預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁施工的測控技術(shù)應(yīng)用芻議

彭孝安 朱小林

（四川路橋橋梁工程有限責(zé)任公司，成都 610071）

預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁施工的測控技術(shù)應(yīng)用芻議

彭孝安 朱小林

（四川路橋橋梁工程有限責(zé)任公司，成都 610071）

我國道路交通建設(shè)發(fā)展迅速，其中尤以橋梁的建設(shè)發(fā)展更加引人注目。預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁如今已經(jīng)成為了橋梁建設(shè)的常用模式，而施工測控又是預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁建設(shè)過程中的重點(diǎn)環(huán)節(jié)，是橋梁質(zhì)量的有效保障手段?；诖?，本文從預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁施工測控技術(shù)的基本概念入手，進(jìn)一步分析測控技術(shù)在實(shí)際橋梁中的應(yīng)用。

預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁；施工測控技術(shù)；應(yīng)用

預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁在我國發(fā)展已經(jīng)頗具規(guī)模，已經(jīng)建成的南京長江二橋、三橋以及江陰大橋等都屬于預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁。預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁一般具有跨度大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、施工工藝要求高等特點(diǎn)，在這些環(huán)節(jié)中存在許多測控技術(shù)的問題，值得深入探究。

一、預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁施工測控技術(shù)簡述

預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁就是在橋梁中的鋼筋和混凝土受到工作載荷之前，通過人工施加外力，以減小橋段內(nèi)部混凝土結(jié)構(gòu)所存在的拉應(yīng)力。使之處于壓應(yīng)力環(huán)境下，從而在受到工作載荷時(shí)，這部分壓應(yīng)力可以與工作載荷產(chǎn)生的拉應(yīng)力互相抵消。進(jìn)而避免橋段混凝土結(jié)構(gòu)過早裂縫，有效限制橋段混凝土的拉伸。

在預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁的建設(shè)過程中進(jìn)行施工測控，對于整體工程進(jìn)行有著重大意義。其一是橋梁建設(shè)施工中，設(shè)計(jì)過程較為復(fù)雜，施工環(huán)節(jié)多樣，在實(shí)際施工中往往難以達(dá)到設(shè)計(jì)要求。因此通過嚴(yán)格的測控控制，可以在最大程度上保證橋梁整體質(zhì)量；第二，在橋梁建設(shè)完成投入使用的過程中，橋梁結(jié)構(gòu)的可靠性與時(shí)效性等是關(guān)乎橋梁后期生命的重要性能，這些性能只有在施工環(huán)節(jié)進(jìn)行施工測量控制，才能在施工環(huán)節(jié)逐步解決及問題，提升性能。

預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁施工測控主要可以從兩個(gè)方面進(jìn)行。即準(zhǔn)備階段的測控和施工階段的測控。準(zhǔn)備階段的測控可以分為全面分析橋梁結(jié)構(gòu)、科學(xué)運(yùn)用線性控制技術(shù)和合理選擇橋梁形狀三步。施工階段的測控又可以分為管理控制施工人員、管理控制施工材料和管理控制施工現(xiàn)場三個(gè)步驟。概而言之，施工測控從橋梁建設(shè)的準(zhǔn)備階段就應(yīng)該形成，并且一直持續(xù)到橋梁建設(shè)工程結(jié)束，期間應(yīng)該對施工的各個(gè)環(huán)節(jié)，包括設(shè)計(jì)、人力、物資、施工等多方面因素進(jìn)行控制，如此才能有效保證橋梁的建設(shè)質(zhì)量及施工進(jìn)度。

二、預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁施工測控技術(shù)應(yīng)用分析

（一）處理分析控制網(wǎng)數(shù)據(jù)

本文以蘇通長江大橋?yàn)槔M(jìn)行分析。處理分析控制數(shù)據(jù)網(wǎng)可以分為首級平面控制網(wǎng)布網(wǎng)精度分析、選擇投影帶及投影面和確定控制網(wǎng)數(shù)據(jù)處理權(quán)值等步驟。首級平面控制網(wǎng)的精度選擇對于不同的橋梁標(biāo)準(zhǔn)是不一樣的，蘇通長江大橋控制網(wǎng)精度為相鄰點(diǎn)位誤差不超過±5mm。點(diǎn)位誤差一般由字母M表示，計(jì)算公式為：，式中m1為最弱點(diǎn)位誤差，m2為加密點(diǎn)位誤差，m3為施工放樣誤差，m4為施工誤差。投影帶及投影面的選擇，對于不同的橋梁建設(shè)也存在一定的區(qū)別，一般情況下兩者引起長度變化要控制在10-2.5cm/km范圍內(nèi)。假定地面實(shí)測到參考面的變形量為s1，則s1=-Hms/R，式中Hm為歸算邊超出參考面的平均高度，s是歸算邊長度，R是參考面的曲率半徑。根據(jù)該公式就可以計(jì)算出相應(yīng)的投影邊形變量，以下為蘇通長江大橋投影邊形變量數(shù)據(jù)表。

表1.蘇通大橋投影邊形變量數(shù)據(jù)表

由數(shù)據(jù)表可以看出，s1的值與Hm存在正比關(guān)系，隨Hm值增大而增大。

確定控制網(wǎng)數(shù)據(jù)處理權(quán)值主要有中誤差比值法定權(quán)和Helmert方差定權(quán)兩種方法。中誤差比值法定權(quán)的基本公式為：V=BX-f，式中V為高差觀測值改正數(shù)，B為平差模型矩陣系數(shù)，X為未知參數(shù)，f為平差模型常數(shù)項(xiàng)。需要注意的是，單以一種方法確定的權(quán)值可能存在偏差，因此在實(shí)際中可以分別使用兩中方法定權(quán)，進(jìn)而得出兩種方法的權(quán)值比，更正相應(yīng)誤差。

（二）橋梁基礎(chǔ)施工測量技術(shù)應(yīng)用分析

橋梁基礎(chǔ)施工測量主要包括了控制點(diǎn)加密方法及精度、鋼護(hù)筒定位監(jiān)測數(shù)據(jù)處理以及鋼吊箱沉放過程測量控制等步驟?？刂泣c(diǎn)加密方法較多，主要有角度前交法、邊長前交法、邊角前交法、邊角后交法及角度后交法等；鋼護(hù)筒是橋梁建設(shè)施工的重要環(huán)節(jié)，并且鋼護(hù)筒數(shù)量較多，直徑較大，很難測量其中心坐標(biāo)。比如蘇通長江大橋的主墩中，平均打有160根鋼護(hù)筒，每根鋼護(hù)筒的直徑達(dá)到了2.8米。因此，在測量其中心坐標(biāo)時(shí)，一般采用間接法來測量，即測定鋼護(hù)筒圓周上的點(diǎn)位，再計(jì)算中心坐標(biāo)。鋼吊箱沉放由于受到作業(yè)環(huán)境以及鋼吊箱自身因素的影響，其定位與測量都比較困難。一般定位過程可以分為測量校核吊箱沉放和微調(diào)定位兩步。其精度分析一般以公式mp2=(D2mβ

2/ρ2)+mD

2來計(jì)算，該極坐標(biāo)法測量圖如下。

要使極坐標(biāo)法的測量精度較高，首先需要測量儀器具有較高精度，其次在測量中合理控制測量距離。

（三）梁段預(yù)制形態(tài)測控

梁段預(yù)制一般有長線法和短線法兩種模式，長線法起源較早，運(yùn)用較多，相關(guān)工藝經(jīng)驗(yàn)累積豐富。而短線法發(fā)展較晚，工藝經(jīng)驗(yàn)累積尚淺，但是其成橋線形良好，質(zhì)量精度都很高，現(xiàn)在應(yīng)用比較普遍。

因此，這里主要分析短線法預(yù)制梁段的形態(tài)測控。預(yù)制節(jié)段的形態(tài)測量可以分為幾何控制過程、控制點(diǎn)及測量塔布置、局部坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換和控制點(diǎn)測量等步驟。幾何控制過程主要是改變節(jié)段幾何尺寸，以調(diào)整水平或豎向線形，澆筑出具有精確尺寸的幾何線形節(jié)段。布置控制點(diǎn)是短線法預(yù)制梁段線形控制的主要措施，一般是精確放樣梁段上六個(gè)控制點(diǎn)，因此相應(yīng)測量塔必須具有變形小、精度高以及無明顯沉降等熱點(diǎn)。下圖為測量塔布置示意圖。

圖2.預(yù)制場測量塔布置示意圖

局部坐標(biāo)系統(tǒng)是短線法預(yù)制梁段為了方便放樣所采取的模式，坐標(biāo)系統(tǒng)如下圖所示。

圖3.梁段坐標(biāo)系統(tǒng)示意圖

圖中ΔX為橫軸增量，ΔY為縱軸增量，則相應(yīng)的坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換公式為X2=Δ X-KR(e)X1，Y2=ΔY-KR(e)Y1，式中R(e)為旋轉(zhuǎn)矩陣，K為尺度系數(shù)。

控制點(diǎn)測量主要包括平面位置測控和節(jié)點(diǎn)標(biāo)高測控。平面位置測控主要是將觀測墩連線作為梁段縱軸線，當(dāng)梁段上軸線控制點(diǎn)位于縱軸線上時(shí)，則可對梁段進(jìn)行定位。節(jié)點(diǎn)標(biāo)高主要是在固定端模上設(shè)定標(biāo)高控制點(diǎn)，在對梁段各個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行精密水準(zhǔn)測量。

結(jié)束語：

預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁具有橋型設(shè)計(jì)成熟、結(jié)構(gòu)剛性好、整體配合優(yōu)良等特點(diǎn)，是橋梁建設(shè)發(fā)展的未來方向。而施工測控對于預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁而言，可以精準(zhǔn)有效地對橋梁施工中的重難點(diǎn)問題進(jìn)行測量控制，以保證橋梁整體質(zhì)量。

[1]林源.芻議大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁施工控制技術(shù)[J].商品與質(zhì)量，2014（01）

[2]王震.預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁施工測控技術(shù)應(yīng)用研究[J].知識經(jīng)濟(jì)，2009（11）

[3]何黨庫.大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁施工控制技術(shù)實(shí)際應(yīng)用研究[J].城鄉(xiāng)建設(shè)，2013（23）

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1007-6344（2016）02-0214-01