1、大跨度预应力混凝土桥梁施工质量控制摘要：本文分析了大跨度预应力混凝土桥梁施工控制结构分析方法，介绍了施工中经常遇到的问题, 阐述了桥梁施工的质量控制及技术分析. 关键词：桥梁施工；预应力混凝土；大跨度;质量控制 中图分类号：K928.78 文献标识码：A 文章编号： 引言 在施工过程中，桥梁结构会受多种因素的影响，如混凝土的收缩和徐变、设计参数与实际数值的差异、施工误差、测量误差、温度变化等。因此大跨度预应力混凝土连续梁、T 型刚构、连续刚构等梁桥施工过程中结构的实际状态与设计状态很难完全吻合，加上无支架施工方法的应用，必然给桥梁结构带来非常复杂的内力和位移变化。为了保证桥梁施工质量和桥梁建设
2、的安全，确保成桥后的主梁线形和结构内力符合设计要求，使得实际状态与设计状态尽可能相符，桥梁施工控制是不可缺少的。 1 大跨度预应力混凝土桥梁施工控制结构分析方法 大跨度预应力混凝土桥梁的施工工艺复杂繁琐，影响因素多，技术要求高，施工中经常会遇到某些意料之外的问题。要达到施工控制的目的，确保大桥施工的安全和顺利，保证成桥线形和内力满足设计要求，必须对特大桥梁的施工进行严格监控，及时处理各种误差。 大跨度预应力混凝土桥梁施工控制结构分析方法是指理论模型的建立及其计算方法，它包括结构在各个阶段的内力和挠度的计算、各施工阶段控制参数的计算等。结构计算是桥梁监控的理论依据，目前主要的计算方法有：正算法、
3、倒拆法、无应力状态法。 正算法又称正装计算法，它按照桥梁结构实际施工加载顺序来进行结构变形和受力分析，依次计算各施工阶段架设时结构的施工内力和位移。根据计算原则，选择计算参数，获得相应的控制参数。结构按正算法所控制的参数和顺序施工完毕时，理论上的恒载内力和主梁线形应与预定的理想状态基本吻合。正算法在工程中的应用较为广泛。倒拆法又称倒装计算法，它按照桥梁结构实际施工加载顺序的逆过程来进行结构行为分析，由成桥的理想恒载状态出发，按照与实际施工步骤相反的顺序，进行逐步倒退计算而获得各施工阶段的控制参数。结构按正装顺序施工完毕时，理论上其恒载内力和线形便可达到预定的理想状态。倒拆法是斜拉桥施工计算中广
4、泛采用的一种方法。 无应力状态法也称零弯矩应力法，它以桥梁结构各构件或单元的无应力长度和曲率保持不变的原理来进行结构状态分析，将桥梁结构安装的中间状态和终结状态联系起来，为分析桥梁结构各种受力状态提供了一种有效的方法。无应力状态法较多应用在大跨度拱桥和悬索桥上。 2 主梁线形测量 2.1 主梁挠度、轴线和主梁顶面高程的测量 在每一节段悬臂端梁顶设立 24 个标高观测点和一个轴线点。测点用短钢筋或钢板预埋,并用红色油漆标明编号。标高用水准仪进行测量,根据各节段施工次序,每一节段按三种工况对主梁挠度进行平行独立测量,相互校核。轴线使用全站仪和钢尺等进行测量,采用测小角法或视准法直接测量其前端偏位。
5、视准时,将轴线后视点引至过渡墩,用远点控制近距离点。在主梁顶面混凝土高程测量过程中,同一截面测 24 点,根据其横坡取其平均值,这样可得到主梁顶面的高程值。同时,在不同工况下,由观察得到的主梁挠度(反拱)变化值,与给定立模标高(含预拱度)立模的高程值,也可得到主梁顶面的高程值,两者比较后,可检验施工质量。 2.2 主梁立模标高的测量 用精密水准仪测量立模标高,立模标高的测量应避开温差较大的时段。施工单位立模到位,测量完毕后,监理单位对施工各节段的立模标高进行复测,监控单位不定期进行抽测。 3 大跨度预应力混凝土桥梁施工控制技术及影响因素 大跨度预应力混凝土桥梁施工控制的主要目的是使施工实际状态
6、最大限度地与理想设计状态相吻合。要实现上述目标，就必须全面了解可能使施工状态偏离理想设计状态的所有因素，以便进行有效的施工控制。3.1 结构参数 不论何种桥梁的施工控制，结构参数都是必须考虑的重要因素。结构参数是控制中结构施工模拟分析的基本资料，其准确性直接影响分析结果的准确性。结构参数主要包括以下几个方面。 3.1.1 结构构件截面尺寸 截面尺寸误差将直接导致截面特性计算的误差，从而直接影响结构内力、变形等的分析结果。所以，控制过程中要通过实测数据对结构尺寸取值进行动态修正并作误差分析。 3.1.2 结构材料弹性模量 结构材料弹性模量和结构变形有直接关系，对超静定结构的分析结果影响更大，但施
7、工成品构件的弹性模量（主要是混凝土结构）总是与设计采用值有一定差别。 3.1.3 材料容重 材料容重是产生结构在施工过程中的内力与变形的主要影响因素，控制中必须要计入实际容重与设计值间可能存在的误差，特别是混凝土材料。施工控制中必须对其进行准确的测量识别。 3.1.4 材料热膨胀系数 热膨胀系数的准确与否也将对控制产生影响。对实际的桥梁结构要进行抽样调查验证，并结合同类型桥梁的经验对取值作类比分析。 3.1.5 施工荷载 在所有架设体系中，都存在施工荷载，这部分临时荷载对受力与变形的影响在控制分析中是不能忽略的，一定要根据实际进行取值。 3.1.6 预加应力或索力 预加应力是预应力混凝土结构内
8、力与变形控制应考虑的重要结构参数，但预加应力值的大小受很多因素的影响，包括张拉设备、管道摩阻、预应力钢筋断面尺寸、弹性模量等，施工控制中要对其取值误差作出合理估计。 3.2 施工监测误差 施工监测是桥梁施工控制中最基本的技术手段之一，包括应力监测、变形监测等。因测量仪器本身、仪器安装、测量方法、数据采集、环境情况等方面存在误差，所以结构监测总是存在误差。该误差一方面可能造成结构实际参数、状态与设计或控制值吻合较好的假象，另一方面也可能造成将本来较好的状态调整变差的情况发生。所以，保证测量的可靠性对控制极为重要。 3.3 结构计算分析模型 对实际桥梁结构进行简化而建立的计算模型，会与实际结构的真
9、实情况之间存在误差，包括各种假定条件、边界约束条件的处理和模型本身的精度等方面。控制中需要在这方面做大量工作，如建立最能反映结构实际特征的模型和分析方法，必要时还要进行专门的试验研究，以使计算模型误差所产生的影响减到最低限度。同时，可通过对多种方法的计算结果作对比分析，验证计算结果的正确性。 3.4 温度变化 温度变化对桥梁结构的受力与变形影响很大，在不同时刻对结构状态，包括结构应力以及变形进行量测，其结果是不一样的。有时由于温差过大，会使结构产生过大的变形和附加应力，从而也难以保证控制的有效性，所以，必须考虑温度变化的影响。温度变化相当复杂，包括季节温差、日照温差、骤变温差、残余温度、不同温
10、度场分布等，而在原定控制状态下又无法预先知道温度的实际变化情况，所以在控制中是难以考虑的（要考虑也将是非常复杂的） 。通常都是将控制理想状态定位在某一特定温度下，从而相对排除温度变化对结构的影响。一般是将一天中温度变化较小的早晨作为控制所需实测数据的采集时间，但对季节性温差和桥体内温度残余影响要予以重视。 3.5 材料收缩、徐变 对混凝土桥梁结构而言，材料收缩、徐变对结构内力、变形有较大的影响，这主要是由于施工中混凝土普遍加载龄期短，各阶段龄期相差较大，控制中要予以认真研究，以期采用合理的、符合实际的徐变参数和计算模型。 3.6 施工管理 桥梁施工控制的对象就是桥梁施工本身，施工管理好坏直接影响桥梁施工的质量、进度等，特别是施工进度一旦不按计划进行，必然给施工控制带来一定难度。以悬臂施工和混凝土连续梁、连续刚构桥为例，如果两相对悬臂施工进度存在差别，就必然使两悬臂在合龙前等待不同的时间，从而产生不同的徐变变形，由于徐变变形较难准确估计，所以容易造成最终合龙的困难。 参考文献: 1李国平.预应力混凝土结构设计原理M.北京：人民交通出版社，2007. 2徐君兰.大跨度桥梁施工控制M.北京：人民交通出版杜，2008. 3张继尧，王昌将.悬臂浇筑预应力混凝土连续梁桥M.北京：人民交通出版社，2007.
