向陽特大橋施工監控方法

摘 要：本文以向陽特大橋施工監控為工程背景，通過對已完成的工程狀態和施工過程的監測，收集控制參數，分析施工中產生的誤差，通過理論計算和實測結果的比較分析、誤差調整，預測后續施工過程的結構形狀，提出后續施工過程應采取的技術措施，調整必要的施工工藝和技術方案，使成橋后結構的內力和線形處于有效的控制之中。

關鍵詞：連續梁橋施工監控應力監測線形控制

一、工程概況

向陽特大橋位于四川省北川縣安昌鎮，是XX至XX高速公路跨越小河溝的一座特大橋。主橋平面位于半徑為1500米的圓曲線上，小河溝不通航，橋高不受設計洪水位控制，由路線標高決定，橋面至溝底水面約115m。向陽特大橋跨徑組合右幅為（2x40m）簡支T梁+（95m+180m+95m）連續剛構+（6x40m）簡支T梁，橋梁全長707m.；左幅為（2x40m）簡支T梁+（95m+180m+95m）連續剛構+（5x40m）簡支T梁，橋梁全長667m.。

二、監控目標

通過對橋梁施工中的結構標高，關鍵截面溫度、應力進行跟蹤測量，對施工支架等進行復核計算，掌握施工中結構受力情況，對事故起到預警作用，以保證施工過程中的安全。本監控最終目標是使成橋后的線形與設計線形在各測點的誤差均控制在規范規定和設計要求的范圍之內。

三、監控方法

目前同濟大學橋梁工程系經過多年的施工控制實踐，在節段施工橋梁的施工控制方面提出了自適應控制的思路。對于預應力混凝土橋梁，施工中每個工況的受力狀態達不到設計所確定的理想目標的重要原因是計算模型中計算參數的取值問題。主要是以下幾個因素：1）混凝土彈性模量；2）材料的容重；3）混凝土收縮、徐變系數；4）永存預應力等。與施工中實際情況有一定的差距以及環境溫度、臨時荷載的影響。要得到比較準確的控制調整措施，必須先根據施工中實測到的結構反應來修正計算模型中的這些參數值，以使計算模型在與實際結構磨合一段時間后，自動適應結構的物理力學規律，當計算模型與實際結構相吻合后，再用計算模型來指導以后的施工，這就是自適應控制的基本原理。在閉環反饋控制基礎上，再加上一個系統辯識過程，整個控制系統就成為自適應控制系統

四、施工控制工作內容

（1）施工控制參數的選取

施工控制計算參數主要來源兩方面：來源施工設計圖紙，對施工設計圖紙進行深入的分析，把握橋梁結構計算模型的坐標、依據圖紙對橋梁結構構件進行面積和重量計算；另一方面來源于設計、施工（加工）、監理等單位，通過對設計圖紙的深入理解，向有關單位收集計算的實際參數。影響施工控制計算的參數有：混凝土主梁重量的誤差；混凝土配合比及彈性模量等的不準確；橋面施工荷載重量的誤差；混凝土徐變及收縮參數的不確定引起的應力重分布；永存預應力；臨時荷載的不確定性影響；

（2）設計施工圖復核計算分析

在施工控制開始前，根據施工圖及施工方案（考慮分階段掛籃懸臂澆筑、預應力張拉、體系轉換等工況），對結構進行全施工過程模擬計算，計算采用我們自編的橋梁綜合分析程序進行，并用Ansys建模復核。

主要計算分析內容包括以下幾個方面：全施工過程模擬計算；臨時結構復核計算；主跨預拱度設置計算；預應力損失長期效應影響計算分析；對橋梁結構在施工過程中的應力按規范要求進行驗算；對使用階段橋梁結構的應力、變形以及承載能力進行驗算；從構造方面來檢查其預應力鋼筋和普通鋼筋的布置是否滿足規范要求。

（3）施工過程仿真模擬計算

根據施工單位提供的施工技術方案對結構進行全施工過程模擬計算，主要內容有：各梁段掛籃前移定位的結構內力、應力和撓度；各梁段澆筑梁段混凝土后的結構內力、應力和撓度；各梁段張拉預應力后的結構內力、應力和撓度；合攏段臨時連接后的結構內力、應力和撓度；合攏段澆筑混凝土后（假定為荷載）的結構內力、應力和撓度；合攏段澆筑混凝土后（已成為結構）的結構內力、應力和撓度；

（4）立模標高的確定及調整

在本橋的懸臂施工過程中，梁段立模標高的合理確定是關系到主梁的線形是否平順、是否符合設計的一個重要問題。如果在確定立模標高時考慮的因素比較符合實際，而且加以正確的控制，則最終成橋線形一般是較為良好的；相反，如果考慮的因素和實際情況不符合，控制不力，則最終成橋線形會與設計線形有較大的偏差。

五、施工控制現場監測

施工控制主要有兩方面內容，變形監測和應力監測。對于本項目施工控制現場監測的內容有：線形監測；關鍵截面應力監測；結構溫度場監測。

（1）線形監測

測量控制網監測人員進場后，施工單位提供施工測量控制網點布置資料，監測人員根據現場情況建立的各橋平面控制網，依托施工單位已建立的高程控制網點，設立監控高程控制點。在施工過程中，線形控制測量數據由施工單位提供，現存監測人員在下述情況下對高程控制的基準點進行復測：結構體系轉換前后；基礎發生較大的沉降變化時；施工控制小組經分析后認為有必要進行復測時。

六、施工監控結論和建議

本文以向陽特大橋施工監控為依托，對大跨度預應力混凝土連續梁橋的施工監控進行研究。由于本人的水平有限，時間倉促，在整個施工過程中沒有學習和參與施工控制計算和施工控制中的參數識別，所以在本課題中沒有涉及到這兩個監控方面的內容，這也使課題缺少了理論支持，所以課題的著重點放在施工現場監控和數據收集方面。介紹橋梁結構施工監控的意義、內容，在此基礎上介紹并歸納了大跨度橋梁結構施工監控的基本原理與方法。通過施工過程的數據采集和嚴格控制，保證結構的受力合理和線形平順， 確保結構的安全和穩定，為大橋安全順利建成提供技術保障。通過本文的研究得到如下的結論：

（1）、線形控制工作貫穿于橋梁施工的全過程，涉及影響梁高程的每一道工序，對橋梁成橋后自身的平順程度具有重要意義，同時也決定著橋梁在整個路線中的承前啟后是否自然合理。其突出的特點是理論計算與施工實施緊密關聯，兩者缺一不可。所以，施工過程需要科學管理、嚴格要求和精心操作。

（2）、本橋采用的是掛籃懸臂澆筑施工，掛籃的剛度和變形（彈性、非彈性）對主梁的線形會有較大的影響。懸臂澆筑施工過程中，必須保證掛籃的安全和穩定，明確掛籃對主梁結構的作用，消除預測中因對施工工藝模擬不客觀引起的誤差，以確保主梁的線形和內力在控制之中，保障橋梁施工的順利安全進行。

（3）、預加應力是預應力混凝土結構內力和變形控制考慮的重要結構參數，但預應力值的大小受很多因素的影響，包括張拉設備、管道摩阻、預應力鋼筋斷面尺寸、彈性模量等，施工控制中要對其取值誤差做出合理估計。

（4）、對混凝土橋梁結構而言，材料收縮、徐變對結構內力、變形有較大的影響，這主要是由于施工中混凝土普遍存在加載齡期短、各階段齡期相差較大等引起的，施工監控中要予以認真研究，以期采用合理的符合實際的徐變參數和計算模型。

參考文獻

[1]范立礎，《預應力混凝土連續梁橋》，人民交通出版社，1988

[2]向中富，《橋梁施工控制技術》，人民交通出版社，2001

[3]顧安邦、張永水，《橋梁施工監測與控制》，機械工業出版社，2005

[4]徐君蘭，《大跨度橋梁施工控制》，人民交通出版社，2000

作者簡介

王學彥（1974.05-）男黑龍江人副教授。