大跨度连续刚构桥梁施工控制关键问题探讨

2014-06-13覃冠华

科技视界 2014年9期

覃冠华

（广西壮族自治区金城江公路管理局，广西河池 547000）

1 大跨度连续刚构桥的施工控制目的及内容

1.1 施工控制目的

施工控制是桥梁建设中不可或缺的一部分，是随着桥梁向大跨度方向发展而逐步发展起来的。在施工控制实施之前，首先必须结合设计图纸和相关实际情况对桥梁进行建模和计算分析，确定结构特别是主梁在施工过程以及成桥后的受力、变形等情况，在现场施工控制的过程中以此计算结果为依据，在最大程度上使成桥后的线形和受力状态满足设计和规范要求。

大跨度连续刚构桥施工过程较为复杂，施工过程中各种参数，如梁重、结构刚度、有效预应力、相对湿度等参数以及外界各种环境因素对结构的变形和内力有很大的影响，施工控制过程中可以对其密切关注，以防桥梁受力状况和结构的变形与理论计算值相差太远，从而导致成桥后主梁的线形和受力状况无法达到设计和规范要求。在大跨度连续刚构桥施工过程中进行施工控制，并预留长期观测点，将会给桥梁创造终用提供可靠保证。

1.2 施工控制内容

桥梁施工控制的项目主要包括桥墩垂直度监控、基础沉降变形监控以及主梁线型监控。在桥梁的施工工程中必须认真复核理论计算数据，同时在现场对其进行严密的监控，在最大程度上把误差控制在容许范围之内，保证桥梁施工安全、顺利。

提供箱梁悬浇过程中各节段的预拱度，并对主梁应力进行监控。在悬臂浇筑过程中，分别在张拉前、张拉后、挂篮前移前、挂篮前移后、浇筑前、浇筑后六个工况对梁段位移进行测量，将测量数据与理论计算值对比，根据比较结果对以后施工段预拱度进行纠偏修正并确定立模标高。结构应力的控制通常是通过预埋应变计，现场测试应变情况，并把实测数据反馈到计算机中，对应分析其受力状态是否满足要求。

2 大跨度连续刚构桥的施工控制关键问题探讨

2.1 基础沉降变形与桥墩垂直度控制

桥墩的主要作用是承受上部结构传来的荷载，并将荷载传递到地基上。在施工过程中为了能准确测量基础沉降变形和桥墩垂直度，需通过相关计算软件的多次复核并得出相应理论值，再结合实际情况确定桥墩模板的准确位置，且在主墩和已浇节段的适当位置布设标高观测点，对桥墩的变形进行严密监测。

在施工阶段，墩身垂直度和日照温差对墩的稳定性影响很大，实际桥梁处于偏心受压状态，尤其当垂直度控制不好时，对稳定性影响更大，在大桥的设计、施工和运营过程中，存在着各种的不确定性，主要包括物理的不确定性、模型的不确定性、统计的不确定性、人为因素的不确定性和自然因素的不确定性，所以在施工过程中要严格控制结构的各种变化。

现场施工控制过程中，需在主墩各施工节段分段处布置观测点，对每个施工阶段做出准确的测量，施工完主墩后，再在主墩的墩顶位置处沿上下游布置二个测点，测点布置在0 号块的腹板位置处，并通过适时观测及时发现误差并做出适当调整。主墩基础沉降变形测点选在主墩承台上。主墩墩身垂直度测点选在墩身的不同高度位置处，测点根据所建立的平面和高程控制网布置，保证网内视野通透，桥墩沉降观测采用全站仪结合棱镜或反光片进行测量，

2.2 箱梁立模标高和箱梁应力控制

跟踪施工过程中主梁各梁段标高、桥墩的变位以及各断面(主梁及墩柱)的应力应变。在悬臂箱梁梁顶位置分别设立标高观测点。在测点位置处预埋置短钢筋并用油漆依次标号，通过对梁底标高的测量，并参照相应梁项位置处对应两个测点的标高，相互比对，最大程度上减小误差，以保证桥梁线形。线形的控制主要观测混凝土浇筑前、浇筑过程中、浇筑后以及预应力张拉后各节段挂篮的定位标高和主梁标高等，并通过与理论数据的对比，求出偏差，再通过迭代计算求出修正后的理论值，最后反馈到施工现场。

施工过程中，预应力钢束的孔道位置、钢绞线是否发生缠绞现象是质量控制的关键。如果孔道位置不准确，将改变结构的受力状态，因此孔道位置准确与否直接关系到施工的预应力度能否达到设计值，对结构安全和工程使用阶段是否会产生裂缝有着直接联系。

预应力钢束两侧和上下游应对称张拉，从而减少不对称张拉引起的预应力损失。张拉控制应力对桥梁线形和内力的影响都很大，其大小能否达到理论计算值直接影响着预应力的效果，张拉时必须控制到位，既不能小于理论计算值同时也不能超过设计规定的最大张拉控制应力。预应力钢束张拉后出现主梁应力不足和主梁应力不对称是很常见的问题，因为施工过程中影响预应力张拉的因素很多，如千斤顶压力不准确、锚具安装误差、操作失误等，有时会发生断丝和滑丝的情况，当断丝或滑丝数不超过规范值时，可采用超张拉方式补足应力，若超过规范值必须卸锚，更换钢束。

温度对预应力钢束张拉效果将产生一定影响，预应力钢束的张拉应选择主梁温度比较均匀的状态下进行。若张拉时外界温度较高或主梁上下表面温差较大，则易造成主梁沿纵向伸长且上下表面伸长量不同，给主梁预应力带来很大的影响。预应力张拉完后，由于预应力钢束表面与混凝土之间存在温差，且两者的温度梯度不同，由于温度变化产生的位移和受力状况也会不同，钢束预应力会因此而受到损失。因此，在预应力张拉过程中，必须严格控制温度和张拉时机。

2.3 主梁线形、桥面铺装标高控制

测定主梁挠度、主梁轴线偏差和桥墩位移的变化情况，主要观测混凝土浇筑前、浇筑过程中、浇筑后以及预应力张拉后挂篮各控制点的高程、主梁高程等。该预应力混凝土连续刚构桥的施工方法为挂篮悬臂现浇法，在浇筑过程中，应严格按照理论计算和设计要求控制梁段立模标高，保证施工过程和成桥后的线形平顺，符合受力要求。悬臂箱梁位移实测值与理论计算值不可能完全一致，在施工控制过程中，需要不断和理论值对比并做出相应的调整。桥面铺装标高的控制也很重要，它关系到桥面行车的平顺性，控制过程中需根据箱梁顶面的标高做出对应的修正。

箱梁合拢方案对成桥受力状态影响很大，是桥梁施工和体系转换的重要环节，不同的合拢方案会使结构的受力情况发生相应的改变，在合拢过程中应调整两悬臂端的施工荷载，使其变形相等。同时，合拢方案的调整也为施工误差的调整提供了机会。