預應力混凝土連續(xù)橋梁施工控制

任 峰

(鄭州市市政工程總公司，河南 鄭州 450000)

0 引言

預應力橋梁具有剛度大、變形小的特點，受力性能好，具有較為成熟的施工技術，能夠充分利用混凝土材料的強度，被廣泛應用于橋梁結構建設中。目前預應力混凝土連續(xù)梁橋在我國橋梁中占主要地位，通常采用變截面的形式，抗扭剛度大，能夠有效的抵抗政府彎矩。預應力混凝土連續(xù)梁橋的施工方法有固定支架澆筑施工、懸臂施工、逐孔施工以及頂推施工法幾種。施工時要根據(jù)橋梁結構形式來選擇，保證橋梁結構達到最佳狀態(tài)。

1 施工控制的基本原理

1.1 施工控制的目的及原則

施工控制時利用科學的手段，在橋梁施工中做好結構位移和內(nèi)力的監(jiān)測，及時的進行調(diào)整，保證施工階段能夠順利進行，并確保施工的質(zhì)量和安全，達到設計要求，使橋梁結構不僅質(zhì)量可靠，并且結構安全美觀。

在進行施工控制時要對橋梁結構受力要求、線形要求以及調(diào)控手段上做好工作，保證主梁內(nèi)力在設計要求內(nèi)，標高的誤差較小，保證橋梁線形。

1.2 施工控制的計算方法

通過科學的計算方法能夠得到各階段混凝土張拉過后的位移和應力，常用的計算方法有正裝分析法、倒裝分析法以及無應力狀態(tài)計算法三種。

正裝計算法，根據(jù)實際施工時橋梁的施工順序分步驟模擬分析橋梁結構狀況，能夠清晰的得到各階段橋梁的內(nèi)力和變形，從而更好的控制施工過程中結構的內(nèi)力和變形在合理的范圍內(nèi)，并為結構剛度、強度驗算提供依據(jù)。計算步驟為確定結構的基本信息、下部結構中基礎和橋墩的施工、懸臂段的掛籃施工、邊跨合龍及拆除支座。特點為每一階段的分析都在已經(jīng)完成階段計算結果上進行，施工階段的內(nèi)力和位移分析時要考慮混凝土的收縮和徐變，要考慮非線性效應對結構的影響。

倒裝計算法，將各階段的標高預先通過計算得出，以逆過程將將結構倒拆，分析施工階段的位移和內(nèi)力對下一階段的影響，由前進分析確定初始狀態(tài)，被拆除的構建滿足零應力條件，拆除后的結構受力為前一狀態(tài)與拆除桿件荷載的疊加。這種方法的局限性在于當用于大跨度的斜拉橋和懸索橋計算時，會因為非線性問題，造成結果和設計狀態(tài)有一定的差異。。

1.3 施工控制的影響因素

結構參數(shù)的影響，參數(shù)選取的正確性直接影響結構分析的精度，一般設計參數(shù)和施工參數(shù)具有很大的差異性，所以要在施工過程中不斷考慮誤差出現(xiàn)的影響，得到更為理想的數(shù)據(jù)，施工控制中主要的結構參數(shù)有構件截面尺寸、材料參數(shù)、施工荷載以及預加應力等。

施工工藝，施工中不同的施工方法和施工工序也會造成結構位移、應力出現(xiàn)不同，施工中要嚴格控制施工質(zhì)量，針對性的解決出現(xiàn)的施工問題。

施工監(jiān)測，施工監(jiān)測時橋梁控制的有效手段，通過跟蹤施工過程中的應力和位移等，確保施工質(zhì)量。

結構計算模型，以有限元的方式對橋梁結構進行簡化，合理的設置邊界條件和初始條件，以簡便的模型得到較為理想的分析數(shù)據(jù)。

溫度變化，包括晝夜溫差、結構內(nèi)外溫差等，對結構的受力變形都有很大的影響，在施工過程中溫度也難以控制。

施工管理，包括對施工質(zhì)量、進度、安全等幾方面制定目標。

2 橋梁控制的內(nèi)容和方法

2.1 施工控制的內(nèi)容

線形控制，橋梁施工中不可避免的會出現(xiàn)變形誤差，導致橋梁的主體結構和設計實際位置發(fā)生偏離，線形發(fā)生明顯起伏，影響橋梁的安全性和美觀。所以要根據(jù)橋梁結構允許的偏差值做好橋梁的線形控制。

應力控制，時橋梁施工控制中的重要內(nèi)容，橋梁施工中各個階段的荷載、邊界條件以及結構形式都在不斷變化，結構受力復雜，關注橋梁主體結構的應力變化狀態(tài)，能夠有效的控制安全施工。

穩(wěn)定性控制，橋梁的跨徑越大，對穩(wěn)定性的要求越高，不但考慮常規(guī)狀態(tài)下的結構穩(wěn)定性，還要應對多種突發(fā)狀況，例如撞擊、洪水沖擊等。

安全控制，安全控制包括對橋梁結構內(nèi)力、變形以及穩(wěn)定性等基本要求，只要保證施工過程中各個環(huán)節(jié)的結構安全，才能使橋梁建成后正常運行。

2.2 施工控制方法

預測控制法，橋梁施工中可以通過對前一階段的預應力張拉力的大小來調(diào)整主梁的標高，并根據(jù)本階段的標高變化趨勢來對下一階段做出預測。這種方法能夠綜合考慮各種因素，將施工過程按照設計要求進行，能夠適應復雜條件，穩(wěn)定性好，但預測無法保證完全準確，和實際情況總有一定的誤差。

自適應控制法，自適應法是考慮誤差參數(shù)的影響，將其加入到下階段的分析中，在循環(huán)中使結果更加準確，接近實際。這種方法能夠有效解決混凝土材料非線性、預應力張力以及徐變與實際施工中的差別問題。

線性回歸分析，采用一元線性回歸對橋梁撓度、懸臂重量等進行處理，得到數(shù)學模型，能夠得到撓度變形的一般規(guī)律，預測施工中橋梁的變形。缺點時無法修正溫度引起的誤差，要求較多的數(shù)據(jù)。

3 橋梁合攏段的施工控制

3.1 橋梁合攏段的施工工藝

橋梁不同主梁的合龍順序會在結構中產(chǎn)生不同的內(nèi)力，橋梁體系轉化時也會造成內(nèi)力的重分布現(xiàn)象，所以要保證橋梁結構的穩(wěn)定和安全，必須采取一定措施加固墩和梁，克服不平衡荷載的影響，以懸臂施工合龍為例，一般先進行邊跨合龍，結構體系轉換后再進行中跨合龍，然后循環(huán)施工。這種方法工藝已經(jīng)相對成熟，能夠有效的控制線形和應力，保證與設計的符合度，在主梁的下緣不易產(chǎn)生裂紋。施工時要以臨時的支座形成靜定的T型鋼構，調(diào)整支座和張拉鋼束，保證線形和內(nèi)力在設計要求的精度變化范圍內(nèi)。

3.2 合龍段配重

為了保證混凝土澆筑過程中不會發(fā)生擾動，從而影響混凝土質(zhì)量，要加設配重結構，確保結構上的作用荷載保持均值，配重一般在作用在懸臂的端頭，加設配重不能避免溫度變化對結構變形的影響。配重的主要作用有調(diào)整兩側的標高，保證與設計標高相符，防止合龍段發(fā)生相對位移，避免懸臂端的偏轉，通過同時釋放等量的配重來減少兩側的相對位移。配重的方法有水箱配重和砂袋配重。

3.3 合龍段勁性鋼骨架

合龍澆筑混凝土前要做好合龍口的鎖定工作，克服溫差變化產(chǎn)生的軸向力作用下造成的梁體裂縫。混凝土澆筑一段時間后溫度降低，發(fā)生收縮變形，在合龍段中產(chǎn)生拉應力。梁體在高溫作用下發(fā)生膨脹時，會在合龍段中產(chǎn)生壓力，在其他外界條件作用下發(fā)生軸向伸縮、豎向撓度以及水平偏移等現(xiàn)象，從而導致混凝土的開裂。

在合攏段中加入勁性鋼骨架等夠有效的消除溫度變化產(chǎn)生的變形問題，具體措施可以為在箱梁的頂、底板處預埋鋼板，并設置縱向的支撐。

4 橋梁施工控制建議

橋梁結構的內(nèi)力和位移受施工工藝影響較大，施工過程中要嚴格控制采用兩側對稱施工，保持進度一致，每一個環(huán)節(jié)都要符合設計要求，預應力張拉達到要求值后要保持一定的持荷時間，減少預應力的損失。重視合龍段的勁性鋼骨架作用，認真核算內(nèi)力和位移變化。將溫度變化對橋梁結構的影響考慮到施工控制的范圍內(nèi)，施工時注意溫差影響對結構誤差的作用。

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