段施工均在掛籃內(nèi)進(jìn)行，施工較少受環(huán)境影響，可以保證施工的連續(xù)性，幾個(gè)墩同時(shí)施工，各個(gè)工作平面互不受到互相的干擾，施工速度較快，保證施工進(jìn)度；

(5)利于變高度箱梁施工。因?yàn)椴捎梅侄芜M(jìn)行施工，方便梁體設(shè)計(jì)成變高度梁，可以讓預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋的結(jié)構(gòu)布置千變?nèi)f化，能設(shè)計(jì)出各式各樣靈巧的橋。

三、懸臂澆筑預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋的主要特點(diǎn)

連續(xù)梁橋結(jié)構(gòu)體系具有變形小、結(jié)構(gòu)剛度好、行車(chē)平順舒適、伸縮縫少、養(yǎng)護(hù)簡(jiǎn)單、抗震能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。懸臂澆筑法施工預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋具有如下特點(diǎn)：

（1）預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋的結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)有利于懸臂施工，即懸臂施工時(shí)的受力與成橋后的結(jié)構(gòu)受力較為接近。施工時(shí)的預(yù)應(yīng)力筋張拉既是施工時(shí)的臨時(shí)需要，又是成橋后的結(jié)構(gòu)受力筋。

（2）作為無(wú)支架施工，有利于通航河流建橋、有利于深山峽谷之間建橋、有利于城市立交建橋，不妨礙橋下凈空，不影響橋下交通。

（3）有利于節(jié)省施工費(fèi)用，降低工程造價(jià)。因?yàn)閽焖{(lán)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，逐段澆筑混凝土無(wú)需大型吊裝設(shè)備。

（4）有利于施工作業(yè)，加快施工進(jìn)度。每個(gè)節(jié)段施工（包括立模、鋼筋綁扎、管道定位、混凝土澆筑、預(yù)應(yīng)力張拉、管道壓漿等）均在掛藍(lán)內(nèi)進(jìn)行，掛藍(lán)可設(shè)頂棚和養(yǎng)生設(shè)備，施工較少受環(huán)境影響，可以保證施工的連續(xù)性，同時(shí)每墩至少有兩個(gè)工作面平行作業(yè)，幾個(gè)墩可同時(shí)施工，各作業(yè)面互不干擾，施工速度較快，施工進(jìn)度有保證。

（5）有利于變高度箱梁施工。由于采用分段施工，便于梁體設(shè)計(jì)成變高度梁，可使預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋的結(jié)構(gòu)布置呈千姿百態(tài)，能設(shè)計(jì)出各種輕巧、飄逸、美觀(guān)的橋梁。

四、預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁懸臂澆筑的施工控制。

1. 分析橋梁結(jié)構(gòu)

計(jì)算橋梁結(jié)構(gòu)主要方法有從正裝分析法、有限元分析法，實(shí)時(shí)跟蹤分析法、倒裝分析法等方面進(jìn)行著手，相互結(jié)合。通過(guò)具體的方法來(lái)計(jì)算確定橋梁工程施工過(guò)程當(dāng)中的每個(gè)階段變形和受力的結(jié)構(gòu)，最終能夠?qū)崿F(xiàn)受力狀態(tài)與成橋線(xiàn)型均滿(mǎn)足設(shè)計(jì)規(guī)范的要求。在進(jìn)行計(jì)算仿真的時(shí)候，要準(zhǔn)確考慮到混凝土徐變、收縮效應(yīng)?；炷恋男熳儭⑹湛s效應(yīng)要3年左右的時(shí)間才能夠完成，所以分析要從初始狀態(tài)施工開(kāi)始進(jìn)行分階段的計(jì)算直到成橋后1000天，為了保證橋梁施工各個(gè)階段的橋面標(biāo)高和預(yù)留撓度狀態(tài)過(guò)程成曲線(xiàn)形，需要依據(jù)橋梁上面的設(shè)計(jì)曲線(xiàn)自成橋之后l000天按照和前進(jìn)分析完全相反的過(guò)程來(lái)進(jìn)行倒退分析。在進(jìn)行控制的過(guò)程當(dāng)中一定分析主梁節(jié)段的實(shí)際施工高程和控制高程的誤差，調(diào)整修正計(jì)算模型和計(jì)算參數(shù)。

2.0號(hào)段施工 。

在墩身施工完畢后應(yīng)在矩形空心墩墩壁問(wèn)底托采用一定厚度鋼板，各鋼板的橫向距離一定，后將橫擔(dān)工字鋼縱向鋪設(shè)在鋼板上，也間隔一定距離，之后則安裝木排架并在其上鋪設(shè)底模；待支架拼裝好后應(yīng)用水箱和砂帶實(shí)施預(yù)壓，預(yù)壓荷載應(yīng)結(jié)合該段混凝土自重等確定；由于大多0號(hào)段內(nèi)鋼筋或管道密集，因而應(yīng)采用定位鋼筋網(wǎng)片對(duì)其進(jìn)行固定，并應(yīng)牢固焊接定位鋼筋網(wǎng)片以免管道位置移動(dòng)；若鋼筋骨架同預(yù)應(yīng)力管線(xiàn)發(fā)生沖突則應(yīng)適當(dāng)移動(dòng)鋼筋位置而避免移動(dòng)管道，并在后期完成混凝土澆筑后應(yīng)采用高壓水對(duì)管道進(jìn)行沖洗，并應(yīng)在箱梁腹板內(nèi)側(cè)面設(shè)置預(yù)應(yīng)力壓漿孔，澆筑0號(hào)段混凝土?xí)r應(yīng)在內(nèi)模上預(yù)留搗固孔和混凝土側(cè)窗以降低澆筑時(shí)混凝土下落高度過(guò)高對(duì)管線(xiàn)造成過(guò)度沖擊并導(dǎo)致混凝土離析，同時(shí)可避免振搗棒猛烈撞擊管線(xiàn)，當(dāng)澆筑時(shí)混凝土至預(yù)留孔后則應(yīng)將側(cè)窗封閉并加固。

3. 合攏段施工 。

合攏是懸臂澆筑施工體系轉(zhuǎn)換的重要環(huán)節(jié),合攏施工必須滿(mǎn)足受力狀態(tài)的設(shè)計(jì)要求和保持梁體線(xiàn)型,控制合攏段的施工誤差。合攏梁段兩端懸臂受溫度變化影響可能產(chǎn)生縱向伸縮使合攏口間距變化,從而導(dǎo)致合攏梁段混凝土凝固過(guò)程中受到張拉或壓縮的超應(yīng)力影響而產(chǎn)生裂縫。需將合攏一側(cè)墩的臨時(shí)錨固改成活動(dòng)支座,以減少影響。同時(shí),在澆筑合攏混凝土前應(yīng)將兩端懸臂臨時(shí)連接,臨時(shí)形成剛性連接,保護(hù)合攏段混凝土完整,一直到合攏段混凝土養(yǎng)護(hù)到一定強(qiáng)度并施加預(yù)應(yīng)力與懸臂形成整體。

4.BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)主梁預(yù)拱度

三層BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)有著導(dǎo)師學(xué)習(xí)的網(wǎng)絡(luò)，它的學(xué)習(xí)過(guò)程是由反向傳播和正向傳播所組成的。在正向傳播的過(guò)程當(dāng)中，訓(xùn)練樣本由輸入層經(jīng)過(guò)單元層處理之后再傳向輸出層，每一層的神經(jīng)元狀態(tài)只會(huì)影響到下一層神經(jīng)元的狀態(tài)。輸出層的輸出值和目標(biāo)值之間產(chǎn)生的誤差也會(huì)經(jīng)過(guò)誤差來(lái)進(jìn)行反向傳播，按照梯度下降法來(lái)調(diào)整各個(gè)層面之間的閥值和連接權(quán)值，從而使誤差函數(shù)達(dá)到最小值，在最后由本網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行新問(wèn)題的檢驗(yàn)、預(yù)測(cè)與求解。

最近幾年，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逐漸廣泛應(yīng)用在土木工程的領(lǐng)域，例如識(shí)別結(jié)構(gòu)損傷、分析結(jié)構(gòu)的可靠度、交通工程、道路工程等等各個(gè)方面。而針對(duì)采取對(duì)稱(chēng)懸臂澆筑施工這種具有共性的橋梁，通常可以將BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于預(yù)測(cè)主梁預(yù)拱度。在預(yù)測(cè)實(shí)際產(chǎn)生的橋梁表面標(biāo)高偏差時(shí)可以采取：節(jié)段自重、時(shí)間、混凝土彈性摸量、測(cè)試溫度、有效預(yù)加力、張拉后理論撓度值、截面至T型結(jié)構(gòu)中心的距離來(lái)作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入變量，實(shí)測(cè)撓度為樣本的期望輸出值。從而構(gòu)造出一個(gè)BP網(wǎng)絡(luò)模型，通過(guò)進(jìn)行樣本的統(tǒng)一歸化處理、分析訓(xùn)練誤差、BP網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練、仿真輸出等環(huán)節(jié)獲得主梁任意節(jié)段的標(biāo)高偏差的預(yù)測(cè)值。

運(yùn)用上述方法來(lái)預(yù)測(cè)主梁的預(yù)拱度，不僅克服了灰色理論輸入?yún)?shù)十分單一的缺點(diǎn)，而且還改進(jìn)了卡爾曼濾波法中只能考慮輸入值與輸出值之間的線(xiàn)性關(guān)系的缺點(diǎn)，最終建立了網(wǎng)絡(luò)輸入、變量輸出之間的非線(xiàn)性、多參數(shù)的映射關(guān)系。

五、結(jié)束語(yǔ)。

懸臂施工的受力較接近于成橋后的結(jié)構(gòu)受力。預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋的主要斷面形式是箱形截面。懸臂澆筑預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋作為無(wú)支架施工有利于通航河流建橋、城市立交建橋和深山峽谷建橋。

參考文獻(xiàn)：

[1]周敉,宋一凡,趙小星等.預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁懸臂澆筑的施工控制[J].長(zhǎng)安大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）,2005,25(6):43-48.

[2]趙玉敏.預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁懸臂澆筑的施工控制[J].中華民居,2013,(3):283-284.

[3]張?jiān)鱿?朱文才.預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁懸臂澆筑的施工控制[J].城市建設(shè)理論研究（電子版）,2012,(33).

[4]杜曉冬.大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋長(zhǎng)期撓度分析及施工控制實(shí)踐[D].長(zhǎng)安大學(xué),2011

[5]杜斌,向天宇,趙人達(dá)等.大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土曲線(xiàn)連續(xù)剛構(gòu)橋施工控制方法研究[J].貴州工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）,2008,37(3):161-164.

[6]陳虎成.懸臂澆筑預(yù)應(yīng)力砼橋梁基于可靠度思想的施工誤差控制分析[D].同濟(jì)大學(xué),2004.