王志強 周 偉 喬 亮

（1.山東黃河勘測設(shè)計研究院 山東 濟南 250013；2.菏澤黃河工程局第二工程處 山東 菏澤 274000）

1 施工控制的必要性

設(shè)計提供的各節(jié)段主梁的施工預(yù)拱度是基于規(guī)范要求來確定的設(shè)計參數(shù),這往往與施工現(xiàn)場實際情況存在一定的誤差,這一誤差往往導(dǎo)致設(shè)計計算與施工實際有出入。同時,連續(xù)剛構(gòu)橋梁通常采用懸臂分節(jié)段施工,是一個復(fù)雜的施工過程,各施工階段是一個連續(xù)、系統(tǒng)的施工體系,前期工作的成果直接影響后期階段的結(jié)果,且由于連續(xù)剛構(gòu)橋梁自身的特點,特別是施工標(biāo)高偏低的情況是很難在后續(xù)階段予以彌補的。這就需要在橋梁施工過程中,運用施工控制措施,通過對大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋梁進行施工控制,對施工方的可行性做出評價,確定各施工理想狀態(tài)的線形和位移,對隨后施工狀態(tài)的線形及位移做出預(yù)測,提供施工控制參數(shù),保證施工中的安全和結(jié)構(gòu)恒載內(nèi)力及結(jié)構(gòu)線形符合設(shè)計要求,保證施工質(zhì)量和安全。

2 懸拼橋梁的設(shè)計和施工特點

節(jié)段橋梁的施工方法很多，但就城市橋梁而言，懸臂拼裝法是具競爭力的方案，即主梁在預(yù)制場地分段預(yù)制，留好預(yù)應(yīng)力孔道，下部結(jié)構(gòu)施工完成后，把梁段運到工地拼裝，同時張拉所需的鋼束。整個過程的結(jié)構(gòu)體系為先是懸臂結(jié)構(gòu)，合龍后形成連續(xù)體系。節(jié)段橋梁的分段長度可根據(jù)結(jié)構(gòu)的受力要求及施工機具靈活劃分。

設(shè)計方面，可采用高標(biāo)號混凝土，預(yù)應(yīng)力體系可多種多樣，計算機的使用已使橋梁的結(jié)構(gòu)分析及撓度控制十分簡便。與滿堂支架法相比，結(jié)構(gòu)由簡支到連續(xù)，存在結(jié)構(gòu)體系轉(zhuǎn)換問題，預(yù)應(yīng)力及徐變引起的次內(nèi)力已不容忽視。

施工方面，可以節(jié)省大量的支架、型鋼和模板，混凝土質(zhì)量可以得到保證。對城市橋梁而言，不必用掛籃進行張拉鋼束等作業(yè)，只需簡單的移動支架即可。節(jié)段的預(yù)制可與下部構(gòu)造同時進行，一方面大大加快了施工進度，另一方面可減少徐變帶來的負(fù)面影響，充分發(fā)揮力筋的高強性能。節(jié)段的安裝可充分利用機械化設(shè)備，安排在車流量較小的時段進行，對交通影響較小。

節(jié)段橋梁設(shè)計和施工的關(guān)鍵問題:一是橋梁設(shè)計和施工的關(guān)鍵因素是次內(nèi)力、節(jié)段間的連接、體系轉(zhuǎn)換及高程控制等。 二是預(yù)應(yīng)力鋼束布置節(jié)段橋梁的配束由懸臂力筋和連續(xù)力筋兩部分組成，懸臂力筋布置在頂板、腹板及上梗肋內(nèi)。頂板內(nèi)鋼束常布置成直線形，直接錨固在節(jié)段拼裝面上，腹板內(nèi)鋼束一般為曲線形狀，使鋼束承擔(dān)部分剪力。三是安裝定位及撓度控制，節(jié)段的拼裝常做成企口縫。腹板企口縫用于調(diào)整高程，頂板企口縫可控制節(jié)段的水平位置，使拼裝迅速就位，并能提高結(jié)構(gòu)的抗剪能力。

3 懸拼橋梁墩臺和梁部支撐的穩(wěn)定性和可靠性控制

懸臂施工的橋梁，墩臺結(jié)構(gòu)應(yīng)先施工修建橋墩可用支架現(xiàn)澆，滑?；蚺滥，F(xiàn)澆，也可用預(yù)應(yīng)力混凝土搞預(yù)制拼裝。當(dāng)橋墩施工完后，即開始墩頂0號段梁的現(xiàn)澆，然后進行梁的懸臂現(xiàn)澆或懸臂拼裝。在此施工過程中，橋墩必須能保證梁部以克服傾覆穩(wěn)定，使梁段無論在對稱平衡狀態(tài)還是在遇到不對稱懸臂或荷載時均能正常施工并保證其處于穩(wěn)定和可靠狀態(tài)。因此，當(dāng)結(jié)構(gòu)的幾何特性允許的話，如為中等長度的，柔性高墩時，最合適的辦法是將梁和墩間予以固定。其墩截面可以是實體也可以是空心的。但心形截面無論在施工期間和竣工運營后都將是比較有效和經(jīng)濟的。在某些情況下，實體截面可以用矩形、I型、H型截面替代，然而由于這種類型的截面的抗扭剛度低，有必要限制在施工期間，特別在風(fēng)載下的平衡懸臂撓曲。

4 施工控制方法

結(jié)構(gòu)計算分析是橋梁監(jiān)控的理論依據(jù),由工程實際建立理論模型,對結(jié)構(gòu)各階段的內(nèi)力及撓度進行計算。理論模型中參數(shù)的選用準(zhǔn)確與否直接關(guān)系它與實際構(gòu)筑物的吻合程度,模型吻合得好,則由此計算的梁體的內(nèi)力和撓度就比較準(zhǔn)確。在橋梁的實際施工中,由理論模型計算的某一施工階段內(nèi)力、撓度(標(biāo)高)等會與實際量測結(jié)果存在一定偏差,為確保施工質(zhì)量,必須將偏差控制在容許范圍內(nèi),當(dāng)這些偏差超過一定范圍時,就應(yīng)對理論模型中的參數(shù)進行調(diào)整。目前高程線形監(jiān)控的方法一般有兩種:糾偏終點控制法,即在施工過程中,對產(chǎn)生主梁線形偏差的因素跟蹤控制,隨時糾偏,最終達(dá)到理想線形。這種方法常用Kalman濾波法。顯然,這種方法效果雖然理想但工作量大;自適應(yīng)控制法,即對施工過程的標(biāo)高和內(nèi)力的實測值與預(yù)測值進行比較,對結(jié)構(gòu)的主要參數(shù)進行識別,找出產(chǎn)生偏差的原因,從而對參數(shù)進行修正,達(dá)到控制的目的。自適應(yīng)控制方法易于廣大工程技術(shù)人員理解和掌握,在多座橋梁的建設(shè)中成功應(yīng)用。其關(guān)鍵技術(shù)有:

4.1 箱梁理論標(biāo)高的計算

在實施監(jiān)控之前,必須做好箱梁設(shè)計線形、目標(biāo)線形和預(yù)拱度線形計算。設(shè)計線形由大橋設(shè)計單位提供,目標(biāo)線形則是在設(shè)計線形的基礎(chǔ)上,計入活載和長期徐變的作用。一般活載效應(yīng)按設(shè)計規(guī)范,長期徐變作用則根據(jù)計算和國內(nèi)已建成的同等跨徑橋梁設(shè)置經(jīng)驗確定。預(yù)拱度線形的計算要在大橋施工圖中施工階段的基礎(chǔ)上進一步細(xì)化,把箱梁一個節(jié)段施工過程劃分為三個階段進行,即掛籃移動、澆筑混凝土和張拉預(yù)應(yīng)力筋前后。在標(biāo)高的控制中,只要理論模型與實際吻合,就可以根據(jù)上式得到立模標(biāo)高,在節(jié)段施工時,準(zhǔn)確放樣立模標(biāo)高,即可以達(dá)到控制目的。當(dāng)實測變形和理論計算變形不相符時,則應(yīng)調(diào)整計算參數(shù),修正理論模型,消除理論與實際的偏差,從而掌握實際變形的規(guī)律,通過調(diào)整立模標(biāo)高對橋梁標(biāo)高進行控制。

4.2 箱梁撓度測試方法

總共進行3次測量:①掛籃移動后;②張拉預(yù)應(yīng)力筋前;③張拉預(yù)應(yīng)力筋后。這種方法也叫三階段觀測方法。三階段觀測方法的階段①、②的測量數(shù)據(jù)差反映箱梁節(jié)段自重產(chǎn)生的撓度效應(yīng);階段②、③的測量數(shù)據(jù)之差反映箱梁節(jié)段張拉預(yù)應(yīng)力產(chǎn)生的撓度效應(yīng);本階段③、下階段①的測量數(shù)據(jù)之差反映掛籃移動產(chǎn)生的撓度效應(yīng)。最后一個階段張拉預(yù)應(yīng)力后要測現(xiàn)澆段和已澆段上的測點,其目的是檢查每施工一個箱梁節(jié)段后實測線形與理論線形是否吻合。結(jié)合云臺山大橋等橋梁的施工監(jiān)控,認(rèn)為采用三階段的觀測方法是比較合理和優(yōu)化的,它既抓住了施工控制的關(guān)鍵階段,體現(xiàn)了施工控制的本質(zhì)含義,又滿足了施工控制的全面要求,而且還極大地簡化了勞動強度,值得在施工中推廣。

5 結(jié)語

施工監(jiān)控工作應(yīng)向橋梁運營階段延伸橋梁運營期間的應(yīng)力和撓度監(jiān)測能進一步檢驗施工控制效果,能完善和提高設(shè)計和施工控制技術(shù)水平,同時能預(yù)測和預(yù)報橋梁運營期間可能出現(xiàn)的病害。

施工控制技術(shù)有待進一步研究和完善施工控制分析專用程序的完善有助于減少工作量及避免人為出錯。在影響箱梁撓度的眾多因素中,對溫度因素應(yīng)特別重視,徐變及溫度因素影響需深入研究和進一步完善。

充分重視施工過程的管理施工中應(yīng)認(rèn)真做好監(jiān)控所需的試驗數(shù)據(jù),如掛藍(lán)變形、混凝土重度、混凝土彈模等,這些數(shù)據(jù)對準(zhǔn)確計算、預(yù)測起到重要作用,不可忽視。

［1］周水興，向中富.橋梁工程[M].重慶:重慶大學(xué)出版社,2001.

［2］徐君蘭.大跨度橋梁施工控制[M].北京:人民交通出版社,2000.

［3］向中富.橋梁施工控制技術(shù)[M].北京:人民交通出版社,2001.

［4］楊昀，向?qū)W建.下沙大橋上部成橋線形施工監(jiān)控[J].華東公路,2003.

［5］雷俊卿.橋梁懸臂施工與設(shè)計[M].北京:人民交通出版,2000.

［6］周水興，何兆益.路橋施工計算手冊[M].北京:人民出版社,2002.