預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋施工控制技術(shù)分析

王高才，秦春麗

（鄭州工業(yè)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院，河南 鄭州 451100）

預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋施工控制技術(shù)分析

王高才，秦春麗

（鄭州工業(yè)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院，河南 鄭州 451100）

在當(dāng)前跨度40m-150m范圍的橋梁建設(shè)中，預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋因其具有的諸多優(yōu)點(diǎn)占據(jù)了主導(dǎo)地位.就施工難度來(lái)說(shuō)，預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋的施工難度與其橋梁跨度大小密切相關(guān).因此，在預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋施工中，開展及時(shí)有效的施工控制，對(duì)施工中出現(xiàn)的質(zhì)量和安全問(wèn)題進(jìn)行及時(shí)調(diào)整，是確保橋梁施工各項(xiàng)數(shù)據(jù)指標(biāo)符合設(shè)計(jì)要求，保證最終成橋狀態(tài)達(dá)到設(shè)計(jì)方案的標(biāo)準(zhǔn)的主要控制措施.本文寫作目的就在于對(duì)施工控制技術(shù)進(jìn)行深入探討.

預(yù)應(yīng)力混凝土施工；控制技術(shù)；連續(xù)梁橋

最近幾十年以來(lái)，隨著交通運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，橋梁工程建筑技術(shù)也得到了巨大的發(fā)展進(jìn)步.在各種各樣的橋梁建設(shè)過(guò)程中，預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋因具有諸多優(yōu)點(diǎn)得到廣泛的應(yīng)用，成為我國(guó)城市、公路、鐵路橋梁的主要類型.但是，在預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋得到廣泛應(yīng)用的同時(shí)，由于其具體施工的復(fù)雜性，對(duì)施工控制的要求越來(lái)越高，成為預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋建設(shè)中的一個(gè)主要制約因素.因此，加強(qiáng)施工控制顯得十分必要.

1 施工控制概述

1.1 任務(wù)與內(nèi)容

施工控制的任務(wù)是確保施工過(guò)程中的在建橋梁部分所產(chǎn)生的內(nèi)力變化和變形始終處在設(shè)計(jì)安全標(biāo)準(zhǔn)的范圍內(nèi)，確保完工后的成橋在線形和內(nèi)力方面均能達(dá)到設(shè)計(jì)要求.

為完成上述任務(wù)，施工控制的內(nèi)容主要集中在四個(gè)方面.

1.1.1 變形控制.在實(shí)際施工過(guò)程中，橋梁結(jié)構(gòu)發(fā)生幾何變形是一個(gè)必然現(xiàn)象，采用不同的施工方法只能是使得這種變形發(fā)生的幅度減小.由于施工過(guò)程中已完成結(jié)構(gòu)部分會(huì)受到諸多因素的影響而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)出現(xiàn)變形，實(shí)際成橋部分的結(jié)構(gòu)狀態(tài)與預(yù)期的設(shè)計(jì)狀態(tài)會(huì)出現(xiàn)偏差，這種偏差超過(guò)安全范圍會(huì)對(duì)在建橋梁的順利合攏造成負(fù)面影響，.因此，為確保橋梁能夠順利實(shí)現(xiàn)合攏，就必須要在施工過(guò)程中進(jìn)行實(shí)時(shí)的施工控制，以保證在建橋梁發(fā)生的變形處在安全標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，不至于對(duì)橋梁建成后的合攏產(chǎn)生直接的影響.一般來(lái)說(shuō)，采用懸臂澆筑施工方法的誤差限值（mm）指標(biāo)為：成橋后線形±50mm；合攏相對(duì)高差±30mm；軸線按（JTJ041—2000）中相關(guān)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行.

1.1.2 應(yīng)力控制.在施工過(guò)程中，在建橋體部分結(jié)構(gòu)的受力狀況和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)之間差異的檢測(cè)是施工控制所要解決的一個(gè)重要問(wèn)題.在施工控制中通常采取結(jié)構(gòu)應(yīng)力檢測(cè)來(lái)解決這一問(wèn)題，以將這種差別控制在安全范圍內(nèi).相對(duì)于結(jié)構(gòu)的幾何變形來(lái)說(shuō)，結(jié)構(gòu)應(yīng)力的變化危害性更大，且不易被發(fā)現(xiàn).在應(yīng)力控制方面，目前從控制項(xiàng)目和控制精度上都沒有形成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，一般是根據(jù)施工具體情況來(lái)進(jìn)行確定，目前行業(yè)內(nèi)比較通行的控制項(xiàng)目和精度主要包括：

（1）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)力和實(shí)際應(yīng)力間的誤差范圍控制在+5%.

（2）處于施工載荷條件下，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)力和實(shí)際應(yīng)力誤差適宜的范圍應(yīng)在+5%.

（3）溫度應(yīng)力，尤其是大體積的墩柱、基礎(chǔ)等.

（4）其它應(yīng)力，例如，雪荷載、風(fēng)荷載、以及基礎(chǔ)變位引起的結(jié)構(gòu)應(yīng)力.

（5）施工中除了橋體結(jié)構(gòu)的應(yīng)力外，施工所使用到的各種輔助設(shè)備系統(tǒng)，如支架等的應(yīng)力也應(yīng)該符合安全控制的標(biāo)準(zhǔn).

1.1.3 穩(wěn)定控制.毫無(wú)疑問(wèn)穩(wěn)定性是橋梁建設(shè)和運(yùn)行中備受人們關(guān)注的焦點(diǎn)問(wèn)題.當(dāng)前對(duì)橋梁穩(wěn)定性的監(jiān)測(cè)和計(jì)算主要是在成橋后的計(jì)算，缺乏施工過(guò)程中穩(wěn)定性的有效監(jiān)測(cè)手段，還沒有針對(duì)橋梁穩(wěn)定性突發(fā)問(wèn)題的快速反應(yīng)系統(tǒng).因此，要改變目前穩(wěn)定性檢測(cè)，側(cè)重于成橋后的穩(wěn)定分析計(jì)算和結(jié)構(gòu)應(yīng)力與變形相結(jié)合的綜合評(píng)定方式.

1.1.4 安全控制.安全控制是一項(xiàng)綜合性的施工控制，是施工控制的重要內(nèi)容，它立足于確保施工安全開展相關(guān)的控制.其實(shí)質(zhì)就是上文中論述的結(jié)構(gòu)應(yīng)力控制、穩(wěn)定性控制、以及變形控制的總和，在施工控制中，如果上述幾項(xiàng)控制目標(biāo)能夠順利實(shí)現(xiàn)，那么，安全控制的目標(biāo)也就能夠自然達(dá)成.在具體的施工過(guò)程中，安全控制不是一成不變的，而是根據(jù)工程建設(shè)所處的人文和自然環(huán)境的不同，采取的側(cè)重點(diǎn)不同的安全控制措施，也即是說(shuō)安全控制的重點(diǎn)應(yīng)該根據(jù)具體的施工情況來(lái)確定.

1.2 意義

預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋施工控制，作為施工的重要環(huán)節(jié)，其意義主要表現(xiàn)在：一方面，橋梁施工控制是確保施工宏觀質(zhì)量目標(biāo)的關(guān)鍵，而宏觀質(zhì)量目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)則必須要依賴于施工過(guò)程中各個(gè)環(huán)節(jié)質(zhì)量目標(biāo)控制的實(shí)現(xiàn)，因此，必須采取全過(guò)程的施工控制.另一方面，施工控制是確保施工安全重要保證.最后，橋梁施工控制不但是保證整個(gè)施工過(guò)程安全進(jìn)行的控制系統(tǒng)，同時(shí)也是橋梁建成后安全運(yùn)行的綜合監(jiān)測(cè)系統(tǒng).

2 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋施工控制技術(shù)相關(guān)問(wèn)題

2.1 控制流程

2.1.1 在不同的施工階段針對(duì)已經(jīng)完成的橋梁結(jié)構(gòu)部分產(chǎn)生的內(nèi)力變化和變形進(jìn)行監(jiān)測(cè).監(jiān)測(cè)的內(nèi)容為橋體主要截面產(chǎn)生的應(yīng)力變化、橋體結(jié)構(gòu)發(fā)生的高程變化、結(jié)構(gòu)的線形變化、以及施工采用的主要材料的實(shí)驗(yàn)結(jié)果、主要施工設(shè)備的位置和重量等.

2.1.2 評(píng)估計(jì)算參數(shù)和結(jié)構(gòu)狀態(tài).計(jì)算參數(shù)主要包括了預(yù)應(yīng)力損失、構(gòu)件日照溫差的變化范圍、以及、混凝土彈性模量的變化規(guī)律等.而對(duì)計(jì)算參數(shù)和結(jié)構(gòu)狀態(tài)的評(píng)估是針對(duì)已經(jīng)獲取的具有測(cè)量誤差的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行狀態(tài)向量的最優(yōu)評(píng)估.

2.1.3 結(jié)構(gòu)模型分析.通過(guò)結(jié)構(gòu)倒退分析法，可以計(jì)算各施工階段結(jié)構(gòu)的理想狀態(tài)目標(biāo).而通過(guò)結(jié)構(gòu)前進(jìn)分析可以對(duì)下一施工階段的內(nèi)力和標(biāo)高進(jìn)行預(yù)測(cè)值計(jì)算.

2.1.4 對(duì)各施工階段的目標(biāo)狀態(tài)和實(shí)際狀態(tài)進(jìn)行比較，如偏差超出設(shè)計(jì)范圍，則進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整.

2.1.5 按照上述流程對(duì)每個(gè)施工階段進(jìn)行監(jiān)控測(cè)量，并進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，確保施工狀態(tài)和成橋狀態(tài)接近設(shè)計(jì)目標(biāo)狀態(tài).

施工控制方法的選擇是一個(gè)受到多因素制約的過(guò)程，施工控制方法的選擇受到橋體結(jié)構(gòu)形式、具體施工環(huán)境、以及施工控制內(nèi)容等因素的影響.從目前的實(shí)際應(yīng)用來(lái)看，主要施工控制方法有預(yù)測(cè)控制法、事后控制法、最大寬容度法、自適應(yīng)控制法等.其中，預(yù)測(cè)控制法在綜合考慮橋梁結(jié)構(gòu)狀態(tài)的影響因素以及施工目標(biāo)的基礎(chǔ)上，就每個(gè)施工階段結(jié)構(gòu)形成前后的狀態(tài)進(jìn)行預(yù)測(cè)，進(jìn)而保證施工按照預(yù)期目標(biāo)開展.

2.2 結(jié)構(gòu)分析計(jì)算方法

2.2.1 前進(jìn)分析法.當(dāng)前在連續(xù)橋施工中通常是采取分階段逐段施工的方式來(lái)進(jìn)行施工的.因此，基于這種事故組織方式，為確保成橋后受力狀態(tài)計(jì)算的準(zhǔn)確，受力計(jì)算就必須要以橋體結(jié)構(gòu)的實(shí)際配筋情況和制定的施工方案為基礎(chǔ)進(jìn)行逐階段計(jì)算，進(jìn)而在各階段計(jì)算的基礎(chǔ)上，對(duì)最終成橋結(jié)構(gòu)的實(shí)際受力和變形狀況進(jìn)行準(zhǔn)確的計(jì)算.這種結(jié)構(gòu)狀態(tài)分析方法是以時(shí)間為主線，按照施工的先后順序來(lái)進(jìn)行，該法就是結(jié)構(gòu)分析計(jì)算方法中的前進(jìn)分析法.（1）確定結(jié)構(gòu)初始狀態(tài).（2）計(jì)算已澆注部分橋梁的內(nèi)力和變形.（3）在每次開展懸臂澆筑時(shí)都對(duì)橋體結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的幾何和應(yīng)力變化進(jìn)行計(jì)算，與此同時(shí)每次澆筑計(jì)算都要以上一階段所測(cè)量的結(jié)構(gòu)幾何變形為基礎(chǔ).（4）對(duì)橋梁邊跨與中跨在合攏階段時(shí)發(fā)生的結(jié)構(gòu)應(yīng)力和內(nèi)力變化進(jìn)行計(jì)算.（5）橋面鋪裝.在橋面鋪裝階段，對(duì)二期恒載作用下產(chǎn)生的機(jī)構(gòu)變形和內(nèi)力變化進(jìn)行計(jì)算.

2.2.2 倒退分析法.雖然前進(jìn)分析法可以對(duì)各施工階段的內(nèi)力進(jìn)行分析，但是由于分階段連續(xù)橋施工需要對(duì)每個(gè)階段結(jié)構(gòu)物控制點(diǎn)的預(yù)拋高和標(biāo)高有準(zhǔn)確把握，前進(jìn)分析法難以滿足這一要求.于是，人們?yōu)榻鉀Q這一問(wèn)題創(chuàng)造性地提出了倒退分析法.基本思路是：假定時(shí)刻結(jié)構(gòu)內(nèi)力分布滿足時(shí)刻的前進(jìn)分析結(jié)果，同時(shí)軸線滿足設(shè)計(jì)的線形要求.以此為初始狀態(tài)，對(duì)前進(jìn)分析的過(guò)程進(jìn)行逆向，將結(jié)構(gòu)進(jìn)行倒拆，對(duì)每次拆除一個(gè)施工階段后對(duì)剩余結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的影響進(jìn)行分析，在一個(gè)階段內(nèi)分析得出的結(jié)構(gòu)位移情況和內(nèi)力狀態(tài)就是這一施工階段的理想施工狀態(tài).而每個(gè)階段的理想施工狀態(tài)都會(huì)一定程度上控制著全橋最終的受力特征和形態(tài).

2.2.3 無(wú)應(yīng)力狀態(tài)法.該方法的基本原理是在進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析過(guò)程中，運(yùn)用構(gòu)建或單元在曲率和無(wú)應(yīng)力長(zhǎng)度這兩項(xiàng)指標(biāo)不變的特征開展結(jié)構(gòu)分析.基本思路是：假定一座已經(jīng)建成的橋梁的各單元或構(gòu)件無(wú)應(yīng)力長(zhǎng)度和曲率是不變的定值，在建成以后無(wú)論是何種受力狀態(tài)，構(gòu)件或各單元的曲率與無(wú)應(yīng)力長(zhǎng)度也不會(huì)發(fā)生改變，只是有應(yīng)力長(zhǎng)度和曲率不同而已.

2.3 主要內(nèi)容與方法

2.3.1 主要內(nèi)容.在具體的施工控制過(guò)程中，主要控制內(nèi)容為內(nèi)力和變形控制兩方面，內(nèi)力控制主要是對(duì)主梁關(guān)鍵截面應(yīng)力的控制，確保其不至于過(guò)大進(jìn)而造成破壞.變形控制則是對(duì)每一階段箱梁的橫向偏移和豎向撓度進(jìn)行控制，如果出現(xiàn)偏差較大的情況，就必須及時(shí)進(jìn)行誤差分析和調(diào)整.但是，雖然這兩項(xiàng)內(nèi)容是施工控制的主要內(nèi)容，但是在具體的施工控制中一般是遵循變形控制為主，同時(shí)兼顧內(nèi)力控制的原則對(duì)這兩項(xiàng)內(nèi)容進(jìn)行協(xié)調(diào)的.

2.3.2 施工控制的方法.雖然施工控制方法會(huì)受到實(shí)際施工方法的巨大影響，也即是說(shuō)施工控制方法要根據(jù)實(shí)際施工方法的不同采取不同控制方法，但是，無(wú)論是具體的施工方法如何，在實(shí)際操作中所有的施工控制方法都可以從如下兩個(gè)方面加以完善.首先，施工控制計(jì)算.施工文件的形成需要建立在詳細(xì)的計(jì)算基礎(chǔ)之上，施工文件制定前，需要對(duì)每個(gè)施工階段的細(xì)節(jié)進(jìn)行理論分析和計(jì)算，在結(jié)合具體施工方法進(jìn)行控制參數(shù)的數(shù)值計(jì)算后，根據(jù)據(jù)算的數(shù)值結(jié)果制定施工文件.其次，誤差分析.在實(shí)際施工中理論計(jì)算與實(shí)測(cè)值不一致的的現(xiàn)象是普遍存在的，針對(duì)這種現(xiàn)象，進(jìn)行誤差分析就十分必要.在施工控制過(guò)程中根據(jù)分析計(jì)算的結(jié)果采用合理的方法對(duì)誤差進(jìn)行調(diào)整，可以為后續(xù)各施工階段精確控制的實(shí)現(xiàn)奠定基礎(chǔ).

3 結(jié)語(yǔ)

預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋施工控制技術(shù)是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，該技術(shù)從理論上來(lái)說(shuō)無(wú)疑是成熟的.但是每座橋梁的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工組織、施工控制組織形式等都是不同的，這些因素的存在對(duì)施工控制技術(shù)相關(guān)因素會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的影響.在具體的施工控制過(guò)程中，只有根據(jù)這些實(shí)際情況，合理采用施工控制方法、確定施工控制內(nèi)容、選擇相應(yīng)的技術(shù)參數(shù)，才能確保施工控制技術(shù)的先進(jìn)性和施工控制結(jié)果的準(zhǔn)確性和有效性.發(fā)揮施工控制在確保施工安全和質(zhì)量目標(biāo)中的重要作用.

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U445.466

A

1673-260X（2016）11-0046-02

2016-06-15