大跨度预应力混凝土桥梁施工控制技术应用研究

□文 枭

桥梁施工的控制对桥梁施工质量的保证十分重要，关于预应力混凝土桥梁，因为混凝土材料并不均匀，材质也不稳定，再加上受到温度、时间、湿度等因素的影响，应用自架设体系施工方法的节段，而在进行项目施工的过程中，节段的位移以及内力随时都可能出现偏离最开始的设计值，所以，为了保证大跨度预应力混凝土桥梁的施工质量以及安全，需使成桥后的主梁线形与结构内力满足设计的要求，并保证实际的桥梁状态能与最初的设计状态相符，而这也使得在项目施工的过程中需要对其进行有效的控制，这对于项目施工的顺利进行有着十分重要的作用[2]。

一、我国目前预应力混凝土桥梁的状况和其发展

最近二十几年，我国的交通运输业取得了飞速发展，随之预应力混凝土桥梁的建设也有了相应的成就。桥梁的跨越能力指的便是跨径的大小，这对于我国桥梁建设水平来说，是一个很重要的项目指标，它在一定程度上代表的是一个国家的交通、工业、桥梁设计及施工等方面的发展。

我国桥梁工程的设计水平、材料结构以及项目的施工技术都在不断提高，这也使得各种桥梁的跨度在不断地刷新记录，就目前工程技术而言，我国的建桥综合技术早已到达了国际先进的水准[3]。

就目前我国具有代表性的预应力混凝土桥梁有铁路简支梁桥，神延铁路秃尾河大桥便是在1999年建成的，它的跨径有64米；公路简支梁桥，浙江飞云江大桥便是在1985年建立形成，其跨径为62米；连续梁桥，作为公路跨径最大的便是南京长江二桥北汊桥，它的跨径能达到165米；而作为铁路跨径最大的便是内昆铁路花土坡大桥，其跨径104米；除这些之外还有连续刚构桥，作为公路跨径最大的是广东虎门大桥辅航道桥，跨径有270米；铁路跨径最大的则是渝怀铁路黄草乌江大桥，跨径有168米[4]。

经过建桥者和相关科技设计人员的共同努力，目前已经探索到一些规律，也采取了科学的措施，日后大跨度连续刚构的项目工程的质量还会进一步提高，当预应力混凝土连续刚构桥的跨径超过200米之后，自身结构对自身重量的承担已经超过了93%，所以将自身重量减轻，使用强度高、质量轻的材料以及钢、混凝土组合，可以改善连续刚构的受力情况，尽可能地减少变形，使其跨径发展的更大[5]。

二、桥梁施工之前进行相应的理论研究

要想对大跨度预应力混凝土桥梁施工的过程进行有效的控制，需要从整体角度出发，全方位、全程对整个桥梁施工的过程进行控制和管理，在桥梁施工之前进行相应的理论分析研究，根据实际的环境问题以及要选择合适的桥梁的形状，将首要的控制桥梁施工的工作做好。

在分析桥梁工程结构的过程中，可以采用有限元分析方法，它对于桥梁施工建设是十分重要的分析方法，可以事先针对桥梁工程的结构问题建立相应的模型，通过使用有限元分析方法对结构中应力分布与变形的问题进行科学的分析。有限分析元方法在桥梁建设工程中也是最常见的方法，当建立完大跨度预应力混凝土桥梁模型之后，也需要结合桥梁工程的具体施工情况对边界条件以及应力等进行设定，进而完成相应数据的计算和分析，与此同时也需要对桥梁截面的应力和位移进行直观的研究，有限元分析法可以为桥梁形状的设计、桥梁功能的设计以及控制施工过程提供有力的依据。

在桥梁进行施工的过程也需要应用到大跨度混凝土的施工技术，对于施工技术而言，作为控制施工的主要工程技术的线性控制技术，它是通过理论分析桥梁的整体结构，并对其进行科学设计，进而有效地控制整个桥梁施工的过程。线性控制技术需要计算出桥梁的预拱度，从而对其进行控制。同时线性控制技术也为主梁中悬浇段各节段的标高提供了合理的计算公式。

在选择桥梁的截面形状的过程中，它不同于普通桥梁采用的T型或槽型截面，大跨度预应力混凝土桥梁可以进行不同的选择，它的截面形状大多使用的是变截面箱型的结构，之所以选择这种形式的截面，是因为它要比普通的截面形状具备更强的承载能力，而且它的自重更轻。与此同时，因为大跨度桥梁自身的边跨和中跨的分布情况和弯矩不均匀，所以也使其受到了一定的限制。

三、传统施工方法的介绍

(一)悬臂挂篮的施工控制方法。对成型的桥面，一是需对其进行清理，尤其是对预留孔的清理，要严格控制整个预留的位置。二是对于运行梁也需要进行科学的锚固处理，它需要在完成运行梁的铺设之后进行。三是对整个桥梁工程的工作程序进行拼装，将混凝土的配置块应用到桥梁工程的后横梁上面，其中需要确保其起重量要大于五吨。

当完成对桁架与挂篮的安装之后，需要及时对他们的系统进行安全的检测，在桁架与挂篮安装成功之后需要进行首次调试，进而使它们处于最佳的受力状态。而在进行整个系统的安全调试过程中，也需要掌握一定的调试顺序，第一，主桁以及走道梁，之后便是后吊带以及辅助吊杆等各种部分的结构连接杆件。第二，根据相应的工程设计图，设置出锚固的钢筋，再对挂篮的变形情况进行观测和记录，第三，依照安全、允许的要求进一步完成桥梁工程。

在拆模的过程中，一是观察其强度是否达到了标准，二是将各个节点的吊顶钢筋进行拆除，只有完成这一步骤才能继续进行拆模工作，三是在拆模的过程中，一定要防止侧倾现象的出现，进而避免安全事故的发生。

(二)对脚手架进行技术探讨。在脚手架进行施工的过程，务必需要保证其基础的密实性，同时也需要符合设计要求的强度，在加固地基的过程中，要想夯实基础必须使用级配碎石和原土，又或者直接使用混凝土的基础。满堂红脚手架在施工的过程中，除了在地基上做到严格要求，在外观方面也需要对其进行更严格的要求，在外观方面不仅要确保与之前设计的尺寸大小相符，还要在排距和柱距之间进行定位和放线。在进行施工的过程中，也需要将使用到的底座与钢垫板放稳平铺。在距离脚手架底部大概20厘米处设置相应的横向扫地杆与纵向扫地杆，以此避免立杆出现位移现象，而各个立杆之间也需要应用直角扣件将其紧扣，每一步都要进行相应的设置，之后再对已经设置好的拉杆进行水平和垂直的检测查看，同时也要保证上下拉杆的接头错开进行分布，而且要保证上下拉杆之间的距离小于50厘米。

四、对主梁线形的测量

通过对大桥两岸大地的控制网点进行合理利用，采用后方交汇的方法，对墩顶测点的三维坐标通过全站仪将其测出，并以墩顶标高值作为主梁高程测量的起算标准。与此同时，在每一个桥墩顶部设置一个轴线和水平基准点，并用红色对其进行标记，至少每隔一个月便需要对其进行一次检测。同时也需要设置标高观测点和轴线点在桥梁的每一节段的悬臂端梁顶。将钢板或者短钢筋进行预埋作为测点，并做好标记。用水准仪对标高进行测量，并在每一节段对主梁挠度进行测量、校对。轴线需要用钢尺和全站仪进行测量，可以通过视准法以及测小角法对其前端偏位直接进行测量。在进行视准的过程中，需要将轴线的后视点牵引到过渡墩那里，将近距离点用远点对其进行控制。在测量主梁顶面的混凝土高程的过程中，同一个截面需要测量二到四点，再结合横坡取相应的平均值。

五、测试应力的影响因素

在进行应变的测试过程中，因为有非混凝土应变分量的存在，在进行混凝土应力计算时必须将其去除或者修正。这些因素有漂移、温度、初值设定以及徐变等。

埋设完钢弦应变计以后，在泵送混凝土的过程中，由于非混凝土应力因素需要承受相应的影响读数，所以在刚开始凝聚混凝土时变设定相应的应力初值。由于混凝土的凝聚是一个时刻，所以初读数的时机很不好把握，而一旦错过这个时机，钢弦便会在混凝土没有承载时就反应出一定的应力，这种情况下反应出的应力是无法及时去除的，这也导致主梁的测试应力要比实际结构的真实应力要小或者偏大。

当温度发生变化时，如果预应力混凝土的主梁没有受到相应因素的约束，将会进行自由延伸，这也会导致埋在里面的钢弦应变计发生变形。而因为温度的影响、钢弦丝的自振频率以及应变也会出现一定的变化。在实际情况下，通过日光的照射，在混凝土主梁上表面大约20厘米处的温度剃度会非常大，而且温度的分布很不均匀，除了这个范围，其他地方都是均匀温度分布。一旦主梁的顶面温度升高，它便会顺着纵向膨胀，在此时便会受到底板和腹板的束缚，使其不能进行自由伸展，进而使其结构发生变形，结构的变形是受到混凝土主梁温度分布的情况影响导致的。

通过相关的测试可以发现，预应力混凝土的应变存在着滞后性。在预应力拉完索张之后，因为受到一些因素的影响，施工节段的不同也使得应变在主梁各个截面之间的传播速度也不一样。当管道通畅而预应力索较短时，应变存在的滞后性并不明显，而当管道并不通畅且预应力索较长时，各个截面之间应变存在的滞后性便和张拉端所处的位置有关联。离张拉端截面距离较近时就如同预应力索较短时的情况，距离张拉端截面较远时，应变存在的滞后性会变得非常明显。

除了上述之外，混凝土的弹性模量也会随着时间进行变化，而当达到最初的设计值时，若不能对钢筋混凝土的实际弹性模量进行精准的测量，主梁结构的实际弹性模量将会不同于依照规范进行的取值。除此之外，测量的相关数据也会受到钢弦质量的影响。只有将这些不确定因素排除，才会得到较为可靠的测试结果。

六、在桥梁进行施工的过程中如何对质量进行控制

在当下的桥梁建筑之中，经常会有因为不合格的施工材料缘故，进而导致发生较为严重的事故现象的出现。桥梁工程的物质基础便是施工的材料，施工材料的质量直接决定着桥梁的质量。在进行项目施工的过程中，对施工的材料必须进行严格的检查，对于整个施工材料进场的流程都要做到实时把控，而在材料选择的招标阶段，也应该把材料的质量放在第一考虑范围，其次才是对经济因素的考虑，在相关配件进行制作的过程中，也必须按照相应的标准规范进行生产制作同时必须保证配件与配件之间可以进行完美吻合，就比如波纹管和工作卡片的规格都需要与钢筋骨架相互吻合。

除此之外。大跨度预应力混凝土桥梁在进行施工的过程中，也必须根据设计的内容进行工作施工，在施工时必须严格遵照设计的工序，也不能小看、忽略任何一个环节。就预应力的施工过程而言，在拉拔钢筋骨架的过程中，必须按照拉拔力度大小的相应要求进行操作。在对桥梁进行组装的过程中，也都需要按照一定的要求进行放置混凝土板以及焊接接口，对混凝土的浇灌更需要按照相关的规范进行操作。在进行施工的过程中，整个施工的程序都不允许有任何错误出现，一旦出现错误，会严重影响桥梁成型后的质量，进而会给交通带来不便，甚至威胁人们的生命财产安全。

想要进行桥梁工程的施工，便需要施工人员进行操作，施工人员也是进行桥梁工程施工的核心，而施工人员的技术能力以及施工情况都直接影响着桥梁工程施工的质量，因此，对于施工人员必须加强对他们的管理。第一，需要制定较为完善的管理制度，明确施工的规则，并对于在施工过程中出现的各种问题实施严格的奖罚措施。第二，将责任细化，落实到每个人的身上，将相关的负责人以及施工人员的各自职责进行明确，并在施工的过程中加强对工作的监督。第三，定期对施工人员进行相关的教育培训，将技术交底工作进行落实，提高施工人员对安全施工的意识，并培养和提高他们面对突发情况的处理能力。通过加强对施工人员的管理，不仅可以使施工人员的综合能力得到相应的提高，还能一定程度上降低因施工人员造成的安全和质量问题的发生概率。

桥梁施工结束并不意味着控制施工的工作结束，还需要使用结构控制技术对桥梁的施工效果以及结果进行深入的检测，以进行结构绘测作为前提，并及时对桥梁工程的施工进行适当的调整。当桥梁工程施工结束之后，也需要对桥梁的沉降问题进行检测，这个时候便需要准确地测量桥墩的高度，进而对桥梁工程的施工质量进行有效的控制。一是对桥两岸的网点进行科学划分，二是对桥墩的顶部坐标进行交汇测定，并将其作为起算的标准进行测量，三是将所有的桥墩顶部作为齐全标准，这样有利于在施工的过程中随时测量桥墩的高度，当发现桥梁变形时也可以及时进行处理。

当检测桥梁整体并行量的程度时，需要先对桥梁的整体轴线以及挠度进行测量，这可以为后期对桥梁进行的维护工作提供有力的数据资料依据。通过使用用编号标记的短钢筋在桥梁的每一段都进行二到四个观测点的设置，以此来实现对桥梁的标高测定以及轴线测量。结合桥梁工程的施工程序，在通常情况下，都是应用水准仪对相邻测点进行核对、比较操作，并准确测量出桥梁的轴线。在测量桥梁的挠度时，根据选择的测点高度的平均差距进而得到的相应结果便是桥梁的高程值。针对不同的施工情况，对桥梁施工质量的检测也可以通过标高、还有观察比较而得出的挠度变化值以及主梁的高程值进行实现。

主梁的立模标高也可以通过精密的水准仪进行相关测量，这样在进行施工控制整体桥梁的过程中可以为其带来一定的帮助，因此在整个施工的过程中，都需要进行测量工作。在立模的安装之前便需要进行测量工作，而在整个施工过程中，也需要定期对其进行测量，当桥梁工程的施工结束之后，为了安全保障，也需要不定期地对其进行测量。反复测量主梁的立模标高，可以很好地对桥梁工程的质量进行检测。

七、结语

综上所述，对于大跨度预应力混凝土桥梁施工的控制，目前还存在很多问题亟需解决。在没有明确较为科学的方法之前，积累相关的经验十分关键。目前为了满足项目工程发展的需要，将不断推进这一测试工作继续进行，这个时机对于大跨度预应力混凝土桥梁施工控制技术的发展十分有力，需要将这个机会牢牢抓住，并通过坚持不懈的操作实践，对测试结果进行反复的总结和分析，进而不断地去探索和试验，这样肯定会使大跨度预应力混凝土桥梁施工控制工作进行更快的完善和发展。