大跨度预应力混凝土桥梁施工控制技术研究

2015-03-23祁润平

河南科技 2015年23期

关键词：跨度控制技术桥梁工程

祁润平

（中铁一局集团桥梁工程有限公司，重庆　401121）

大跨度预应力混凝土桥梁施工控制技术研究

祁润平

（中铁一局集团桥梁工程有限公司，重庆401121）

本文在对大跨度预应力混凝土桥梁施工控制内容进行归纳总结的基础上，结合实际案例对其应用的重要性，在应用过程中需要注意的事项以及施工各阶段应用过程中的要点进行探讨，以供参考。

大跨度预应力；混凝土桥梁；施工控制

桥梁结构施工控制主要针对桥梁结构的变形、应力和稳定三方面进行，我国虽然在上个世纪中期已经认识到施工过程中结构内力和变形调控的重要性，例如武汉长江大桥施工过程中的应力、标高调整操作，但在大跨度预应力混凝土桥梁施工控制方面的研究相对西方国家较晚，所以现阶段针对大跨度预应力混凝土桥梁施工控制技术展开研究是桥梁施工水平深化的必然选择。

1　大跨度预应力混凝土桥梁施工控制内容

1.1变形控制，其主要是为缩减桥梁结构和设计图纸中尺寸方面产生的偏差，使其在施工中必然会产生的尺寸偏差保持在合理的范围内，例如，在施工过程中箱梁顶面宽项目宽度的偏差允许在±30毫米之间；梁板项目高度偏差允许在±5毫米之间；支座中心至中心项目跨度偏差允许在± 20毫米之间等［1］。

1.2应力控制，现阶段桥梁应力控制技术主要有两种途径，一种是由专业人员对压力表、千斤顶等设备进行质量、精度等方面的控制，常规压力表的精度要在1.5级以上；一种是对钢材的伸长数值进行控制，保证桥梁结构整体应力满足预期要求［2］。

1.3稳定控制，其主要是对桥梁各构件和整体的稳定性进行控制，以此保证桥梁结构在应用过程中的安全性，现阶段轴心压公式是计算桥梁结构稳定性的有效途径［3］。

2　大跨度预应力混凝土桥梁施工控制技术的重要性及注意事项分析

某大桥位于市区与一公路之间，在区域重要的交通路段，众多国家投资的大型或特大型项目需要利用此桥梁结构，而且在能源外运方面此桥梁结构也发挥着重要的作用，为保证此桥梁的整体质量，使其安全使用，在施工过程中尝试将大跨度预应力混凝土桥梁施工控制技术应用到施工过程中。实践证明，通过加强该项目施工过程的控制，使复杂的大跨度预应力混凝土桥梁施工各环节的质量更有保证；而且桥梁结构的安全状况在施工过程中可以准确把握，发现问题时可以结合桥梁工程的设计方案进行及时的解决，使桥梁结构的稳定性、可靠性以及投入使用后行车的安全性都更加有保证。

但在应用该技术的过程中也存在诸多需要注意的问题，如在参数结构方面的构件截面尺寸、材料重量、混凝土收缩、预应力参数等，当参数存在问题的情况下，不仅控制技术的效果难以显现，而且会增加施工的风险，例如案例桥梁结构的主桥跨径为80+145+80m，单幅箱梁顶面和底面的全宽分别为11.75m和5.75m，支点梁和跨中梁的高度分别为8m和3m，钢筋混凝土实体墩的主墩厚度为5m，最大墩高为20.68m等，任何参数存在问题，都会使案例桥梁的整体性能受到影响［4］。另外，温度变化也会对控制技术的应用效果构成影响，施工环境温度变化会导致结构受力变形，实践证明桥梁结构变形和温差变化之间呈现出较明显的正相关性，为对施工温度进行较长时间的把控，通常选择温度变化幅度相对较小的完成温度测量，并结合桥梁结构的残余温度以及季节性温差等因素综合衡量，案例桥梁工程选择4月份进行，就是在综合衡量相关温度数据和施工技术后确定的相对较理想的施工时间［5］。除此之外，在施工监测的过程中由于施工技术复杂，受仪器精度、安装程度以及检测人员专业性等因素的影响，必然会存在一定的误差，当监测误差超过合理范围时，也会对该控制技术的应用效果构成影响，例如案例桥梁工程在设计中洪水频率为1/300，流量为6670m/s，当监测的数据与此标准存在较大不符，而自身又存在较大误差的情况下，将无法为大跨度预应力混凝土桥梁施工控制技术的应用提供数据支持［6］。

3　施工各阶段应用大跨度预应力混凝土桥梁施工控制技术的要点

3.1大跨度预应力混凝土桥梁施工控制技术在施工准备阶段应用的要点

3.1.1准确把握桥梁工程结构

现阶段桥梁施工控制中工程结构的准确把握主要应用正装分析法、无应力状态法和倒装分析法，前者试图按照桥梁整体结构的加载顺序和在加载过程中桥梁结构的变形程度，分析对桥梁受力情况并结合施工内力与位移的计算结果进行针对性的控制；后者采用与前者完全相反的顺序进行判断，结合桥梁理性承载状态，利用逆计算对桥梁结构进行把握；而无应力状态是在构件、无应力长度、曲率等方面都处于原始状态的前提下，结合桥梁结构在安装过程中的中间和终结状态对桥梁结构进行把握的方法［7］。具体选择应用要结合实际情况，例如案例工程在对施工控制结构进行计算的过程中采用了正装和倒装分析法，两种方法都是在有限单元法原理的基础上完成结构计算，以此保证案例工程中复杂的结构形式和边界条件、荷载状况等都可以得到有效的处理，为保证计算结果的准确性，案例工程将GQJS和MIDAS/Civil等计算软件应用到合拢方案分析计算、结构变形分析、结构预拱度计算、控制界面结构应变应力内力计算等各方面，保证计算结果的有效性。

3.1.2合理应用线性控制技术

此项技术是在对桥梁整体结构进行全面分析的基础上，进行科学全面的桥梁设计，为桥梁施工过程中控制技术的应用提供依据的有效途径，桥梁的预拱度是此项技术应用的主要依据，其对桥梁的主跨与边跨的合拢程度具有重要的影响，甚至对预应力的分布情况也会产生直接的作用，所以桥梁拱度控制需要受到桥梁设计和施工人员的高度重视，利用此项技术可对桥梁拱度的具体数值以及施工精度等准确的掌握，是我国桥梁建筑整体性能发挥的重要保证。例如案例工程在设计过程设计了两种合拢方案，一种是边跨合拢，体系转换，合拢中跨；一种是边跨合拢，体系不转换，合拢中跨，为选择最优方案，利用线性控制技术对其进行分别计算，通过计算发现第一种方案在边跨合拢底板位置体系转换前后的变化幅度仅为1.05兆帕，而第二种方案变化幅度为6.10兆帕，而且因其桥梁拱度发生2.75cm的变化，所以选择第一种方案。

3.1.3科学确定桥梁形状

现阶段虽然T型和槽型桥梁截面形式在我国桥梁建筑中较为常见，但为保证桥梁承载性能，大跨度预应力混凝土桥梁通常选用变截面箱型的截面形式，这种截面形式不仅对提升桥梁承载性能意义突出，而且在缩减施工难度的同时，自重较轻，符合现代桥梁工程结构的发展趋势，大跨度预应力混凝土桥梁的结构决定，其在选择桥梁形状的过程中需要综合考虑其跨度、弯矩等实际尺寸，而变截面箱型的截面形式的性能决定其可以更好的满足大跨度预应力混凝土桥梁的形状要求。例如案例桥梁工程选择了变截面箱型的截面形式，并在施工过程中有意识的针对箱梁挠度进行跟踪观测、对箱梁立模标高进行随机抽查、对箱梁顶面高程进行测量等，以此保证所选用的截面形状能够真正满足大跨度预应力混凝土桥梁的要求。

3.2大跨度预应力混凝土桥梁施工控制技术在施工阶段应用的要点

施工阶段的控制技术主要针对施工人员、施工材料质量和施工工序三方面进行。

3.2.1施工人员方面

首先必须结合施工人员施工现场布置情况制定完善合理的人员管理制度，并以小组划分的形式加强管理，在责任落实的同时，保证施工规范和标准的层层划分和实现；

其次，结合岗位说明和施工技术要求等，建立与员工薪酬和职业规划挂钩的奖惩机制，以此提升施工人员的工作积极性，加强施工现场员工之间的监督；

再次，落实员工职业技能培训机制，通过提升现场施工人员的技能，提升大跨度预应力混凝土桥梁的整体质量。

3.2.2施工材料质量方面

为杜绝施工材料质量不达标、技术不合格、养护不到位等问题导致桥梁工程整体质量存在隐患的情况发生，案例桥梁工程施工企业在施工的过程中对材料选购人员的各项工作进行了明确的说明，并将其工作质量与薪酬福利挂钩，以此提升其安全责任意识，保证材料选择过程贯彻优质安全意识，而且定期组织专业技术人员对施工材料质量进行随机抽查，以此杜绝不合格材料在施工过程中被应用。

3.2.3在施工工序方面

要保证各施工工序严格按照设计方案和标准落实，例如案例桥梁工程在施工的过程中考虑到钢筋骨架张拉操作复杂度较高，施工人员可能会对张拉力标准进行随意的改变，影响桥梁结构整体的质量，所以针对此工序进行了专项控制，结合有效的培训，使施工人员在认识到筋骨架张拉操作重要性的同时，规范操作，施工质量得到保证。