1、浅谈多跨连续刚构桥梁施工过程监控摘要:本文以多跨连续刚构桥梁为研究对象，重点阐述了桥梁施工过程的必要性和重要性，分析了施工监控的目的、内容及方法，为同类桥梁的施工监控提供有意义的参考经验。 关键词：连续刚构桥梁监控应力线形 中图分类号： K928.78 文献标识码： A 引言 多跨连续-刚构桥是近几年多采用的结构形式，其在主跨跨中设铰，两侧跨径为连续体系，可利用边跨连续梁的重量使 T 构做成不等长悬臂，以加大主跨的跨径。典型的连续刚构体系对称布置，并采用平衡悬臂施工方法修建。悬臂浇筑法用移动式挂篮作为主要施工设备，以桥墩为中心，利用挂篮，对称向两岸逐段浇筑梁段混凝土，待混凝土强度达到设计强度要
2、求、混凝土龄期达到要求后，张拉预应力束，再移动挂篮进行下一节段施工。为保证施工质量，在施工工程中各项指标的监测监控就显得尤为重要，成为一项非常重要的工作。 1.监控的必要性 对于多跨连续刚构桥，从桥梁的结构形式及平立线形设计可以看出，施工控制存在以下难度： （1）主桥在悬臂施工过程中为了保证中、边跨顺利合拢，需要对标高进行准确预测，施工难度较大，连续刚构 0块受力复杂； （2）施工中可能由于各 T 构施工工期不同，且该桥位于平曲线上，并设置纵横坡，因此对悬臂端标高及平面位置的预测难度较大，同时合拢方案的比选和优化需要一定的技术支持； （3）桥梁运营期的混凝土收缩、徐变不仅使桥梁竖向产生变形较大
3、，且顺桥向收缩变形也较大，在施工中应采取一定的措施； （4）施工过程中温度变化、施工临时荷载、混凝土收缩徐变、容重等计算参数和实测值的不一致性以及预应力束张拉误差等因素将对主梁线形和内力产生较大的影响，因此施工过程控制难度较大。 大跨度连续体系桥梁施工过程复杂，设计与施工高度耦合，施工过程中各种影响结构变形和内力的参数（如梁重、结构刚度、温度场、预应力张拉顺序及张拉力大小、有效预应力等）存在误差，如果不加以控制调整，这些误差会导致结构变形和受力严重偏离理论计算轨迹，成桥后主梁的线形和结构中内力都将难以满足设计要求，并且施工过程中很易导致超应力情况，造成严重后果。为了确保主桥在施工过程中结构内力
4、和变形始终处于安全的范围内，且成桥后的线形满足设计要求，结构恒载受力状态接近设计期望，在桥梁施工过程中必须进行严格的施工监测和控制。桥梁施工过程控制是一项系统工程，主要包括二个部分：（1）数据采集系统，即监测；（2）数据分析处理系统，即监控。施工监测是利用事先在主梁各控制截面埋设数种性能各异的测试仪器，按现场施工的流程和工序测得大量数据；施工监控则是利用高效计算机程序，对数据进行分析处理；与原设计进行比较和误差分析，并确定和指导下一个阶段的施工参数；预报施工中可能出现的不利状况及避免措施，即施工预警。通过施工监测与监控的有机结合，调整控制桥梁的线形和内力，尽可能使桥跨结构的线形接近或达到设计预
5、期值，保证全桥主要控制截面应力值在整个施工过程中处于安全范围内，确保桥梁施工安全和正常运营。因此，从某种意义上讲，施工控制成了大跨度桥梁修建必不可少的保证措施。 2.监控的目的 施工控制的主要目的： （1）通过监测桥梁结构关键截面的应力和变形，发现可能存在的异常情况，及时预警，保障施工安全； （2）通过调整和控制墩线形、主梁侧向位置、标高，确保全桥线形符合设计要求； （3）通过对全桥关键截面应力进行控制，确保成桥内力符合规范要求。 3.施工监控的内容 大跨度连续体系桥梁的施工控制包括：应力控制和线形（变形）控制。 （1）应力控制 应力控制是控制主墩、主梁在施工过程中和成桥后的应力，尤其是墩身应
6、力，以及预应力张拉时的控制，避免不合适的预应力张拉使主梁应力处于不安全状态。其中主梁应力控制截面为主梁支点最大负弯矩截面、L/4 截面、主梁跨中最大正弯矩截面等。通常起控制作用的是主梁的上下缘正应力以及腹板的主拉应力。起控制作用的因素是主梁自重和预应力。 （2）线形（变形）控制 主墩线形控制主要是严格控制墩身几何位置，确保成桥后墩身处于竖直状态，主梁线形（变形）控制主要是严格控制主梁的竖向挠度及横向偏移，若偏差较大时，应进行误差分析并确定调整方法，为后续更为精确的施工做好准备。主梁线形（变形）控制的最终目标是保证主梁的整体标高和局部平顺性要求，成桥后（通常是长期变形稳定后）主梁的标高要满足以上
7、两方面的要求。其次主梁的实际桥轴线与理论桥轴线的偏差应符合设计和桥梁工程质量评定标准等的要求。 对于主梁线形的控制，首先是确保现浇支架的稳定性；挂篮的强度、刚度和稳定性，并准确定位模板位置，其次是确保张拉前混凝土的养护和龄期，严格控制预应力筋的批次、顺序、张拉力大小。将参数误差调整引起的主梁标高的变化通过立模标高的调整予以修正。必要时还需对预应力作适当调整。 4.监控方法 当预应力混凝土连续刚构桥在施工过程中，出现施工状态偏离理想的设计状态时，如不加以调整，就会造成结构的线形远远偏离设计成桥状态，甚至危及安全。对于预应力混凝土连续刚构桥，其施工精度保证相对较低，且设计计算中所采用的各项参数与现
8、场材料的参数存在一定的差距，因此预应力混凝土连续刚构桥的施工控制难度相对较大。目前，桥梁的施工控制主要方法可以归纳为三类：开环控制、反馈控制和自适应控制。根据监控项目的实际情况选用目前应用较为广泛的自适应控制方法，其基本原理在于：通过施工过程的反馈测量数据不断更正用于施工控制的跟踪分析程序的相关参数，使计算分析程序适应实际施工过程，当计算分析程序能够较准确地反映实际施工过程后，以计算分析程序指导以后的施工过程。由于经过自适应过程，计算程序已经与实际施工过程比较吻合，因而可以达到线形控制的目的。其基本步骤如下： 首先以设计的成桥状态为目标，按照设计参数建立有限元模型，进行计算，以确定每一施工步骤
9、应达到的分目标，并建立施工过程跟踪分析程序； 根据上述分目标开始施工，并测量实际结构的变形等数据； 根据实际测量的数据分析和调整各统计参数，以调整后的参数重新确定以后各施工步骤的分目标，建立新的跟踪分析程序； 反复上述过程即可使跟踪分析程序的计算与实际施工相吻合，各分目标也成为可实现的目标，进而利用跟踪分析程序来指导以后的施工过程和必要的调整与控制。 5.调控手段 在桥梁施工过程中，首先应注意立模标高误差；其次应注意主梁的混凝土截面尺寸误差及施工、测量时的环境温度影响。此几项为预应力混凝土连续刚构桥施工误差产生的主要原因。当然，在施工过程中，误差的产生是不可避免的，当高墩和主梁的线形误差每工况
10、能控制在精度范围之内，则不必调整；当这种误差超出控制精度范围或各工况的累积误差已不允许时，则必须进行调整。调整时，以立模标高为主要调整手段，以主梁高程及平面位置为主要控制目标。 此外，由于预应力混凝土连续刚构桥只能通过调整施工中下一梁段的立模标高来调整主梁的线形，而立模标高的调整是有限的，否则主梁就可能出现折线线形，并有可能改变结构受力，影响结构安全。因此，要确保预应力混凝土连续刚构桥成桥线形和设计线形相一致，需要对主要设计计算参数根据现场实测和计算识别值进行调整，以尽可能保证每一梁段的理论计算立模标高尽可能精确、符合实际。 合拢方案的优化和确定是监控的另一个重点。在主梁合拢前，应进行连续观测
11、，确定昼夜温度场变化及合拢口高程差和绝对高程与温度变化之间的关系，以选择恰当的合拢时间。如合拢两端高程差较大，但仍在设计允许范围内时，可视情况采用适当压重的方式来平顺线形和改善受力情况，防止合拢梁段出现施工裂缝；如合拢两端高程已超过设计允许范围，则应召开专家顾问组会议，并对合拢施工方案作重大调整。 6.结语 实践证明，采用上述监控理论为指导，对多跨连续刚构桥梁的施工过程进行监控，能够保证施工过程的安全性，进一部保证了桥梁施工线形，为桥梁施工质量提供了有力保证。 参考文献 1向中富.桥梁施工控制技术M.北京:人民交通出版社,2001. 2周敉,宋一凡,赵小星.预应力混凝土桥梁悬臂浇筑的施工控制J.长安大学学报:自然科学版,2005,25(6):43-48 3范立础.预应力混凝土连续梁桥M.北京:人民交通出版社,1999.
