预应力混凝土连续梁桥施工控制技术分析

王高才，秦春丽

（郑州工业应用技术学院，河南 郑州 451100）

预应力混凝土连续梁桥施工控制技术分析

王高才，秦春丽

（郑州工业应用技术学院，河南 郑州 451100）

在当前跨度40m-150m范围的桥梁建设中，预应力混凝土连续梁桥因其具有的诸多优点占据了主导地位.就施工难度来说，预应力混凝土连续梁桥的施工难度与其桥梁跨度大小密切相关.因此，在预应力混凝土连续梁桥施工中，开展及时有效的施工控制，对施工中出现的质量和安全问题进行及时调整，是确保桥梁施工各项数据指标符合设计要求，保证最终成桥状态达到设计方案的标准的主要控制措施.本文写作目的就在于对施工控制技术进行深入探讨.

预应力混凝土施工；控制技术；连续梁桥

最近几十年以来，随着交通运输的发展和科学技术的进步，桥梁工程建筑技术也得到了巨大的发展进步.在各种各样的桥梁建设过程中，预应力混凝土连续梁桥因具有诸多优点得到广泛的应用，成为我国城市、公路、铁路桥梁的主要类型.但是，在预应力混凝土连续梁桥得到广泛应用的同时，由于其具体施工的复杂性，对施工控制的要求越来越高，成为预应力混凝土连续梁桥建设中的一个主要制约因素.因此，加强施工控制显得十分必要.

1 施工控制概述

1.1 任务与内容

施工控制的任务是确保施工过程中的在建桥梁部分所产生的内力变化和变形始终处在设计安全标准的范围内，确保完工后的成桥在线形和内力方面均能达到设计要求.

为完成上述任务，施工控制的内容主要集中在四个方面.

1.1.1 变形控制.在实际施工过程中，桥梁结构发生几何变形是一个必然现象，采用不同的施工方法只能是使得这种变形发生的幅度减小.由于施工过程中已完成结构部分会受到诸多因素的影响而导致结构出现变形，实际成桥部分的结构状态与预期的设计状态会出现偏差，这种偏差超过安全范围会对在建桥梁的顺利合拢造成负面影响，.因此，为确保桥梁能够顺利实现合拢，就必须要在施工过程中进行实时的施工控制，以保证在建桥梁发生的变形处在安全标准范围内，不至于对桥梁建成后的合拢产生直接的影响.一般来说，采用悬臂浇筑施工方法的误差限值（mm）指标为：成桥后线形±50mm；合拢相对高差±30mm；轴线按（JTJ041—2000）中相关规定的标准执行.

1.1.2 应力控制.在施工过程中，在建桥体部分结构的受力状况和设计标准之间差异的检测是施工控制所要解决的一个重要问题.在施工控制中通常采取结构应力检测来解决这一问题，以将这种差别控制在安全范围内.相对于结构的几何变形来说，结构应力的变化危害性更大，且不易被发现.在应力控制方面，目前从控制项目和控制精度上都没有形成统一标准，一般是根据施工具体情况来进行确定，目前行业内比较通行的控制项目和精度主要包括：

（1）结构设计应力和实际应力间的误差范围控制在+5%.

（2）处于施工载荷条件下，结构设计应力和实际应力误差适宜的范围应在+5%.

（3）温度应力，尤其是大体积的墩柱、基础等.

（4）其它应力，例如，雪荷载、风荷载、以及基础变位引起的结构应力.

（5）施工中除了桥体结构的应力外，施工所使用到的各种辅助设备系统，如支架等的应力也应该符合安全控制的标准.

1.1.3 稳定控制.毫无疑问稳定性是桥梁建设和运行中备受人们关注的焦点问题.当前对桥梁稳定性的监测和计算主要是在成桥后的计算，缺乏施工过程中稳定性的有效监测手段，还没有针对桥梁稳定性突发问题的快速反应系统.因此，要改变目前稳定性检测，侧重于成桥后的稳定分析计算和结构应力与变形相结合的综合评定方式.

1.1.4 安全控制.安全控制是一项综合性的施工控制，是施工控制的重要内容，它立足于确保施工安全开展相关的控制.其实质就是上文中论述的结构应力控制、稳定性控制、以及变形控制的总和，在施工控制中，如果上述几项控制目标能够顺利实现，那么，安全控制的目标也就能够自然达成.在具体的施工过程中，安全控制不是一成不变的，而是根据工程建设所处的人文和自然环境的不同，采取的侧重点不同的安全控制措施，也即是说安全控制的重点应该根据具体的施工情况来确定.

1.2 意义

预应力混凝土连续梁桥施工控制，作为施工的重要环节，其意义主要表现在：一方面，桥梁施工控制是确保施工宏观质量目标的关键，而宏观质量目标的实现则必须要依赖于施工过程中各个环节质量目标控制的实现，因此，必须采取全过程的施工控制.另一方面，施工控制是确保施工安全重要保证.最后，桥梁施工控制不但是保证整个施工过程安全进行的控制系统，同时也是桥梁建成后安全运行的综合监测系统.

2 预应力混凝土连续梁桥施工控制技术相关问题

2.1 控制流程

2.1.1 在不同的施工阶段针对已经完成的桥梁结构部分产生的内力变化和变形进行监测.监测的内容为桥体主要截面产生的应力变化、桥体结构发生的高程变化、结构的线形变化、以及施工采用的主要材料的实验结果、主要施工设备的位置和重量等.

2.1.2 评估计算参数和结构状态.计算参数主要包括了预应力损失、构件日照温差的变化范围、以及、混凝土弹性模量的变化规律等.而对计算参数和结构状态的评估是针对已经获取的具有测量误差的现场测量结果进行状态向量的最优评估.

2.1.3 结构模型分析.通过结构倒退分析法，可以计算各施工阶段结构的理想状态目标.而通过结构前进分析可以对下一施工阶段的内力和标高进行预测值计算.

2.1.4 对各施工阶段的目标状态和实际状态进行比较，如偏差超出设计范围，则进行相应的调整.

2.1.5 按照上述流程对每个施工阶段进行监控测量，并进行相应的调整，确保施工状态和成桥状态接近设计目标状态.

施工控制方法的选择是一个受到多因素制约的过程，施工控制方法的选择受到桥体结构形式、具体施工环境、以及施工控制内容等因素的影响.从目前的实际应用来看，主要施工控制方法有预测控制法、事后控制法、最大宽容度法、自适应控制法等.其中，预测控制法在综合考虑桥梁结构状态的影响因素以及施工目标的基础上，就每个施工阶段结构形成前后的状态进行预测，进而保证施工按照预期目标开展.

2.2 结构分析计算方法

2.2.1 前进分析法.当前在连续桥施工中通常是采取分阶段逐段施工的方式来进行施工的.因此，基于这种事故组织方式，为确保成桥后受力状态计算的准确，受力计算就必须要以桥体结构的实际配筋情况和制定的施工方案为基础进行逐阶段计算，进而在各阶段计算的基础上，对最终成桥结构的实际受力和变形状况进行准确的计算.这种结构状态分析方法是以时间为主线，按照施工的先后顺序来进行，该法就是结构分析计算方法中的前进分析法.（1）确定结构初始状态.（2）计算已浇注部分桥梁的内力和变形.（3）在每次开展悬臂浇筑时都对桥体结构所产生的几何和应力变化进行计算，与此同时每次浇筑计算都要以上一阶段所测量的结构几何变形为基础.（4）对桥梁边跨与中跨在合拢阶段时发生的结构应力和内力变化进行计算.（5）桥面铺装.在桥面铺装阶段，对二期恒载作用下产生的机构变形和内力变化进行计算.

2.2.2 倒退分析法.虽然前进分析法可以对各施工阶段的内力进行分析，但是由于分阶段连续桥施工需要对每个阶段结构物控制点的预抛高和标高有准确把握，前进分析法难以满足这一要求.于是，人们为解决这一问题创造性地提出了倒退分析法.基本思路是：假定时刻结构内力分布满足时刻的前进分析结果，同时轴线满足设计的线形要求.以此为初始状态，对前进分析的过程进行逆向，将结构进行倒拆，对每次拆除一个施工阶段后对剩余结构产生的影响进行分析，在一个阶段内分析得出的结构位移情况和内力状态就是这一施工阶段的理想施工状态.而每个阶段的理想施工状态都会一定程度上控制着全桥最终的受力特征和形态.

2.2.3 无应力状态法.该方法的基本原理是在进行结构分析过程中，运用构建或单元在曲率和无应力长度这两项指标不变的特征开展结构分析.基本思路是：假定一座已经建成的桥梁的各单元或构件无应力长度和曲率是不变的定值，在建成以后无论是何种受力状态，构件或各单元的曲率与无应力长度也不会发生改变，只是有应力长度和曲率不同而已.

2.3 主要内容与方法

2.3.1 主要内容.在具体的施工控制过程中，主要控制内容为内力和变形控制两方面，内力控制主要是对主梁关键截面应力的控制，确保其不至于过大进而造成破坏.变形控制则是对每一阶段箱梁的横向偏移和竖向挠度进行控制，如果出现偏差较大的情况，就必须及时进行误差分析和调整.但是，虽然这两项内容是施工控制的主要内容，但是在具体的施工控制中一般是遵循变形控制为主，同时兼顾内力控制的原则对这两项内容进行协调的.

2.3.2 施工控制的方法.虽然施工控制方法会受到实际施工方法的巨大影响，也即是说施工控制方法要根据实际施工方法的不同采取不同控制方法，但是，无论是具体的施工方法如何，在实际操作中所有的施工控制方法都可以从如下两个方面加以完善.首先，施工控制计算.施工文件的形成需要建立在详细的计算基础之上，施工文件制定前，需要对每个施工阶段的细节进行理论分析和计算，在结合具体施工方法进行控制参数的数值计算后，根据据算的数值结果制定施工文件.其次，误差分析.在实际施工中理论计算与实测值不一致的的现象是普遍存在的，针对这种现象，进行误差分析就十分必要.在施工控制过程中根据分析计算的结果采用合理的方法对误差进行调整，可以为后续各施工阶段精确控制的实现奠定基础.

3 结语

预应力混凝土连续梁桥施工控制技术是一项复杂的系统工程，该技术从理论上来说无疑是成熟的.但是每座桥梁的结构设计、施工组织、施工控制组织形式等都是不同的，这些因素的存在对施工控制技术相关因素会产生相应的影响.在具体的施工控制过程中，只有根据这些实际情况，合理采用施工控制方法、确定施工控制内容、选择相应的技术参数，才能确保施工控制技术的先进性和施工控制结果的准确性和有效性.发挥施工控制在确保施工安全和质量目标中的重要作用.

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U445.466

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1673-260X（2016）11-0046-02

2016-06-15