楊華軍，王力，顧勝瑩

（湖北交投圈環(huán)高速公路有限公司，湖北 應(yīng)城 432402）

大跨度橋梁懸臂澆注施工技術(shù)的分析

楊華軍，王力，顧勝瑩

（湖北交投圈環(huán)高速公路有限公司，湖北 應(yīng)城 432402）

近年來隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，經(jīng)濟(jì)水平和施工技術(shù)也得到相應(yīng)提高。與此相適應(yīng)的大跨度橋梁懸臂的澆注施工技術(shù)在交通建設(shè)中也得到了廣泛的應(yīng)用。本文針對(duì)大跨度橋梁懸臂的澆注施工技術(shù)展開探討。

大跨度橋梁；懸臂澆注；施工技術(shù)；分析

懸臂澆注是大跨度橋梁工程施工中應(yīng)用較為普遍的一種施工方法。近些年來，我國(guó)大跨度橋梁工程日漸增多，相應(yīng)對(duì)施工技術(shù)的要求也就越來越嚴(yán)格。下面我們來進(jìn)行具體的分析和介紹。

1 對(duì)掛籃施工技術(shù)的簡(jiǎn)要介紹

掛籃施工是懸臂施工中的一個(gè)分支，屬于懸臂施工中的一種。掛籃施工主要有型鋼式、桁架式、混合式以及斜拉式4種。作為懸臂施工中應(yīng)用廣泛的施工技術(shù)，其在提高施工的效率以及工程質(zhì)量方面發(fā)揮了重要的作用。

就一般而言，掛籃施工技術(shù)的組成有以下幾種：懸吊系統(tǒng)、工作平臺(tái)、錨固裝置、承重結(jié)構(gòu)、走行系統(tǒng)和工作平臺(tái)。在施工過程中，它們的工作原理承重結(jié)構(gòu)。就是對(duì)新澆注階段的重量以及施工設(shè)備的重量起到承重的作用，下一步就是利用錨固裝置和支點(diǎn)把荷載傳遞和轉(zhuǎn)移到完成施工的梁身上。掛籃的行走系統(tǒng)主要借助四氟乙烯滑板以及軌道來進(jìn)行應(yīng)用，通過四氟乙烯滑板的軌道來支撐實(shí)現(xiàn)行走的目標(biāo)，一般情況下為其提供牽動(dòng)力的是電動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)。另外，在實(shí)際的施工過程中，掛籃不僅要作為支撐的模板，提供灌漿以及張拉的場(chǎng)地，還需要承受起新澆混凝土的重量。正是因?yàn)閽旎@所要發(fā)揮的重要作用，所以對(duì)其施工過程中，在穩(wěn)定性和剛度方面有更高的要求。

2 工程實(shí)例簡(jiǎn)介

2.1 掛籃施工工程實(shí)例

武漢城市圈環(huán)線高速公路洪湖段全長(zhǎng)19．816km，全部為高架橋設(shè)計(jì)，其中東荊河大橋、內(nèi)荊河大橋跨越防洪大堤，設(shè)計(jì)為227m跨度的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁（橋梁跨度為63．5m+100m+63．5m）。圖1為仙洪高速掛籃施工圖。

2.2 結(jié)構(gòu)施工方案介紹

主橋上部結(jié)構(gòu)主要采用的是掛籃懸臂澆注的方法，投入4套掛籃，分為左右幅，一個(gè)結(jié)構(gòu)一套。針對(duì)掛籃的支撐長(zhǎng)度不足的問題，為了能夠進(jìn)一步的方便拼接掛籃，我們采取的措施是在其墩上塔設(shè)置托架進(jìn)行澆注。在設(shè)計(jì)托架的過程中，一定要重視對(duì)彈性和非彈性的形變的計(jì)算。需要注意的是，托架除了要能夠承受承重的重量之外，還應(yīng)該具備一定的剛度。

3 大跨度橋梁懸臂澆筑施工控制的內(nèi)容

對(duì)大跨度橋梁懸臂澆筑施工的控制過程，主要在于對(duì)整個(gè)橋梁施工過程的全方位的計(jì)劃控制，以保證施工活動(dòng)中，橋梁的內(nèi)力以及變形情況一直處于安全的范圍之內(nèi)。一般而言通過以下方式進(jìn)行施工控制。

3.1 內(nèi)力控制

如果在橋梁結(jié)構(gòu)的施工過程中，沒有做好內(nèi)力的控制工作，那么就會(huì)對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)構(gòu)成極大的危害，嚴(yán)重的還會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的破壞。但是由于種種因素的限制，目前還沒有具體的規(guī)律可循，只能視具體情況而定。內(nèi)力控制的主要內(nèi)容有：

（1）施工荷載下的結(jié)構(gòu)應(yīng)力需要將誤差控制在6%以內(nèi)。

（2）結(jié)構(gòu)預(yù)加應(yīng)力的數(shù)值。這個(gè)參數(shù)的計(jì)算需要對(duì)張拉實(shí)行控制，除此之外要將預(yù)摩擦阻力考慮在內(nèi)。

（3）基礎(chǔ)變位、溫度應(yīng)力和風(fēng)荷載產(chǎn)生的應(yīng)力等。圖2顯示的是預(yù)應(yīng)力等效載荷示意圖。圖中通過一些假定(例如預(yù)應(yīng)力筋的摩阻損失不計(jì),曲線索近似為二次拋物線線且曲率平緩)，得到了一些簡(jiǎn)化的計(jì)算預(yù)應(yīng)力等效荷載的公式,并且知道這些等效荷載是一組自相平衡力。

圖2

3.2 幾何控制

在實(shí)際施工的時(shí)候，很有可能因?yàn)闃蝮w變形而出現(xiàn)使橋梁的位置偏離施工預(yù)期的情況，因此，做好橋梁的控制工作就顯得至關(guān)重要。針對(duì)一些突發(fā)情況，我們需要準(zhǔn)備相對(duì)應(yīng)的解決方案，將突發(fā)情況所造成的傷害降到最低。橋梁施工控制的目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，需要在幾何控制目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)上，對(duì)設(shè)計(jì)目標(biāo)進(jìn)行一定程度的滿足。圖3顯示的是主梁變形測(cè)點(diǎn)的示意圖，其測(cè)量?jī)?nèi)容包括：第一，掛籃行走、混凝土澆筑、預(yù)加力張拉、跨合攏、成橋前后的各項(xiàng)標(biāo)高值，以這些觀測(cè)值為依據(jù)?？梢酝ㄟ^在混凝土澆注前后分別測(cè)量模板標(biāo)高，比較測(cè)得的結(jié)果，以驗(yàn)證模板的預(yù)抬高量是否達(dá)到了預(yù)期效果的方式進(jìn)行比較測(cè)量；第二，在混凝土澆注完畢后，分別測(cè)量預(yù)應(yīng)力張拉前后梁段頂?shù)母叱?，比較測(cè)得的結(jié)果，驗(yàn)證預(yù)應(yīng)力張拉對(duì)己完成節(jié)段的影響是否同理論計(jì)算一致。

圖3

3.3 穩(wěn)定控制

現(xiàn)在，許多的施工單位已經(jīng)認(rèn)識(shí)到維護(hù)橋梁穩(wěn)定的重要作用。但是，在具體施工的過程中，對(duì)穩(wěn)定性能的檢測(cè)還是一個(gè)比較難解決的問題，由于缺乏比較成熟的手段和方案，因此一旦隨著橋梁跨徑的擴(kuò)大，在受動(dòng)荷載以及突發(fā)情況的影響下，會(huì)因?yàn)槿鄙倏焖俜磻?yīng)的系統(tǒng)而無法保證橋梁的安全施工。針對(duì)這一情況，當(dāng)前的重要任務(wù)就是建立一套完整和科學(xué)的監(jiān)控系統(tǒng)，為了對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)的穩(wěn)定性情況進(jìn)行有效地控制，需要對(duì)結(jié)構(gòu)的應(yīng)力情況加以分析計(jì)算。穩(wěn)定的安全系數(shù)對(duì)于橋梁而言是重要的結(jié)構(gòu)目標(biāo)。根據(jù)現(xiàn)有的技術(shù)水平，不僅需要控制好穩(wěn)定系數(shù)，更要保證在施工過程當(dāng)中掛籃和纜索符合相應(yīng)的要求。

4 大跨度橋梁懸臂澆筑施工控制方法

4.1 Kalman 濾波法

美國(guó)學(xué)者在1960年提出的一種方式Kalman 濾波法，這種方法將狀態(tài)空間概念引入的情況下，將信號(hào)過程作為白噪聲作用下的線性系統(tǒng)輸出，并能夠通過狀態(tài)方程的應(yīng)用對(duì)其進(jìn)行描述。在加入了狀態(tài)空間這個(gè)變量下，當(dāng)對(duì)信號(hào)進(jìn)行描述，就可以避免非平穩(wěn)的箱梁隨機(jī)過程的發(fā)生，同時(shí)還可以增加平穩(wěn)特征的標(biāo)量隨機(jī)過程。

Kalman 濾波法隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展情況也在不斷改進(jìn)，但其本質(zhì)是通過數(shù)理統(tǒng)計(jì)以及概率論的成果應(yīng)用去解決濾波估計(jì)問題。這種方式的優(yōu)點(diǎn)在于，不需要儲(chǔ)存以前的觀測(cè)數(shù)據(jù)，可以在現(xiàn)有的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上得出新的估計(jì)量，根據(jù)類型的不同，Kalman 濾波法可分為離散線性系統(tǒng) Kalman 濾波和連續(xù)線性系統(tǒng) Kalman 。之所以Kalman 濾波法可以在大跨度橋梁施工的過程當(dāng)中應(yīng)用，是因?yàn)槠浯罂缍葮蛄旱慕Y(jié)構(gòu)狀態(tài)一般都是通過離散數(shù)據(jù)序列方式的應(yīng)用來表示，而并非是連續(xù)梁表示，在這一系統(tǒng)中，通常會(huì)缺乏輸入控制的變量，所以其更適合應(yīng)用在有較小可調(diào)變量的橋梁結(jié)構(gòu)中，例如懸臂大跨度連續(xù)鋼構(gòu)橋。

4.2 灰色理論

灰色理論的應(yīng)用是對(duì)橋梁不同的施工階段進(jìn)行參數(shù)的控制和預(yù)測(cè)。通過對(duì)部分參數(shù)的預(yù)測(cè)，再對(duì)總體的參數(shù)進(jìn)行預(yù)測(cè)，將這種狀態(tài)參數(shù)的預(yù)測(cè)進(jìn)行更好的分析比較從而優(yōu)化調(diào)整結(jié)構(gòu)方案。

5 結(jié)語

隨著我國(guó)大跨度橋梁懸臂澆注施工技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，我國(guó)交通建設(shè)的發(fā)展勢(shì)頭一片大好，取得了可喜的成績(jī)。在實(shí)際的施工過程當(dāng)中，我們還是應(yīng)該不斷探究，以此不斷提高我國(guó)交通建設(shè)的施工水平。

[1]楊帆．關(guān)于大跨度橋梁施工技術(shù)的要點(diǎn)分析[J]．民營(yíng)科技，2016(05):197．

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