淺談預應力混凝土連續剛橋的懸臂施工控制

張新星

（羅山縣公路管理局，河南 羅山 464200）

1 連續剛橋懸臂施工控制的目的和內容

1.1 施工控制的目的

對于懸臂澆注施工的預應力混凝土連續梁橋、連續剛構橋來說，施工控制就是根據施工監測所得的結構實測技術參數進行施工階段計算，確定出每個懸澆節段的立模標高，并在施工過程中根據施工監測成果進行誤差分析，給出下階段立模時的預拱值，并保證合攏時兩懸臂端標高的相對偏差、結構內力分布符合要求。

1.2 施工控制內容

預應力混凝土連續梁橋、連續剛橋懸臂施工的控制包括變形和內力兩方面的內容。變形控制就是嚴格控制懸澆段各斷面橫、縱向的偏位和撓度，內力控制則是控制主梁在施工過程中施工荷載對結構內力的影響而產生的不利因素。懸臂施工屬自架設施工方法，在施工過程中已成結構狀態無法事后調整，施工控制主要采用預測控制法。連續梁橋、連續剛橋懸臂施工控制主要體現在施工控制模擬結構分析、施工監測(包括結構變形與應力監測等)、施工誤差分析以及后續施工狀況(工況)預測幾個方面。

2 施工控制結構分析

預應力連續梁橋、連續剛構橋懸臂施工，采用懸臂施工方法時需要一個漫長而復雜的施工過程。對施工的每一環節進行詳細的變形計算和受力計算分析是施工控制中最基本的內容之一。為了達到施工控制的目的，必須確定橋梁結構施工過程中每一階段在受力和變形方面的理想狀態(施工階段理想狀態)據此來控制施工過程中每個階段的結構行為，最終使線形和受力狀態滿足設計要求。

2.1 施工控制的一般原則

預應力混凝土連續梁橋、連續剛構橋懸臂施工控制計算，除了滿足施工方法的基本要求外，還要考慮諸多相關的其他因素。

2.1.1 施工方案：由于連續梁橋、連續剛結構橋的恒載力與施工方法和架設程序密切相關，施工控制計算時應對主梁架設期間的施工荷載給出一個較為精確的數據。

2.1.2 計算圖式：連續梁橋一般要經過墩梁固接(或設置臨時支座)→懸臂施工→合攏→解除墩梁固接(或解除臨時支座)→合攏的過程；連續剛構橋也需經過懸臂施工和數次合攏。在施工過程中結構體系不斷地轉換，各個施工階段應根據實際情況的結構體系和荷載狀況選擇正確的計算圖式進行分析、計算。

2.1.3 結構分析程序：對連續梁橋、連續剛構橋的施工控制計算而言，采用平面結構分析方法基本可以滿足實際施工控制的需要。

2.1.4 非線性影響：非線性對中小跨徑連續梁橋、連續剛構橋的影響可以忽略不計，對大跨徑則必須考慮其影響。

2.1.5 預應力的影響：預應力直接影響結構的受力與變形，施工控制中應在設計要求的基礎上充分考慮預應力的實際施加程度。

2.1.6 混凝土收縮、徐變的影響：連續梁橋、連續剛構必須計如混凝土收縮、徐變對變形的影響。

2.1.7 溫度：溫度對結構的影響是復雜的，通常的做法是對季節性溫差在計算中予以考慮，對日照溫差則在觀測中采取一些措施予以消除，減小其影響。

2.1.8 施工進度：施工控制計算需按實際施工進度以及確切的預計合攏時間，分別考慮各個部分的混凝土徐變變形。

2.2 施工控制的結構計算方法

橋梁施工控制中的結構分析方法包括前進分析法、倒退分析法以及無應力狀態法。對于分解段懸臂澆注施工的預應力混凝土連續梁橋、連續剛構，施工控制結構計算的方法也采用前進分析法和倒退分析法。

2.2.1 前進分析法

為了計算出橋梁結構在成橋后的受力狀況，只有根據實際結構的配筋情況和既定施工方案逐個階段進行計算，最終才能得到成橋結構的受力狀態和變形情況。該種計算方法的特點是：隨著施工階段的推進，結構形式、邊界約束、荷載形式在不斷地改變，前期結構將發生徐變，其幾何位置也在變化；前一階段的結構狀態將是本次施工階段結構分析的基礎。

2.2.1.1 確定結構初始狀態：中跨、邊跨的大小、橋面線形、橋墩的高度、橫截面信息、材料信息、約束信息、預應力信息、混凝土徐變信息、施工臨時荷載信息、二期恒載信息、體系轉換信息等。

2.2.1.2 基礎、橋墩和0#塊澆注完成：計算已澆注部分在自重和外加荷載作用下的變形和內力。

2.2.1.3 在各個橋墩上對稱地澆注每一個塊件，直到懸臂澆注完成，拆除掛藍。計算每一懸澆時結構的變化和內力，每階段計算均依照上階段結束時結構變形的幾何形狀為基礎。

2.2.1.4 進行邊跨(次邊跨)合攏、中跨合攏，計算這幾個主要階段結構的內力和變形。

2.2.1.5 橋面鋪裝：計算二期恒載作用下結構的內力與變形。

2.2.2 倒退分析法

前進分析法會因為結構結點坐標的變化使線形不能滿足設計要求。在施工過程中，結構結形不能滿足設計要求。在施工過程中，結構線形與強度控制一樣重要，線形誤差引起結構合攏困難，在施工過程中一般要給出預拱值(高出設計標高一定的差值)。倒退分析法有以下特點：

2.2.2.1 倒退分析時的初始狀態應由前進分析來確定，各桿件的軸線位置取設計軸線位置。

2.2.2.2 拆除單元的等效荷載用被拆除單元接縫處的內力的反力作為外力作用在剩余結構接縫處加以模擬。

2.2.2.3 利用疊加原理對本階段荷載作用下結構受力與前階段結構受力狀態相疊加。

2.2.2.4 被拆除桿件滿足零應力條件：剩余結構接縫應力等于該階段對接縫處加的預加應力。

倒退分析法程度按以下順序執行：

開始→初始狀態→施工完成時狀態→合攏前狀態→張拉預應力初期狀態→張拉預應力前的狀態→安裝本階段初期狀態→安裝本階段前狀態→施工初態→結束

2.3 確定立模標高

立模標高不是成橋后設計標高，要設一定的預拱度用以抵消施工中的各種變形(撓度)。計算公式如下：

∑1mi=Hsji+∑f1i+∑f2i+f3i+f4i+f5i+fg1

Hfmi-i節段立模標高；

Hsji-i節段設計標高；

∑f1i-各梁段自重在i段產生的撓度總和；

∑f2i-張拉各節段預應力時在i節段產生的撓度總和；

F3i-混凝土收縮徐變在i節段引起的撓度總和；

F4i-施工臨時荷載i節段引起的撓度；

F5i-使用荷載在i節段引起的撓度；

Fg1-掛藍變形值。

預拱值 Hygi＝H1mi-fg1-fi

fi-i塊澆注后產生的下撓度。

3 施工監測控制

3.1 施工監測目的

通過監測主墩和主梁結構在各施工階段的應力和應變，及時掌握結構的實際行為目的，根據獲得的數據確保結構的安全和穩定、受力的合理、線形的平順。

3.2 施工監測的方法

在施工的每一過程，觀測箱梁頂、底面的撓度，量測梁體的溫度，測試混凝土的彈性模量、收縮徐變系數、容重、預應力孔道的摩阻，以便進行預測值的分析。施工監測的具體內容如下：

3.2.1 主梁結構部分設計參數的測定

一般的設計參數在計算結構內力和位移時采用的取值比實際值大，該情況對設計偏于安全，對施工控制來說不容忽視，在施工前對其進行必要的修正成為必然。

3.2.2 主梁結構變形監測

主梁結構變形監測包括以下內容：①每一階段掛藍施工就位下階段底模標高定位前橋面標高觀測。②混凝土澆注前后、預應力張拉前后、移動掛藍前后各節段撓度觀測；觀測時應盡量選擇溫度影響較小的時段進行。③主梁應力觀測；④溫度觀測；⑤混凝土的彈性模量、收縮徐變系數、容重、預應力孔道摩阻的測試：測試混凝土7天、14天、28天、90天四個加載齡期的徐變、收縮試驗，取得對應的徐變、收縮系數和彈模值，用現場取樣的方法測定混凝土3天、7天、28天、60天齡期的彈性模量值并繪制E-T曲線；測定預應力鋼束實際的應力損失情況，為主梁拱度提供修正。

結語

總之，連續梁橋，連續剛構橋是一個施工→量測→分析識別→修正→施工的循環過程，施工控制的核心是對各種誤差進行分析、識別、調整，對結構的未來狀況進行預測。要保證控制目標的實際，必須對立模標高作盡可能準確的預測，以最終設計橋型狀態為目標狀態來控制各塊件的立模標高。

[1]秦耕，張學峰.預應力混凝土連續梁橋的施工控制.四川建筑，2009-12-28.