浅析大跨度预应力混凝土桥梁施工及检测

2013-12-31邹国助

黑龙江交通科技 2013年3期

邹国助

（贵州省公路工程集团有限责任公司）

0 前言

在上世纪六十年代中期，自从德国莱茵河上采用悬臂浇筑的方法完成Bendoff大桥工程以来，悬臂浇筑拼装的施工工艺得到快速发展和改进、并进行推广应用，使得预应力混凝土结构的桥粱成为大多数国家采用主要桥型。我国设计建设预应力混凝土桥梁起步比欧洲要晚，但是随着最近二十年公路桥梁工程的快速发展，预应力混凝土桥梁的规划设计，试验研究、结构分析以、机械设备和施工工艺等方面不断深入发展，预应力混凝土桥梁的施工技术已经有了非常高的水平。可是由于大跨度预应力混凝土桥梁的自身特点，施工技术的难点比较多，所以在施工过程中对桥梁结构构件进行严格的控制，才能保障桥梁的施工质量，使工程顺利竣工并投入使用。

1 大跨度预应力混凝土桥梁

要合理控制大跨度预应力混凝土桥梁工程的施工建设必须从各个方面来开展工作。桥梁工程整体施工控制的第一步就是在工程施工之前对其进行理论分析并选择桥梁形状。有限元数值模拟分析是当前桥梁工程进行结构问题分析的重要辅助手段，通过对实际工程模拟的合理简化假定，然后进行有限元模型的分析，能够有效的分析桥梁结构构件的应力分布情况以及加载后变形情况。目前桥梁工程领域中常用的结构有限元分析软件有ABAQUS、ANSYS、SUPSAP等，这些有限元软件各有优缺点，在结构分析过程中侧重点各有不同，一般在结构分析过程中常用的是ABAQUS和ANSYS软件。进行桥梁结构有限元分析时，第一步是对大跨度预应力混凝土桥梁进行合理的建模，然后依据工程实际情况对模型加入边界条件和应力条件等。在模型进行整体计算分析后就是后处理过程，这一步可以非常直观的分析研究桥梁结构的截面应力以及位移，从而能够很好的为大跨度预应力混凝土桥梁的整体设计和施工控制提供参考依据。

在现代大跨度预应力混凝土桥梁施工控制过程中，线性控制理论与技术是一项非常重要的工程技术，它是通过对整体桥梁进行理论分析来工程设计，以便进行桥梁施工控制。这种工程技术的最主要的目的是能够对桥梁预拱度的计算进行控制。采用线性控制理论与技术的方法来计算可以有效的获得各节段立模的标高，给工程项目的设计带来一定的参考。某桥梁工程中箱梁截面线形控制点位置示意图见图1。控制点B用截面尺寸为100 mm×100 mm×12 mm的钢板预埋，钢板顶面齐平于相应箱梁截面顶面混凝土表面的对应位置，控制点A、C、D采用的都是短钢筋预埋，其顶端应平滑，短钢筋伸出的长度比对应箱梁截面混凝土表面高5 mm；它既是箱梁轴线的控制点也是箱粱挠度和顶面高程的控制点。控制点可以用红油漆来进行编号注明。

图1 某箱粱截面线形控制点位置示意图

在桥梁施工工艺上，大跨度预应力混凝土桥梁施工与普通的混凝土桥梁具有很大的区别，所以在选择桥梁截面形状时考虑的问题也不一样。通常普通的混凝土桥梁的截面形式是T型或者槽型，但是在大跨度预应力混凝土桥梁工程中通常会选择变截面的箱型截面。这是因为箱型截面的构件能够承受更大的载荷，同时其自重也轻，其次由于大跨度预应力桥梁的受力特点，边跨和中跨的弯矩不同，每跨弯矩的分布情况也不同，因此通常将不等跨的变截面箱型结构作为这种桥梁的基本截面形式。

2 施工过程中的质量控制

在大跨度预应力混凝土桥梁施工过程中，要保障工程整体的施工质量首先必须加强各方面的管理。工程材料的质量直接影响到整体工程质量的源头。在桥梁工程施工过程中，因为工程材料不合格导致的工程事故经常发生，所以对工程材料的严格管理对桥梁施工的质量具有非常重要的意义。首先桥梁构件的各个配件相匹配，例如工作卡片的大小、波纹管的大小都应该与骨架钢筋相匹配。其次应该严格管理工程施工材料的招标工作，在招标过程中工程既要考虑工程材料的价格，更要重视工程材料的质量。在桥梁工程施工过程中，应该按照施工设计图纸要求进行施工，严格遵照预定的施工顺序进行施工，坚决不能忽略某些施工步骤。在进行混凝土的浇筑工作时应该严格按照相关设计规范的要求进行，决不允许随意更改浇筑的顺序。在混凝土桥梁进行组装时必须按照相关的要求，例如混凝土板的位置、螺母的尺寸以及接口焊接工作等。这些细节问题都能影响着工程质量的好坏。工程施工人员也是影响桥梁工程整体施工的重要因素，因此在施工的过程中重视工程施工人员的管理对保障工程施工质量也具有十分重要的意义。第一要建立一套合理的管理制度体系，明确规定施工人员的施工行为，同时对施工发生严重失误的人员进行处理；第二要成立严格的监管机构，实行领导负责制，以此规范和监管施工人员的施工行为；第三定期对施工人员进行培训，要包括具体的施工技术能力和应对突发工程问题的能力等培训内容。通过以上措施加强施工人员的管理，能够有效的减少因为人为因素而产生的工程质量问题。

图2 大桥施工监控管理程序

3 施工后期的桥梁结构测量

为了验证桥梁施工的效果，在桥梁施工完成后应该对结构构件进行技术控制，同时根据检测的结果及时调整桥梁的施工。

3.1 桥墩高度的测量

桥墩高度测量是桥梁施工控制的一种主要技术手段，能够针对桥梁工程的沉降问题进行直观测试。在实际工程测量过程中先在桥梁的两岸划分布控网点，然后采用交汇的方式，用全站仪可以测出桥墩顶部的坐标，同时将该坐标作为下一步测量的基准点。然后重复以上的操作方法，将桥墩顶部全都标示出基准点。这一步的目的是为了在施工后能够随时通过全站仪对桥墩高度进行检测，这样就能随时控制桥梁的变形。

3.2 桥梁整体轴线及挠度测量

为了掌握桥梁的整体并行程度需要对桥梁整体轴线和挠度进行测量，以便为桥梁后期的维护检修提供依据。在大跨度预应力混凝土桥梁的施工过程中应该在每一节段设置2～4个观测点，以便对桥梁的轴线和标高进行观测。一般测点采用短钢筋，然后刷红色油漆来编号注明。在对桥梁的轴线进行测量时，根据预定的工序通过仪器对相邻两测点进行校核，这样就能达到轴线测量的目的。在进行挠度测量时应该依据选取的观测点，按照高度差距进行平均，这样得到的就是桥梁整体的高程值。在不同工况下根据给定立模标高立模的高程值和观测的主梁挠度变化值，也能够获得主梁顶面的高程值，对比两者来检验施工的质量。