向陽(yáng)特大橋施工監(jiān)控方法

摘 要：本文以向陽(yáng)特大橋施工監(jiān)控為工程背景，通過(guò)對(duì)已完成的工程狀態(tài)和施工過(guò)程的監(jiān)測(cè)，收集控制參數(shù)，分析施工中產(chǎn)生的誤差，通過(guò)理論計(jì)算和實(shí)測(cè)結(jié)果的比較分析、誤差調(diào)整，預(yù)測(cè)后續(xù)施工過(guò)程的結(jié)構(gòu)形狀，提出后續(xù)施工過(guò)程應(yīng)采取的技術(shù)措施，調(diào)整必要的施工工藝和技術(shù)方案，使成橋后結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和線(xiàn)形處于有效的控制之中。

關(guān)鍵詞：連續(xù)梁橋施工監(jiān)控應(yīng)力監(jiān)測(cè)線(xiàn)形控制

一、工程概況

向陽(yáng)特大橋位于四川省北川縣安昌鎮(zhèn)，是XX至XX高速公路跨越小河溝的一座特大橋。主橋平面位于半徑為1500米的圓曲線(xiàn)上，小河溝不通航，橋高不受設(shè)計(jì)洪水位控制，由路線(xiàn)標(biāo)高決定，橋面至溝底水面約115m。向陽(yáng)特大橋跨徑組合右幅為（2x40m）簡(jiǎn)支T梁+（95m+180m+95m）連續(xù)剛構(gòu)+（6x40m）簡(jiǎn)支T梁，橋梁全長(zhǎng)707m.；左幅為（2x40m）簡(jiǎn)支T梁+（95m+180m+95m）連續(xù)剛構(gòu)+（5x40m）簡(jiǎn)支T梁，橋梁全長(zhǎng)667m.。

二、監(jiān)控目標(biāo)

通過(guò)對(duì)橋梁施工中的結(jié)構(gòu)標(biāo)高，關(guān)鍵截面溫度、應(yīng)力進(jìn)行跟蹤測(cè)量，對(duì)施工支架等進(jìn)行復(fù)核計(jì)算，掌握施工中結(jié)構(gòu)受力情況，對(duì)事故起到預(yù)警作用，以保證施工過(guò)程中的安全。本監(jiān)控最終目標(biāo)是使成橋后的線(xiàn)形與設(shè)計(jì)線(xiàn)形在各測(cè)點(diǎn)的誤差均控制在規(guī)范規(guī)定和設(shè)計(jì)要求的范圍之內(nèi)。

三、監(jiān)控方法

目前同濟(jì)大學(xué)橋梁工程系經(jīng)過(guò)多年的施工控制實(shí)踐，在節(jié)段施工橋梁的施工控制方面提出了自適應(yīng)控制的思路。對(duì)于預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁，施工中每個(gè)工況的受力狀態(tài)達(dá)不到設(shè)計(jì)所確定的理想目標(biāo)的重要原因是計(jì)算模型中計(jì)算參數(shù)的取值問(wèn)題。主要是以下幾個(gè)因素：1）混凝土彈性模量；2）材料的容重；3）混凝土收縮、徐變系數(shù)；4）永存預(yù)應(yīng)力等。與施工中實(shí)際情況有一定的差距以及環(huán)境溫度、臨時(shí)荷載的影響。要得到比較準(zhǔn)確的控制調(diào)整措施，必須先根據(jù)施工中實(shí)測(cè)到的結(jié)構(gòu)反應(yīng)來(lái)修正計(jì)算模型中的這些參數(shù)值，以使計(jì)算模型在與實(shí)際結(jié)構(gòu)磨合一段時(shí)間后，自動(dòng)適應(yīng)結(jié)構(gòu)的物理力學(xué)規(guī)律，當(dāng)計(jì)算模型與實(shí)際結(jié)構(gòu)相吻合后，再用計(jì)算模型來(lái)指導(dǎo)以后的施工，這就是自適應(yīng)控制的基本原理。在閉環(huán)反饋控制基礎(chǔ)上，再加上一個(gè)系統(tǒng)辯識(shí)過(guò)程，整個(gè)控制系統(tǒng)就成為自適應(yīng)控制系統(tǒng)

四、施工控制工作內(nèi)容

（1）施工控制參數(shù)的選取

施工控制計(jì)算參數(shù)主要來(lái)源兩方面：來(lái)源施工設(shè)計(jì)圖紙，對(duì)施工設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行深入的分析，把握橋梁結(jié)構(gòu)計(jì)算模型的坐標(biāo)、依據(jù)圖紙對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行面積和重量計(jì)算；另一方面來(lái)源于設(shè)計(jì)、施工（加工）、監(jiān)理等單位，通過(guò)對(duì)設(shè)計(jì)圖紙的深入理解，向有關(guān)單位收集計(jì)算的實(shí)際參數(shù)。影響施工控制計(jì)算的參數(shù)有：混凝土主梁重量的誤差；混凝土配合比及彈性模量等的不準(zhǔn)確；橋面施工荷載重量的誤差；混凝土徐變及收縮參數(shù)的不確定引起的應(yīng)力重分布；永存預(yù)應(yīng)力；臨時(shí)荷載的不確定性影響；

（2）設(shè)計(jì)施工圖復(fù)核計(jì)算分析

在施工控制開(kāi)始前，根據(jù)施工圖及施工方案（考慮分階段掛籃懸臂澆筑、預(yù)應(yīng)力張拉、體系轉(zhuǎn)換等工況），對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行全施工過(guò)程模擬計(jì)算，計(jì)算采用我們自編的橋梁綜合分析程序進(jìn)行，并用Ansys建模復(fù)核。

主要計(jì)算分析內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面：全施工過(guò)程模擬計(jì)算；臨時(shí)結(jié)構(gòu)復(fù)核計(jì)算；主跨預(yù)拱度設(shè)置計(jì)算；預(yù)應(yīng)力損失長(zhǎng)期效應(yīng)影響計(jì)算分析；對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)在施工過(guò)程中的應(yīng)力按規(guī)范要求進(jìn)行驗(yàn)算；對(duì)使用階段橋梁結(jié)構(gòu)的應(yīng)力、變形以及承載能力進(jìn)行驗(yàn)算；從構(gòu)造方面來(lái)檢查其預(yù)應(yīng)力鋼筋和普通鋼筋的布置是否滿(mǎn)足規(guī)范要求。

（3）施工過(guò)程仿真模擬計(jì)算

根據(jù)施工單位提供的施工技術(shù)方案對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行全施工過(guò)程模擬計(jì)算，主要內(nèi)容有：各梁段掛籃前移定位的結(jié)構(gòu)內(nèi)力、應(yīng)力和撓度；各梁段澆筑梁段混凝土后的結(jié)構(gòu)內(nèi)力、應(yīng)力和撓度；各梁段張拉預(yù)應(yīng)力后的結(jié)構(gòu)內(nèi)力、應(yīng)力和撓度；合攏段臨時(shí)連接后的結(jié)構(gòu)內(nèi)力、應(yīng)力和撓度；合攏段澆筑混凝土后（假定為荷載）的結(jié)構(gòu)內(nèi)力、應(yīng)力和撓度；合攏段澆筑混凝土后（已成為結(jié)構(gòu)）的結(jié)構(gòu)內(nèi)力、應(yīng)力和撓度；

（4）立模標(biāo)高的確定及調(diào)整

在本橋的懸臂施工過(guò)程中，梁段立模標(biāo)高的合理確定是關(guān)系到主梁的線(xiàn)形是否平順、是否符合設(shè)計(jì)的一個(gè)重要問(wèn)題。如果在確定立模標(biāo)高時(shí)考慮的因素比較符合實(shí)際，而且加以正確的控制，則最終成橋線(xiàn)形一般是較為良好的；相反，如果考慮的因素和實(shí)際情況不符合，控制不力，則最終成橋線(xiàn)形會(huì)與設(shè)計(jì)線(xiàn)形有較大的偏差。

五、施工控制現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)

施工控制主要有兩方面內(nèi)容，變形監(jiān)測(cè)和應(yīng)力監(jiān)測(cè)。對(duì)于本項(xiàng)目施工控制現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)的內(nèi)容有：線(xiàn)形監(jiān)測(cè)；關(guān)鍵截面應(yīng)力監(jiān)測(cè)；結(jié)構(gòu)溫度場(chǎng)監(jiān)測(cè)。

（1）線(xiàn)形監(jiān)測(cè)

測(cè)量控制網(wǎng)監(jiān)測(cè)人員進(jìn)場(chǎng)后，施工單位提供施工測(cè)量控制網(wǎng)點(diǎn)布置資料，監(jiān)測(cè)人員根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況建立的各橋平面控制網(wǎng)，依托施工單位已建立的高程控制網(wǎng)點(diǎn)，設(shè)立監(jiān)控高程控制點(diǎn)。在施工過(guò)程中，線(xiàn)形控制測(cè)量數(shù)據(jù)由施工單位提供，現(xiàn)存監(jiān)測(cè)人員在下述情況下對(duì)高程控制的基準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行復(fù)測(cè)：結(jié)構(gòu)體系轉(zhuǎn)換前后；基礎(chǔ)發(fā)生較大的沉降變化時(shí)；施工控制小組經(jīng)分析后認(rèn)為有必要進(jìn)行復(fù)測(cè)時(shí)。

六、施工監(jiān)控結(jié)論和建議

本文以向陽(yáng)特大橋施工監(jiān)控為依托，對(duì)大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋的施工監(jiān)控進(jìn)行研究。由于本人的水平有限，時(shí)間倉(cāng)促，在整個(gè)施工過(guò)程中沒(méi)有學(xué)習(xí)和參與施工控制計(jì)算和施工控制中的參數(shù)識(shí)別，所以在本課題中沒(méi)有涉及到這兩個(gè)監(jiān)控方面的內(nèi)容，這也使課題缺少了理論支持，所以課題的著重點(diǎn)放在施工現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控和數(shù)據(jù)收集方面。介紹橋梁結(jié)構(gòu)施工監(jiān)控的意義、內(nèi)容，在此基礎(chǔ)上介紹并歸納了大跨度橋梁結(jié)構(gòu)施工監(jiān)控的基本原理與方法。通過(guò)施工過(guò)程的數(shù)據(jù)采集和嚴(yán)格控制，保證結(jié)構(gòu)的受力合理和線(xiàn)形平順， 確保結(jié)構(gòu)的安全和穩(wěn)定，為大橋安全順利建成提供技術(shù)保障。通過(guò)本文的研究得到如下的結(jié)論：

（1）、線(xiàn)形控制工作貫穿于橋梁施工的全過(guò)程，涉及影響梁高程的每一道工序，對(duì)橋梁成橋后自身的平順程度具有重要意義，同時(shí)也決定著橋梁在整個(gè)路線(xiàn)中的承前啟后是否自然合理。其突出的特點(diǎn)是理論計(jì)算與施工實(shí)施緊密關(guān)聯(lián)，兩者缺一不可。所以，施工過(guò)程需要科學(xué)管理、嚴(yán)格要求和精心操作。

（2）、本橋采用的是掛籃懸臂澆筑施工，掛籃的剛度和變形（彈性、非彈性）對(duì)主梁的線(xiàn)形會(huì)有較大的影響。懸臂澆筑施工過(guò)程中，必須保證掛籃的安全和穩(wěn)定，明確掛籃對(duì)主梁結(jié)構(gòu)的作用，消除預(yù)測(cè)中因?qū)κ┕すに嚹M不客觀引起的誤差，以確保主梁的線(xiàn)形和內(nèi)力在控制之中，保障橋梁施工的順利安全進(jìn)行。

（3）、預(yù)加應(yīng)力是預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)力和變形控制考慮的重要結(jié)構(gòu)參數(shù)，但預(yù)應(yīng)力值的大小受很多因素的影響，包括張拉設(shè)備、管道摩阻、預(yù)應(yīng)力鋼筋斷面尺寸、彈性模量等，施工控制中要對(duì)其取值誤差做出合理估計(jì)。

（4）、對(duì)混凝土橋梁結(jié)構(gòu)而言，材料收縮、徐變對(duì)結(jié)構(gòu)內(nèi)力、變形有較大的影響，這主要是由于施工中混凝土普遍存在加載齡期短、各階段齡期相差較大等引起的，施工監(jiān)控中要予以認(rèn)真研究，以期采用合理的符合實(shí)際的徐變參數(shù)和計(jì)算模型。

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作者簡(jiǎn)介

王學(xué)彥（1974.05-）男黑龍江人副教授。