预应力混凝土连续刚构桥施工监测与仿真分析

程红运

摘 要：悬臂施工法作为预应力混凝土连续刚构桥的常用施工方法，分为悬臂浇筑施工法和悬臂拼装施工两种形式，具有适用性强、整体结构性好、施工操作性强等特点，极大地促进了现代桥梁建筑的发展。但悬臂施工法同样存在施工跨度大、安全风险因素多等缺点。在实际施工过程中，为进一步控制，施工风险和施工质量，施工人员常需对施工全过程进行施工监测和仿真分析，以更好地了解施工状态和桥梁受力情况。笔者从施工监测以及仿真分析相关工作出发，就其实际应用，阐述几点观点，以供相关部门参考。

关键词：预应力混凝土;连续刚构桥;悬臂施工法;施工监测;仿真分析

中图分类号： U448.23      文献标识码： A      文章编号： 1673-1069（2016）30-56-2

0  引言

连续刚构桥是现代桥梁建筑常见形式之一，具有T形刚性桥的优点。在现代连续刚构桥施工中，悬臂施工法是最常见的方式之一，形式灵活、适用性强。但由于使用悬臂进行施工，相应增大了连续刚构桥的跨度，导致悬臂施工风险上升。因此，在实际施工时对施工过程进行施工监测，并通过仿真分析，了解桥梁建设过程中各组分的形变和受力情况，具有重要的现实意义。针对连续刚构桥悬臂施工的施工检测和仿真分析工作，内容涉及较多，且对工作准确性要求较高。因此，相关人员应不断完善该部分内容，以促进桥建设的进一步发展。

1  连续刚构桥悬臂施工参数识别及现场监控分析

1.1 控制参数识别

桥梁结构形状和内力会随着设计参数变化而发生变化，因此在实际施工过程中，工作人员必须注意设计参数的识别和修正工作。不同的设计参数会对桥梁的结构状态产生不同的影响，连续刚构桥施工相关设计参数可大致分为以下5类内容：①截面特征参数，包括桥梁抗弯惯性矩、截面面积等内容;②几何形态结构参数，主要包括线性、高跨比、跨径等内容，此类参数是桥梁结构最初状态和初始形状的表征;③荷载参数，主要包括预加力、桥梁结构构件自重、以及施工临时荷载等内容;④时间相关参数内容，主要包括混凝土龄期、温度或收缩徐变等参数，此类参数数值往往会随着时间因素变化而变化;⑤桥梁材料参数，主要包括桥梁剪切模量及材料弹性模量两方面内容。这五类参数对应桥梁施工的不同控制内容，对于桥梁结构状态的影响也具有明显的差异性，因此工作人员应严格控制对参数的辨别及修正工作。识别设计参数的方法主要分为两种：其一是借助桥梁结构计算分析识别;其二是借助现场测量数据进行识别。

1.2 针对连续刚构桥悬臂施工的施工监控具体内容分析

对连续刚构桥实施施工监测的根本目的在于为桥梁施工控制提供能准确反映现场实际施工状况的技术信息和基础数据。为达到这一目的，施工监测应全面覆盖悬臂施工所有操作内容，在任意节段混凝土、挂篮行走及张拉预应力操作前后，均需对其应力变化和挠度进行检测，从未为修改桥梁建设施工状态提供准确、有效的修改依据，其主要工作内容有以下几点。

①挠度监测。挠度监测的工作内容主要包括对悬臂施工箱梁进行挠度实时监测，利用精密水准仪、全站仪以及水准尺等设备，通过水准测量相关方法，定期对测点进行监测，以获取实时悬臂施工箱梁挠度信息。

②应力变化监测。应力变化监测工作主要是指，通过在箱梁板内部安装的应力计，实时监测桥梁各处施工、结果的影响变化。应力计的预埋工作常在混凝土浇筑前的钢筋骨架绑扎阶段完成。应力计的种类、量程等标准由现场实际使用要求决定，但在正式埋设前所有应力计均需拿到相关实验室进行标定，以确保数据的准确性。

③桥梁建筑材料力学性能监测。桥梁建筑材料力学性能监测内容相对复杂，其数据来源可分为以下几方面：桥梁主梁强度等级以及桥墩混凝土密度等信息，由施工单位相关实验室提供;棱柱体强度、徐变参数、弹性模量等数据，由相关材料检验结果报告提供。

④桥梁施工其他内容监测。除以上几点主要监测内容外，还有张拉力、预应力、立模高程等内容需要进行监测。

1.3 施工监测实际控制方法分析

施工监测是一项复杂的工作，在实际操作过程中工作人员，可从以下几个方面入手操作：①挠度以及施工高程的精密测量，应在桥梁悬臂施工过程中进行;②施工人员在进行预应力钢绞线张拉过程中，应就相关数据内容与设计人员保持沟通，以便于设计人员进行延伸量核对工作，并影响验证预应力相关参数是否符合准确性要求;③桥梁悬臂施工操作应遵照平衡对称的施工原则进行，工作人员应着重注意两悬臂的载荷平衡问题;④悬臂施工段除必要的施工机具外，严禁堆放任何材料或物品，以避免出现不平衡载荷，进而造成挠度偏差问题。

2  连续刚构桥仿真分析应用概述

2.1 桥梁仿真分析计算模型的建立要点分析

建立相应的计算模型是实现施工控制目标的基础，只有具备计算模型，才能计算桥梁施工相关数据信息，进而确定桥梁各阶段施工的受力理想状态，进而控制桥梁实际施工行为。

在建立桥梁计算模型时，工作人员需对桥梁施工阶段进行科学划分。针对悬臂浇筑施工和悬臂拼装施工，施工阶段的划分标注存在较为明显的差异性。以悬臂浇筑施工法为例，施工阶段的划分应充分考虑现场临时支撑、临时施工约束等因素，合理划分施工阶段，严格控制仿真分析与实际施工的一致性。

2.2 计算分析各施工阶段箱梁应力状态信息

当仿真分析相关计算模型建立完成之后，工作人员就可以依据施工节段的具体划分标准，详细计算出箱梁应力在不同施工节段的状态，并将计算数据加以总结和归纳，以供实际施工休整参考。桥梁施工荷载主要包括混凝土收缩徐变、施工荷载等内容。

通过仿真计算，就能直观地观察到在不同的施工节段对箱梁应力影响较大的荷载信息。荷载信息具体包括荷载种类、作用次数、作用方向、作用影响等内容，工作人员可通过这些信息及时调整实际施工操作，以提高施工的安全性和施工效率。

2.3 悬臂施工挠度相关计算和控制内容分析

施工挠度相关计算和控制，是悬臂施工监控工作中的难点内容，不仅计算困难，且影响因素众多。一般来说，工作人员需充分利用有限的元程序，综合悬臂在不同施工阶段的实际受力状态信息、预加力影响信息、桥梁混凝土实际收缩徐变影响信息、环境温度变化信息、以及桥梁支座沉降变化信息等内容，进行悬臂施工的挠度计算。其中桥梁混凝土实际收缩徐变影响信息，包含了各个施工阶段的混凝土应力变化情况;在预应力损失的相关计算中，需针对每一截面中的所有钢束进行相应的计算。工作人员通过计算可得出悬臂轴力、弯矩曲线等信息，以及极限转台箱梁压力状态信息等。通过这些分析、计算信息，可综合分析悬臂施工挠度的变化状态，进而辨别其变化合理性。

3  计算与实测数据对比分析工作概述

通过计算得出施工状态信息及计算数据后，工作人员应及时与施工实测数据进行对比分析，已验证计算的准确性。一般来说，仿真分析计算结果在数值上与实际测量数据普遍存在一定的偏差，但施工分析结论常具有准确性和代表性，工作人员应从施工分析结构入手，对桥梁悬臂施工进行针对性调整，以促进连续刚构桥悬臂施工顺利、安全地进行。

4  结语

综上所述，施工监测和仿真分析可为桥梁施工控制提供相应的技术参数和施工数据。通过分析桥梁应力变化和悬臂挠度变化，可实现对桥梁施工状态的预测控制，保障桥梁施工的安全行、可靠性，并有效控制桥梁变形、应力状态等参数符合桥梁设计要求，从而促进预应力混凝土连续刚构桥的进一步发展。

参 考 文 献

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