大跨径连续刚构桥梁施工控制探讨

王建飞 哈尔滨开博科技有限公司

1 连续刚构桥梁的特点

连续刚构桥梁是集刚构桥和连续桥的受力特点于一体，主要包括以下几点。（1）虽然连续刚构桥和连续梁之间具有相同的性能，但由于连续刚构桥具有墩梁固结体系，因此在墩顶区域的主梁所受荷载负弯矩较小。（2）在墩高增加的过程中，薄壁桥墩无法对上部梁体进行固定，其作用会逐渐向柔性墩转变，与此同时，梁体内的轴力和薄壁墩底的弯矩也会随之降低。当连续刚构桥墩高小且跨径大时，由于温度变化会导致混凝土收缩等问题，从而使墩顶水平位移增大，为了对水平位移所产生的弯矩进行控制，应使用双薄壁墩进行施工，使连续梁的优点得到最大程度的发挥。（3）使用墩梁固接的方式可以有效地节约施工成本。（4）连续刚构桥可以使受力性能得到有效的改善。

2 工程概况

某桥梁长度为333.48m。采用Ⅱ级双车道进行建造，设计时速为40km/h。改大桥上部为预应力混凝土连续刚构，长度为66m+120m+66m，采用单箱单室箱形结构对梁体进行施工，其结构为C40预制箱梁（2×20m）+C50悬浇刚构箱梁（66m+120m+66m）+C40预制箱梁（2×20m）。下部桥台为重力式，采用钻孔灌注桩基础，主桥是薄壁空心墩，引桥是双柱式桥墩。将厚度为1m的横隔板设置在空心薄壁墩的墩顶为止，并将厚度为1.5m的端横隔板设置在梁端处，主桥的3#～4#墩采用现浇施工，形状为T形对称分布，除了对0号和1号梁段使用搭设托架形式进行浇筑，其他梁段则使用挂篮形式进行浇筑，全桥箱梁所使用的混凝土总量为3603.7m³，强度为C50。

3 对大跨度连续刚构桥梁进行施工控制主要理论和方法

3.1 施工监控过程中的原则

（1）对指令执行原则进行控制，并对允许误差实施控制，主要有以下几点：①在立模的过程中，应选择温度相对稳定的时间段（通常为日出前）；②应将立模的标高误差控制在5mm之内。（2）对局部线形进行控制的主要原则：相邻节段之间的相对标高应控制在0.3%之内。（3）对成桥后的主梁和已经浇筑完成的梁段误差进行控制：其标高误差应在20mm内。（4）对主梁重量进行控制：以施工规程为基础，对主梁横截面的误差实施控制。（5）对其他精度进行控制：①对主梁轴线进行控制：主梁中线水平方向误差应控制在10mm内；②桥面平整度的误差应小于8mm。

3.2 施工控制的主要内容

在对桥梁进行施工控制时，其主要任务是对施工过程进行控制，以保障各项施工参数符合施工安全要求，主要内容如下。

（1）对线性进行控制。在对桥梁进行施工时，会出现挠曲变形，从而出现线性不符合要求或桥梁无法合拢等问题，因此施工人员应对桥梁线性实施控制。当前对桥梁线性进行控制的主要标准有：成桥后线性偏差应在±50mm以内，合拢高程偏差应在-20mm～50mm之间。通过线性控制可以使成桥后的效果得到有效的控制，因此施工单位对差错进行及时的修正。

（2）对应力进行控制。在对桥梁应力进行控制的过程中，通常需要对截面进行控制。施工人员应使用预埋件对结构的实际应力进行测试，若其误差不符合要求，则需对其实施调控，相对于线性控制，应力控制更加重要，一旦出现问题，会严重影响到结构的承载力。在对应力实施控制的过程中，需要对温度应力、预加应力、施工荷载应力以及自重应力等进行控制。

（3）对稳定性进行控制。桥梁的安全性与其稳定性息息相关，施工人员除了需要对桥梁线性和应力进行控制，还需要对构件稳定性进行严格管理。在对稳定性进行控制时，施工人员应以线性和应力情况为依据，对稳定性实施计算和分析，使其满足设计要求。

（4）对安全进行控制。在对桥梁进行施工控制时，安全控制是重中之重，为了保障施工顺利完成，施工人员应对施工安全进行严格控制。

3.3 施工控制的主要方法

（1）事后调控。在桥梁施工时，如果存在施工与设计不相符的情况，施工单位应对其进行及时的修正和调整，使结构满足设计标准。该种控制方式缺乏灵活性，通常应用于线性和内力可控的工程，其只能作为一种补救手段。

（2）预测控制。在对大跨度刚构桥进行施工时，预测控制是最主要的方式，该种方式需要总结大量案例，对桥梁结构可能会出现的问题进行分析，并对整体控制目标进行确定，从而达到控制施工的目的，使施工可以符合预期。由于外界因素的影响，会使施工出现偏差，通过对结果进行预测，可以充分考虑各因素的影响，使施工目标符合预期。该种控制方式灵活性较强，在当前桥梁控制中应用较为广泛。

（3）自适应控制。在对桥梁施工实施控制过程中，虽然施工控制系统的部分设计参数与实际不相符，但是在对桥梁后期进行施工过程中，通过对参数进行估计、对系统进行识别，可以使各项参数完成修正，最终所得到的输出结果与实际一致，从而达到提高结果控制效果的目的。通过对自适应控制方法进行分析可知，该种方法并不是后期进行调整，而是对系统误差进行控制，使各类问题从根本上得到控制，从而使施工操作更加精准。

（4）最大宽容度控制。对于大跨度连续刚构桥而言，由于其施工过程中参与的专业较多，其误差不能得到完全排除，也就是说其施工过程中的误差是不可避免的。因此施工单位为了使施工符合设计目标，其只需对误差进行控制，使其符合规范，为主梁结构内力和标高设置误差容许值，也就是最大宽容度。相较于其余控制方式，在实际应用中，该种方式较为便捷，可以对整个监测过程进行控制，通过设置最大宽容度，不但可以对施工质量进行控制，还可以使施工难度进一步降低，达到提高施工效率的目的。

4 对桥梁进行施工控制

在桥梁施工过程中，为了对其进行模拟，可以借助MIDAS分析软件，并对有限元进行建立。某桥梁共有266个节点、260个大单元。其中可以将桩基和桥梁分成201260个小单元，主梁分成1200个小单元。图1为主桥的整体模型。表1为桥梁模型单元的主要情况。

图1主桥整体有限元模型

表1 桥梁模型单元

4.1 对主梁高程进行施工监控

在对主梁实施浇筑过程中，由于高程的准确性与桥梁合龙息息相关，因此高程控制具有至关重要的作用。在对高程进行控制时，桥梁的几何尺寸控制具有重要作用，施工人员应对尺寸进行严格控制。在对桥梁进行浇筑时，应满足如下要求：梁顶面高度应控制在±30mm范围内；挠度偏差应控制在±20mm的范围内；梁中轴线偏差应控制在±10mm的范围内。表2为桥梁测点的主要布置图。

表2 桥梁测点布置表

在对主梁的悬臂拼装阶段进行监控时，监控成果是否正确控制将直接决定施工控制结果，因此施工人员需要先对桥段的测点进行确定，并得到相应的高程值。通过对比理论值和实测值可以得到如下结果：与理论值相比，各测点的实际值误差满足设计要求。

4.2 对主梁合拢阶段进行监控

在对主梁合拢进行施工时，应先进行边跨合拢，再进行次边跨合拢施工，最后再实施中跨合拢施工。在对合拢段进行浇筑时，施工人员应对其高程实施测量，并完成理论值与实际值的对比和分析。通过对比可知，与理论值相比，各测点的实际值误差满足设计要求。

4.3 对主梁成桥进行监控

（1）在中跨合拢完成后对主梁高程实施监控过程中，施工人员应先对全桥进行测量，并对检查结果进行分析。

（2）在桥面铺装后，施工人员应对主梁高程进行监控，主要步骤为：先对桥实施铺装，并对其进行测量，与理论值对比后可知其最大偏差值为2.1cm，满足设计要求。与此同时，桥面铺装后，其线性较为流畅，符合施工要求。

4.4 误差分析

（1）温度影响：由于外界温度的变化，会使桥梁结构出现变化，从而导致测量误差。

（2）没有对标高测量基准点进行校核。在施工时，由于自重荷载的影响，会使桥梁下沉，影响基准点的值，因此施工人员应每隔一段时间校核一次基准点。

（3）挂篮发生非弹性变形。在挂篮移动过程中，经常会出现卡死等问题，使挂篮出现非弹性变形，最终导致标高出现误差。

（4）测量及立模误差等问题。

5 结束语

在对大跨度刚构桥进行施工过程中，为了提高施工精准度，应对其进行监控。本文以某工程为依据，对其实施分析：为了提高对桥梁结构的计算准确性，施工单位可借助软件建立模型；桥梁铺装后通过监控和分析可知，其误差最大值为2.1cm，满足设计要求。与此同时，施工单位还应综合考虑收缩和温度徐变、弹性模量等问题，使大跨径桥梁得以进一步发展。