大跨度预应力混凝土连续梁桥的施工监控探析

2015-08-15江苏省交通工程集团有限公司江苏镇江212003

江西建材 2015年8期

■杨林 ■江苏省交通工程集团有限公司，江苏镇江 212003

大跨度预应力混凝土连续梁桥之所以在我国的桥型中占主导地位，被广为采用，其主要原因是其跨度能力大、受力性能好、结构刚度大、动力性能好、施工技术成熟、地形适应能力强、桥型简洁美观、桥面曲线平缓、受力均匀、行车平稳舒适等等。大跨度预应力混凝土连续梁桥在我国的应用十分广泛，大到跨江、跨山谷的桥，小到公路桥、铁路桥，甚至城市立交桥，都采用预应力混凝土梁桥技术。本文接下来就要对大跨度预应力混凝土连续梁桥的施工监控意义、影响施工控制的主要因素，以及施工控制的内容和方法分别进行讨论和分析。

1 大跨度预应力混凝土桥梁结构施工监控的重要意义

随着现代控制理论的引入，新材料、新工艺、新方法的应用，桥梁结构施工控制也在随之发生变化。桥梁施工监控指的是采用科学、合理的控制手段，测量关键参数识别结构的状态参数，对正在施工的梁体结构的位移和内力进行监测和调整，指导各个施工阶段顺利进行。施工监控的主要意义就是:保证桥梁施工质量;确保桥梁安全美观［1］。

随着我国综合国力的大幅度提升，我国的交通事业发展也非常迅速，越来越多的大跨度预应力混凝土连续桥梁工程伫立在大江大河上。连续桥梁由于其受力均匀合理、行车平稳舒适、施工方便、不需要过多的保护费等独特的优势而被广为应用。在大跨度预应力混凝土连续桥梁还没有得到广泛应用的时候，一些大型的跨沟跨谷桥梁建筑的施工非常困难，而且价格昂贵，因为桥下必须设置支架才能够进行工程建设。钢桥自架设体系施工法的引进，推动了大跨度预应力混凝土连续桥梁的快速发展，它将桥梁的上部结构分节段或分层进行施工，然后逐步完成全桥的施工，这种方法就是采用的无支架施工，大大提高了施工的速度，减少了工程费用。

2 影响施工监控的主要因素

大跨度预应力混凝土连续梁桥的设计比较复杂，桥梁的荷载形式也是变化多样，导致其施工过程更加复杂，所以把握好影响施工控制的因素对于施工的顺利进行十分重要。

2．1 施工工艺

桥梁的施工必须严格按照设计方案来进行，不能随便更改施工方案和施工顺序，毕竟施工方案被设计出来也是按照一定的科学依据的，随意更改方案和顺序，给工程施工造成影响，也会影响结构的应力和位移，从而影响了成桥结构的使用性能，降低了桥梁的质量。

2．2 施工监测

桥梁施工控制的手段很多，其中要数施工监测最为有效。实际中，我们监测的数据与实际总会存在误差，造成误差存在的主要原因是测量仪器的精度不同、不同的测绘人员测量方法存在差异、变化多端的环境因素也时刻存在［2］。所以控制桥梁的施工监测数据误差对于提高施工的质量意义重大。

2．3 温度变化

桥梁结构受力和变形很容易受到温度变化的影响，因此我们不能排除温度变化对结构的影响。由于温度的变化没有预知性，而且变化相当复杂，昼夜温差、季节温差、主桥梁上下的温差都时刻在变化，所以在施工过程中一定要综合考虑温度的变化，采集到最合理的温度数据才有利于工程的顺利进行。

2．4 结构计算分析模型

有限元模型指的是对实桥简化后的计算模型，模型的制作主要是对实桥的状态进行假设，这是很多工程建设都会做的准备工作。将模型的数据误差降到最低，对于实桥的建设具有十分重要的意义。

2．5 结构参数

结构参数的选取是否准确直接关系到结构分析计算的精确度，结构参数是结构分析的前提。每个工程的施工都是按照设计方案进行的，设计方案中设计的参数往往与实际的施工参数存在误差，所以为了分析出最理想的参数数据，就必须考虑控制参数的误差［3］。结构参数主要包括以下几个方面:(1)预应力。严格控制预应力十分重要，预应力混凝土结构经常受到管道摩擦、张拉设备、锚头回缩、梁体弹性压缩、混凝土收缩等因素的影响，会使得张拉过程中的预应力减少甚至消失，张拉过程中的预应力需要控制。(2)构件截面尺寸。截面参数误差是时时刻刻存在的，而且也无法避免这种误差的存在。截面参数误差会直接影响模型建立的合理性，最终影响到分析结果的精确度，所以严格控制误差十分重要。(3)材料参数。材料的容重、材料的弹性模量、材料的热膨胀系数、混凝土收缩、徐变、热膨胀系数等都属于材料参数，其中材料的弹性模量对结构分析的结果最重要，因为它能够反映结构在长期荷载作用下的变形能力大小［4］。另外，混凝土收缩和徐变也是主要影响因素，这个参数的变化会直接影响结构的强度和变形情况，甚至还会造成桥梁产生裂缝。

3 施工监控的主要内容

桥梁施工控制的意义在于保证成型的桥梁与设计的要求非常吻合，不能保证完全吻合，因为在施工过程中，结构的内力和变形都是在发生变化，不会与设计的要求完全符合，所以桥梁施工控制就是确保那些不确定的因素和误差在合理的变化范围之内。

3．1 应力控制

桥梁结构的应力应谨慎控制，因为只有确保施工阶段主梁应力满足设计的要求，才能够顺利进行下一阶段梁体结构的施工。大跨度预应力混凝土连续梁桥的施工都要经历一个长期而复杂的过程，施工中各个阶段的受力状况、边界条件、荷载能力也是复杂多变的，对于结构体系的转换，一定要密切关注施工过程中结构应力的变化幅度。总的来说，如果不对桥梁的应力进行严格的控制，会大大影响桥梁结构的安全性，可能还会导致结构局部发生损坏，甚至结构整体发生破坏。

3．2 线形控制

桥梁施工过程中一项基本的要求就是对桥梁结构尺寸进行控制。桥梁的施工不会按照预定的参数进行，因为还存在许多不确定因素导致结构变形产生误差［5］。这些误差有可能导致施工桥梁的主体位置与设计方案里的位置不一致，误差大的话还有可能导致合龙工作不能够正常完成，使得成型的桥梁线性弯弯曲曲，起伏明显，大大影响了桥梁的美观性。所以严格控制桥梁结构尺寸，将误差缩小到最小，对于施工的正常进行和桥梁的整体美观至关重要。

3．3 安全控制

桥梁结构在施工中一般都要遵循“安全、经济、适用、耐久”的基本原则，其中最重要的是安全性，安全性具体体现在结构的内力、变形、稳定等都与设计的要求符合。所以说，对桥梁的安全性进行合理的控制是确保桥梁建设的重点。

3．4 稳定控制

随着大跨度工程的增加，大跨度结构的受力状况也在不断增加，所以说保证大跨度结构的稳定性极其重要。对于施工过程中所有可能出现的失稳现象，都要建立相应的应急处理系统，避免发生突发状况，减少事故的发生。桥梁结构的稳定性与桥梁结构能否正常使用息息相关，严格控制施工过程中桥梁构件的局部与整体的稳定具有极其重要的意义［6］。加拿大的魁北克桥在桥架设时由于下弦杆腹板失稳而突然发生崩塌的事故就是稳定性被破坏了的惨痛教训。