支架现浇预应力混凝土连续箱梁施工控制技术探讨

2018-04-19河北北方公路工程建设集团有限公司张立民

中国公路 2018年6期

文/河北北方公路工程建设集团有限公司张立民

桥梁的支架现浇法是先在桥梁上部搭建满堂支架，再通过往支架浇筑混凝土，当混凝土强度达到设计要求时，再进行预应力施工，最后拆模。由于整体的支架搭设较为复杂且支点较多，因此就要求支架具备相对应的强度及稳定性，同时，支架所搭设的场地地基也需要具备相应的承载力。由于支架现浇法是一次性浇筑完成的，因此在施工过程中对其进行控制尤为重要。

工程概况

某桥梁全长231.14m，桥梁平面处于直线段。桥梁上部结构为40m+65m+40m的三跨预应力混凝土连续桥梁，下部结构为肋板式台及灌注桩基础。该桥主要结构的设计标准如表1所示。该桥全长皆采用满堂支架施工，从跨中部浇筑至墩顶，一次性浇筑完成。主桥梁立面如图1所示。

连续箱梁施工控制

由于跨度较大的连续箱梁采用的是阶段性施工方法，施工中会产生一定量的变形，导致桥梁的结构偏离设计的标准，若要保证桥梁施工完毕后成桥的质量，必须严格控制施工过程。

表1 桥梁主要设计标准

图1 主桥梁立面图

控制内容

线性控制

平面线性控制：控制桥梁的轴线，使轴线始终位于设计范围内。

竖向线性控制：对需要合龙施工的桥梁，在合龙过程中，若竖向线性控制较差，将导致桥梁的纵向平面出现起伏不平等现象，导致桥梁内力及外观不符合设计要求。

应力控制

应力的控制要求是确保成桥后，桥梁的受力状况与设计的相符合。若桥梁的承载力不满足设计要求，桥梁的寿命会降低。施工过程主要控制的是拉应力，若拉应力超过设计值，会使桥梁更容易产生裂缝，损坏桥梁结构。根据具体情况，桥梁的应力控制一般应控制桥梁自重、预应力、荷载、温度等。

稳定控制

桥梁结构的失稳是指外力发展到一定的数值时，桥梁的整体平衡被打破，而使局部的变形迅速加大，导致桥梁失去功用。大跨径桥梁在施工时不断地经过各种体系的转变，要求桥梁的结构要满足转变过程中的各种荷载作用，并且始终保持稳定，否则，桥梁结构失去稳定时，将导致桥梁崩塌等严重事故。

安全控制

安全控制即为上述三种控制方式的综合表现，是对桥梁施工的一个循环检测及反馈整改的过程，在整个过程中控制的主要为标高及内力。一般的施工控制有两个部分：数据采集。在桥梁的各个施工阶段中埋深相应的传感器。监控桥梁的标高及内里；数据分析系统。系统分析上一步骤测得的各种数据，预测不利因素，得出下一步施工的控制参数。所以，在施工中所测得的数据是施工控制的主要依据，也是保障施工安全的重要手段。

控制方法

开环控制

开环控制是指施工控制过程是单向的，施工过程中无需各种数据来调控预拱度。开环控制主要是应用于中小桥梁，且桥梁的结构安装所造成的误差影响较小。

反馈控制

在大跨度桥梁中，某些误差的累计，会破坏桥梁的整体。因此，部分误差是不可忽视的，若不修正误差，会导致成桥后的误差更大。反馈控制也就是指在各个施工过程中，计算误差，得出下一个施工阶段的误差修正值，以消除误差。

自适应控制

施工过程中，某些系统因素导致桥梁的结构无法满足要求，使桥梁结构与计算参数之间存在误差。监控识别可能导致误差产生的参数，并将识别后的参数应用于下一阶段的施工中，反复循环之后得到正确的有限元计计算参数，从而实时控制桥梁施工中的误差。

有限元模型

对桥梁的应力及线性等的控制，可以通过建立有限元模型的方法分析计算。在计算过程中，主要考虑结构自重、预应力张拉及损失等。建立有限元模型的目的，就是通过有效地计算分析为桥梁的下一阶段施工提供控制参数及指导。结合上述桥梁的工程概况，选取有限元模型的计算参数（如表2所示）。

表2 桥梁计算参数的选取

针对该桥梁特点，主桥梁全桥选取105个节点，104个单元利用midas软件建立主桥梁有限元模型。为了模拟桥梁支座与满堂支架的连接，在有限元模型中采取一般支撑。主梁与支架及支座采取刚臂连接。

线性控制成果

由于桥梁的自重荷载、预应力荷载，以及施工完成后混凝土的收缩等，都会导致桥梁完工后的线性与设计的不符。为了确保成桥符合线性设计，应控制桥梁的预拱度。影响桥梁预拱度的因素主要有施工时期的一期恒载、预应力、支架弹性变形、温度及不均匀沉降等，施工完成后的后期混凝土收缩徐变及1/2活载。在成桥的主梁预设一个预拱度作为参照值，避免运营期间的下挠太大，其附加的预拱度如图2所示。以该桥梁的附加预拱度值作为计算依据，得出全桥的预抛线形图，如图3所示。以该桥梁成桥的右幅为例，分析对比其施工过程的线性监控值（如图4所示）。