大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁懸臂施工控制

王永章

中交隧道工程局有限公司南京分公司，江蘇 南京 210000

新時(shí)代背景下，在進(jìn)行大跨度橋梁的施工建設(shè)中，懸臂施工是最為常見的施工方法，如何推動(dòng)大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁懸臂施工建設(shè)實(shí)現(xiàn)有效控制，為橋梁施工的安全性及穩(wěn)定性保駕護(hù)航已成為大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)橋梁懸臂施工中不容忽視的探索課題。對(duì)此，文章針對(duì)大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)橋梁懸臂施工的特點(diǎn)及控制措施展開分析與研究，具有積極意義。

1 項(xiàng)目概述

某橋?yàn)殍F路預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁，主橋（64+120+64）m連續(xù)剛構(gòu)梁采用掛籃懸臂法分段澆筑施工；該連續(xù)梁梁體是單箱單室直腹板變截面箱梁，擋砟墻內(nèi)側(cè)凈寬為9.4m，橋面板寬度為120m，梁體全長(zhǎng)249.4m。箱梁的頂板寬度為12.0m，底板的寬度為7.0m，頂板厚除支點(diǎn)及梁端，其他段均為56cm。邊跨端塊處頂板的厚度從56cm調(diào)整至70cm，支座除外。腹板的厚度應(yīng)根據(jù)拋物線的變化控制在45～90cm。采用掛籃懸臂澆筑施工，共分為63個(gè)梁段，0號(hào)塊長(zhǎng)度為12.0m，合攏段最短為2.0m，梁高最大為9m，梁高最小為5.0m。此次鐵路建設(shè)路段涉及大型橋梁的建設(shè)施工。懸臂施工工藝在為橋梁施工帶來(lái)便捷性的同時(shí)，存在以下問(wèn)題：（1）精準(zhǔn)性較弱，要等到每一個(gè)節(jié)段順利完工以后，才可以取得真正的數(shù)值；（2）主梁的剛度較大，導(dǎo)致節(jié)段出現(xiàn)形狀變化的可能性較??；（3）掛籃本身的剛度對(duì)于局部變形發(fā)揮著重要的作用，因此若發(fā)生偏差則后期更改幾乎沒有可能性；（4）在沒有施工節(jié)段進(jìn)行立模標(biāo)高，是由后續(xù)階段決定的，具有不確定性。

2 大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁懸臂施工的控制原理

大跨度橋梁的施工控制目標(biāo)通常指保障施工的具體情況與理想設(shè)計(jì)情況互相符合，其中包含線形、受力的條件。橋梁涉及眾多的控制方法，如預(yù)測(cè)控制、事后控制、自適應(yīng)控制、最大寬容度等?，F(xiàn)代化背景下，橋梁施工控制通常利用結(jié)構(gòu)計(jì)算，包括正裝、倒裝、無(wú)應(yīng)力狀態(tài)等各種分析方法。

2.1 有效明確理論立模標(biāo)高的確定

如今連續(xù)橋梁吊籃現(xiàn)澆的施工建設(shè)中，增強(qiáng)對(duì)梁截面模板標(biāo)高的確定是主梁線形能否順暢、能否達(dá)到設(shè)計(jì)要求的直接影響因素，且屬于施工控制中至關(guān)重要的事項(xiàng)，模板高度的計(jì)算公式如下：

式中：H(i)為待澆主梁第i段底部模板前端的模板高度；H(o)為待澆主梁第i段底部模板前端的橋梁設(shè)計(jì)完成高度；f(i)為在此階段及之后，所有建筑部件的第i段前端的撓度累積值；f(g)為吊籃變形引起的底部模板前端的撓度值；f(t)為橋梁竣工t年后，由收縮徐變以及車輛運(yùn)行引起的撓度。

通常，掛籃的變形值嚴(yán)格按照掛籃的荷載試驗(yàn)進(jìn)行確定，還要有效依照各種試驗(yàn)結(jié)果，成功繪制掛籃荷載的撓度曲線，可以通過(guò)插值進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。

2.2 施工控制過(guò)程中的灰色系統(tǒng)預(yù)測(cè)模型

在大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁懸臂的施工過(guò)程中，通過(guò)獲取的相關(guān)數(shù)據(jù)，可對(duì)日后的施工趨勢(shì)進(jìn)行預(yù)測(cè)，并進(jìn)行有效的調(diào)整，最大限度地保障施工的安全開展。灰色理論的特征即利用創(chuàng)建的灰模型合理預(yù)測(cè)施工趨勢(shì)，其中常見的模型為GM（1,1）。在建立灰色系統(tǒng)預(yù)測(cè)模型的過(guò)程中，將橋梁作為灰色系統(tǒng)，預(yù)測(cè)模型的創(chuàng)建步驟一般如下：在建造第i+1號(hào)梁段施工之前，如果結(jié)果符合要求，則可以通過(guò)科學(xué)計(jì)算的方式獲取澆筑梁段的撓度變化值，在第i梁段實(shí)現(xiàn)順利施工建設(shè)之后，可以得到前幾個(gè)梁段撓度變化的測(cè)量值，為兩者的誤差序列的創(chuàng)建提供保障，將此視為原始序列，成功進(jìn)行GM（1,1）模型的創(chuàng)建。

預(yù)測(cè)模型GM（1,1）模型的白化微分方程如下：

式中：X（1）為原始序列；a、u均為待辨識(shí)參數(shù)。

解方程的時(shí)間響應(yīng)函數(shù)如下：

式中：Z（1）為原始數(shù)據(jù)；(t)為唯一的變量；Z(1)（1）為原始數(shù)據(jù)數(shù)列；e-a(t-1)為發(fā)展系數(shù)。

將式（2）離散后可得相應(yīng)的預(yù)測(cè)模型：

式中：Z(1)(k+1)為求生成數(shù)列值；e-ak為灰色作用量。

下一梁段立模標(biāo)高預(yù)測(cè)值如下：

式中：Z（0）（k+1）為立模標(biāo)高實(shí)測(cè)值與理論計(jì)算值的基本比值；H1（k+1）為立模標(biāo)高的理論計(jì)算值。

3 大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁懸臂的施工控制策略

3.1 明確施工控制具體內(nèi)容

在進(jìn)行連續(xù)梁懸臂的施工中，需明確施工控制具體內(nèi)容，一般包含如下內(nèi)容：在穩(wěn)定控制施工中，通過(guò)觀測(cè)結(jié)構(gòu)變形，控制結(jié)構(gòu)的整體和局部穩(wěn)定；在幾何控制施工過(guò)程中，通過(guò)觀測(cè)結(jié)構(gòu)變形誤差、橋位主題位置誤差進(jìn)行應(yīng)力控制；在橋梁施工過(guò)程中，有效控制荷載范圍，進(jìn)而控制橋梁的安全狀況，采取有效措施進(jìn)行安全控制，嚴(yán)禁施工過(guò)程產(chǎn)生安全問(wèn)題，保證橋梁的安全穩(wěn)定。

3.2 嚴(yán)格控制大跨度連續(xù)梁橋施工的預(yù)應(yīng)力

在進(jìn)行大跨度橋梁的施工建設(shè)中，預(yù)應(yīng)力參數(shù)的數(shù)值和整個(gè)大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋懸臂的施工質(zhì)量密切相關(guān)，因此在大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋懸臂的施工控制過(guò)程中，事先要嚴(yán)格控制預(yù)應(yīng)力的大小，應(yīng)充分結(jié)合施工圖紙中各項(xiàng)參數(shù)，適當(dāng)提高預(yù)應(yīng)力數(shù)值。一般情況下，為了確保橋梁施工過(guò)程中預(yù)應(yīng)力良好，需增強(qiáng)施工圖紙的詳細(xì)規(guī)劃，加強(qiáng)控制施工設(shè)計(jì)圖紙中的各項(xiàng)參數(shù)。在施工建設(shè)過(guò)程中，施工人員應(yīng)充分結(jié)合各種標(biāo)準(zhǔn)展開施工，還要采用張拉鋼絞線實(shí)施施工建設(shè)；為了加強(qiáng)大跨度橋梁施工中預(yù)應(yīng)力的控制，施工企業(yè)要確保在具體的施工中進(jìn)行張拉工作機(jī)械設(shè)備精準(zhǔn)性的控制，從而為鋼束模量準(zhǔn)確度提供保障。在開展施工活動(dòng)前，相關(guān)工作人員應(yīng)該對(duì)張拉鋼束進(jìn)行嚴(yán)格檢查，為鋼束彈性模量的良好應(yīng)用提供保障，為施工過(guò)程中擁有精準(zhǔn)的預(yù)應(yīng)力保駕護(hù)航。除此之外，施工企業(yè)還需對(duì)施工過(guò)程中的管道摩阻進(jìn)行嚴(yán)格控制，嚴(yán)禁預(yù)應(yīng)力產(chǎn)生誤差。

3.3 嚴(yán)格控制線形施工

在進(jìn)行懸澆的施工過(guò)程中，橋梁線形的控制發(fā)揮著重要的作用。在大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁的施工中，橋梁結(jié)構(gòu)會(huì)受到眾多因素的影響，很可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)偏離實(shí)際，若偏離非常嚴(yán)重將會(huì)給橋梁的正常合攏造成影響。因此，在橋梁結(jié)構(gòu)的施工中，要嚴(yán)格控制線形施工，對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的每一塊段提前開展模型計(jì)算，充分考慮橋梁恒載、活載、可變荷載作用下的撓度，明確不同控制點(diǎn)的立模標(biāo)高，有效調(diào)整模板的高度，確保將誤差控制在合理的范圍內(nèi)。在科學(xué)設(shè)置預(yù)拱度之后，應(yīng)為連續(xù)梁受力狀態(tài)和設(shè)計(jì)要求互相一致提供保障，從而為無(wú)砟軌道線路的平順性提供保障。線形控制施工選用橋梁靜力線形綜合分析程序，充分結(jié)合實(shí)際的施工情況，如應(yīng)變、標(biāo)高等，合理調(diào)整各個(gè)環(huán)節(jié)模板的高程，有助于消除梁段施工撓度變化的影響。

3.4 嚴(yán)格控制混凝土彈性模量

在大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋的施工中，混凝土的彈性模量直接影響橋梁形體的美觀性。在實(shí)際的施工過(guò)程中，在各種因素的影響下，混凝土彈性模量與強(qiáng)度之間的差異性非常大?；炷恋膹?qiáng)度與彈性直接影響整體橋梁的施工質(zhì)量，要想最大限度地提高橋梁的施工質(zhì)量，需嚴(yán)格控制混凝土的強(qiáng)度與彈性模量。在進(jìn)行橋梁的施工過(guò)程中，應(yīng)多次試驗(yàn)測(cè)量混凝土彈性模量，嚴(yán)格遵照各種參數(shù)進(jìn)行調(diào)整改善，進(jìn)而為混凝土的建設(shè)質(zhì)量滿足標(biāo)準(zhǔn)提供保障。

3.5 嚴(yán)格控制大跨度連續(xù)橋梁懸臂施工

要想嚴(yán)格控制大跨度連續(xù)梁橋懸臂的施工，企業(yè)需嚴(yán)格結(jié)合懸臂的長(zhǎng)度、重量、撓度等各種數(shù)據(jù)，利用一元線性回歸法實(shí)施線性分析，充分結(jié)合具體情況創(chuàng)建滿足標(biāo)準(zhǔn)的線形回歸數(shù)學(xué)模型，利用線性回歸模型深入探索分析線性回歸模型對(duì)于箱撓度的變化方向，針對(duì)大跨度連續(xù)梁橋懸臂的施工進(jìn)行科學(xué)預(yù)測(cè)，為大跨度橋梁懸臂施工的安全性提供保障。現(xiàn)代化條件下，數(shù)學(xué)模型分析法在我國(guó)大跨度橋梁懸臂施工控制過(guò)程中的運(yùn)用非常廣泛。

4 結(jié)束語(yǔ)

總而言之，隨著大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋施工建設(shè)的良好發(fā)展，為確保橋梁施工過(guò)程的安全穩(wěn)定是如今我國(guó)急需研究的課題。相關(guān)企業(yè)應(yīng)在進(jìn)行大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋的施工過(guò)程中，有效結(jié)合施工區(qū)域的具體情況與企業(yè)的施工水準(zhǔn)，加強(qiáng)企業(yè)的施工方法和方案的合理選擇，在保障施工安全的條件下，推動(dòng)大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋施工實(shí)現(xiàn)有效控制。文章充分結(jié)合某橋的實(shí)際情況，重點(diǎn)分析了大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁懸臂施工的控制原理，并提出了切實(shí)可行的施工控制策略，為推動(dòng)我國(guó)道路交通的發(fā)展打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。