蔣磊

摘 要：預應力混凝土連續(xù)梁橋于20世紀30年代出現(xiàn)，其具有變形小、剛度大、抗震能力強、受力性能好和外形美觀等優(yōu)點，目前在大跨度范圍內占有絕對優(yōu)勢。據(jù)此，文章結合某工程的實踐經(jīng)驗，探究大跨徑預應力混凝土連續(xù)梁的施工控制技術，目的是為了提高橋梁結構施工的安全性。

關鍵詞：大跨度；預應力混凝土連續(xù)梁；施工控制

中圖分類號：U445.57 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2019）04-0150-02

Abstract： Prestressed concrete continuous beam bridge appeared in the 1930s. It has many advantages， such as small deformation， large stiffness， strong anti-seismic capacity， good mechanical performance and beautiful appearance and so on. At present， it has an absolute advantage in the large span range. Based on the practical experience of a certain project， this paper probes into the construction control technology of the long-span prestressed concrete continuous beam， in order to improve the safety of the bridge structure construction.

Keywords： large span； prestressed concrete continuous beam； construction control

1 工程概況

某橋梁工程長1026.66m，主要由引道、引橋和主橋組成，其中引道寬41m，橋梁寬40m，設計車速60km/h，地震基本烈度7度，設計基準期100年。該橋梁工程的主橋采用了預應力混凝土連續(xù)梁，跨徑47+80+116+80+47m。主橋的豎曲線半徑設為10km，其包含了上、下行橋，橋面寬40m。為了全面把控橋梁工程的整個施工過程，保證成橋狀態(tài)與設計規(guī)定相符，常用預測控制法、自適應控制法或線形回歸分析法來對大跨徑預應力混凝土連續(xù)梁橋進行線形控制、應力控制、穩(wěn)定控制和安全控制。其中，預測控制法是先預測每一施工階段，再綜合考慮整個施工過程的可能性因素，同時為了控制實際狀態(tài)與預測狀態(tài)的誤差，要求在下一階段預測上一階段誤差的影響；自適應控制法是在下一階段的結構分析中輸入可能影響結構內力的誤差參數(shù)，并循環(huán)輸入，直至計算結果無限接近實測值，以保證計算模型的精確度；線形回歸分析法是對撓度與懸臂的長度、重量進行一元線形回歸分析，從而得到撓度線形回歸數(shù)學模型。下文主要探討大跨徑預應力混凝土連續(xù)梁的線形控制與應力控制。

2 線形控制

在大跨徑預應力混凝土連續(xù)梁施工中，橋梁結構容易出現(xiàn)變形誤差，從而導致橋梁主體位置偏離設計位置，甚至影響合攏段的施工質量和橋梁的美觀。為此，首先要求保證橋梁結構安全，并在這一條件下進行橋梁結構線形控制，即：先算出主梁的每一塊段，再通過分析不同荷載時的撓度，得到每一控制點立模的標高，最后再按立模標高的誤差規(guī)定調整模板的高度。線形控制的關鍵點是撓度，即設置預拱度。

2.1 計算預拱度

預拱度是在施工中預留的、與位移反向的校正量，其目的是為了抵消不同荷載時橋梁結構的撓度。在本文，采用了通用的空間有限元軟件（Midas/Civil）來計算施工中混凝土的自重、收縮、徐變和預應力張拉荷載。

考慮到了短期彈性撓度與混凝土既有收縮、徐變的影響，得出按式（1）計算梁體的總撓度：

f施=（-fy+fg1+fs）·[1+？椎（t，？子）]式（1）

其中，fy表示預應力損失在減去后引起的向上撓度；fg1表示梁段自重引起的向下?lián)隙?；fs表示由臨時施工荷載引起的向下?lián)隙龋?？椎（t，？子）表示在齡期增加期間混凝土的徐變系數(shù)。

依據(jù)JTG D62-2004的規(guī)定，對于橋梁在長期荷載時的總預拱度fmax，要求在計算時考慮到由活載、二期荷載引起的撓度，即按式（2）進行計算：

fmax=（-fy+fg1+fg2）·[1+？椎（∞，？子）]+1/2f？籽式（2）

其中，fg2表示由二期荷載引起的向下?lián)隙?；？椎（∞，？子）表示混凝土的終極徐變系數(shù)；f？籽表示由靜活載引起的撓度。

經(jīng)計算，能夠得到不同荷載時主梁在施工期間的撓度，其中跨中預拱度的最大值約等于0.074m。

2.2 掛籃變形

橋梁主橋箱梁#2-15塊段的施工方案為“掛籃懸澆施

工+一次性整體澆注混凝土”。其中，掛籃主要由三組對應設在箱梁腹板頂部的主桁組成，主桁間相隔5.15m。為了檢驗掛籃的撓度與承載力，要求開展掛籃加載試驗，即：模擬箱梁施工時掛籃的加載過程，分析并檢驗掛籃的彈性、非彈性變形，然后據(jù)此控制模板的預拱度和混凝土澆注流程，并判斷箱梁掛籃懸臂澆筑施工是否安全。

在安裝好掛籃后，先按設計和監(jiān)控的非定標高拼裝掛籃底側模，再選擇砂袋試壓，而壓重荷載等于梁體自重荷載的120%。依此計算得到，掛籃堆載細砂重174.3t/只，則需91.78m3細砂，3486個編織袋（按50kg/個計）。然后，按預壓重量分步堆載預壓，即：先依次模擬箱梁腹板、空腔荷載加載，再依次按0、50%、100%和120%的順序加載，然后依次按120%、100%、50%和0的順序卸載。對于T構端部的掛籃，要求對稱加載，期間每加載一級測量一次變形值，并在滿載后，每8h、24h測量一次變形值。

2.3 確定立模標高

在大跨徑預應力連續(xù)梁懸臂澆筑施工中，確定每一施工階段的立模標高是保證成橋線形的前提條件。其中，立模標高是設計標高和不同荷載時的預拱度反向上撓得到，其中設計標高一般由設計院提供。根據(jù)立模標高，便可有效監(jiān)控施工中主橋的標高。由于設計標高包含了鋪裝層的標高，故需在立模標高計算時扣除厚18cm的鋪裝層。由于橋面左、右幅的橫向呈1.5%的橫坡，故需在計算左幅兩側控制點的標高時扣除控制點的距離。

2.4 布設測點、觀測

設計要求在每一斷面上分布布設2個標高測點，且其橫向位置與懸臂邊緣相距2.0m，從而實現(xiàn)對懸臂澆筑施工中的每一塊箱梁進行撓度監(jiān)測，見圖1。

通常來講，標高測點由？椎16mm及以上的鋼棒制成，且其頂部冒過箱梁混凝土頂面約3cm。在懸臂施工橋梁中，測點埋設位置與塊件的前端相距10cm，且既要保證測點在定位后不會與模板發(fā)生相對位移，又要保證在整個營運期間標高測點可長期用于觀測，其中選澆階段的高程觀測以0-1階段的高程測點為基準點。通常來講，每一塊件施工結束后都需要進行主梁標高測量。由于日照溫差、晝夜溫差等溫度因素會影響到梁體撓度，并使主梁產(chǎn)生撓曲變形，故要求將主梁標高測量時間安排在日出前完成，其中空模狀態(tài)的標高測量尤其應防范溫差的影響。通常來講，可按橋體結構上觀測標高，從而解決了溫度撓度影響主梁結構的問題。據(jù)此，最好按“掛籃行走后、澆筑混凝土前→混凝土澆筑后→預應力張拉后”的順序進行施工觀測。

3 應力控制

在大跨徑預應力混凝土連續(xù)梁施工中，按設計要求控制主梁應力是梁體結構后續(xù)施工的前提條件，可見應力控制的意義非常重要。下文簡要探究大跨徑預應力混凝土連續(xù)梁的應力控制要點。

3.1 應力的監(jiān)控、監(jiān)測

研究發(fā)現(xiàn)，鋼筋混凝土是一種復雜的、非均勻性的材料，故在施工工序、結構模型材料等的影響下，很難保證結構分析模型的應力完全與設計應力吻合。為此，通過使用高性能的傳感元件，并進行測試和分析、處理誤差，以使結構的測試應力與其真實狀態(tài)無限接近，從而獲得結構準確的應力狀態(tài)和保證梁體在整個施工中的安全性?？傮w來講，應力監(jiān)測的流程為：標定傳感器→在結構中預埋傳感器、記錄初始值→施工測量→比對分析實測值與理論值、做出施工決策→箱梁節(jié)段施工。

3.2 應力監(jiān)測布設

按照“經(jīng)濟性、滿足監(jiān)測要求”的原則，將主梁大彎矩的主跨跨中、邊跨跨中和支點截面選作監(jiān)測斷面，其中#8、9蹲支點截面的應變計設在#0與1塊件的間隔區(qū)間，中跨合攏段設在跨中#16的中間，邊跨現(xiàn)澆段設在#29與30的中間，以減輕墩頂隔橫板周圍復雜受力的不良影響。在混凝土澆筑、預應力張拉和臨時支座拆除等工況下，要求嚴格測量和分析懸臂梁的應變，以保證主梁安全受力。為了提高觀測結果的精準度，要求在埋設應變計時，將其與定位鋼筋焊接在一起。在案例工程中，選擇了弦振式應變計測量橋梁應變，并選擇了配套的讀數(shù)儀讀取應變值。資料顯示，弦振式應變計的精度<1.0με，量程為3000με，且其具有很強的抗干擾能力，可在寒冷的環(huán)境下正常運轉，可用于長期觀測和對測點的溫度、應變進行同步監(jiān)測。但在實際應用中，要求注意以下要點：第一，在投入使用前，用水浸泡6h以上；第二，按照施工現(xiàn)場的客觀實際，適當調整現(xiàn)澆段應變計實際的預埋位置，并在底板底層、頂板頂層的鋼筋網(wǎng)下側固定好傳感器，且最好布設在主筋的下放，從而防止混凝土振搗作業(yè)損壞傳感器；第三，安排專業(yè)的技術人員調試應變計的性能；第四，設法保護懸澆梁上布設的應變計的導線，以實現(xiàn)在成橋后檢測橋梁的受力。

4 結論

本文結合某大跨徑預應力混凝土連續(xù)梁橋的施工實踐，探討了其線形控制與應力控制。經(jīng)研究，得出了以下結論：（1）仿真分析發(fā)現(xiàn)，主梁的施工控制效果良好，且梁底、橋面高程誤差都與設計要求相符。（2）對比分析發(fā)現(xiàn)，主橋的線形控制與應力控制效果良好，且未出現(xiàn)施工裂縫，說明本文談及的施工控制方法具有很高的應用價值。（3）鑒于梁體結構的內力和位移會受到施工工序的影響，所以要求施工方嚴控懸臂梁兩側對稱澆筑的施工進度，以保證每一施工環(huán)節(jié)都與設計要求相符，同時為了控制預應力的損失量，要求按設計要求控制預應力的張拉和持荷時間。（4）鑒于殘余溫差、晝夜溫差和日照溫差等溫度因素會影響到梁體結構，其中以模板標高尤甚，故盡量將測量時間安排在日出前。

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