论文部分内容阅读
摘要:施工控制是施工技术的重要组成部分，并始终贯穿于桥梁施工过程中，施工控制的目的是使线形和结构内力最大限度的满足设计要求，该文以江苏划子河大桥为背景，分析了主桥悬臂施工控制的方法，对合拢段张拉预应力进行了应力监测，以确保合拢段张拉过程中的结构安全。
关键词：预应力混凝土连续梁桥；线形控制；应力监测；合拢
中图分类号：TU37文献标识码： A
引言
桥梁施工控制就是对桥梁施工过程实施控制,确保在施工过程中桥梁结构的内力和变形始终处于容许的安全范围内,确保成桥状态(包括成桥线形与成桥结构内力)符合设计。江苏划子河大桥上部结构主桥为三跨变截面连续箱梁桥，分左、右幅施工，桥梁跨径组成为50m+80m+50m。主桥下部结构为钢筋混凝土矩形实体式桥墩，钻孔灌注桩基础。主桥上部结构为预应力混凝土变截面单箱单室连续箱梁，采用挂篮悬臂浇注法施工，共分9个施工节段，3个合拢段。本论文以江苏划子河大桥为项目依托，对桥梁施工控制进行总结。
理论计算
本桥分析计算采用桥梁有限元计算程序Midas 7.2.0，将本桥简化为平面杆系结构进行计算。采用正装倒装结合分析。按实际的施工过程对桥梁结构进行正装和倒装计算，若计算的成桥状态与理想状态的差别在允许范围之内则停止，否则，再修正初始状态进行迭代计算。在施工控制中，对于设计参数误差的识别是通过量测施工过程中实际结构的行为，分析结构的实际状态与理想状态的偏差，用误差分析理论来确定或识别引起这种偏差的主要设计参数，经过修正设计参数，使桥梁结构的实际状态与理想状态相一致。
施工控制
1.施工控制的原则
施工控制的原则主要以桥梁线形控制为主，应力监测为辅，同时在施工过程中严格控制预应力束的施工，确保预应力钢束的施工质量。线形控制主要严格控制每一节段箱梁的竖向挠度，若有偏差并且偏差较大时，就必须立即进行误差分析并确定调整方法，为下一阶段更为精确的施工做好准备工作。应力监测则是控制主梁在施工过程中的应力，使其符合规范要求，保证施工期间结构的安全。
2施工控制的工作内容
1、变形控制
箱梁每一节段悬臂施工过程中，应进行至少以下4个工况的挠度测量和高程控制测量：挂篮就位立模板及浇筑箱梁混凝土前、浇筑箱梁混凝土后，纵向预应力钢束张拉前、纵向预应力钢束张拉后、挂篮移动后。以上测量工况，除对当前施工节段进行高程测量外，同时对已施工的连续3个节段同时进行高程测量，以得到箱梁节段累计实际变形。同时，应进行至少在箱梁悬浇至6#块和9#块时，在挂篮就位及立模板后、浇筑箱梁混凝土后、张拉预应力钢筋后对箱梁平面中线位置进行控制测量。
2、应力控制
在墩顶截面和合拢段跨中截面顶、底板与两腹板交界处各布设一个应力观测点共有4个应力测点，见图1；在8号块和9号块界面截面除布设4个纵向应力测试点外，还设有2个横向和2个竖向应力测试点，共8个应力测试点，见图2。在挂篮移动就位后；浇筑混凝土后；张拉预应力钢束前；张拉预应力钢束后；各跨合拢前、后；体系转换前、后，对箱梁截面混凝土正应力的监测随施工程序进行。
图1 墩顶和合拢段跨中截面应变计埋设布置图
图2 8号块和9号块界面截面應变计埋设布置图
3、稳定控制
桥梁结构的稳定性关系到桥梁结构的安全，它与桥梁的强度有着同等的甚至更重要的意义。目前主要通过稳定分析计算，并结合结构应力、变形情况来综合评定，控制其稳定性。施工中除桥梁结构本身的稳定性必须得到控制外，施工过程中所用的支架、挂篮、缆索吊装系统等施工设施的各项稳定系数也应满足要求。
施工控制的成果和结论
1.线形控制
通过各施工阶段的控制。划子河大桥线形取得了较好的效果，线形流畅，没有出现明显的折角，在施工过程中，通过对箱梁悬臂施工各工况下挠度及成桥标高观测数据的分析，各节段梁端高程的容许控制误差在±10mm以内，成桥线形的高程容许控制误差在±20mm以内，各节段梁端高程的控制满足要求，成桥线形满足要求。现取9#墩左幅9#块张拉完预应力后的观测结果说明，见图3和图4。
图3 9#墩左幅江侧9#块张拉预应力后线形比较
图4 9#墩左幅岸侧9#块张拉预应力后线形比较
2.应力控制
在施工期间，施工控制组根据各节段施工的实际情况以及有关实测参数的采集，对计算模型的部分参数进行了修正，并重新计算了监测截面的应力值。根据结构监测截面的理论计算应力值对施工过程中实际产生的应力值进行比对分析，在各工况下的实际变化情况与理论值基本一致。现取9#墩右幅悬臂施工过程中墩顶截面的上、下缘的应力说明，见图5。
图5 9#墩右幅悬臂施工过程中墩顶截面应力比较
3.合拢段预应力束张拉过程中应力监测
合拢段混凝土浇筑完毕后即进行预应力束的张拉工作，在此过程中，最不利截面的应力状况如何，是否会超过设计允许应力要求是监测的关键所在，若应力超过最大容许应力，将会对结构受力带来一定不利影响，并可能产生裂缝或混凝土崩裂，因此，有必要对张拉过程中的应力跟踪监测，现场划子河大桥通过埋设三向（竖向、横向、纵向）应变计（带测温）来进行数据采集，按图2布置，通过理论计算应力与实测应力值进行比对，若偏差过大，则停止张拉，分析原因，待问题解决后方可继续张拉，现取划子河大桥右幅大桩号侧边跨合拢段在张拉过程中箱梁底板应力说明，从表1可以看出，右幅大桩号侧边跨合拢段张拉过程中张拉应力满足C50混凝土的应力限值规定，张拉过程中结构安全，未发生裂缝和崩裂现象。
表1右幅大桩号侧边跨合拢段张拉过程中应力变化
测试工况 张拉前 底板张拉两束后 顶板张拉两束后 全部张拉后
测点位置 测点方向 应力累计值（MPa）
顶板 纵向 0 -0.2 -1.3 -1.8
底板 纵向 0 -0.5 -2.4 -8.3
横向 0 0 0.1 0.5
竖向 0 0.2 0.6 1.8
[参考文献]：
[1]徐君兰.大跨度桥梁施工控制【M】.北京：人民交通出版社，2000.
[2]刘菁华.大跨径连续梁桥施工控制技术研究【D】.陕西：长安大学，2002.
[3]黄腾，张书丰，章登精等.大跨径预应力混凝土连续梁施工控制技术【J】. 河海大学学报（自然科学版），2003，31（6）：669-673.
[4]向中富著.桥梁施工控制技术【M】.北京：人民交通出版社，2001.
关键词：预应力混凝土连续梁桥；线形控制；应力监测；合拢
中图分类号：TU37文献标识码： A
引言
桥梁施工控制就是对桥梁施工过程实施控制,确保在施工过程中桥梁结构的内力和变形始终处于容许的安全范围内,确保成桥状态(包括成桥线形与成桥结构内力)符合设计。江苏划子河大桥上部结构主桥为三跨变截面连续箱梁桥，分左、右幅施工，桥梁跨径组成为50m+80m+50m。主桥下部结构为钢筋混凝土矩形实体式桥墩，钻孔灌注桩基础。主桥上部结构为预应力混凝土变截面单箱单室连续箱梁，采用挂篮悬臂浇注法施工，共分9个施工节段，3个合拢段。本论文以江苏划子河大桥为项目依托，对桥梁施工控制进行总结。
理论计算
本桥分析计算采用桥梁有限元计算程序Midas 7.2.0，将本桥简化为平面杆系结构进行计算。采用正装倒装结合分析。按实际的施工过程对桥梁结构进行正装和倒装计算，若计算的成桥状态与理想状态的差别在允许范围之内则停止，否则，再修正初始状态进行迭代计算。在施工控制中，对于设计参数误差的识别是通过量测施工过程中实际结构的行为，分析结构的实际状态与理想状态的偏差，用误差分析理论来确定或识别引起这种偏差的主要设计参数，经过修正设计参数，使桥梁结构的实际状态与理想状态相一致。
施工控制
1.施工控制的原则
施工控制的原则主要以桥梁线形控制为主，应力监测为辅，同时在施工过程中严格控制预应力束的施工，确保预应力钢束的施工质量。线形控制主要严格控制每一节段箱梁的竖向挠度，若有偏差并且偏差较大时，就必须立即进行误差分析并确定调整方法，为下一阶段更为精确的施工做好准备工作。应力监测则是控制主梁在施工过程中的应力，使其符合规范要求，保证施工期间结构的安全。
2施工控制的工作内容
1、变形控制
箱梁每一节段悬臂施工过程中，应进行至少以下4个工况的挠度测量和高程控制测量：挂篮就位立模板及浇筑箱梁混凝土前、浇筑箱梁混凝土后，纵向预应力钢束张拉前、纵向预应力钢束张拉后、挂篮移动后。以上测量工况，除对当前施工节段进行高程测量外，同时对已施工的连续3个节段同时进行高程测量，以得到箱梁节段累计实际变形。同时，应进行至少在箱梁悬浇至6#块和9#块时，在挂篮就位及立模板后、浇筑箱梁混凝土后、张拉预应力钢筋后对箱梁平面中线位置进行控制测量。
2、应力控制
在墩顶截面和合拢段跨中截面顶、底板与两腹板交界处各布设一个应力观测点共有4个应力测点，见图1；在8号块和9号块界面截面除布设4个纵向应力测试点外，还设有2个横向和2个竖向应力测试点，共8个应力测试点，见图2。在挂篮移动就位后；浇筑混凝土后；张拉预应力钢束前；张拉预应力钢束后；各跨合拢前、后；体系转换前、后，对箱梁截面混凝土正应力的监测随施工程序进行。
图1 墩顶和合拢段跨中截面应变计埋设布置图
图2 8号块和9号块界面截面應变计埋设布置图
3、稳定控制
桥梁结构的稳定性关系到桥梁结构的安全，它与桥梁的强度有着同等的甚至更重要的意义。目前主要通过稳定分析计算，并结合结构应力、变形情况来综合评定，控制其稳定性。施工中除桥梁结构本身的稳定性必须得到控制外，施工过程中所用的支架、挂篮、缆索吊装系统等施工设施的各项稳定系数也应满足要求。
施工控制的成果和结论
1.线形控制
通过各施工阶段的控制。划子河大桥线形取得了较好的效果，线形流畅，没有出现明显的折角，在施工过程中，通过对箱梁悬臂施工各工况下挠度及成桥标高观测数据的分析，各节段梁端高程的容许控制误差在±10mm以内，成桥线形的高程容许控制误差在±20mm以内，各节段梁端高程的控制满足要求，成桥线形满足要求。现取9#墩左幅9#块张拉完预应力后的观测结果说明，见图3和图4。
图3 9#墩左幅江侧9#块张拉预应力后线形比较
图4 9#墩左幅岸侧9#块张拉预应力后线形比较
2.应力控制
在施工期间，施工控制组根据各节段施工的实际情况以及有关实测参数的采集，对计算模型的部分参数进行了修正，并重新计算了监测截面的应力值。根据结构监测截面的理论计算应力值对施工过程中实际产生的应力值进行比对分析，在各工况下的实际变化情况与理论值基本一致。现取9#墩右幅悬臂施工过程中墩顶截面的上、下缘的应力说明，见图5。
图5 9#墩右幅悬臂施工过程中墩顶截面应力比较
3.合拢段预应力束张拉过程中应力监测
合拢段混凝土浇筑完毕后即进行预应力束的张拉工作，在此过程中，最不利截面的应力状况如何，是否会超过设计允许应力要求是监测的关键所在，若应力超过最大容许应力，将会对结构受力带来一定不利影响，并可能产生裂缝或混凝土崩裂，因此，有必要对张拉过程中的应力跟踪监测，现场划子河大桥通过埋设三向（竖向、横向、纵向）应变计（带测温）来进行数据采集，按图2布置，通过理论计算应力与实测应力值进行比对，若偏差过大，则停止张拉，分析原因，待问题解决后方可继续张拉，现取划子河大桥右幅大桩号侧边跨合拢段在张拉过程中箱梁底板应力说明，从表1可以看出，右幅大桩号侧边跨合拢段张拉过程中张拉应力满足C50混凝土的应力限值规定，张拉过程中结构安全，未发生裂缝和崩裂现象。
表1右幅大桩号侧边跨合拢段张拉过程中应力变化
测试工况 张拉前 底板张拉两束后 顶板张拉两束后 全部张拉后
测点位置 测点方向 应力累计值（MPa）
顶板 纵向 0 -0.2 -1.3 -1.8
底板 纵向 0 -0.5 -2.4 -8.3
横向 0 0 0.1 0.5
竖向 0 0.2 0.6 1.8
[参考文献]：
[1]徐君兰.大跨度桥梁施工控制【M】.北京：人民交通出版社，2000.
[2]刘菁华.大跨径连续梁桥施工控制技术研究【D】.陕西：长安大学，2002.
[3]黄腾，张书丰，章登精等.大跨径预应力混凝土连续梁施工控制技术【J】. 河海大学学报（自然科学版），2003，31（6）：669-673.
[4]向中富著.桥梁施工控制技术【M】.北京：人民交通出版社，2001.