懸臂澆筑混凝土連續(xù)梁橋施工監(jiān)控技術(shù)分析

廖 忻 練水泉 俞 俊

(華南理工大學(xué)土木與交通學(xué)院，廣東 廣州 510000)

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懸臂澆筑混凝土連續(xù)梁橋施工監(jiān)控技術(shù)分析

廖 忻 練水泉 俞 俊

(華南理工大學(xué)土木與交通學(xué)院，廣東 廣州 510000)

針對混凝土連續(xù)梁橋懸臂澆筑施工監(jiān)控技術(shù)，對其監(jiān)控內(nèi)容及監(jiān)控方法進(jìn)行了系統(tǒng)的論述，介紹了影響監(jiān)控質(zhì)量的主要因素，確保成橋結(jié)構(gòu)的安全以及線性符合使用要求。

混凝土連續(xù)梁橋，懸臂澆筑，施工監(jiān)控

0 引言

對于大跨徑預(yù)應(yīng)力梁橋，采用架設(shè)支架的施工方式是十分困難的，因此工程中更多的會(huì)采用懸臂澆筑的施工方式，其施工過程比較復(fù)雜，施工過程中要考慮的因素也相對較多，很容易出現(xiàn)橋梁結(jié)構(gòu)的實(shí)際情況與設(shè)計(jì)設(shè)定的目標(biāo)不一致，所以，在這個(gè)過程中需要對其進(jìn)行多方面的監(jiān)控，包括有各澆筑節(jié)段的高程、軸線以及節(jié)段內(nèi)部應(yīng)力，確保成橋的結(jié)構(gòu)的安全以及線性符合使用要求。

1 懸臂澆筑連續(xù)梁橋施工監(jiān)控內(nèi)容

施工監(jiān)控過程中，針對結(jié)構(gòu)的安全和線性狀態(tài)分為三個(gè)監(jiān)控指標(biāo)，包括有橋梁各個(gè)節(jié)段的標(biāo)高、各個(gè)工況下面結(jié)構(gòu)的內(nèi)部應(yīng)力以及橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定安全。

1.1 標(biāo)高監(jiān)控

橋梁的整個(gè)線性合理是結(jié)構(gòu)安全的必要條件，是懸臂澆筑施工過程中最重要的部分，監(jiān)控過程通常會(huì)下發(fā)預(yù)拱令，其中立模標(biāo)高一般由設(shè)計(jì)標(biāo)高、預(yù)拱度、掛籃變形以及調(diào)整值相加得到，通過對比立模、澆筑、張拉預(yù)應(yīng)力、前移掛籃工況下面的澆筑節(jié)段的標(biāo)高與理論設(shè)計(jì)標(biāo)高來調(diào)整，能夠保證最終成橋的線性一方面滿足預(yù)拱度的要求，另一方面是橋梁形成的舒適的必要條件。

懸臂澆筑連續(xù)梁橋時(shí)，有很多的因素會(huì)影響標(biāo)高的觀測，因此在考慮計(jì)算標(biāo)高與實(shí)際標(biāo)高的時(shí)候，允許存在一定的合理誤差，見表1。另外，對于澆筑后、張拉后、前移掛籃所測的標(biāo)高，需要對其進(jìn)行對比分析，與計(jì)算模型中的結(jié)果相比較，如果出現(xiàn)異常，要找到其原因，常見的因素有吊帶沒有錨緊、掛籃剛度不夠、鋼束張拉不完全、掛籃分離導(dǎo)致其變形值的改變等等。對于出現(xiàn)的問題采取的措施，如果誤差不大，可以通過調(diào)節(jié)下節(jié)段的標(biāo)高來保證全橋線性的平順，可以分為一次或者兩次調(diào)整完成，防止標(biāo)高突變；對于誤差較大的情況，可以考慮鑿掉重新澆筑。

表1 懸臂澆筑橋梁線性允許偏差 mm

1.2 應(yīng)力監(jiān)控

線性標(biāo)高的監(jiān)控是主要部分，是從整體上來反映橋梁各個(gè)方面的綜合情況，而應(yīng)力監(jiān)控是輔助的觀測橋梁結(jié)構(gòu)內(nèi)部應(yīng)力的重要手段。應(yīng)力的監(jiān)控需要在澆筑節(jié)段中埋入鋼弦式傳感器來測量應(yīng)變得到應(yīng)力，因此一般選擇在比較重要的截面(跨中處，0號(hào)塊，1/4跨處)埋設(shè)傳感器，隨時(shí)測量各個(gè)工況的應(yīng)力狀態(tài)，保證施工過程中橋梁的安全，也能及時(shí)反映問題，解決問題，達(dá)到對結(jié)構(gòu)中跨、邊跨進(jìn)行合龍的目標(biāo)。

在埋設(shè)鋼弦式傳感器前需要對其進(jìn)行穩(wěn)定性的檢測，以保證埋設(shè)后得到的施工監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)具有可靠性以及準(zhǔn)確性。在埋設(shè)前讀取傳感器的初讀數(shù)，然后在懸臂體系發(fā)生任何改變的時(shí)候?qū)ζ溥M(jìn)行測讀，測讀選擇在清晨(溫度20 ℃左右)，以保證數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性。橋梁受力監(jiān)控允許誤差見表2。

表2 懸臂澆筑橋梁受力允許偏差 %

1.3 穩(wěn)定安全監(jiān)控

在懸臂澆筑預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁橋時(shí)，施工過程中存在著很多因素影響著施工平臺(tái)的穩(wěn)定安全，因此需要時(shí)刻注意施工有序安全的進(jìn)行，這樣才能使施工順利的開展，首選要確保懸臂體系的自平衡，確保對稱澆筑混凝土節(jié)段、對稱張拉預(yù)應(yīng)力和對稱前移掛籃等等；其次澆筑過程中一定按標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，確保人員的安全；然后施工參與人員要各盡其責(zé)，避免大的施工誤差，及時(shí)解決安全隱患；最后合龍的時(shí)候必須制定專用的合龍方案，確保嚴(yán)格執(zhí)行。

2 懸臂澆筑連續(xù)梁橋施工監(jiān)控基本方法

懸臂澆筑預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋的施工監(jiān)控理論已經(jīng)日益成熟，其發(fā)展過程可以分為開環(huán)、閉環(huán)和自適應(yīng)三個(gè)發(fā)展過程。

2.1 開環(huán)控制

開環(huán)控制這種監(jiān)控方法適合小跨徑的梁橋應(yīng)用，這是因?yàn)槠渌芤蛩孛鞔_簡單，同時(shí)監(jiān)控過程不需要考慮實(shí)際狀態(tài)的反饋信息，只需要按照既定的施工工藝進(jìn)行控制即可。其具體的施工過程：首先，以理論模型計(jì)算得到全橋的計(jì)算預(yù)拱度，跨中處取最大預(yù)拱度值，橋墩處取零，按照2次或者1.8次拋物線獲得各個(gè)節(jié)段處的抬高值，然后按照施工順序依次施工即可，不需要根據(jù)反饋的信息來調(diào)整抬高值，全橋合龍后，保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、強(qiáng)度、剛度以及線性滿足要求。

2.2 閉環(huán)控制

閉環(huán)控制這種監(jiān)控方法可以在受力較為復(fù)雜梁橋中使用，結(jié)合MIDAS理論模型模擬和實(shí)際狀態(tài)反饋來不斷調(diào)整線性來進(jìn)行監(jiān)控?？紤]橋梁恒載和1/2活載的組合工況得到計(jì)算預(yù)拱度值，但是實(shí)際施工當(dāng)中會(huì)有各種因素影響使其實(shí)際情況與理論情況并不一致，一旦偏差過大且不及時(shí)處理，對于整個(gè)橋梁線性的平順將造成不可挽回的重大影響，因此在施工過程中，及時(shí)的檢測偏差，并反饋到控制系統(tǒng)，然后在下一節(jié)段施工中進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，這樣可以避免出現(xiàn)線性偏差過大，內(nèi)力不合理的狀態(tài)，解決掉可以出現(xiàn)的隱患。閉環(huán)控制就是依據(jù)最優(yōu)性能原理，從當(dāng)前節(jié)段澆筑、觀測偏差到反饋、偏差處理、下階段調(diào)整形成一個(gè)閉環(huán)。

2.3 自適應(yīng)控制

自適應(yīng)控制這種監(jiān)控方法可以自行對參數(shù)進(jìn)行判斷，然后進(jìn)行預(yù)測，同時(shí)可以預(yù)先給出最佳的調(diào)整方案。在懸臂澆筑的過程中，立模、澆筑、張拉、前移掛籃是重復(fù)進(jìn)行的工況，當(dāng)某個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)偏差時(shí)，將可能引起體系偏差的參數(shù)進(jìn)行識(shí)別判斷，然后把識(shí)別的結(jié)果應(yīng)用到結(jié)構(gòu)的研究過程當(dāng)中，可以減少誤差，利用灰色理論以及卡爾曼濾波的理論方法進(jìn)行參數(shù)的識(shí)別判斷預(yù)測，這樣可以使用的模擬模型能夠不斷趨近實(shí)際的施工過程。其基本原理見圖1。

3 施工監(jiān)控的影響因素

在懸臂澆筑過程中，施工過程的監(jiān)控存在數(shù)據(jù)少、影響因素多的特點(diǎn)。所以在可能的多數(shù)因素中找到主要因素、對控制系統(tǒng)進(jìn)行參數(shù)判斷，及時(shí)進(jìn)行線性的調(diào)整是整個(gè)施工監(jiān)控的關(guān)鍵點(diǎn)所在。那么對于預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁橋來說，其主要引起線性誤差的因素包括：掛籃的變形、懸臂體系的剛度誤差、混凝土的澆筑偏差、預(yù)應(yīng)力混凝土張拉偏差、混凝土收縮徐變影響以及臨時(shí)載荷的偏差。下面將介紹幾個(gè)主要因素：

1)掛籃變形：掛籃在整個(gè)施工過程中都使用，其受力和變形影響整個(gè)施工過程，將很大程度上影響全橋的線性。掛籃的制作與設(shè)計(jì)很難一致，一般都是現(xiàn)場焊接而成，因此使用前需要對其進(jìn)行掛籃預(yù)壓實(shí)驗(yàn)，得到其變形情況，在之后的節(jié)段澆筑當(dāng)中其變形值會(huì)逐漸的變化，需要在監(jiān)控過程中識(shí)別清楚，主動(dòng)進(jìn)行標(biāo)高調(diào)整。2)結(jié)構(gòu)剛度誤差：包括截面尺寸改變以及混凝土彈性模量的改變。懸臂澆筑采用外模一般是鋼制的，不易出現(xiàn)問題，但是內(nèi)模一般為木模剛度可能不夠，變形容易發(fā)生，施工當(dāng)中需要注意；混凝土彈性模量的改變會(huì)使得當(dāng)前階段高程改變，同時(shí)會(huì)影響后面節(jié)段的高程，需要嚴(yán)格控制混凝土的加載齡期。3)混凝土澆筑誤差：混凝土在澆筑時(shí)常常會(huì)出現(xiàn)超方的現(xiàn)象，從而增大撓度，其原因主要包括脹模、混凝土容重誤差和澆筑時(shí)操作人員誤差。

4 結(jié)語

文章針對混凝土連續(xù)梁橋懸臂澆筑施工監(jiān)控技術(shù)，從監(jiān)控內(nèi)容、監(jiān)控方法以及監(jiān)控的主要影響因素進(jìn)行了系統(tǒng)的論述。監(jiān)控內(nèi)容方面，主要包括標(biāo)高監(jiān)控、應(yīng)力監(jiān)控和穩(wěn)定安全監(jiān)控等三個(gè)方面；監(jiān)控方法方面，根據(jù)發(fā)展過程可以分為開環(huán)、閉環(huán)和自適應(yīng)三個(gè)過程；影響因素方面，主要有掛籃變形、結(jié)構(gòu)剛度誤差、混凝土澆筑誤差等。本文為混凝土連續(xù)梁橋的施工監(jiān)控提供了參考依據(jù)。

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Analysis on construction monitoring technology of cantilever grouting continuous concrete beam bridge

Liao Xin Lian Shuiquan Yu Jun

(CollegeofCivil&Traffic,SouthChinaUniversityofTechnology,Guangzhou510000,China)

In light of construction monitoring technology of cantilever grouting continuous concrete beam bridge, the paper discusses its monitoring contents and monitoring methods, and introduces major factors influencing monitoring quality, so as to guarantee bridge structure safety and linear demands as well.

continuous concrete beam bridge, cantilever grouting, construction monitoring

1009-6825(2015)18-0170-02

2015-04-15

廖 忻(1989- )，男，在讀碩士; 練水泉(1989- )，男，在讀碩士； 俞 俊(1988- )，男，在讀碩士

U445

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