連續(xù)梁橋懸臂施工控制方法分析

左　明，陳永權(quán)，何光友（.重慶市涪陵區(qū)交委質(zhì)監(jiān)站，重慶　408000；.重慶市涪陵高速公路建設(shè)投資有限公司，重慶　408000）

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連續(xù)梁橋懸臂施工控制方法分析

左明1，陳永權(quán)2，何光友2
（1.重慶市涪陵區(qū)交委質(zhì)監(jiān)站，重慶408000；2.重慶市涪陵高速公路建設(shè)投資有限公司，重慶408000）

本文全面地闡述了連續(xù)梁橋懸臂施工控制的目的和具體內(nèi)容，系統(tǒng)的對施工控制的影響因素中的掛籃變形、構(gòu)件尺寸、結(jié)構(gòu)超重、混凝土收縮徐變、溫度變化因素、施工監(jiān)測、彈性模量、預(yù)加應(yīng)力做了總結(jié)分析，并提出了相應(yīng)的預(yù)測控制法、自適應(yīng)控制法、線形回歸分析法、最佳成橋狀態(tài)法、無應(yīng)力狀態(tài)法等五種施工控制方法，保障橋梁的施工安全與工程質(zhì)量，對工程實踐與理論提升都有一定的價值意義。

連續(xù)梁橋；懸臂；施工技術(shù)；徐變

隨著我們國家交通運輸事業(yè)的高速發(fā)展，預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋是橋梁建設(shè)中施工方法較多一種，其中以懸臂澆筑方法應(yīng)用最為廣泛。懸臂澆筑施工法主要是以其充分利用到預(yù)應(yīng)力混凝土能承受的負彎矩能力很強，最大限度提高梁橋跨越能力，且在工程施工期間不會影響到橋下水陸通航。但采用該方法定會給橋梁固有結(jié)構(gòu)帶來比較復(fù)雜的內(nèi)應(yīng)力、位移變化以及施工和成橋中的各個階段受力體系的變化，影響施工，造成實際狀態(tài)和設(shè)計狀態(tài)相比（線形與受力）不能吻合；給工程質(zhì)量和施工安全造成不利影響，因此需要通過橋梁施工控制來保證橋梁施工質(zhì)量和安全，對施工狀態(tài)的調(diào)控來確保結(jié)構(gòu)的安全性和線形要求。

1　施工控制的影響因素

連續(xù)梁橋懸臂施工是一種在已經(jīng)建好的橋墩上面沿橋梁跨徑的方向進行對稱的、逐段的施工方法，為自架設(shè)施工。通過施工控制來使成橋主梁線形全部滿足設(shè)計要求，保證施工期間結(jié)構(gòu)的安全性（如無裂縫、混凝土不壓壞等）。

1.1掛籃變形

在澆筑混凝土過程中，掛籃會發(fā)生變形，這包括縱向變形和橫向變形，也包括彈性變形和非彈性變形，掛籃非彈性變形對施工控制質(zhì)量有較大影響，對于連續(xù)梁橋懸臂澆筑施工結(jié)構(gòu)的控制起著重要的作用。在懸臂澆筑施工時，要合理確定梁段立模標高，這直接關(guān)系到主梁線形平順與否、是否與設(shè)計保持一致的關(guān)鍵問題。如果在確定梁段立模標高時符合規(guī)范，則橋面線形較為平順；如果確定梁段立模標高時不符合規(guī)范，則橋面線形與設(shè)計線形有較大偏差。一般來說，梁段立模標高為設(shè)計標高，分析計算得到的掛籃變形與拋高值之和，故確定掛籃變形是施工控制之中重要一部分。

1.2構(gòu)件尺寸

施工中允許存在偏差，驗收中也允許存在符合規(guī)范的偏差，而這種偏差將導致結(jié)構(gòu)截面的幾何特征、恒載與理論計算值存在偏差，影響內(nèi)力分析結(jié)果，所以一般要求在節(jié)段施工完成后進行截面尺寸校核并進行誤差分析。

1.3結(jié)構(gòu)超重

結(jié)構(gòu)超重是影響施工控制的重要因素之一。結(jié)構(gòu)節(jié)段實際的混凝土用量會因為各種外在的因素導致與理論設(shè)計的用量存在一定偏差，這種偏差是導致結(jié)構(gòu)節(jié)段上恒載與設(shè)計計算值產(chǎn)生偏差，混凝土超重。

1.4混凝土收縮徐變

混凝土中結(jié)構(gòu)物和內(nèi)力會隨時間推移不斷持續(xù)變化，嚴重影響結(jié)構(gòu)內(nèi)力變形，因為大跨徑的連續(xù)梁橋在施工過程中混凝土會普遍加載的齡期短、不同階段各自齡期長短相差大等等固原引起，為了獲得真實客觀的數(shù)據(jù)一定要在施工控制過程中把握好混凝土的收縮。在建立結(jié)構(gòu)模型之前要把眾多影響因素中的確定性的因素確定下來，比如說加載時間、永久荷載、臨時荷載……，選用很合理科學的計算模型建模。

1.5溫度變化因素

在施工過程中中，一定要特別注意溫度變化，因為它會影響到結(jié)構(gòu)狀態(tài)，即結(jié)構(gòu)物內(nèi)應(yīng)力和形變。施工溫度的變化類型主要以下三種：①季節(jié)性溫差；②晝夜性溫差；③日照長短溫差……通常情況下，季節(jié)性溫差變化不會影響到主梁標高；其對施工過程控制的影響不大，相對較??；倒是日照性溫差：因為是陽光強弱輻射不同所致，所以作用會很不均勻，有的強，有的弱，影響不成規(guī)律較為復(fù)雜。相反在原來預(yù)計控制狀態(tài)下，通常無法準確預(yù)知溫度隨時間的客觀變化，這就對施工提出了更高的要求，需要工程技術(shù)人員在盡可能在一定時段溫度變化不大情況下進行定位，控制在相對理想的狀態(tài)，便于排除溫度變化帶來的干擾。

1.6施工監(jiān)測

橋梁施工過程控制中施工監(jiān)測是最為基本措施之一。因為結(jié)構(gòu)內(nèi)應(yīng)力和影響變形是比一般的要復(fù)雜些，外加施工過程中存在的各種不同因素，如測量儀器、環(huán)境、方法等等一系列因素，都會在施工監(jiān)測中造成一定的誤差。在施工監(jiān)測過程中務(wù)必要以施工信息為基礎(chǔ)，做參數(shù)識別與修正，確定好控制參數(shù)，預(yù)測并實時計算好施工控制，將實測值與預(yù)測值相對比，減小測量誤差，有利于施工控制。

1.7彈性模量

結(jié)構(gòu)材料彈性模量和結(jié)構(gòu)變形有直接關(guān)系，在施工過程中常出現(xiàn)混凝土彈性模量偏低，導致結(jié)構(gòu)變形而不能正常使用的現(xiàn)象。由于混凝土彈性模量的取值對于結(jié)構(gòu)的計算分析有非常重要的作用，但是施工現(xiàn)場很難做到混凝土彈性模量試驗試塊的受力與真實構(gòu)件的受力相一致，一般導致試驗得到的混凝土彈性模量數(shù)值偏大。故施工過程中應(yīng)在控制中修正彈性模量的取值大小。

1.8預(yù)加應(yīng)力

預(yù)加應(yīng)力是施工控制的重要結(jié)構(gòu)參數(shù)，受到管道摩阻系數(shù)與張拉影響。雖然摩阻系數(shù)直接影響預(yù)應(yīng)力損失，但管道摩阻系數(shù)的大小對預(yù)應(yīng)力張拉引起梁體的標高變化影響很小。一般來說，連續(xù)梁橋一般同時張拉兩端，而在實際操作中，很難做到兩端同步張拉，故懸臂端預(yù)應(yīng)力引起的結(jié)構(gòu)變化一般與設(shè)計理論值不相同，需要施工時改進張拉工藝。由于管道摩阻系數(shù)與張拉的影響，施工控制中要對其取值變差做出合理估計。

2　施工控制方法

2.1預(yù)測控制法

該法是以施工目標為導向，全方位考慮到影響連續(xù)梁橋結(jié)構(gòu)穩(wěn)定狀態(tài)的各個因素，預(yù)測橋梁施工過程的任意一個施工組織階段，并與施工前后的狀態(tài)做比較，保證施工按設(shè)計方案順利進行。對比計算值與實際數(shù)值，擬定新的數(shù)模計算參數(shù)，使計算值符合實際目標不斷接近工程施工要求，反復(fù)驗算，直到施工狀態(tài)完全符合設(shè)計要求的安全穩(wěn)定結(jié)構(gòu)狀態(tài)。預(yù)測控制法廣義上基本適用于目前的所有橋梁。相對于部分既成結(jié)構(gòu)狀態(tài)且具有不可調(diào)整性的一類橋梁施工控制須采用此法保證效果。

2.2自適應(yīng)控制法

梁橋系統(tǒng)在一定程度有不確定性的系統(tǒng)非常適用于自適應(yīng)控制方法。在模擬計算過程中，計算參數(shù)如果與實際梁橋狀態(tài)存在一定的差距的話，會使工況滿足不了設(shè)計要求。因為計算模型中參數(shù)存在一定的誤差，轉(zhuǎn)換在施工過程中就避免不了要產(chǎn)生新的誤差，因此這般狀態(tài)就必須重新調(diào)整狀態(tài)，勢必會大大地增加新的施工組織工序。這就要求施工一定要控制好誤差，因此控制誤差顯得極為重要，而要控制誤差的產(chǎn)生，必須分析結(jié)構(gòu)計算參數(shù)取值與實際結(jié)構(gòu)的差距，正確估計參數(shù)的實際值［3］。

2.3線形回歸分析法

施工過程中有的很多確定的和不確定的因素影響橋梁撓度，包括混凝土收縮徐變材料的物理及力學性能、施工荷載、施工精度、氣溫等，在理想狀態(tài)較之實際狀態(tài)的差異，由于這些因素的影響，將會使結(jié)構(gòu)從開始的懸臂施工階段到后面的合龍及中間的各階段的誤差不斷累積增加。采用線性回歸分析的方法可以讓橋梁建成后在運營期間，橋面具有很好的縱面方向的線形，較小的撓度，且能保持住橋面的橫坡，同時提高行車過程的安全性以及舒適性。

線性回歸分析的方法是通過懸臂箱梁撓度和臂長，吊臂重量一元或二元處理線性回歸線性回歸的過程，總結(jié)建立撓度線性回歸的數(shù)學模型。它可以被用來分析撓度變化，也可以用來預(yù)測梁施工段的撓度。但它不能對溫度引起的偏差校正，并且需要更多的作業(yè)數(shù)據(jù)，在梁段少時所得到的曲線的精度難以保證。

2.4最佳成橋狀態(tài)法

這里指的最佳成橋狀態(tài)是對于連續(xù)梁橋懸臂施工，當內(nèi)應(yīng)力所致誤差和主梁撓度在規(guī)定所限范圍內(nèi)時的狀態(tài)施工法。實現(xiàn)最佳成橋狀態(tài)的關(guān)鍵在于最佳施工階段，采用懸臂施工的成橋狀態(tài)需要通過許多施工階段才能實現(xiàn)，故每一施工階段的結(jié)構(gòu)狀態(tài)必須達到相應(yīng)設(shè)計要求，才能使成橋狀態(tài)達到最佳，，施工控制的終極目標是最佳成橋狀態(tài)。由于此種方法并沒有預(yù)測功能，其應(yīng)用受到限制。

2.5無應(yīng)力狀態(tài)法

在連續(xù)梁橋結(jié)構(gòu)施工過程中或成橋后，不管加載如何，結(jié)構(gòu)溫度的任意變化、如何位移，各構(gòu)件或單元的無應(yīng)力長度和無應(yīng)力曲率恒定不變。而當結(jié)構(gòu)構(gòu)件單元的最終無應(yīng)力長度和無應(yīng)力曲率一定時，則最終的內(nèi)力狀態(tài)和位移狀態(tài)與結(jié)構(gòu)形成過程無關(guān)。我們用構(gòu)件或單元的無應(yīng)力長度和曲率這一個抽象的控制量將橋梁結(jié)構(gòu)安裝的中間狀態(tài)和成橋狀態(tài)之間聯(lián)系起來對橋梁結(jié)構(gòu)進行分析的方法就叫無應(yīng)力狀態(tài)法。然而在實際施工安裝過程中，施工肯定多少存在誤差，設(shè)計同樣在一定程度上也有誤差等因素影響，使得還原后的線形以及內(nèi)力與理想設(shè)計目標有差距，甚至隨著誤差的積累，結(jié)構(gòu)狀態(tài)有可能與設(shè)計成橋狀態(tài)有較大差異，另外，這樣的方法跟前一種相比也沒有預(yù)測功能。

3　結(jié)語

通過以上對連續(xù)梁橋懸臂施工控制的目的和內(nèi)容的論述，影響梁橋懸臂施工控制的主要因素有掛籃變形、結(jié)構(gòu)尺寸、結(jié)構(gòu)件超重、混凝土收縮徐變以及溫度變化加上施工監(jiān)測、彈性模量、預(yù)加應(yīng)力等方面，目前我國橋梁界對橋梁連續(xù)梁橋懸臂施工方法控制有許多工程實踐，各采用的控制方法也多種多樣；筆者對類似施工控制方法做系統(tǒng)歸納對比，對橋梁建設(shè)有重要工程應(yīng)用價值。

［1］范立礎(chǔ).橋梁工程［M］.北京：人民交通出版社，2001.

［2］向中富.橋梁施工控制技術(shù)［M］.北京：人民交通出版社，2001.

［3］阮 欣，石雪飛.大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋施工控制的現(xiàn)狀與展望［J］.公路交通科技，2004（11）.

［4］汪 劍，方 志.大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁施工控制研究［J］.湖南大學學報，2003，30（3）.

［5］葉見曙.結(jié)構(gòu)設(shè)計原理［M］.北京：人民交通出版社，2005.

［6］韓紅春.大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋懸臂施工控制研究與實踐［D］.西南交通大學，2007.

［7］秦順全.橋梁施工控制［M］.人民交通出版社，2007.

［8］宋麗加，張佳春，白光亮.懸臂施工連續(xù)梁橋的線形控制技術(shù)［J］.四川建筑，2008，28（2）.

［9］劉來君.大跨徑橋梁施工控制溫度荷載［J］.長安大學學報，2003，23 （2）.

左 明（1963-），男，副高級工程師，1999年畢業(yè)于重慶建筑大學，土木工程專業(yè)，從事公路水運工程建設(shè)質(zhì)量安全監(jiān)督工作。

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2095-2066（2016）13-0226-02

2016-4-10