浅谈连续刚构桥悬臂现浇施工控制

浅谈连续刚构桥悬臂现浇施工控制
作者：冯云川
来源：《中国科技纵横》2013年第04期
【摘要】混凝土连续梁桥悬臂现浇施工控制是桥梁施工的安全保障，也是保证成桥的线形和状态符合设计要求的重要措施，施工监控主要就是通过对比理论分析和实际观测结果之间的差异，并分析这种误差产生的原因从而保证桥梁施工线形的准确，避免工程事故的发生，本文主要对施工控制常用的方法和施工过程中立模标高的确定进行了简单的论述。

【关键词】连续梁施工控制立模标高
1 施工监控的目的与意义
悬臂浇注施工法是一种自架设体系施工法，即将桥梁的上部结构分节段和分层进行施工，后期节段或后层是靠已浇注节段或已浇层来支撑，逐步完成全桥的施工，它不需设立支架，而靠自身结构进行施工。

自架设体系施工方法的采用，必然给桥梁结构带来较为复杂的内力和位移变化，对于超静定的连续梁桥结构更是如此。

为了保证桥梁施工质量和桥梁施工安全，桥梁施工监控是不可缺少的。

由于混凝土材料是非匀质材料，且材料特性不稳定；同时它还受到温度、湿度、时间等因素的影响；再加上采用自架设体系施工方法，各节段混凝土相互影响，且这种相互影响又有差异。

由此，这些影响因素必然造成各节段的内力和位移随混凝土浇注过程变化而偏离设计值。

为了保证施工质量，必须对建桥的整个过程进行严格的施工监控，以使成桥的线形和内力状态符合设计要求。

桥梁施工监控是桥梁施工的安全保障。

当桥梁按预定的程序进行施工时，施工中的每一节段结构的内力和变形都是可以预计的，同时可通过监测手段得到各施工阶段结构的实际内力和变形，从而可以跟踪掌握施工进程和发展情况。

当发现施工过程中监测实际值与计算的预计值相差过大时，就应立即进行检查和分析原因，避免施工事故的发生，以保证桥梁建设的安全。

2 施工监控的原则及实施方法
2.1 施工监控原则
施工监控的最终目标是确保成桥后结构受力和线形满足设计要求，施工监控中须遵循三个方面的原则：受力要求、线形要求及内力与线形的调控手段。

（1）受力要求。

受力要求包括主梁截面的内力或应力，主梁截面的内力或应力状况反映了该桥整体受力状态。

对于连续梁桥，通常是主梁截面的上下缘正应力控制其整体受力状态情况。

（2）线形要求。

线形要求包括顺桥向主梁的梁顶标高。

在施工过程中，通过设置合理的预拱度，使成桥后恒载下主梁的标高满足设计标高的要求。

（3）内力与线形的调控手段。

在施工过程中，由于各种因素的影
响，使得结构的实际状态可能会偏离设计状态，为了使成桥的内力和线形满足设计要求，就必须采用有效的调控手段。

调整立模标高是主梁线形调整的直接手段。

将参数误差引起的主梁标高的变化通过立模标高的调整予以修正。

2.2 施工监控方法
在实际施工中，由于设计参数误差、施工误差、测量误差、结构分析误差等综合干扰因素，桥梁结构的实际状态与理想状态总存在着一定的误差。

施工监控所要解决的主要问题就是如何调整这些误差，使实际状态尽量接近理想状态。

大跨度桥梁施工监控所采用的理论和方法主要有：设计参数识别和调整、Kalman滤波法、灰色理论法和最小二乘法。

实践证明，设计参数误差是引起大跨度桥梁施工误差的主要因素之一。

设计参数误差是指在进行桥梁结构分析时所采用的理想设计参数与结构实际状态所具有的相应设计参数值的偏差。

由于设计参数误差的存在，使通过结构分析得到的桥梁结构的理想状态与施工后的结构实际状态之间存在偏差。

桥梁施工监控要解决的就是如何通过修正设计参数误差使结构的实际状态达到或逼近结构的理想状态。

因此，在施工监控中，通常利用最小二乘法进行参数估计，然后采用自适应方法进行施工监控，自适应控制是在闭环反馈控制的基础上，再加上一个系统参数识别过程，是一个预告—施工—量测—计算—参数识别—分析—修正—预告的循环过程。

即在施工过程中，比较结构测量的受力状态与模型计算结果，依据两者的误差进行参数调整（识别），使模型的输出结果与实际测量的结果相一致。

利用修正的计算模型参数，重新计算各施工阶段的理想状态，按反馈控制方法对结构进行控制。

具体流程如图1。

3 挂篮立模标高的确定
立模标高即施工时模板的放样标高，是考虑施工及运营过程中各种因素的影响并通过桥梁设计标高比较得出来的。

立模标高确定的目的就是为了使成桥若干年后桥面达到设计标高。

要得出立模标高首先就要理解桥梁的设计标高、竣工标高及立模标高的含义。

3.1 设计标高
桥梁的设计标高理论上即为桥梁在正常使用情况下的标高。

总体上服从于路线纵断面的线型设计。

或者说，桥梁的设计标高就是桥梁竣工多年（一般为3～5a）以后，混凝土后期收缩徐变大体完成，桥梁不再发生明显的后期变形，在承受1/2静活载情况下的标高。

桥梁监控的目的就是要使大桥的线形满足设计要求。

因此，设计标高是标高监控的依据。

3.2 竣工标高
竣工标高即为桥梁刚刚竣工时的成桥标高。

桥梁在竣工后还要发生后期收缩徐变变形及活载变形，因此可得：
3.3 立模标高
从立模标高的确定来看，挂篮的立模标高是多种因素引起的桥梁变形的累加，每个因素产生的变形都需要做出准确的预测。

则属于桥梁竣工以后混凝土很长一段时间的收缩徐变引起的挠度，因此，以桥梁竣工后的标高来衡量桥梁的线形是比较科学的。

这个标高就是所说的桥梁竣工标高，通常作为桥梁竖向变形验收的依据。

因此，对于桥梁的线形一般以竣工标高作为控制对象。

图2形象的表示了桥梁竣工后的标高与立模标高、设计标高的关系，虚线表示梁体中心线。

需要说明的是每个阶段挂篮的立模标高都是独立计算和放样的。

在实际施工过程中需要对现场每个节段最后的标高进行量测并与理论计算值相对比，对于结构的参数要针对每个节段的材料进行试验取值。

所以，这种方法的优点就是放样误差不累积。

悬臂现浇连续梁桥只有通过施工监测才能分析实际标高和理论计算标高的误差从而找出误差的原因所在，在施工控制过程中必须要注意的是选择合理的施工方案和控制方法。

立模标高的确定是施工监测的目的之一，必须通过理论计算和实际测量数据的反复比较反复推算才能最终确定。

参考文献：
[1]闫军涛.浅谈预应力混凝土连续梁桥梁施工方法[J].黑龙江交通科技，2008，6（15）.
[2]陈宝魁.大跨度预应力混凝土连续刚构桥施工过程模拟[D].大连海事大学，2008.
[3]段志.温福高速铁路五跨连续刚构桥施工监控[D].北京交通大学，2009.。