张 林
（中铁一局集团第三工程有限公司，721006.）
【摘 要】随着城市化建设进程的快速发展，我国的公路建设也飞快的发展起来，并取得了不错的成绩。在公路建设施工中桥梁施工占据着较大的比重，桥梁结构的设计施工中存在各种各样的安全性问题，尤其是复杂的大型桥梁。当前大跨度桥梁建设正处于上升趋势，对于这种桥梁的施工通常会采用预应力混凝土连续梁的方案，来增强桥梁的稳定性和安全性。近年来，公路桥梁的安全逐渐受到了社会各界的广泛关注，为了保障公路桥梁施工过程的安全，提高施工的质量，就需要对桥梁的施工过程进行质量控制和监控，本文主要分析了公路大跨度连续梁的施工技术以及施工过程的控制，希望可以给读者提供相关参考和帮助。
【关键词】公路大跨度连续梁；施工技术；施工过程控制
1、公路大跨度连续桥梁施工技术流程
本技术主要采用计算机建模的方式，对数据进行直接的传输，从而可以准确、及时的绘制出变形图形，从而适用于大跨度的连续梁施工。
在连续施工过程中，系统可以监测每一层施工阶段主梁结构的变形情况，从而可以及时的做出应对措施。系统通过分析施工过程中的各种数据，制定出具体的施工方案，从而确保工程结构的质量安全。经过精确的分析和计算，从而调整下一悬浇梁段的立模高程，以保证成桥后的梁体线形和受力状态跟设计基本吻合，施工控制的对象为主梁挠度和内力，具体的施工技术为参数识别法和灰色预测结合法[1]。
1.1技术流程
大跨度连续梁桥的施工控制是一个循环的过程，这个过程主要包括“施工——测量——识别——修正——预测——施工”，施工过程中首先要保证大桥结构的安全，只有确保了施工过程的安全性，才能控制大桥施工过程的结构，进而确保桥梁设计达到预期的目标。连续桥梁施工过程非常复杂，影响施工的参数也比较多。比如桥梁的重量、施工荷载、混凝土收缩徐变、结构强度以及温度、预应力等[2]。过程中需要对施工过程中的控制参数进行求解，假设这些参数都是理想值。由于设计参数取值不正确而导致施工设计和实际的施工不一致，因此需要系统准确的识别和预测这些参数。遇到重大的设计参数误差，需要找到设计方对理论设计值进行修正，对于常规的参数误差，要进行优化调整。具体的施工控制流程见图1。
1.2设计参数的识别
比较实际施工状态下状态变量的实测值和理论值，这些状态变量主要有弹模、位移、预应力损失和混凝土龄期等，并对设计参数进行分析，以识别出设计参数的误差值。
1.3设计参数预测
系统分析计算出施工梁段设计参数的误差后，根据误差值选择合适的预测方法来计算将来可能会出现的误差。
1.4优化调整
控制线形是桥梁施工控制的主要内容，通过建立控制目标函数和约束条件来进行优化调整[3]。分析参数误差对桥梁变形的影响，以调整该桥梁段和未来梁段的立模标高，从而将桥梁设计成理想的桥梁状态，以保证施工过程的安全。
2、大跨度桥梁施工控制方法
当前大跨度桥梁施工控制主要有三种方法：
2.1单向控制桥梁施工
单项控制就是一般的常规桥梁需要严格按照设计估算的载荷来进行预拱度施工，施工后就能够达到预期的线性和内力了。单项控制对施工过程中的参数和作用不会造成影响，只要严格按照施工要求和方案就可以达到预期的目标[4]。内部各部件是严格的按照力学的特性进行设计的，精确度非常高，因此这种方法是简便的，实用性非常强。
2.2反馈控制
施工过程中，难免会出现设计偏离的状态，需要及时的对其进行调整，以防止出现较大的线性和内力偏差，保证桥梁的安全。这时需要测量桥梁施工状态的实际数据，并根据理论值计算出调整值，然后在进行施工，尽量减少桥梁施工中出现的偏差，并将误差控制在一定的范围内。这就是大跨度桥梁施工的反馈控制。
2.3自适应控制
工作人员计算大跨度连续桥梁线形时，因为各项参数取值跟施工时不一样，比如材料容重、混凝土的弹模和收缩徐变系数等，因此导致施工中的受力状态和设计目标之间存在一定的差距。施工时要测量实际的数据来对这些原有的数据进行修改，已达到目标的要求。因此该计算模型需要和实际的施工过程不断进行调整和磨合，这样才能使彼此互相适应。反馈控制系统是自适应控制系统的基础，再加上对参数的修正和调整，以保证施工线性的精确度。如果实际的施工状态和计算结果差异比较大，就需要对计算参数进行修正和调节，以保证计算出来的结果和实际测量的结果保持一致。将修正后的参数输入到模型后，再重新应用到施工阶段，从而再次计算施工的受力状态。反复多次的计算之后，计算模型和实际的结构基本达到了一致状态，这样才能实现最佳的施工控制效果[5]。
3、大跨度桥梁施工线形控制的影响因素
施工线形控制的主要目的就是使施工状态和理想中的设计状态达到一致，通过分析并掌握导致施工出现误差的原因，并采取有效的措施避免这些误差出现。真正的施工控制过程中，需要尽量的控制这些因素。主梁线形的影响因素有很多，比如温度影响、混凝土收缩徐变、施工临时载荷、梁段混凝土重量等[6]。要使主梁线形得到有效的控制，还需要准确的预测挂篮立模标高，并实时的观测和记录每个环节的标高变化，及时对信息进行反馈和更新，从而为将来的立模标高预测做好预测准备工作。每个梁段的施工前后都需要控制测量梁的底模标高，以确保梁的线形。
4、大跨度桥梁施工中的控制措施
4.1施工控制监测的主要内容和方法
大跨度桥梁施工控制的基础就是施工监测。由于施工过程比较复杂，影响施工进行的因素也比较多，比如：材料性能和理论设计取值之间存在一定的差距；先期形成结构的界面特征跟设计取值之间存在的差距；施工载荷跟设计取值之间存在的差距；结构模拟分析模型与实际的施工状况之间存在的差异；实际施工测量中存在的误差；实际的施工条件和理想的施工条件存在一定差异；结构设计参数和实际测量的数据之间存在误差[7]。所以，施工时要严格监测结构设计参数和状态参数，根据实际的施工情况建立起完善的施工监测系统，从而获取和施工有关的准确数据和技术信息，并对实际的施工进行修正，从而达到理想的施工状态，并使施工处于一个可控制的范围内。
4.2测定主梁结构部分的设计参数
设计主梁结构的时候，需要按照设计参数来进行规范取用。实际工程施工过程中部分参数的取值都会小于实际的测量值。所以大多数情况下，需要规范的设计参数并合理的计算结构内力和位移，这种设计可以保证工程的安全性，并可以控制施工结构，这直接关系到成桥后的结构线性是否符合理想设计。所以，应该提前测定部分的设计参数，从而确保施工之前可以修正部分结构的设计参数，进而修正原先的结构线形，以保证成桥后的质量和施工效果。
很多基本的技术参数都可以对结构线形和内力构成影响，根据不同的影响程度可以将技术参数分为两类，分别是主要技术参数和次要技术参数。所有的技术参数中，有些可以直接进行测定，而有些则不行，它们需要通过试验来确定。施工单位主要分析桥梁所在的自然环境、材料情况以及施工工艺等。施工监理单位参与施工测定的参数主要包括：混凝土的弹性模量和强度指标；钢筋和预应力钢绞线的弹性模量与强度值；预应力孔道摩擦阻力和偏差系数；混凝土的容重；施工时的载荷。
5、大跨度桥梁施工过程质量监控
某大型桥梁主桥长（48+80+48）m，主要采用三跨连续预应力混凝土结构，主桥箱梁是变高度变截面与盈利的混凝土土箱梁，梁体是单箱单室变高度直腹板箱形截面，主墩墩顶在五米的范围内梁高是相等的，梁高为6.65m，跨中及边跨现浇段梁高长3.85m，梁底的曲线呈二次抛物线。桥墩是圆端形的实体桥墩，钻孔灌注桩基础，支座采用TQGZ系列球形钢支座．其中40＃、43＃墩为连续梁现浇直线段边墩，41＃、42＃墩为连续梁曲线段中墩。
主桥桥型布置图与箱梁截面示意图如图2所示。
5.1 施工过程的监控计算
为了确保施工过程中各个结构的安全，保证桥梁在成桥之后可以尽量接近设计的目标，需要采用合理的分析和计算方法来确定桥梁施工过程中每个阶段的受力和变形情况，以及时的给当前施工提供中间的目标状态，从而控制施工过程中的结构行为和状态，确保施工过程中合理的受力，最终使成桥满足线型以及受力状态的要求。现根据上述案例的大型桥梁为例，根据工程的进展，将监控工作分为以下内容：
5.1.1 建立计算模型
施工监测计算的基础是计算模型，任何施工检测工作都离不开计算模型。设计计算模型时首先要模拟设计图纸的各部分构造，比如截面和边界条件，并尽可能的看起来比较真实；按照施工方案具体的划分每个施工阶段，并将一般施工区域和重点施工区域明确划分开。为了使计算模型看起来更加清晰、简洁，可以不用在施工阶段中单独列出一般工况，但是重点工况必须要单独的列出来[8]。在施工计算的前期，计算参数是根据规范和先前的经验来确定的，施工过程中应该根据现场的实际情况对结构效应进行测量，并及时的识别和修正参数。
5.1.2 确定主梁立模标高
主梁线形的基础是主梁立模标高，主梁立模标高确定了，主梁的线形也就确定了。所以桥梁线形的主要决定因素就是立模标高。计算完成桥线形，并且做完施工过程中的计算后，就可以计算立模标高了。具体的计算公式如下：
H = h设+ △预+ △挂
上述公式中， H代表立模标高；
h设—代表实际高程；
△预—代表预抛值（预抛值是由程序计算出来的）；
△挂—代表挂篮预压弹性变形值。
5.2 施工中的测量控制
5.2.1 梁体轴线测量测点布置
在底模两端的中心点处分别设置 1 个轴线测点，在立底模的时候，对模板4个角点处的坐标进行控制，同时要对各角点的标高进行精确控制，以准确的控制梁体的平面位置。
5.2.2 主梁的高程测量
完成第 N 段施工工程之后，对该段的标高和相邻两断的标高进行测量，具体的测点见图3.(当前节段的施工测量共有五点，分别是Nn-1、Nn-2、Nn-3、Nn-4、Nn-5 五点，后续的节段施工中只需要测量 Nn-1、Nn-2、Nn-3三点即可)。
5.3 对桥面施工阶段进行后续观测
桥体结构的体系转换阶段即合拢段的施工，合拢段施工后一段时间后每天都需要对桥梁的高程测点进行观测，观测的最佳时间为早晨，以避免受到温度的影响。合拢段完成一周之后，需要根据二期恒载的施加情况以及观测的数据变化进行桥梁高程观测，观察时间为一到两个月。
5.4 控制梁面的平整度
在控制梁面的平整度时需要注意两个方面：第一，控制混凝土浇筑完成后桥梁面测点的标高；第二，控制混凝土的表面平整度。
5.4.1 控制梁面标高
（1）控制梁面标高时应该按照梁顶坡度的设计形式，在浇筑混凝土之前需要在高平台外侧安装定制的钢模板，在桥梁加高的平台内侧安装Φ20 钢筋，以用于桥梁面标高控制的设施。混凝土浇筑完成之后的收面工作由铝合金收面板完成。
（2）梁面的标高控制。这项工作主要分两步完成，第一步是在浇筑混凝土之前，按照桥梁预拱度设计高程来准确的定位梁面标高控制设施；第二步是在混凝土浇筑完成之后，即将进行收面时，将所有的模板以及整个挂篮的测点进行复核，主要是用来验证施加混凝土之后对挠度的影响，看是否符合预测值。测量施加混凝土之后的预拱度值，并以此为依据来测量、定位桥梁面的控制设施。
5.4.2 控制混凝土的平整度
控制混凝土平整度的方法为：分别选择比梁段长的铝合金方钢（4.5m）和一米长的方钢，等混凝土布满之后，在周围3.1m的 范围内沿着内侧破面进行纵向的刮平，直到达到理想中的混凝土平整度。然后根据混凝土的凝结情况分别选择木抹子或者铁抹子来完成第二道和第三道的收面工作。
6、结论及建议
大跨度连续梁施工控制的关键环节为线形控制，线性控制本身就比较复杂，施工中出现的各种施工误差更加重了施工的难度和监控难度，本文主要分析计算了线性控制的过程，总结出了以下几点内容：
（1）施工控制的每个阶段都要对参数进行修正和调整，并及时的反馈到分析模型中，以保证每个部分的数据和实际值比较接近，进而减小由于参数引起的误差。
（2）在施工现场进行测量时需要注意，尽量保证测量数据的准确度，尤其是高程数据，从而使控制结果更加准确。因此测量时应该选择高精度的测量仪器。
（3）具体的施工顺序会严重影响线形控制。因为施工顺序不同，各部分的受力也不同，进而使线形控制受到影响。所以施工时必须严格按照施工的方案进行，不能对施工过程随意变动，从而使施工的线形控制更加准确。
（4）利用自适应方法完成大跨度连续梁的施工线形控制，这种情况下得到的实际线性和理论线形差别很小，可以有效达到施工方案的要求。线形控制过程中，每个阶段的预拱度控制特别关键，运用Mida civil进行计算分析，可以取得较好的线形。
（5）桥梁的几何线形会受到温度变化的影响，因此施工时应该避免由于温度造成的计算结果的误差和偏离。
（6）混凝土的收缩徐变会严重影响结构线形，因此正式施工前需要提前分析预测相关的资料，以保证施工过程中可以结合这些资料进行安全施工。
参考文献：
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[8]张鹏,张效乾. 大跨度连续梁施工和线型控制技术研究[J]. 科技与企业,2012,10: 320.
论文作者:张林
论文发表刊物:《工程建设标准化》2016年4月总第209期
论文发表时间:2016/6/14
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