預應力混凝土連續箱梁橋施工監控方案

賈中濤，王立峰，張 巖

(東北林業大學土木工程學院)

采用懸臂澆筑施工的預應力混凝土橋梁，盡管在設計時充分考慮了施工中的一些問題，但在施工過程中要經歷體系轉換，這是一種非常復雜的變化，其中各種因素都會引起結構的內力和線形的變化，從而影響橋梁的施工和成橋后的結構狀態，因此必須進行施工控制。

1 工程概況

某橋位于亞熱帶地區，為三跨預應力混凝土連續箱梁，跨徑為(80+144+80)m，引橋采用30 m先簡支后連續預應力小箱梁，公路等級為一級公路，雙向六車道，整體式路基斷面，標準寬度33.5 m;設計汽車荷載為公路―I級;設計速度為100 km/h，主橋采用菱形掛籃進行懸臂現澆施工。

2 施工監控的目標

2.1 高程控制

高程控制主要是控制橋梁的線形，這個目標的實現是通過將其分解到每個施工階段中，確立每一個節段的前端控制標高，以便最后得到完美的線形。當實際中的標高和設計有誤差時，可以通過調整后續節段的立模標高來進行修正，盡量減小其影響，最終在成橋階段得到光滑平順的線形。

2.2 應力控制

應力控制是為了保證成橋后結構內各個截面的受力都符合設計要求，從而保證結構的使用性能。同時在施工過程中結構涉及的應力較多，例如節段自重、預加應力、臨時荷載、溫度變化等，所以在施工中要隨時對結構進行應力監測，盡量避免施工中的意外情況對結構造成的危害，從而保證施工過程中結構的安全。

2.3 穩定控制

除了線形和應力外，橋梁結構的穩定性同樣對結構的安全具有重大的意義，尤其是對于懸臂施工的大跨度橋梁，在施工過程中更要注意穩定性的要求，所以，我們也要對穩定性有足夠的重視。在監控過程中，我們以控制箱體扭轉來確保結構的穩定性。

3 監控的工作內容

3.1 施工監控之前所需資料收集

(1)施工圖設計文件(含變更設計)。

(2)施工組織設計資料。

(3)氣象資料：天氣狀況、氣溫變化、風向、風力等。

3.2 施工過程結構仿真計算分析

工程結構的仿真計算模型，是施工監控的基本手段，按照施工圖紙和設計文件，應用橋梁專用軟件或大型通用有限元軟件，建立結構模型，對結構進行計算分析，計算中要充分考慮預應力、、溫度變化、混凝土收縮徐變、施工荷載等施工中的各個因素對結構的影響，并按照橋梁施工順序，對橋梁結構進行全面的分析計算。

同時由于實際中的各項參數，不可能完全符合理論設計的取值，施工荷載、實際混凝土彈性模量、容重及施加的預應力等也要和設計中有一定的誤差，所以，在施工過程中，要根據實際的施工進度和工程條件，進行實際參數的取值和測定，通過實際的各項指標及參數對計算模型進行實時的修正，盡量使模型接近實際情況，以便對結構的當前施工狀態實施有效的控制，并科學地預測下一施工階段的結構狀態。

根據本橋的施工特點，在模型中將每個混凝土節段施工過程中的若干步驟劃分為相應的施工計算階段，以便于能準確的計算出各個施工過程中截面應力、變形等控制數據，有利于與理論計算作比較，為后續參數的識別、調整提供依據。對于采用懸臂澆筑方法施工的橋梁，在計算中要主要考慮掛籃澆筑、預應力張拉、邊跨合攏、中跨合攏以及臨時支撐系統等對結構的影響。

3.3 施工過程中的設計參數監控

結構設計參數主要是指混凝土材料的參數，包括彈性模量和容重，主要是對橋梁施工監控的輔助監測。

混凝土彈性模量的測試主要借助工地壓力試驗機來測定混凝土彈性模量E隨時間t變化的曲線，混凝土容重的監測主要是對澆筑時的混凝土采用現場取樣，用常規方法進行測試。

3.4 施工過程中的線形監控

線形監控應用的是精密水準儀。首先將水準點引測至零號塊上，然后以此為基準點，對橋梁進行高程控制，每階段澆筑完成時，測量其截面內各控制點的高程，并且在每次施工塊掛籃向前移動的前、后時段，均要對測點進行一次測量，同時在施工荷載發生變化時也必須進行測量。線形測量應該在1號塊完成后即開始。

3.5 施工過程中的應力、溫度監控

(1)連續梁的應力監控主要是針對關鍵截面的受力情況進行應力監測，并可以提前對其安全狀態進行預測以便在可能發生狀況前采取一定的措施以保證工程的安全。其方法是在大橋主梁的控制截面布置應力觀測點，通過埋置應力傳感器的手段及時獲得截面內的應力分布情況，同時可以根據當前的結構受力，預測模擬下一階段甚至是成橋階段的結構受力是否合理和能否滿足設計的強度要求。并且根據預測及時對結構進行調整。

(2)溫度控制的方案和原則與應力控制時相同的，但需要埋置的則是溫度傳感器。主要測量各個控制截面在各個時刻的溫度，從而獲得結構的真實狀態。

4 監控的方法

施工控制的本質是保證工程結構按照設計的理想狀態進行施工，通過施工、測量進而進行識別和修正的工作，以期做出合理的預測指導下一階段或者后續工作的進行。但在實際施工過程中不可避免存在一定偏差，這就需要專業人士對已出現誤差進行分析調整，盡量將偏差降到最小范圍。目前橋梁施工控制中主要應用的控制方法有事后控制法，預測控制法，自適應控制法以及最大容許度控制法，其各自具有各自的特定和其使用范圍，但其本質上是相同的。根據本橋的特點，其施工控制采用自適應控制方法，該方法具有其獨特的優點，當結構與模型計算結果不符時，通過將誤差輸入到參數識別算法中來進行調整，從而得到我們期待的理想狀態。

5 具體實施方案

5.1 模型建立與計算要點

計算模型是施工監控的前提和依據，所以準確的計算模型是施工監控的第一步，采用MIDAS和橋梁博士兩套程序進行對比計算。

5.2 立模標高的計算

通過計算模型，按照施工順序，并通過對施工過程中測量數據的整理分析并進行參數識別，以此得出施工中合理的預拱度，理論預拱度包括施工預拱度和成橋預拱度兩部分，立模標高還要受到日照溫差的影響，在計算時必須計入日照溫差的影響。

5.3 測量控制網的布設

控制網是施工監控的基本條件，其準確性直接關系到施工控制測量數據的準確性及便利性，故需要布設精確的水準及坐標控制測點，控制網可利用已有的控制點，但要經過復測并滿足要求。

5.4 控制截面應力監測

截面的應力檢測是在主梁的控制截面內布置應力觀測點，測定其在施工過程中應力分布情況，結合實時跟蹤進行分析得到最優方案，在分析過程中計入誤差和變量調整后每階段結構的實際狀態，預測下一階段可能出現的狀態并預報下一階的情況，以確保工程的質量和安全。

5.5 變形監測

為盡量減少溫度的影響，變形的觀測安排在日出前進行，觀測內容包括：立模、混凝土澆筑前后、預加力張拉前后以及邊(中)跨合攏前、最終成橋前的各項標高值，以這些觀測值為依據開展施工控制。

5.6 溫度監測

溫度變化會導致結構變形，溫度的影響主要是日溫度變化和季節溫度變化兩種，日溫變化較復雜，是施工控制的重點。對于日照作用，會引起主梁頂底板的梯度差，導致主梁撓曲，對其控制方法是測量出有代表性的某一天或幾天24 h結構溫度變化情況，并繪制溫度(t)-撓度(S)曲線，以便合理安排施工和預測結構變化。

5.7 裂縫觀測

裂縫是橋梁的常見問題，由于在施工過程中，橋梁的受力是不斷變化的，所以很容易產生裂縫，尤其是箱梁內部寬大的橫隔梁位置以及與橫隔梁相接的腹板位置出現裂縫的幾率更大。本橋對裂縫的觀測采用肉眼巡查及WYSKL-100X裂縫顯微鏡細部觀測相結合的方法進行，每階段完成后，其階段接縫位置、橫隔板位置及腹板位置是監控的重點。

6 結語

一個合理的施工控制方案，是橋梁施工安全和質量的重要保證，本橋現已竣工通車，各項要求均達到設計標準，除了設計的合理和優秀的施工技術外，完善的施工監控方案也功不可沒，因此，我們要對橋梁施工控制有足夠的重視，以便能更好的為橋梁施工服務。

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［1］向和萍.黃洲大橋全橋監控方案［J］.廣東公路交通，2011(3)：11-13.

［2］高寶峰.天津市塘沽區海河大橋施工控制［J］.人民長江，2003，(6)：59-60.

［3］董金堂.大跨度連續梁懸臂施工線形監控與合攏順序優化［J］.城市道橋與防洪，2012，(3)：114-116.

［4］金順利.秦淮河特大橋跨寧杭高速公路連續梁施工監控［J］.山西建筑，2012，(34)：159-160.