大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋的施工監(jiān)控探析

■楊 林 ■江蘇省交通工程集團(tuán)有限公司，江蘇 鎮(zhèn)江 212003

大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋之所以在我國的橋型中占主導(dǎo)地位，被廣為采用，其主要原因是其跨度能力大、受力性能好、結(jié)構(gòu)剛度大、動(dòng)力性能好、施工技術(shù)成熟、地形適應(yīng)能力強(qiáng)、橋型簡(jiǎn)潔美觀、橋面曲線平緩、受力均勻、行車平穩(wěn)舒適等等。大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋在我國的應(yīng)用十分廣泛，大到跨江、跨山谷的橋，小到公路橋、鐵路橋，甚至城市立交橋，都采用預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋技術(shù)。本文接下來就要對(duì)大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋的施工監(jiān)控意義、影響施工控制的主要因素，以及施工控制的內(nèi)容和方法分別進(jìn)行討論和分析。

1 大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁結(jié)構(gòu)施工監(jiān)控的重要意義

隨著現(xiàn)代控制理論的引入，新材料、新工藝、新方法的應(yīng)用，橋梁結(jié)構(gòu)施工控制也在隨之發(fā)生變化。橋梁施工監(jiān)控指的是采用科學(xué)、合理的控制手段，測(cè)量關(guān)鍵參數(shù)識(shí)別結(jié)構(gòu)的狀態(tài)參數(shù)，對(duì)正在施工的梁體結(jié)構(gòu)的位移和內(nèi)力進(jìn)行監(jiān)測(cè)和調(diào)整，指導(dǎo)各個(gè)施工階段順利進(jìn)行。施工監(jiān)控的主要意義就是:保證橋梁施工質(zhì)量;確保橋梁安全美觀［1］。

隨著我國綜合國力的大幅度提升，我國的交通事業(yè)發(fā)展也非常迅速，越來越多的大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)橋梁工程佇立在大江大河上。連續(xù)橋梁由于其受力均勻合理、行車平穩(wěn)舒適、施工方便、不需要過多的保護(hù)費(fèi)等獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)而被廣為應(yīng)用。在大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)橋梁還沒有得到廣泛應(yīng)用的時(shí)候，一些大型的跨溝跨谷橋梁建筑的施工非常困難，而且價(jià)格昂貴，因?yàn)闃蛳卤仨氃O(shè)置支架才能夠進(jìn)行工程建設(shè)。鋼橋自架設(shè)體系施工法的引進(jìn)，推動(dòng)了大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)橋梁的快速發(fā)展，它將橋梁的上部結(jié)構(gòu)分節(jié)段或分層進(jìn)行施工，然后逐步完成全橋的施工，這種方法就是采用的無支架施工，大大提高了施工的速度，減少了工程費(fèi)用。

2 影響施工監(jiān)控的主要因素

大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋的設(shè)計(jì)比較復(fù)雜，橋梁的荷載形式也是變化多樣，導(dǎo)致其施工過程更加復(fù)雜，所以把握好影響施工控制的因素對(duì)于施工的順利進(jìn)行十分重要。

2．1 施工工藝

橋梁的施工必須嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)方案來進(jìn)行，不能隨便更改施工方案和施工順序，畢竟施工方案被設(shè)計(jì)出來也是按照一定的科學(xué)依據(jù)的，隨意更改方案和順序，給工程施工造成影響，也會(huì)影響結(jié)構(gòu)的應(yīng)力和位移，從而影響了成橋結(jié)構(gòu)的使用性能，降低了橋梁的質(zhì)量。

2．2 施工監(jiān)測(cè)

橋梁施工控制的手段很多，其中要數(shù)施工監(jiān)測(cè)最為有效。實(shí)際中，我們監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)與實(shí)際總會(huì)存在誤差，造成誤差存在的主要原因是測(cè)量?jī)x器的精度不同、不同的測(cè)繪人員測(cè)量方法存在差異、變化多端的環(huán)境因素也時(shí)刻存在［2］。所以控制橋梁的施工監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)誤差對(duì)于提高施工的質(zhì)量意義重大。

2．3 溫度變化

橋梁結(jié)構(gòu)受力和變形很容易受到溫度變化的影響，因此我們不能排除溫度變化對(duì)結(jié)構(gòu)的影響。由于溫度的變化沒有預(yù)知性，而且變化相當(dāng)復(fù)雜，晝夜溫差、季節(jié)溫差、主橋梁上下的溫差都時(shí)刻在變化，所以在施工過程中一定要綜合考慮溫度的變化，采集到最合理的溫度數(shù)據(jù)才有利于工程的順利進(jìn)行。

2．4 結(jié)構(gòu)計(jì)算分析模型

有限元模型指的是對(duì)實(shí)橋簡(jiǎn)化后的計(jì)算模型，模型的制作主要是對(duì)實(shí)橋的狀態(tài)進(jìn)行假設(shè)，這是很多工程建設(shè)都會(huì)做的準(zhǔn)備工作。將模型的數(shù)據(jù)誤差降到最低，對(duì)于實(shí)橋的建設(shè)具有十分重要的意義。

2．5 結(jié)構(gòu)參數(shù)

結(jié)構(gòu)參數(shù)的選取是否準(zhǔn)確直接關(guān)系到結(jié)構(gòu)分析計(jì)算的精確度，結(jié)構(gòu)參數(shù)是結(jié)構(gòu)分析的前提。每個(gè)工程的施工都是按照設(shè)計(jì)方案進(jìn)行的，設(shè)計(jì)方案中設(shè)計(jì)的參數(shù)往往與實(shí)際的施工參數(shù)存在誤差，所以為了分析出最理想的參數(shù)數(shù)據(jù)，就必須考慮控制參數(shù)的誤差［3］。結(jié)構(gòu)參數(shù)主要包括以下幾個(gè)方面:(1)預(yù)應(yīng)力。嚴(yán)格控制預(yù)應(yīng)力十分重要，預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)經(jīng)常受到管道摩擦、張拉設(shè)備、錨頭回縮、梁體彈性壓縮、混凝土收縮等因素的影響，會(huì)使得張拉過程中的預(yù)應(yīng)力減少甚至消失，張拉過程中的預(yù)應(yīng)力需要控制。(2)構(gòu)件截面尺寸。截面參數(shù)誤差是時(shí)時(shí)刻刻存在的，而且也無法避免這種誤差的存在。截面參數(shù)誤差會(huì)直接影響模型建立的合理性，最終影響到分析結(jié)果的精確度，所以嚴(yán)格控制誤差十分重要。(3)材料參數(shù)。材料的容重、材料的彈性模量、材料的熱膨脹系數(shù)、混凝土收縮、徐變、熱膨脹系數(shù)等都屬于材料參數(shù)，其中材料的彈性模量對(duì)結(jié)構(gòu)分析的結(jié)果最重要，因?yàn)樗軌蚍从辰Y(jié)構(gòu)在長(zhǎng)期荷載作用下的變形能力大小［4］。另外，混凝土收縮和徐變也是主要影響因素，這個(gè)參數(shù)的變化會(huì)直接影響結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和變形情況，甚至還會(huì)造成橋梁產(chǎn)生裂縫。

3 施工監(jiān)控的主要內(nèi)容

橋梁施工控制的意義在于保證成型的橋梁與設(shè)計(jì)的要求非常吻合，不能保證完全吻合，因?yàn)樵谑┕み^程中，結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和變形都是在發(fā)生變化，不會(huì)與設(shè)計(jì)的要求完全符合，所以橋梁施工控制就是確保那些不確定的因素和誤差在合理的變化范圍之內(nèi)。

3．1 應(yīng)力控制

橋梁結(jié)構(gòu)的應(yīng)力應(yīng)謹(jǐn)慎控制，因?yàn)橹挥写_保施工階段主梁應(yīng)力滿足設(shè)計(jì)的要求，才能夠順利進(jìn)行下一階段梁體結(jié)構(gòu)的施工。大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋的施工都要經(jīng)歷一個(gè)長(zhǎng)期而復(fù)雜的過程，施工中各個(gè)階段的受力狀況、邊界條件、荷載能力也是復(fù)雜多變的，對(duì)于結(jié)構(gòu)體系的轉(zhuǎn)換，一定要密切關(guān)注施工過程中結(jié)構(gòu)應(yīng)力的變化幅度。總的來說，如果不對(duì)橋梁的應(yīng)力進(jìn)行嚴(yán)格的控制，會(huì)大大影響橋梁結(jié)構(gòu)的安全性，可能還會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)局部發(fā)生損壞，甚至結(jié)構(gòu)整體發(fā)生破壞。

3．2 線形控制

橋梁施工過程中一項(xiàng)基本的要求就是對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)尺寸進(jìn)行控制。橋梁的施工不會(huì)按照預(yù)定的參數(shù)進(jìn)行，因?yàn)檫€存在許多不確定因素導(dǎo)致結(jié)構(gòu)變形產(chǎn)生誤差［5］。這些誤差有可能導(dǎo)致施工橋梁的主體位置與設(shè)計(jì)方案里的位置不一致，誤差大的話還有可能導(dǎo)致合龍工作不能夠正常完成，使得成型的橋梁線性彎彎曲曲，起伏明顯，大大影響了橋梁的美觀性。所以嚴(yán)格控制橋梁結(jié)構(gòu)尺寸，將誤差縮小到最小，對(duì)于施工的正常進(jìn)行和橋梁的整體美觀至關(guān)重要。

3．3 安全控制

橋梁結(jié)構(gòu)在施工中一般都要遵循“安全、經(jīng)濟(jì)、適用、耐久”的基本原則，其中最重要的是安全性，安全性具體體現(xiàn)在結(jié)構(gòu)的內(nèi)力、變形、穩(wěn)定等都與設(shè)計(jì)的要求符合。所以說，對(duì)橋梁的安全性進(jìn)行合理的控制是確保橋梁建設(shè)的重點(diǎn)。

3．4 穩(wěn)定控制

隨著大跨度工程的增加，大跨度結(jié)構(gòu)的受力狀況也在不斷增加，所以說保證大跨度結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性極其重要。對(duì)于施工過程中所有可能出現(xiàn)的失穩(wěn)現(xiàn)象，都要建立相應(yīng)的應(yīng)急處理系統(tǒng)，避免發(fā)生突發(fā)狀況，減少事故的發(fā)生。橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與橋梁結(jié)構(gòu)能否正常使用息息相關(guān)，嚴(yán)格控制施工過程中橋梁構(gòu)件的局部與整體的穩(wěn)定具有極其重要的意義［6］。加拿大的魁北克橋在橋架設(shè)時(shí)由于下弦桿腹板失穩(wěn)而突然發(fā)生崩塌的事故就是穩(wěn)定性被破壞了的慘痛教訓(xùn)。

4 結(jié)語

隨著大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)橋梁施工技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，施工的控制也越來越重要。但是，施工過程中仍然存在許多因素在影響著施工控制的發(fā)展，我們需要不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，再根據(jù)國內(nèi)外施工控制技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，尋找更科學(xué)合理的方法和技術(shù)幫助建設(shè)出更加安全的橋梁建筑，讓橋梁工程的質(zhì)量再上一個(gè)新臺(tái)階。

［1］李波．預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋施工控制研宄［J］．時(shí)代報(bào)告:學(xué)術(shù)版，2012(9):267-267．

［2］蔣英杰．大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋的施工控制方法［D］．四川:西南交通大學(xué)，2010．

［3］桂林萍．大跨徑混凝土連續(xù)梁橋施工控制技術(shù)研究［D］．四川:西南交通大學(xué)，2009．

［4］汪劍，方志．大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁施工控制研究．湖南大學(xué)學(xué)報(bào)，2003，30(3)．

［5］夏偉．預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋施工監(jiān)控研宄［D］．鄭州大學(xué)，2011．

［6］楊濤．大跨徑連續(xù)梁橋施工控制［D］．武漢理工大學(xué)，2009．