预应力混凝土连续刚构桥施工监测与控制

谢东升 黄齐龙

(湖北省路桥集团有限公司， 湖北 武汉 430056)

大跨度连续刚构桥具备跨越性能较强、受力科学、行车平稳、经济性较好的特点，在国内大跨径桥梁中所占比重较大。通常来说，连续刚构桥的作业采取挂篮悬臂现浇的形式，在实际作业时，因为材料、人员管理、施工技术、环境及施工效率等各方面因素，导致桥梁线形就内力和原本设计方案存在较大的矛盾性，有时合拢都存在较大的难度。因此在实际作业过程中，一定要动态监测桥梁受力及线性情况，并且有效调整、监测及控制，可见施工监控具备极其重要的实际价值及意义。

1 预应力混凝土连续刚构桥的分析

连续刚构桥原本发源于 T型钢构桥，其优势主要体现在可以在混凝土梁式桥的施工过程中运用悬臂。此桥梁架构早在19世纪中期时就有相关例子，那时桥梁基本上是选用支架施工技术，其具体结构涵盖了简支架、悬臂架、连续梁等。如今，这些结构不断发展，渐渐衍生出了无支架施工技术及预应力工艺。到19世纪末期，开始出现了在混凝土构件里添加钢筋、低碳钢筋施工技术，进而使预应力得到强化。20世纪时期，凭借高强度钢丝强化预应力的方法获得了极大的成功，并且促进了预应力混凝土施工工艺的普及。悬臂施工技术主要就是使体系平衡得到有效控制，之后在20世纪中期，衍生了T型架构。1985年，澳大利亚第一次修建了门道桥，主梁的施工材料选择高强度混凝土，标志着建筑的突破性成就，并且有效推动了连续刚构桥的建设及发展。目前，材料及科技的不断发展，渐渐运用轻型化的混凝土材料，再加上高效率施工设备的运用，极大地推动着连续钢构桥的建设及发展。

2 实测相关参数

通常来说，应该基于相关规范运用结构设计的各项参数，并且有些设计参数一定要采取现场的实测数据，进而在实际施工之前，有效修订各项结构设计参数，借助结构计算的各项结果，能对原设计线形进行修订，进而使该桥在竣工之后能符合各项设计条件。通常来说，测定参数包括：商品混凝土的3d、7d、14d、28d、3月、半年及1年龄期的弹模。此外，借助现场取样及实验室测验的方式进行商品混凝土容重的测量[1]。主跨应力、挠度的决定因素包括商品砼的收缩、徐变，应该有效测定样本，可是因为监控立项相对较晚，但是相关测验的时长基本上在一年以上，借助部分试样进行短期测量，进而得到所需的数据信息。

3 桥梁主跨模拟施工运营阶段的结构分析

在结构施工控制中，结构分析尤其重要，结构分析应该选择非线性有限元方式，并且通常能将结构施工方式划分成倒退分析及前进分析，并且一定要先分析结构，然后完成桥梁主跨的施工。桥梁主跨应该选择悬浇施工的方式，并且监控人员应该基于具体的施工方案，对施工流程及成桥运营状况进行有效分析，借助专业工具，基于具体的施工规划及实测数据信息，精确计算施工状态和成桥后的内力、位移，进而使各施工环节中内力与位移理论值得到明确，并且确定桥梁的预拱度。

4 主跨结构施工监测

4.1 主跨结构线形及位移监测

位移监测包括竖直面、水平面内的线形与位移监控，并基于此可以获得主跨的实际情况，进而使主跨的整体质量得到有效保障。控制桥梁线形主要还是应该有效监控桥梁挠度的施工，并且真正落实重要位置的高程监控。在具体的施工块件上，进行高程观测点的设置，并且设置成对称的形式，不但能测定箱梁的挠度，还能针对箱梁的扭转变形状况进行监测。在实际施工时，应该在立模后、商品混凝土浇灌前后、钢绞线张拉施工前后高程监测各个截面，进而有效控制各点的挠度与箱梁曲线状况，使箱梁悬臂端的合拢精度与桥面的成桥线形得到极大的保障[2]。高程控制点应该在距块件前端20cm的位置设置，借助规格为Ф14的钢筋来焊接结构钢筋，还能保持竖直的状态。测点的具体设置：本项目零号块的顶板设计高程测点的数量11个，严格规定顶板的设计标高，并且当成是后续各悬浇节段的标准高程观察点，如图1所示。其他各悬浇节段设置5个测点，如图2所示。曲线绘制取施工阶段中2、4两点的设计标高、预拱度、预测立模标高及现场实测数据，对桥梁立面线形情况进行有效控制。并且取施工阶段中 1、3、5点的水平坐标实测数据，进行曲线的绘制，防止桥轴线出现平面偏离的现象。

图1 测点的布置

图2 悬浇节段测点的设置

4.2 主跨结构应力、温度监测

监控主跨结构应力，能有效掌握主跨的受力情况，并且在第一时间判断主跨应力有没有达到设计的相关条件、有没有在计算剖析的预期区间内，进而掌握主跨安全的实际情况。温度能在很大程度上影响主梁挠度，借助监控主跨各节段温度的方式，能得到一定应力、位移情况下的自然温度与主跨箱体温度，有效研究其对挠度所造成的实际影响。现今，大多数的应力传感器都能对应变及温度情况进行监测。借助应变及实测的弹模，能将应力计算出来，见式（1）。

式（1）中：σ-应力；ε-应变；Es-商品混凝土或钢材弹模。

基于预定的监测方向，在主筋上固定传感器，测试导线应该设置在商品砼表面，并且在实际施工时，保障传感器及导线的安全。应该每天都要进行原始数据的采集工作，并且应该在早上 9点前进行此操作，并且要在实际记录中明确施工阶段及时间。完成数据的采集工作之后，基于各块件张拉的实测应力值绘制曲线，并且基于曲线对相应的变化规律进行深入的分析，还能对比各施工阶段的理论应力值。

5 施工控制

施工控制能划分成应力控制及线形控制。应力控制的基本准则是有效对比实测值及理论值、规范容许值。线形控制准则能使合拢误差更加符合设计及相应的使用条件，进而使桥梁在使用运营阶段的优质线形得到保障。因为相较于实际状况来说，理论计算分析参数及计算假定还是有明显的偏差，并且因为施工、测量误差等方面的因素。有效监测桥梁位移、应力及温度情况之后，能将施工情况及理论计算两者间的矛盾显现出来，并且完成定量分析，这也就能及时进行纠正及优化。在桥梁的施工阶段，能有效监测桥梁主跨施工，并且基于监测数据开展误差研究，进而预测桥梁线形与位移，并且针对施工规划进行有效调整，还能优化桥梁施工过程，这就能有效提升施工的安全及质量，使桥梁应力及线形满足设计条件。

6 结束语

综上所述，桥梁施工控制属于朝阳学科，旨在对桥梁施工进行指导，并且完善过程控制，使桥梁线形得到有效控制，使内力也能满足相应的设计条件。文章提出科研工作者今后应该做到几点：桥梁控制不但应该控制工程的实际施工过程，还应该有效监测桥梁运营阶段。鉴于此，开发性能良好、使用寿命长的应力温度传感器尤为重要，在实际施工过程中，应该进行传感器埋设，长期监测桥梁运营阶段。多学科配合，研制出完善的智能控制研究体系，设计出完善的分析软件，可以对相关数据进行实时监测及分析，把相关结果用图像的方式显示出来，这就能有效推动桥梁监测的信息化、系统化及智能化进程。在监控的过程中，一定要累积桥梁结构监测经验，构建完善的理论及方式，为桥梁设计方案的制定奠定坚实的数据及理论基础。

[1]刘春.连续刚构桥施工监控仿真及施工阶段稳定性分析[D].重庆：重庆大学，2014.

[2]蒋文洋.高墩大跨连续刚构桥施工关键技术与病害研究[D].成都：西南交通大学，2013.