预应力混凝土桥梁悬臂浇筑的施工控制

陈成

摘要:悬臂浇筑施工较为复杂，对工艺要求较高。本文对预应力混凝土桥梁悬臂浇筑的施工控制进行简单探讨，研究分析了提高混凝土桥梁施工的相关方法。

关键词:预应力桥梁 混凝土桥梁 桥梁悬臂 悬臂浇筑 施工控制

中图分类号：U445 文献标识码： A

一、引言

我国公路和铁路交通事业的高速发展，需要修建更多的大跨度桥梁以跨越大江，大河、海湾及深山峡谷，进而促进了预应力混凝土连续梁桥的发展，预应力混凝土连续梁桥的施工方法很多，其中悬臂浇筑施工法应用最广，这种方法的采用，必然给桥梁结构带来较为复杂的内力和位移变化，为了保证桥梁施工质量和桥梁施工安全，桥梁施工控制必不可少。

二、悬臂施工的特点 。

悬臂浇筑法又称无支架平衡伸臂法、挂篮法、吊篮法。它是以已经完成的墩顶段(通常称“0号块”)为起点，通过悬吊的挂篮从立模、浇筑混凝土、张拉预应力钢筋、逐段对称的向两侧跨中合拢，形成整桥。悬臂浇筑预应力混凝土桥具有如下特点：

(1)方便城市立交建桥、方便在河流上建桥、方便在山谷之间建桥，而且还不影响桥下交通；

(2)悬臂浇筑连续梁桥的结构受力状态十分有利于悬臂施工，建成后的桥的结构受力与悬臂施工时的受力十分相似；

(3)节约费用，降低造价。因为挂篮结构简单，成本较低，逐段浇筑混凝土不需要大型设备；

(4)加快施工进度。每个节段施工均在挂篮内进行，施工较少受环境影响，可以保证施工的连续性，几个墩同时施工，各个工作平面互不受到互相的干扰，施工速度较快，保证施工进度；

(5)利于变高度箱梁施工。因为采用分段进行施工，方便梁体设计成变高度梁，可以让预应力混凝土连续梁桥的结构布置千变万化，能设计出各式各样灵巧的桥。

三、悬臂浇筑预应力混凝土连续梁桥的主要特点

连续梁桥结构体系具有变形小、结构刚度好、行车平顺舒适、伸缩缝少、养护简单、抗震能力强等优点。悬臂浇筑法施工预应力混凝土连续梁桥具有如下特点：

（1）预应力混凝土连续梁桥的结构受力状态有利于悬臂施工，即悬臂施工时的受力与成桥后的结构受力较为接近。施工时的预应力筋张拉既是施工时的临时需要，又是成桥后的结构受力筋。

（2）作为无支架施工，有利于通航河流建桥、有利于深山峡谷之间建桥、有利于城市立交建桥，不妨碍桥下净空，不影响桥下交通。

（3）有利于节省施工费用，降低工程造价。因为挂蓝结构简单，成本低廉，逐段浇筑混凝土无需大型吊装设备。

（4）有利于施工作业，加快施工进度。每个节段施工（包括立模、钢筋绑扎、管道定位、混凝土浇筑、预应力张拉、管道压浆等）均在挂蓝内进行，挂蓝可设顶棚和养生设备，施工较少受环境影响，可以保证施工的连续性，同时每墩至少有两个工作面平行作业，几个墩可同时施工，各作业面互不干扰，施工速度较快，施工进度有保证。

（5）有利于变高度箱梁施工。由于采用分段施工，便于梁体设计成变高度梁，可使预应力混凝土连续梁桥的结构布置呈千姿百态，能设计出各种轻巧、飘逸、美观的桥梁。

四、预应力混凝土桥梁悬臂浇筑的施工控制。

1. 分析桥梁结构

计算桥梁结构主要方法有从正装分析法、有限元分析法，实时跟踪分析法、倒装分析法等方面进行着手，相互结合。通过具体的方法来计算确定桥梁工程施工过程当中的每个阶段变形和受力的结构，最终能够实现受力状态与成桥线型均满足设计规范的要求。在进行计算仿真的时候，要准确考虑到混凝土徐变、收缩效应。混凝土的徐变、收缩效应要3年左右的时间才能够完成，所以分析要从初始状态施工开始进行分阶段的计算直到成桥后1000天，为了保证桥梁施工各个阶段的桥面标高和预留挠度状态过程成曲线形，需要依据桥梁上面的设计曲线自成桥之后l000天按照和前进分析完全相反的过程来进行倒退分析。在进行控制的过程当中一定分析主梁节段的实际施工高程和控制高程的误差，调整修正计算模型和计算参数。

2.0号段施工 。

在墩身施工完毕后应在矩形空心墩墩壁问底托采用一定厚度钢板，各钢板的横向距离一定，后将横担工字钢纵向铺设在钢板上，也间隔一定距离，之后则安装木排架并在其上铺设底模；待支架拼装好后应用水箱和砂带实施预压，预压荷载应结合该段混凝土自重等确定；由于大多0号段内钢筋或管道密集，因而应采用定位钢筋网片对其进行固定，并应牢固焊接定位钢筋网片以免管道位置移动；若钢筋骨架同预应力管线发生冲突则应适当移动钢筋位置而避免移动管道，并在后期完成混凝土浇筑后应采用高压水对管道进行冲洗，并应在箱梁腹板内侧面设置预应力压浆孔，浇筑0号段混凝土时应在内模上预留捣固孔和混凝土侧窗以降低浇筑时混凝土下落高度过高对管线造成过度冲击并导致混凝土离析，同时可避免振捣棒猛烈撞击管线，当浇筑时混凝土至预留孔后则应将侧窗封闭并加固。

3. 合拢段施工 。

合拢是悬臂浇筑施工体系转换的重要环节,合拢施工必须满足受力状态的设计要求和保持梁体线型,控制合拢段的施工误差。合拢梁段两端悬臂受温度变化影响可能产生纵向伸缩使合拢口间距变化,从而导致合拢梁段混凝土凝固过程中受到张拉或压缩的超应力影响而产生裂缝。需将合拢一侧墩的临时锚固改成活动支座,以减少影响。同时,在浇筑合拢混凝土前应将两端悬臂临时连接,临时形成刚性连接,保护合拢段混凝土完整,一直到合拢段混凝土养护到一定强度并施加预应力与悬臂形成整体。

4.BP人工神经网络预测主梁预拱度

三层BP人工神经网络是一个有着导师学习的网络，它的学习过程是由反向传播和正向传播所组成的。在正向传播的过程当中，训练样本由输入层经过单元层处理之后再传向输出层，每一层的神经元状态只会影响到下一层神经元的状态。输出层的输出值和目标值之间产生的误差也会经过误差来进行反向传播，按照梯度下降法来调整各个层面之间的阀值和连接权值，从而使误差函数达到最小值，在最后由本网络进行新问题的检验、预测与求解。

最近几年，神经网络逐渐广泛应用在土木工程的领域，例如识别结构损伤、分析结构的可靠度、交通工程、道路工程等等各个方面。而针对采取对称悬臂浇筑施工这种具有共性的桥梁，通常可以将BP人工神经网络应用于预测主梁预拱度。在预测实际产生的桥梁表面标高偏差时可以采取：节段自重、时间、混凝土弹性摸量、测试温度、有效预加力、张拉后理论挠度值、截面至T型结构中心的距离来作為神经网络的输入变量，实测挠度为样本的期望输出值。从而构造出一个BP网络模型，通过进行样本的统一归化处理、分析训练误差、BP网络训练、仿真输出等环节获得主梁任意节段的标高偏差的预测值。

运用上述方法来预测主梁的预拱度，不仅克服了灰色理论输入参数十分单一的缺点，而且还改进了卡尔曼滤波法中只能考虑输入值与输出值之间的线性关系的缺点，最终建立了网络输入、变量输出之间的非线性、多参数的映射关系。

五、结束语。

悬臂施工的受力较接近于成桥后的结构受力。预应力混凝土连续梁桥的主要断面形式是箱形截面。悬臂浇筑预应力混凝土连续梁桥作为无支架施工有利于通航河流建桥、城市立交建桥和深山峡谷建桥。

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