悬臂浇筑混凝土连续梁桥施工监控技术分析

廖 忻 练水泉 俞 俊

(华南理工大学土木与交通学院，广东 广州 510000)



悬臂浇筑混凝土连续梁桥施工监控技术分析

廖 忻 练水泉 俞 俊

(华南理工大学土木与交通学院，广东 广州 510000)

针对混凝土连续梁桥悬臂浇筑施工监控技术，对其监控内容及监控方法进行了系统的论述，介绍了影响监控质量的主要因素，确保成桥结构的安全以及线性符合使用要求。

混凝土连续梁桥，悬臂浇筑，施工监控

0 引言

对于大跨径预应力梁桥，采用架设支架的施工方式是十分困难的，因此工程中更多的会采用悬臂浇筑的施工方式，其施工过程比较复杂，施工过程中要考虑的因素也相对较多，很容易出现桥梁结构的实际情况与设计设定的目标不一致，所以，在这个过程中需要对其进行多方面的监控，包括有各浇筑节段的高程、轴线以及节段内部应力，确保成桥的结构的安全以及线性符合使用要求。

1 悬臂浇筑连续梁桥施工监控内容

施工监控过程中，针对结构的安全和线性状态分为三个监控指标，包括有桥梁各个节段的标高、各个工况下面结构的内部应力以及桥梁结构的稳定安全。

1.1 标高监控

桥梁的整个线性合理是结构安全的必要条件，是悬臂浇筑施工过程中最重要的部分，监控过程通常会下发预拱令，其中立模标高一般由设计标高、预拱度、挂篮变形以及调整值相加得到，通过对比立模、浇筑、张拉预应力、前移挂篮工况下面的浇筑节段的标高与理论设计标高来调整，能够保证最终成桥的线性一方面满足预拱度的要求，另一方面是桥梁形成的舒适的必要条件。

悬臂浇筑连续梁桥时，有很多的因素会影响标高的观测，因此在考虑计算标高与实际标高的时候，允许存在一定的合理误差，见表1。另外，对于浇筑后、张拉后、前移挂篮所测的标高，需要对其进行对比分析，与计算模型中的结果相比较，如果出现异常，要找到其原因，常见的因素有吊带没有锚紧、挂篮刚度不够、钢束张拉不完全、挂篮分离导致其变形值的改变等等。对于出现的问题采取的措施，如果误差不大，可以通过调节下节段的标高来保证全桥线性的平顺，可以分为一次或者两次调整完成，防止标高突变；对于误差较大的情况，可以考虑凿掉重新浇筑。

表1 悬臂浇筑桥梁线性允许偏差 mm

1.2 应力监控

线性标高的监控是主要部分，是从整体上来反映桥梁各个方面的综合情况，而应力监控是辅助的观测桥梁结构内部应力的重要手段。应力的监控需要在浇筑节段中埋入钢弦式传感器来测量应变得到应力，因此一般选择在比较重要的截面(跨中处，0号块，1/4跨处)埋设传感器，随时测量各个工况的应力状态，保证施工过程中桥梁的安全，也能及时反映问题，解决问题，达到对结构中跨、边跨进行合龙的目标。

在埋设钢弦式传感器前需要对其进行稳定性的检测，以保证埋设后得到的施工监控数据具有可靠性以及准确性。在埋设前读取传感器的初读数，然后在悬臂体系发生任何改变的时候对其进行测读，测读选择在清晨(温度20 ℃左右)，以保证数据的稳定性。桥梁受力监控允许误差见表2。

表2 悬臂浇筑桥梁受力允许偏差 %

1.3 稳定安全监控

在悬臂浇筑预应力连续梁桥时，施工过程中存在着很多因素影响着施工平台的稳定安全，因此需要时刻注意施工有序安全的进行，这样才能使施工顺利的开展，首选要确保悬臂体系的自平衡，确保对称浇筑混凝土节段、对称张拉预应力和对称前移挂篮等等；其次浇筑过程中一定按标准进行，确保人员的安全；然后施工参与人员要各尽其责，避免大的施工误差，及时解决安全隐患；最后合龙的时候必须制定专用的合龙方案，确保严格执行。

2 悬臂浇筑连续梁桥施工监控基本方法

悬臂浇筑预应力混凝土连续梁桥的施工监控理论已经日益成熟，其发展过程可以分为开环、闭环和自适应三个发展过程。

2.1 开环控制

开环控制这种监控方法适合小跨径的梁桥应用，这是因为其所受因素明确简单，同时监控过程不需要考虑实际状态的反馈信息，只需要按照既定的施工工艺进行控制即可。其具体的施工过程：首先，以理论模型计算得到全桥的计算预拱度，跨中处取最大预拱度值，桥墩处取零，按照2次或者1.8次抛物线获得各个节段处的抬高值，然后按照施工顺序依次施工即可，不需要根据反馈的信息来调整抬高值，全桥合龙后，保证结构的稳定性、强度、刚度以及线性满足要求。

2.2 闭环控制

闭环控制这种监控方法可以在受力较为复杂梁桥中使用，结合MIDAS理论模型模拟和实际状态反馈来不断调整线性来进行监控。考虑桥梁恒载和1/2活载的组合工况得到计算预拱度值，但是实际施工当中会有各种因素影响使其实际情况与理论情况并不一致，一旦偏差过大且不及时处理，对于整个桥梁线性的平顺将造成不可挽回的重大影响，因此在施工过程中，及时的检测偏差，并反馈到控制系统，然后在下一节段施工中进行相应的调整，这样可以避免出现线性偏差过大，内力不合理的状态，解决掉可以出现的隐患。闭环控制就是依据最优性能原理，从当前节段浇筑、观测偏差到反馈、偏差处理、下阶段调整形成一个闭环。

2.3 自适应控制

自适应控制这种监控方法可以自行对参数进行判断，然后进行预测，同时可以预先给出最佳的调整方案。在悬臂浇筑的过程中，立模、浇筑、张拉、前移挂篮是重复进行的工况，当某个环节出现偏差时，将可能引起体系偏差的参数进行识别判断，然后把识别的结果应用到结构的研究过程当中，可以减少误差，利用灰色理论以及卡尔曼滤波的理论方法进行参数的识别判断预测，这样可以使用的模拟模型能够不断趋近实际的施工过程。其基本原理见图1。

3 施工监控的影响因素

在悬臂浇筑过程中，施工过程的监控存在数据少、影响因素多的特点。所以在可能的多数因素中找到主要因素、对控制系统进行参数判断，及时进行线性的调整是整个施工监控的关键点所在。那么对于预应力连续梁桥来说，其主要引起线性误差的因素包括：挂篮的变形、悬臂体系的刚度误差、混凝土的浇筑偏差、预应力混凝土张拉偏差、混凝土收缩徐变影响以及临时载荷的偏差。下面将介绍几个主要因素：

1)挂篮变形：挂篮在整个施工过程中都使用，其受力和变形影响整个施工过程，将很大程度上影响全桥的线性。挂篮的制作与设计很难一致，一般都是现场焊接而成，因此使用前需要对其进行挂篮预压实验，得到其变形情况，在之后的节段浇筑当中其变形值会逐渐的变化，需要在监控过程中识别清楚，主动进行标高调整。2)结构刚度误差：包括截面尺寸改变以及混凝土弹性模量的改变。悬臂浇筑采用外模一般是钢制的，不易出现问题，但是内模一般为木模刚度可能不够，变形容易发生，施工当中需要注意；混凝土弹性模量的改变会使得当前阶段高程改变，同时会影响后面节段的高程，需要严格控制混凝土的加载龄期。3)混凝土浇筑误差：混凝土在浇筑时常常会出现超方的现象，从而增大挠度，其原因主要包括胀模、混凝土容重误差和浇筑时操作人员误差。

4 结语

文章针对混凝土连续梁桥悬臂浇筑施工监控技术，从监控内容、监控方法以及监控的主要影响因素进行了系统的论述。监控内容方面，主要包括标高监控、应力监控和稳定安全监控等三个方面；监控方法方面，根据发展过程可以分为开环、闭环和自适应三个过程；影响因素方面，主要有挂篮变形、结构刚度误差、混凝土浇筑误差等。本文为混凝土连续梁桥的施工监控提供了参考依据。

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[3]姜 浩.悬臂浇筑大跨度预应力混凝土连续梁桥施工控制的研究.长春：吉林大学,2005.

[4]李春林,朱永宏.大跨度桥梁施工控制影响因素.黑龙江交通科技,2007,30(6):77.

Analysis on construction monitoring technology of cantilever grouting continuous concrete beam bridge

Liao Xin Lian Shuiquan Yu Jun

(CollegeofCivil&Traffic,SouthChinaUniversityofTechnology,Guangzhou510000,China)

In light of construction monitoring technology of cantilever grouting continuous concrete beam bridge, the paper discusses its monitoring contents and monitoring methods, and introduces major factors influencing monitoring quality, so as to guarantee bridge structure safety and linear demands as well.

continuous concrete beam bridge, cantilever grouting, construction monitoring

1009-6825(2015)18-0170-02

2015-04-15

廖 忻(1989- )，男，在读硕士; 练水泉(1989- )，男，在读硕士； 俞 俊(1988- )，男，在读硕士

U445

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