扬州市金泰建设监理有限公司 江苏扬州 225009
摘要：大跨度预应力混凝土连续梁桥的施工方法主要采用悬臂法施工，在施工过程中存在难以避免的误差，通过施工监测和采取一定的控制措施，使大桥悬臂顺利合拢，很好的达到规范及设计要求。
关键词：预应力混凝土；连续梁桥；悬臂施工；施工监控
1工程概况
某大桥主桥连续梁为（60+7×100+60）m单箱单室三向预应力钢筋混凝土箱梁。全桥箱梁顶宽12.2m，边支点处箱梁底宽7.0m，中支点处箱梁底宽局部加宽至8.2m，中支点处梁高7.2m，端支座处及边跨直线段和跨中截面梁高为4.5m，梁高按圆曲线变化，圆曲线半径R=343.757m，腹板厚度为80~120cm。顶板厚40cm，腹板厚分别为50cm、70cm、90cm，底板厚由跨中的46cm按圆曲线变化至中支点梁根部的100cm，中支点处加厚149.8cm；全桥共设17道横隔梁，分别设于中支点、端支点和中间跨跨中截面。采用挂蓝进行分节段悬臂施工。
2施工控制的目的
本桥采用悬臂施工，属于典型的自架设施工方法。由于连续梁桥在施工过程中的已成结构（悬臂梁段）几何状态（平面、立面）是无法事后调整的，所以，施工控制主要采用事前预测和事中控制法，主要体现在施工控制结构仿真分析、施工监测（包括结构变形与应力监测）、施工误差分析与后续施工状态预测、梁段施工立模标高提供等几个方面，以此来保证成桥后桥面线形、合拢段两悬臂端的相对偏差不大于规定值以及结构内力状态符合实际要求。
3施工控制的方法
施工线形监测是在施工现场通过对桥梁结构的线形及位移（或变形）监测，来得到桥梁结构实际变形。通过监测，来保证在施工中桥梁结构的安全。为此，对桥梁结构采用主梁结构线形及位移监测的方法。即在主梁每一节段的施工过程中，对箱梁顶面的挠度进行观测，并且在节段浇筑、预应力张拉及挂蓝前移的前后都需观测主梁挠度变化。
3.1施工控制结构分析
通过施工控制分析，确定各施工理想状态的线形及位移，为施工提供目标与决策依据；对随后施工状态（线形及位移）作出预测，必要时实施控制，使施工沿着设计的轨道进行。施工过程结构分析采用倒退分析前进分析两种方法。通过这两种分析方法的分析计算，可实现以下目的：
（1）对结构设计主要计算数据进行复核；
（2）复核结构初始状态的预拱度；
（3）确定各施工理想状态的内力与位移；
（4）通过比较确定出结构最大内力与位移的相应状态；
（5）给出有关施工的建议。
3.2施工控制误差分析
通过结构的倒装计算分析可以确定桥梁结构各施工阶段的理想状态，但施工中结构的实际状态与这种理想状态并不总是吻合，甚至很难达到，即桥梁结构的实际状态与理想状态总存在一定的误差。施工中结构偏离目标的原因涉及的范围很广，包括设计参数误差（如材料特性、截面特性、容重等）、施工误差（如制作误差、架设误差、预应力张力误差等）、测量误差、结构分析模型误差等等。
本项目误差分析包括以下几个方面：
（1）梁段自重误差对结构的影响；
（2）梁段刚度（截面尺寸）误差对结构的影响；
（3）混凝土收缩徐变对结构的影响；
（4）施工荷载误差对结构的影响；
（5）温度的影响；
（6）预应力误差对结构的影响。
通过分析可以对未来梁段设计参数误差进行预测和及时的调整。
3.3设计参数识别及实时跟踪分析
3.3.1设计参数的识别
结构设计参数的变化能导致桥梁结构内力的变化和形状的改变，因此我们在大跨度桥梁的施工控制中，必须对设计参数进行识别和修正。不同的设计参数对结构状态的影响程度是不同的。总的来说，对于连续梁主要的设计参数有以下几个方面：结构几何形态参数，截面特征参数，与时间有关的参数（温度、混凝土龄期、收缩徐变等），荷载参数（结构构件自重力、施工临时荷载和预加力），材料参数（混凝土的强度、不同阶段的弹模、预应力特性）；这五类设计参数在同一座桥梁的施工控制中并不是每一个设计参数对桥梁结构状态的影响都是一样的，因此我们要对设计参数进行识别，一方面要确定设计参数的实际值，另一方面要辨别对结构状态影响较大的设计参数即主要参数。总的来讲，对设计参数的识别采用以下两种方法和手段：①通过现场测量来确定设计参数的值（结构几何形态参数、截面特征参数和材料特征参数）；②通过结构计算分析来确定主要设计参数，也就是从理论上对设计参数进行调整。
3.3.2现场测试
为了确保施工控制的顺利实施，施工过程中各项技术参数的准确测定至关重要，它是进行施工控制的必要初始参数，它为施工的仿真分析提供了实测依据，是最终实现施工控制目的的最关键的一步。主要现场测试的内容如下：
（1）应变观测
在大桥上部结构的控制截面布置应变测点，以观察在施工过程中这些截面的应变变化与应变分布情况。通过计算分析，预告今后施工可能出现的状态，并预报下一阶段当前已安装构件或即将安装的构件是否出现不满足强度要求的状态，以确定是否在本施工阶段对可调变量实施调整。
（2）挠度观测
挠度观测资料是控制成桥线型最主要的依据，在施工过程中，对每一截面需进行混凝土浇筑前、预应力钢筋张拉前、预应力钢筋张拉后的标高观测。以便观察各点的挠度和箱梁曲线的变化历程，保证箱梁悬臂端的合拢精度和桥面线型。
3.3.3预告主梁下阶段立模标高
在主梁的悬臂浇筑过程中，梁段立模标高的合理确定，是关系到主梁的线形是否平顺、是否符合设计的一个重要问题。立模标高并不等于设计中桥梁建成后的标高，总要设一定的预拱度，以抵消施工中产生的各种变形（挠度）。
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3.3.4模型优化
随着施工进行过程中参数误差、参数识别及参数敏感性分析，对有限元计算模型中的材料参数及荷载进行修正与优化，使计算模型参数最大限度与实际状态相似，最大限度的保证成桥后的线性及内力符合期望值。
4施工过程的参数监控方法
4.1主梁标高观测
线型（即挠度）是施工控制的主要对象。也是测试频次最高和观察工作量较大的一项测试项目。主梁在每一节段的施工过程中，都需要观测箱梁顶面、底面的挠度，为控制分析提供实测数据。
在梁段立模、混凝土浇筑、预应力张拉前后，需要观测主梁挠度变化和相应的应力变化，以便与分析预测值作比较，并为结构状态修正提供依据。
主梁标高观测主要工作的步骤如下：
4.1.1立模理论标高计算
箱梁理论立模标高的计算是做好监控监测的基础。一般情况，在计算立模标高的同时应给出结构三条高程曲线：设计曲线、目标曲线和预拱度曲线。预拱度曲线应考虑施工阶段、自重、温度、收缩徐变和预应力等作用，所采用的结构材料参数应按实测数值，比如弹模E和容重γ等参数。
4.1.2箱梁节段施工
根据计算得出的箱梁立模标高进行施工。
4.1.3三阶段测量
本桥每个节段施工分三个环节测量：
第一阶段：挂篮移动后，测现浇段；
第二阶段：张拉预应力之前，测现浇段；
第三阶段：张拉预应力之后，测现浇段和已浇段。
4.1.4数据处理及预测分析
误差分析是监控的关键技术，采用卡尔曼滤波以及灰色理论进行综合对比分析，并根据对比情况调整参数给出下一节段箱梁的立模标高。
4.1.5实际立模标高
在分析处理测量数据之后，发出立模指令。
4.1.6监控精度
高程线形控制精度为：
箱梁施工完成后箱梁顶面标高与对应设计标高高差符合设计要求（一般<±3cm）；箱梁合拢前合拢段两侧箱梁相对高差符合设计要求（一般<±1.5cm）。
4.2主梁平面位置及桥面横坡观测
通过观测、修正，保证桥梁轴线、横坡误差在允许范围内。
4.3施工临时荷载的测定
在施工前要进行挂篮加载试验，一方面消除非弹性变形，一方面提供系列荷载作用下挂篮的弹性变形，共计算立模标高时参考。
5施工控制工作及方法
线形监控是施工控制中一部分，所以线形监控是为施工控制服务的，所进行测试内容也是围绕施工控制进行的。为了保证整个施工控制的顺利进行，需做好以下准备工作：
5.1箱梁线形控制程序
为了保证箱梁轴线高程施工精度，通过现场实测，及时准确地控制和调整施工中发生的偏差值。选用高精度水准仪（偶然误差≤1mm/km），高程控制以Ⅱ等水准高程控制测量标准为控制网，箱梁浇筑以Ⅲ等水准高程精度控制联测。
5.2挂篮的施工控制
挂蓝要进行预压试验。预压试验的目的是为了获得混凝土浇注前后模板标高的变化值。
在悬臂浇注混凝土的过程中，挂篮体系的变形对挠度的影响不容忽视。挂篮体系的变形一般是由挂篮在混凝土自重作用下的弹性变形以及挂篮系统各连接杆件因松动等原因引起的几何变形所组成。另外，从挂篮预压资料中可以了解挂篮在模拟荷载作用从加载到卸载过程挂篮体系的弹性变形和几何变形，这对于悬臂浇注中挂篮变形的预拱有重要的指导意义。
5.3箱梁轴线观测
5.3.1测点布置
在每一梁段悬臂端梁顶一横断面上设置三个轴线观测点。
5.3.2测量方法
使用全站仪观测三个观测点在本节段混凝土灌注完、张拉压浆完、挂篮就位后、下一个阶段施工完、成桥五个工况的绝对坐标，并对坐标误差进行分析为结构分析提供可靠的参数。
5.4主梁挠度的观测
测量时在箱梁的每一节段悬臂端顶板和底板设立标高观测点，按各节段施工的次序，每一节段按三种工况（即：浇筑混凝土后、预应力束张拉后和挂篮前移后）对主梁挠度进行平行独立测量，相互校核；同时还要对温度变化引起的挠度进行测量，找出温度变化较大时挠度变化的极值，从而为确定待施工各节段预拱度提供可靠的依据。
5.5主梁立模标高的测量
立模标高的测点位置应选在截面的特征位置，测量时应避开温差较大的时段，用精密水平水准仪测量立模标高。
5.6主梁顶面高程的测量
在某一施工工况完毕后，对主梁顶面混凝土进行直接测量。同时，根据不同的工况观察主梁的挠度（反拱）变化值。
5.7两边对称截面相对高差的直接测量
当两边施工节段相同时，对称截面的相对高差可直接进行测量和分析比较。
5.8结构几何形状测量
结构几何形状的测量主要包括：箱梁上下表面的宽度、腹板厚度、上盖板和下底板的厚度、箱梁截面高度以及箱梁施工节段的长度等。通过对各节段立模标高的调整，使该桥在合拢时，两悬臂端误差在允许范围内，成桥线形，高程等均符合设计要求。
6结束语
施工过程监控对大跨度预应力混凝土连续梁桥悬臂浇筑施工安全性具有重要的意义。通过施工监控，施工工艺参数更具科学性和合理性，各节段立模标高更加合理，是保证桥梁建造质量的重要手段，确保桥梁结构内力和线形满足设计要求。
论文作者:王明许
论文发表刊物:《防护工程》2017年第23期
论文发表时间:2018/1/10
标签：标高论文; 结构论文; 参数论文; 挠度论文; 误差论文; 挂篮论文; 预应力论文; 《防护工程》2017年第23期论文;