連續(xù)梁懸臂施工的線性控制解析

蘇國琳

[摘 要]在大跨徑連續(xù)梁施工過程中，必須對每一施工環(huán)節(jié)的誤差進(jìn)行控制，否則隨著懸臂不斷伸長而逐漸積累，對最終大橋合攏造成困難。因此，需對連續(xù)梁懸臂施工進(jìn)行線性控制，本文以某工程為例，對此進(jìn)行了深入探究。

[關(guān)鍵詞]連續(xù)梁；懸臂施工；線性控制

中圖分類號：U445 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）16-0179-01

引言：在特大橋工程施工中，連續(xù)梁懸臂施工技術(shù)應(yīng)用非常廣泛，但其質(zhì)量控制難度較大，本文以某特大橋?yàn)槔?，對線性控制進(jìn)行了重點(diǎn)研究。

1 工程實(shí)例

某特大橋總長為1265m，第19～22孔采用連續(xù)梁，連續(xù)箱梁全長177.2m。梁體為變高度、單箱單室、變截面結(jié)構(gòu)。箱梁頂寬12m，箱梁底寬為變截面，中支點(diǎn)處為6.8m，其余按5.14～6.10m線性變化；頂板厚度除梁端附近外均為40cm；底板厚度45～150cm，按圓曲線線性變化；腹板厚度48～60～90cm，按折線變化。全梁在端支點(diǎn)、中跨中及中支點(diǎn)處共設(shè)5個(gè)橫隔板，橫隔板設(shè)有空洞，供檢查人員通過。

2 施工控制的目的及意義

在橋梁施工的過程中，對于主要工作環(huán)節(jié)和過程要進(jìn)行嚴(yán)密橋梁施工檢測，確保在絕對安全的環(huán)境下進(jìn)行施工。施工過程中根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)的實(shí)際狀態(tài)，通過各類型檢測方法和測試所取得的第一數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并給予修正，為后續(xù)橋梁施工工序提供可靠的標(biāo)高、內(nèi)力變化等數(shù)據(jù)，指導(dǎo)并檢測施工過程，確保橋梁施工的各項(xiàng)參數(shù)符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。在該大跨徑橋梁施工的過程中，一定要實(shí)時(shí)監(jiān)測、實(shí)時(shí)控制，將實(shí)際施工和設(shè)計(jì)要求之間產(chǎn)生的偏差壓縮到最小狀態(tài)。在實(shí)際測量施工過程中的各段應(yīng)力、溫度和標(biāo)高等數(shù)據(jù)后，反饋控制及自身修正運(yùn)用大量的該類型施測數(shù)據(jù)對橋梁已施工結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析、控制和預(yù)測。為了避免施工過程中可能出現(xiàn)的不安全影響、豐富橋梁設(shè)計(jì)理論、改進(jìn)施工技術(shù)和保障施工質(zhì)量，在橋梁建設(shè)時(shí)期的實(shí)時(shí)檢測是非常有必要的。

由于受到許多因素的影響，使得橋梁主體結(jié)構(gòu)在施工的過程中很容易產(chǎn)生形變，導(dǎo)致橋梁梁體結(jié)構(gòu)的實(shí)際位置（平面、高程）與預(yù)期狀態(tài)之間產(chǎn)生偏差，從而進(jìn)一步影響橋梁的合龍，即便是能夠合龍，但是橋梁線形和設(shè)計(jì)要求之間又產(chǎn)生了偏差，所以，橋梁施工監(jiān)控的主要項(xiàng)目之一就是結(jié)構(gòu)幾何線形的控制。

3 施工控制系統(tǒng)

隨著施工過程的持續(xù)進(jìn)展，本懸臂施工的橋梁結(jié)構(gòu)由于跨徑大，其各部位的荷載、環(huán)境都在不斷地發(fā)生著變化，影響其結(jié)構(gòu)內(nèi)力和線形也在發(fā)生變化。所以我們采用一些特殊方法對橋梁在施工過程中產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)變形和內(nèi)力加以控制，實(shí)時(shí)監(jiān)測施工的每一個(gè)階段，確保施工條件和施工環(huán)境的安全性，最大限度地讓成橋后的內(nèi)力和線形接近原設(shè)計(jì)要求。

大跨徑懸臂橋梁施工控制的任務(wù)主要是在橋梁施工的過程中的控制，在施工之前的控制只能是作出簡單的預(yù)測，施工中控制是為了保證隨時(shí)變化的內(nèi)力和線形變化能處于限差要求之內(nèi)，最終保證整橋的內(nèi)力和線形均符合設(shè)計(jì)要求。建筑工程的施工監(jiān)控手段在時(shí)間限度上可以劃分為施工前控制、施工中控制和施工后控制，而大跨徑橋梁施工的監(jiān)控主要針對的是施工中控制，從橋梁形變控制、內(nèi)力控制以及穩(wěn)定性控制三方面著手。針對該橋的實(shí)際情況和參數(shù)，主要控制橋梁施工過程中線形的變化，確保在施工過程中呈現(xiàn)的實(shí)際狀態(tài)和預(yù)期的狀態(tài)之間出現(xiàn)的誤差不超出限差和橋梁設(shè)計(jì)要求。

4 控制過程及實(shí)施

大跨徑橋梁結(jié)構(gòu)在懸臂施工過程中，影響橋梁線型和結(jié)構(gòu)內(nèi)力變化的因素主要有施工采用的方法和施工順序。實(shí)際施工階段，有多種因素可能會造成結(jié)構(gòu)內(nèi)力和形變與之前設(shè)計(jì)偏差較大，如上部荷載增加、溫度變化、空氣濕度變化、混凝土固化膨脹和收縮等。如混凝土的性質(zhì)變化情況是影響施工撓度的重要因素，為了提高混凝土的觀察效果，必須要在常溫下進(jìn)行觀察，避免溫度過大引起混凝土收縮變形。因此，為了確保設(shè)計(jì)、施工和經(jīng)過調(diào)整的施工過程能夠準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)，施工過程中要采用一定的方法對結(jié)構(gòu)的變形加以控制、指導(dǎo)施工，對大跨徑橋梁的每一個(gè)施工階段進(jìn)行詳細(xì)的監(jiān)測分析和施測驗(yàn)證。

針對本連續(xù)梁的結(jié)構(gòu)和工程特點(diǎn)，施工控制主要采用預(yù)測控制法。預(yù)測控制法是指在全面考慮影響橋梁結(jié)構(gòu)狀態(tài)的各種因素和施工所要達(dá)到的目標(biāo)后，對結(jié)構(gòu)的每一個(gè)施工階段形成前后的狀態(tài)進(jìn)行分析預(yù)測，使施工沿著預(yù)定的狀態(tài)進(jìn)行。主梁的施工過程遵循“施工→測量→預(yù)測→識別→調(diào)整→預(yù)報(bào)→施工”的循環(huán)過程，這是一個(gè)技術(shù)問題，也是一個(gè)系統(tǒng)工程。這其中包含兩方面工作內(nèi)容：第一、對本橋線形控制的主要部位主梁標(biāo)高進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測、采集數(shù)據(jù)；第二、通過仿真模擬計(jì)算系統(tǒng)分析已采集到的標(biāo)高數(shù)據(jù)，通過分析做出預(yù)判，為下一道施工工序提供相關(guān)參數(shù)。故精細(xì)的觀測和大量的計(jì)算分析是梁體標(biāo)高控制過程的主要工作。設(shè)計(jì)的施工過程和受力狀態(tài)在有效的控制下最終得以實(shí)現(xiàn)，達(dá)到成橋階段的控制目的。

4.1 施工控制流程

根據(jù)實(shí)際工程特點(diǎn)，特制定該連續(xù)梁懸臂施工線形控制工作的基本流程，具體如圖1所示。

4.2 梁體變形觀測

梁體施工階段控制的主要內(nèi)容為橋梁結(jié)構(gòu)幾何尺寸，由于誤差無處不在，且不能被根本消除，所以任何一個(gè)部位都不可能達(dá)到與設(shè)計(jì)尺寸完全吻合，所以要盡量減少施工結(jié)構(gòu)尺寸與設(shè)計(jì)尺寸的偏差，將出現(xiàn)的這些誤差通過技術(shù)手段降低到相關(guān)規(guī)范的限差范圍之內(nèi)。

控制成橋線形的主要依據(jù)就是擾度觀測資料。本工程中，在每個(gè)施工塊件上布設(shè)2個(gè)對稱的高程標(biāo)高觀測點(diǎn)，這樣在測量箱梁撓度的同時(shí)，也可以觀測箱梁是否發(fā)生扭轉(zhuǎn)變形。標(biāo)高控制點(diǎn)布設(shè)在距離塊件前段10cm處，采用直徑25mm的短鋼筋豎直焊接與頂板上下層鋼筋。標(biāo)高測量點(diǎn)露出箱梁混凝土表面50mm，測頭磨平并刻十字，用紅色油漆標(biāo)記。

1）測點(diǎn)布置。為了控制箱梁頂板的設(shè)計(jì)標(biāo)高而設(shè)置0號塊件高程觀測點(diǎn)，同時(shí)也作為后續(xù)各懸澆節(jié)段高程觀察的基準(zhǔn)點(diǎn)。每個(gè)0號塊件的頂板各布置7個(gè)高程觀測點(diǎn)。各懸澆節(jié)段的高程觀測點(diǎn)布置每個(gè)節(jié)段各設(shè)2個(gè)測點(diǎn)，對稱布置在懸臂板與承托的交接點(diǎn)，離塊件前端10cm處。

2）觀測時(shí)間與項(xiàng)目。撓度的觀測時(shí)間一般安排在太陽出來之前，這樣可以極大地減小氣溫對于測量帶來的精度影響。在橋梁施工的過程中，主要需要觀測以下階段：掛籃行走前后、預(yù)應(yīng)力張拉前后、混凝土澆筑前后、橋梁合龍前后、成橋前后的各項(xiàng)標(biāo)高值等。這些都是施工過程中控制的主要的數(shù)據(jù)依據(jù)來源。

3）觀測頻率。懸臂施工的連續(xù)梁，每一個(gè)塊件都包含掛籃行走、鋼筋綁扎、混凝土澆筑、預(yù)應(yīng)力張拉四道工序。這其中鋼筋綁扎所產(chǎn)生的撓度十分微小，可以不用觀測，而其他三道工序施工前后都應(yīng)進(jìn)行高程觀測。所以確定各施工塊件的觀測順序?yàn)椋孩賿旎@行走前；②掛籃行走后；③塊件混凝土澆筑前；④塊件混凝土澆筑后；⑤預(yù)應(yīng)力張拉前；⑥預(yù)應(yīng)力張拉后，共6個(gè)觀測測次。

4.3 結(jié)構(gòu)分析

結(jié)構(gòu)分析擬使用MIDAS軟件進(jìn)行。根據(jù)施工單位和設(shè)計(jì)單位提供的有關(guān)資料，由兩人獨(dú)立計(jì)算，相互復(fù)核。結(jié)構(gòu)分析方法采用正裝計(jì)算和倒裝計(jì)算相結(jié)合的方法，并根據(jù)實(shí)測數(shù)據(jù)與計(jì)算值的差異對結(jié)構(gòu)模型不斷進(jìn)行修正，以便實(shí)現(xiàn)后續(xù)施工節(jié)段預(yù)拋高值更合理的預(yù)報(bào)。

5 結(jié)束語

大跨徑預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁橋的施工監(jiān)控是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，工作量大、技術(shù)性強(qiáng)、涉及面廣，建設(shè)、設(shè)計(jì)、監(jiān)理、施工、監(jiān)控單位應(yīng)密切配合、及時(shí)溝通。連續(xù)梁施工過程中引起偏差或者誤差的因素有很多，所以控制的過程必須要有嚴(yán)密的控制程序和控制方案，確保工程施工的連續(xù)性、安全性和穩(wěn)定性。

參考文獻(xiàn)：

[1]田武平，周思鋒，詹應(yīng)超.大跨度連續(xù)梁懸臂澆筑掛籃的設(shè)計(jì)及施工，2010（8）.