大跨度预应力混凝土刚构桥施工控制技术探讨

丁 胤

(贵州路桥集团有限公司)

1 刚构桥结构理论

采用有限元计算法分析桥梁结构，主要针对各个施工阶段相应截面应力、位移大小等进行计算。采用正装分析法讨论刚构桥结构，其关键就是模拟各个阶段桥梁结构施工中的受力变化，讨论非线性与混凝土收缩、徐变情况。在实际操作中可发现，对于部分跨度较大的预应力混凝土桥梁而言，应先开展正装计算;在分析施工预拱度时，可采取倒装分析法，根据桥梁结构施工加载顺序，逆向思维思考施工问题。与其他方法相比，采用倒装分析法可快速掌握施工各阶段变形情况，并以这些资料为基础积极指导施工。

总体而言，在对大跨度预应力混凝土桥梁结构进行有限元分析时，应根据特点建模，再根据模的计算结果进行相关分析。在实际计算中，建议选用合适的计算机软件，可进一步提高计算效果，如“桥梁博士”等。这部分软件的系统处理能力强，能满足不同工况下的计算要求。在无特殊施工要求的前提下，通过正装分析计算所得出的结果可作为监测依据;倒装计算得出的结果可以作为预拱度的控制依据。

2 施工质量控制

2.1 施工控制

(1)施工控制的基本内容。

①线性控制。桥梁结构尺寸是施工的基本要素，施工中的任何误差都会导致结构发生变形，最终对施工结构产生影响，导致桥梁合拢难以完成，成桥后也会发现线性起伏明显。为避免桥梁结构出现偏差，应加强线性控制，控制误差。②应力控制。应力控制是整个施工中的重点。以悬臂施工为例，在施工的不同阶段，结构所承受的荷载、结构形式、边界条件等发生变化，导致结构的受力情况更加复杂。尤其是在主体结构合拢时，随着结构体系受力的改变，应力会发生剧烈变化，若控制不当，不但影响桥梁的安全，甚至会导致桥梁局部被破坏。③安全控制。安全是施工生产的基本要求，在桥梁施工建设中，应根据桥梁结构的内力、变形、稳定等数据入手，保证能根据结构形式满足施工需要，最终实现安全施工。

(2)施工控制方法。

为保证施工的顺利进行，需要采集现场数据，并识别、检测数据的基本内容，为建立下一阶段的施工模型奠定基础，保证施工达到理想状态。

①预测控制法。预测控制法的关键，就是在预应力施工的基础上，调整相关数据，确保相关数据能满足不同的施工需要。以悬臂浇筑预应力混凝土施工为例，在前一阶段施工结束后，施工单位只能通过预应力张拉力大小调整主梁标高，无法修改已经完成浇筑的标高，只能通过本阶段的标高变化预测下一阶段施工中可能出现的变动，并做出调整。应用预测控制法通过预测各个阶段的施工内容，判断可能出现的施工风险因素，保证施工顺利进行。预测控制法的效果显著，而被广泛应用在桥梁施工中。本文统计标准情况下预测控制法的基本构造，具体结构见图1。

图1 标准情况下预测控制法构造图

②自适应控制法。由于混凝土材料在预应力张拉、徐变等方向存在一定的差别，导致桥梁在连续施工中不能有效控制已浇筑两端的位移情况。在此背景下，自适应控制法主要通过分析影响结构内力的相关要素，并将这些要素输入到下一阶段的运算中，保证计算模型更加准确，指导施工过程达到理想状态。

2.2 主梁测量

为保证测量的准确性，可现在桥梁相关结构上设置观测点，一般情况下，每节悬臂端梁可设置1～2 个轴线点与3～4 个标准高度观测点。为方便观测，可用红色油漆标识这些观测点，并对每个观测点进行编号处理。可先使用水准仪确定标准高度，确定标准高度之后，再分别针对每个施工阶段进行统一处理。可采用三种工况平行独立测量的方法，确定每一节主梁的挠度，并相互校对。

在测量对轴时，采用全站仪或钢尺，通过视准法测量对轴线前端，并查看对轴线的偏位情况。但需要注意的是，若采用视准法测量之后，需要将轴线后视点设置在过渡墩上，再通过由远到近的方法，确定最佳控制距离。在测量对顶面高程过程中，应在主梁顶面混凝土横截面上设置3～5 个观测点，分别统计各个观测点的测量值，计算平均数，这个平均数就是主梁顶面高程值。通过测定不同施工阶段的主梁挠度变化值、轴线偏移值，可为确定最终的立模高程值提供数据支撑，也能够获得主梁顶面的实际高程值然后将立模高程值和实际高程值进行比对就可以对施工质量进行检验控制。

2.3 线性控制技术

在连续刚构桥挂篮悬臂浇筑过程中，每块箱梁均可划分为挂篮前移、混凝土浇筑、预应力张拉三个阶段，为准确分析不同阶段箱梁挠度变化情况，可在混凝土浇筑之后，对挠度进行测量，并注意环境温度变化对测量结果的影响，以求尽早发现挠度变化的原因，保证合拢顺利进行。

预拱度设置是线性控制中的重点内容，在施工中，主要由检测单位提供基本方案，得到监理确认之后才能施工。在施工中，箱梁立模标高计算公式为:

H=h+f+b+hn－1

式中:H 为施工段箱梁立模标高;h 为相关截面设计时的标高;f 为截面计算扰度(在施工中，截面扰度受多种因素的影响，因此要注意量的变化);b 为实际测量中所得到的挂篮弹性扰度;hn－1为截面实测标高与设计标高之间的差。

3 结语与展望

简单分析了大跨度预应力混凝土刚构桥施工控制技术，并从施工控制主梁线形测量两方面入手，对如何开展施工质量控制进行讨论。在分析中发现，随着桥梁跨径的不断增大，施工质量控制的作用也越来越明显，为进一步提升施工质量控制能力，施工人员可从以下几方面寻求突破:(1)加快施工中的自动化控制，通过提高测量准确度，降低数据误差对施工效果的影响，这也是未来桥梁施工建设的基本发展方向;(2)加快对混凝土材料收缩徐变、温度变化等对结构应力变化的分析，在条件允许的情况下可开展一系列的数据测量，为后期工程建设提供理论支撑。

［1］董红峰.大跨度预应力混凝土桥梁施工控制技术［J］.中华民居(交通建设)，2013，(27):380－381.

［2］董文学.大跨度预应力混凝土桥梁施工控制技术探讨［J］.中小企业科技与管理(施工技术)，2015，(1):47－48.

［3］晏清，陈建新.大跨度预应力混凝土桥梁施工控制技术［J］.黑龙江交通科技，2014，(12):147－148.