賈中濤，王立峰，張 巖

(東北林業(yè)大學土木工程學院)

采用懸臂澆筑施工的預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁，盡管在設(shè)計時充分考慮了施工中的一些問題，但在施工過程中要經(jīng)歷體系轉(zhuǎn)換，這是一種非常復(fù)雜的變化，其中各種因素都會引起結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和線形的變化，從而影響橋梁的施工和成橋后的結(jié)構(gòu)狀態(tài)，因此必須進行施工控制。

1 工程概況

某橋位于亞熱帶地區(qū)，為三跨預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，跨徑為(80+144+80)m，引橋采用30 m先簡支后連續(xù)預(yù)應(yīng)力小箱梁，公路等級為一級公路，雙向六車道，整體式路基斷面，標準寬度33.5 m;設(shè)計汽車荷載為公路―I級;設(shè)計速度為100 km/h，主橋采用菱形掛籃進行懸臂現(xiàn)澆施工。

2 施工監(jiān)控的目標

2.1 高程控制

高程控制主要是控制橋梁的線形，這個目標的實現(xiàn)是通過將其分解到每個施工階段中，確立每一個節(jié)段的前端控制標高，以便最后得到完美的線形。當實際中的標高和設(shè)計有誤差時，可以通過調(diào)整后續(xù)節(jié)段的立模標高來進行修正，盡量減小其影響，最終在成橋階段得到光滑平順的線形。

2.2 應(yīng)力控制

應(yīng)力控制是為了保證成橋后結(jié)構(gòu)內(nèi)各個截面的受力都符合設(shè)計要求，從而保證結(jié)構(gòu)的使用性能。同時在施工過程中結(jié)構(gòu)涉及的應(yīng)力較多，例如節(jié)段自重、預(yù)加應(yīng)力、臨時荷載、溫度變化等，所以在施工中要隨時對結(jié)構(gòu)進行應(yīng)力監(jiān)測，盡量避免施工中的意外情況對結(jié)構(gòu)造成的危害，從而保證施工過程中結(jié)構(gòu)的安全。

2.3 穩(wěn)定控制

除了線形和應(yīng)力外，橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性同樣對結(jié)構(gòu)的安全具有重大的意義，尤其是對于懸臂施工的大跨度橋梁，在施工過程中更要注意穩(wěn)定性的要求，所以，我們也要對穩(wěn)定性有足夠的重視。在監(jiān)控過程中，我們以控制箱體扭轉(zhuǎn)來確保結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

3 監(jiān)控的工作內(nèi)容

3.1 施工監(jiān)控之前所需資料收集

(1)施工圖設(shè)計文件(含變更設(shè)計)。

(2)施工組織設(shè)計資料。

(3)氣象資料：天氣狀況、氣溫變化、風向、風力等。

3.2 施工過程結(jié)構(gòu)仿真計算分析

工程結(jié)構(gòu)的仿真計算模型，是施工監(jiān)控的基本手段，按照施工圖紙和設(shè)計文件，應(yīng)用橋梁專用軟件或大型通用有限元軟件，建立結(jié)構(gòu)模型，對結(jié)構(gòu)進行計算分析，計算中要充分考慮預(yù)應(yīng)力、、溫度變化、混凝土收縮徐變、施工荷載等施工中的各個因素對結(jié)構(gòu)的影響，并按照橋梁施工順序，對橋梁結(jié)構(gòu)進行全面的分析計算。

同時由于實際中的各項參數(shù)，不可能完全符合理論設(shè)計的取值，施工荷載、實際混凝土彈性模量、容重及施加的預(yù)應(yīng)力等也要和設(shè)計中有一定的誤差，所以，在施工過程中，要根據(jù)實際的施工進度和工程條件，進行實際參數(shù)的取值和測定，通過實際的各項指標及參數(shù)對計算模型進行實時的修正，盡量使模型接近實際情況，以便對結(jié)構(gòu)的當前施工狀態(tài)實施有效的控制，并科學地預(yù)測下一施工階段的結(jié)構(gòu)狀態(tài)。

根據(jù)本橋的施工特點，在模型中將每個混凝土節(jié)段施工過程中的若干步驟劃分為相應(yīng)的施工計算階段，以便于能準確的計算出各個施工過程中截面應(yīng)力、變形等控制數(shù)據(jù)，有利于與理論計算作比較，為后續(xù)參數(shù)的識別、調(diào)整提供依據(jù)。對于采用懸臂澆筑方法施工的橋梁，在計算中要主要考慮掛籃澆筑、預(yù)應(yīng)力張拉、邊跨合攏、中跨合攏以及臨時支撐系統(tǒng)等對結(jié)構(gòu)的影響。

3.3 施工過程中的設(shè)計參數(shù)監(jiān)控

結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)主要是指混凝土材料的參數(shù)，包括彈性模量和容重，主要是對橋梁施工監(jiān)控的輔助監(jiān)測。

混凝土彈性模量的測試主要借助工地壓力試驗機來測定混凝土彈性模量E隨時間t變化的曲線，混凝土容重的監(jiān)測主要是對澆筑時的混凝土采用現(xiàn)場取樣，用常規(guī)方法進行測試。

3.4 施工過程中的線形監(jiān)控

線形監(jiān)控應(yīng)用的是精密水準儀。首先將水準點引測至零號塊上，然后以此為基準點，對橋梁進行高程控制，每階段澆筑完成時，測量其截面內(nèi)各控制點的高程，并且在每次施工塊掛籃向前移動的前、后時段，均要對測點進行一次測量，同時在施工荷載發(fā)生變化時也必須進行測量。線形測量應(yīng)該在1號塊完成后即開始。

3.5 施工過程中的應(yīng)力、溫度監(jiān)控

(1)連續(xù)梁的應(yīng)力監(jiān)控主要是針對關(guān)鍵截面的受力情況進行應(yīng)力監(jiān)測，并可以提前對其安全狀態(tài)進行預(yù)測以便在可能發(fā)生狀況前采取一定的措施以保證工程的安全。其方法是在大橋主梁的控制截面布置應(yīng)力觀測點，通過埋置應(yīng)力傳感器的手段及時獲得截面內(nèi)的應(yīng)力分布情況，同時可以根據(jù)當前的結(jié)構(gòu)受力，預(yù)測模擬下一階段甚至是成橋階段的結(jié)構(gòu)受力是否合理和能否滿足設(shè)計的強度要求。并且根據(jù)預(yù)測及時對結(jié)構(gòu)進行調(diào)整。

(2)溫度控制的方案和原則與應(yīng)力控制時相同的，但需要埋置的則是溫度傳感器。主要測量各個控制截面在各個時刻的溫度，從而獲得結(jié)構(gòu)的真實狀態(tài)。

4 監(jiān)控的方法

施工控制的本質(zhì)是保證工程結(jié)構(gòu)按照設(shè)計的理想狀態(tài)進行施工，通過施工、測量進而進行識別和修正的工作，以期做出合理的預(yù)測指導下一階段或者后續(xù)工作的進行。但在實際施工過程中不可避免存在一定偏差，這就需要專業(yè)人士對已出現(xiàn)誤差進行分析調(diào)整，盡量將偏差降到最小范圍。目前橋梁施工控制中主要應(yīng)用的控制方法有事后控制法，預(yù)測控制法，自適應(yīng)控制法以及最大容許度控制法，其各自具有各自的特定和其使用范圍，但其本質(zhì)上是相同的。根據(jù)本橋的特點，其施工控制采用自適應(yīng)控制方法，該方法具有其獨特的優(yōu)點，當結(jié)構(gòu)與模型計算結(jié)果不符時，通過將誤差輸入到參數(shù)識別算法中來進行調(diào)整，從而得到我們期待的理想狀態(tài)。

5 具體實施方案

5.1 模型建立與計算要點

計算模型是施工監(jiān)控的前提和依據(jù)，所以準確的計算模型是施工監(jiān)控的第一步，采用MIDAS和橋梁博士兩套程序進行對比計算。

5.2 立模標高的計算

通過計算模型，按照施工順序，并通過對施工過程中測量數(shù)據(jù)的整理分析并進行參數(shù)識別，以此得出施工中合理的預(yù)拱度，理論預(yù)拱度包括施工預(yù)拱度和成橋預(yù)拱度兩部分，立模標高還要受到日照溫差的影響，在計算時必須計入日照溫差的影響。

5.3 測量控制網(wǎng)的布設(shè)

控制網(wǎng)是施工監(jiān)控的基本條件，其準確性直接關(guān)系到施工控制測量數(shù)據(jù)的準確性及便利性，故需要布設(shè)精確的水準及坐標控制測點，控制網(wǎng)可利用已有的控制點，但要經(jīng)過復(fù)測并滿足要求。

5.4 控制截面應(yīng)力監(jiān)測

截面的應(yīng)力檢測是在主梁的控制截面內(nèi)布置應(yīng)力觀測點，測定其在施工過程中應(yīng)力分布情況，結(jié)合實時跟蹤進行分析得到最優(yōu)方案，在分析過程中計入誤差和變量調(diào)整后每階段結(jié)構(gòu)的實際狀態(tài)，預(yù)測下一階段可能出現(xiàn)的狀態(tài)并預(yù)報下一階的情況，以確保工程的質(zhì)量和安全。

5.5 變形監(jiān)測

為盡量減少溫度的影響，變形的觀測安排在日出前進行，觀測內(nèi)容包括：立模、混凝土澆筑前后、預(yù)加力張拉前后以及邊(中)跨合攏前、最終成橋前的各項標高值，以這些觀測值為依據(jù)開展施工控制。

5.6 溫度監(jiān)測

溫度變化會導致結(jié)構(gòu)變形，溫度的影響主要是日溫度變化和季節(jié)溫度變化兩種，日溫變化較復(fù)雜，是施工控制的重點。對于日照作用，會引起主梁頂?shù)装宓奶荻炔睿瑢е轮髁簱锨?，對其控制方法是測量出有代表性的某一天或幾天24 h結(jié)構(gòu)溫度變化情況，并繪制溫度(t)-撓度(S)曲線，以便合理安排施工和預(yù)測結(jié)構(gòu)變化。

5.7 裂縫觀測

裂縫是橋梁的常見問題，由于在施工過程中，橋梁的受力是不斷變化的，所以很容易產(chǎn)生裂縫，尤其是箱梁內(nèi)部寬大的橫隔梁位置以及與橫隔梁相接的腹板位置出現(xiàn)裂縫的幾率更大。本橋?qū)α芽p的觀測采用肉眼巡查及WYSKL-100X裂縫顯微鏡細部觀測相結(jié)合的方法進行，每階段完成后，其階段接縫位置、橫隔板位置及腹板位置是監(jiān)控的重點。

6 結(jié)語

一個合理的施工控制方案，是橋梁施工安全和質(zhì)量的重要保證，本橋現(xiàn)已竣工通車，各項要求均達到設(shè)計標準，除了設(shè)計的合理和優(yōu)秀的施工技術(shù)外，完善的施工監(jiān)控方案也功不可沒，因此，我們要對橋梁施工控制有足夠的重視，以便能更好的為橋梁施工服務(wù)。

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