預應力混凝土橋梁懸臂澆筑的施工控制

陳成

摘要:懸臂澆筑施工較為復雜，對工藝要求較高。本文對預應力混凝土橋梁懸臂澆筑的施工控制進行簡單探討，研究分析了提高混凝土橋梁施工的相關方法。

關鍵詞:預應力橋梁 混凝土橋梁 橋梁懸臂 懸臂澆筑 施工控制

中圖分類號：U445 文獻標識碼： A

一、引言

我國公路和鐵路交通事業的高速發展，需要修建更多的大跨度橋梁以跨越大江，大河、海灣及深山峽谷，進而促進了預應力混凝土連續梁橋的發展，預應力混凝土連續梁橋的施工方法很多，其中懸臂澆筑施工法應用最廣，這種方法的采用，必然給橋梁結構帶來較為復雜的內力和位移變化，為了保證橋梁施工質量和橋梁施工安全，橋梁施工控制必不可少。

二、懸臂施工的特點 。

懸臂澆筑法又稱無支架平衡伸臂法、掛籃法、吊籃法。它是以已經完成的墩頂段(通常稱“0號塊”)為起點，通過懸吊的掛籃從立模、澆筑混凝土、張拉預應力鋼筋、逐段對稱的向兩側跨中合攏，形成整橋。懸臂澆筑預應力混凝土橋具有如下特點：

(1)方便城市立交建橋、方便在河流上建橋、方便在山谷之間建橋，而且還不影響橋下交通；

(2)懸臂澆筑連續梁橋的結構受力狀態十分有利于懸臂施工，建成后的橋的結構受力與懸臂施工時的受力十分相似；

(3)節約費用，降低造價。因為掛籃結構簡單，成本較低，逐段澆筑混凝土不需要大型設備；

(4)加快施工進度。每個節段施工均在掛籃內進行，施工較少受環境影響，可以保證施工的連續性，幾個墩同時施工，各個工作平面互不受到互相的干擾，施工速度較快，保證施工進度；

(5)利于變高度箱梁施工。因為采用分段進行施工，方便梁體設計成變高度梁，可以讓預應力混凝土連續梁橋的結構布置千變萬化，能設計出各式各樣靈巧的橋。

三、懸臂澆筑預應力混凝土連續梁橋的主要特點

連續梁橋結構體系具有變形小、結構剛度好、行車平順舒適、伸縮縫少、養護簡單、抗震能力強等優點。懸臂澆筑法施工預應力混凝土連續梁橋具有如下特點：

（1）預應力混凝土連續梁橋的結構受力狀態有利于懸臂施工，即懸臂施工時的受力與成橋后的結構受力較為接近。施工時的預應力筋張拉既是施工時的臨時需要，又是成橋后的結構受力筋。

（2）作為無支架施工，有利于通航河流建橋、有利于深山峽谷之間建橋、有利于城市立交建橋，不妨礙橋下凈空，不影響橋下交通。

（3）有利于節省施工費用，降低工程造價。因為掛藍結構簡單，成本低廉，逐段澆筑混凝土無需大型吊裝設備。

（4）有利于施工作業，加快施工進度。每個節段施工（包括立模、鋼筋綁扎、管道定位、混凝土澆筑、預應力張拉、管道壓漿等）均在掛藍內進行，掛藍可設頂棚和養生設備，施工較少受環境影響，可以保證施工的連續性，同時每墩至少有兩個工作面平行作業，幾個墩可同時施工，各作業面互不干擾，施工速度較快，施工進度有保證。

（5）有利于變高度箱梁施工。由于采用分段施工，便于梁體設計成變高度梁，可使預應力混凝土連續梁橋的結構布置呈千姿百態，能設計出各種輕巧、飄逸、美觀的橋梁。

四、預應力混凝土橋梁懸臂澆筑的施工控制。

1. 分析橋梁結構

計算橋梁結構主要方法有從正裝分析法、有限元分析法，實時跟蹤分析法、倒裝分析法等方面進行著手，相互結合。通過具體的方法來計算確定橋梁工程施工過程當中的每個階段變形和受力的結構，最終能夠實現受力狀態與成橋線型均滿足設計規范的要求。在進行計算仿真的時候，要準確考慮到混凝土徐變、收縮效應。混凝土的徐變、收縮效應要3年左右的時間才能夠完成，所以分析要從初始狀態施工開始進行分階段的計算直到成橋后1000天，為了保證橋梁施工各個階段的橋面標高和預留撓度狀態過程成曲線形，需要依據橋梁上面的設計曲線自成橋之后l000天按照和前進分析完全相反的過程來進行倒退分析。在進行控制的過程當中一定分析主梁節段的實際施工高程和控制高程的誤差，調整修正計算模型和計算參數。

2.0號段施工 。

在墩身施工完畢后應在矩形空心墩墩壁問底托采用一定厚度鋼板，各鋼板的橫向距離一定，后將橫擔工字鋼縱向鋪設在鋼板上，也間隔一定距離，之后則安裝木排架并在其上鋪設底模；待支架拼裝好后應用水箱和砂帶實施預壓，預壓荷載應結合該段混凝土自重等確定；由于大多0號段內鋼筋或管道密集，因而應采用定位鋼筋網片對其進行固定，并應牢固焊接定位鋼筋網片以免管道位置移動；若鋼筋骨架同預應力管線發生沖突則應適當移動鋼筋位置而避免移動管道，并在后期完成混凝土澆筑后應采用高壓水對管道進行沖洗，并應在箱梁腹板內側面設置預應力壓漿孔，澆筑0號段混凝土時應在內模上預留搗固孔和混凝土側窗以降低澆筑時混凝土下落高度過高對管線造成過度沖擊并導致混凝土離析，同時可避免振搗棒猛烈撞擊管線，當澆筑時混凝土至預留孔后則應將側窗封閉并加固。

3. 合攏段施工 。

合攏是懸臂澆筑施工體系轉換的重要環節,合攏施工必須滿足受力狀態的設計要求和保持梁體線型,控制合攏段的施工誤差。合攏梁段兩端懸臂受溫度變化影響可能產生縱向伸縮使合攏口間距變化,從而導致合攏梁段混凝土凝固過程中受到張拉或壓縮的超應力影響而產生裂縫。需將合攏一側墩的臨時錨固改成活動支座,以減少影響。同時,在澆筑合攏混凝土前應將兩端懸臂臨時連接,臨時形成剛性連接,保護合攏段混凝土完整,一直到合攏段混凝土養護到一定強度并施加預應力與懸臂形成整體。

4.BP人工神經網絡預測主梁預拱度

三層BP人工神經網絡是一個有著導師學習的網絡，它的學習過程是由反向傳播和正向傳播所組成的。在正向傳播的過程當中，訓練樣本由輸入層經過單元層處理之后再傳向輸出層，每一層的神經元狀態只會影響到下一層神經元的狀態。輸出層的輸出值和目標值之間產生的誤差也會經過誤差來進行反向傳播，按照梯度下降法來調整各個層面之間的閥值和連接權值，從而使誤差函數達到最小值，在最后由本網絡進行新問題的檢驗、預測與求解。

最近幾年，神經網絡逐漸廣泛應用在土木工程的領域，例如識別結構損傷、分析結構的可靠度、交通工程、道路工程等等各個方面。而針對采取對稱懸臂澆筑施工這種具有共性的橋梁，通常可以將BP人工神經網絡應用于預測主梁預拱度。在預測實際產生的橋梁表面標高偏差時可以采取：節段自重、時間、混凝土彈性摸量、測試溫度、有效預加力、張拉后理論撓度值、截面至T型結構中心的距離來作為神經網絡的輸入變量，實測撓度為樣本的期望輸出值。從而構造出一個BP網絡模型，通過進行樣本的統一歸化處理、分析訓練誤差、BP網絡訓練、仿真輸出等環節獲得主梁任意節段的標高偏差的預測值。

運用上述方法來預測主梁的預拱度，不僅克服了灰色理論輸入參數十分單一的缺點，而且還改進了卡爾曼濾波法中只能考慮輸入值與輸出值之間的線性關系的缺點，最終建立了網絡輸入、變量輸出之間的非線性、多參數的映射關系。

五、結束語。

懸臂施工的受力較接近于成橋后的結構受力。預應力混凝土連續梁橋的主要斷面形式是箱形截面。懸臂澆筑預應力混凝土連續梁橋作為無支架施工有利于通航河流建橋、城市立交建橋和深山峽谷建橋。

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