预应力混凝土连续桥梁施工控制

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【摘 要】预应力混凝土桥梁的在桥梁工程中应用广泛，介绍了桥梁施工控制原理中的控制目的、原则、施工控制方法以及影响因素，分析了预应力桥梁控制的主要内容和计算方法，并以桥梁合龙施工为例，提出了具体的控制措施。

【关键词】桥梁结构；预应力；施工控制；施工工艺

0 引言

预应力桥梁具有刚度大、变形小的特点，受力性能好，具有较为成熟的施工技术，能够充分利用混凝土材料的强度，被广泛应用于桥梁结构建设中。目前预应力混凝土连续梁桥在我国桥梁中占主要地位，通常采用变截面的形式，抗扭刚度大，能够有效的抵抗政府弯矩。预应力混凝土连续梁桥的施工方法有固定支架浇筑施工、悬臂施工、逐孔施工以及顶推施工法几种。施工时要根据桥梁结构形式来选择，保证桥梁结构达到最佳状态。

1 施工控制的基本原理

1.1 施工控制的目的及原则

施工控制时利用科学的手段，在桥梁施工中做好结构位移和内力的监测，及时的进行调整，保证施工阶段能够顺利进行，并确保施工的质量和安全，达到设计要求，使桥梁结构不仅质量可靠，并且结构安全美观。

在进行施工控制时要对桥梁结构受力要求、线形要求以及调控手段上做好工作，保证主梁内力在设计要求内，标高的误差较小，保证桥梁线形。

1.2 施工控制的计算方法

通过科学的计算方法能够得到各阶段混凝土张拉过后的位移和应力，常用的计算方法有正装分析法、倒装分析法以及无应力状态计算法三种。

正装计算法，根据实际施工时桥梁的施工顺序分步骤模拟分析桥梁结构状况，能够清晰的得到各阶段桥梁的内力和变形，从而更好的控制施工过程中结构的内力和变形在合理的范围内，并为结构刚度、强度验算提供依据。计算步骤为确定结构的基本信息、下部结构中基础和桥墩的施工、悬臂段的挂篮施工、边跨合龙及拆除支座。特点为每一阶段的分析都在已经完成阶段计算结果上进行，施工阶段的内力和位移分析时要考虑混凝土的收缩和徐变，要考虑非线性效应对结构的影响。

倒装计算法，将各阶段的标高预先通过计算得出，以逆过程将将结构倒拆，分析施工阶段的位移和内力对下一阶段的影响，由前进分析确定初始状态，被拆除的构建满足零应力条件，拆除后的结构受力为前一状态与拆除杆件荷载的叠加。这种方法的局限性在于当用于大跨度的斜拉桥和悬索桥计算时，会因为非线性问题，造成结果和设计状态有一定的差异。。

1.3 施工控制的影响因素

结构参数的影响，参数选取的正确性直接影响结构分析的精度，一般设计参数和施工参数具有很大的差异性，所以要在施工过程中不断考虑误差出现的影响，得到更为理想的数据，施工控制中主要的结构参数有构件截面尺寸、材料参数、施工荷载以及预加应力等。

施工工艺，施工中不同的施工方法和施工工序也会造成结构位移、应力出现不同，施工中要严格控制施工质量，针对性的解决出现的施工问题。

施工监测，施工监测时桥梁控制的有效手段，通过跟踪施工过程中的应力和位移等，确保施工质量。

结构计算模型，以有限元的方式对桥梁结构进行简化，合理的设置边界条件和初始条件，以简便的模型得到较为理想的分析数据。

温度变化，包括昼夜温差、结构内外温差等，对结构的受力变形都有很大的影响，在施工过程中温度也难以控制。

施工管理，包括对施工质量、进度、安全等几方面制定目标。

2 桥梁控制的内容和方法

2.1 施工控制的内容

线形控制，桥梁施工中不可避免的会出现变形误差，导致桥梁的主体结构和设计实际位置发生偏离，线形发生明显起伏，影响桥梁的安全性和美观。所以要根据桥梁结构允许的偏差值做好桥梁的线形控制。

应力控制，时桥梁施工控制中的重要内容，桥梁施工中各个阶段的荷载、边界条件以及结构形式都在不断变化，结构受力复杂，关注桥梁主体结构的应力变化状态，能够有效的控制安全施工。

稳定性控制，桥梁的跨径越大，对稳定性的要求越高，不但考虑常规状态下的结构稳定性，还要应对多种突发状况，例如撞击、洪水冲击等。

安全控制，安全控制包括对桥梁结构内力、变形以及稳定性等基本要求，只要保证施工过程中各个环节的结构安全，才能使桥梁建成后正常运行。

2.2 施工控制方法

预测控制法，桥梁施工中可以通过对前一阶段的预应力张拉力的大小来调整主梁的标高，并根据本阶段的标高变化趋势来对下一阶段做出预测。这种方法能够综合考虑各种因素，将施工过程按照设计要求进行，能够适应复杂条件，稳定性好，但预测无法保证完全准确，和实际情况总有一定的误差。

自适应控制法，自适应法是考虑误差参数的影响，将其加入到下阶段的分析中，在循环中使结果更加准确，接近实际。这种方法能够有效解决混凝土材料非线性、预应力张力以及徐变与实际施工中的差别问题。

线性回归分析，采用一元线性回归对桥梁挠度、悬臂重量等进行处理，得到数学模型，能够得到挠度变形的一般规律，预测施工中桥梁的变形。缺点时无法修正温度引起的误差，要求较多的数据。

3 桥梁合拢段的施工控制

3.1 桥梁合拢段的施工工艺

桥梁不同主梁的合龙顺序会在结构中产生不同的内力，桥梁体系转化时也会造成内力的重分布现象，所以要保证桥梁结构的稳定和安全，必须采取一定措施加固墩和梁，克服不平衡荷载的影响，以悬臂施工合龙为例，一般先进行边跨合龙，结构体系转换后再进行中跨合龙，然后循环施工。这种方法工艺已经相对成熟，能够有效的控制线形和应力，保证与设计的符合度，在主梁的下缘不易产生裂纹。施工时要以临时的支座形成静定的T型钢构，调整支座和张拉钢束，保证线形和内力在设计要求的精度变化范围内。

3.2 合龙段配重

为了保证混凝土浇筑过程中不会发生扰动，从而影响混凝土质量，要加设配重结构，确保结构上的作用荷载保持均值，配重一般在作用在悬臂的端头，加设配重不能避免温度变化对结构变形的影响。配重的主要作用有调整两侧的标高，保证与设计标高相符，防止合龙段发生相对位移，避免悬臂端的偏转，通过同时释放等量的配重来减少两侧的相对位移。配重的方法有水箱配重和砂袋配重。

3.3 合龙段劲性钢骨架

合龙浇筑混凝土前要做好合龙口的锁定工作，克服温差变化产生的轴向力作用下造成的梁体裂缝。混凝土浇筑一段时间后温度降低，发生收缩变形，在合龙段中产生拉应力。梁体在高温作用下发生膨胀时，会在合龙段中产生压力，在其他外界条件作用下发生轴向伸缩、竖向挠度以及水平偏移等现象，从而导致混凝土的开裂。

在合拢段中加入劲性钢骨架等够有效的消除温度变化产生的变形问题，具体措施可以为在箱梁的顶、底板处预埋钢板，并设置纵向的支撑。

4 桥梁施工控制建议

桥梁结构的内力和位移受施工工艺影响较大，施工过程中要严格控制采用两侧对称施工，保持进度一致，每一个环节都要符合设计要求，预应力张拉达到要求值后要保持一定的持荷时间，减少预应力的损失。重视合龙段的劲性钢骨架作用，认真核算内力和位移变化。将温度变化对桥梁结构的影响考虑到施工控制的范围内，施工时注意温差影响对结构误差的作用。

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