预应力混凝土梁桥悬臂施工控制

预应力混凝土梁桥悬臂施工控制
摘要：因为现阶段预应力混凝土连续梁桥在建设施工过程中大部分选用悬
臂的施工方法，所以建设过程控制比较复杂，有必要对施工控制技术采取措施以
保证顺利实现桥梁整体设计目标，同时确保施工的安全性。

本文简述了实例桥梁
的工程概况，列出上下部结构以及必要的数据，为后续分析提供数据支撑。

旨在
为今后施工提供参照，不断提升连续梁桥的施工技术水平，建成安全优质工程。

关键词：预应力混凝土；悬臂施工；施工控制；施工监测
1 案例工程简介
本桥采用Midas/Civil软件进行前进分析计算，根据设计主桥左右幅对称，
本文仅对右幅进行模拟，主梁共划分为76个单元，77个节点，采用杆单元。

桥
梁上部结构采用C50混凝土，环境年平均相对湿度70%，收缩开始时混凝土龄期
为3天；挂篮自重和混凝土湿重的模拟通过等效节点荷载来模拟；采用高强低松
弛钢绞线，公称直径d＝15.2mm，公称面积a=139mm2，抗拉标准值1860MPa，弹
性模量为1.95*105MPa，松弛系数为0.25，锚具变形与钢束回缩值（考虑反摩阻）为6mm，管道摩阻系数＝0.25，管道偏差系数k=0.0015。

计算时假定主梁为全
预应力构件，不考虑普通钢筋参与结构受力。

悬臂施工阶段墩顶按固结考虑。

Midas/Civil模型如图１所示。

图 1 Midas/Civil模型
2 施工控制计算
2.1计算模型
在所选案例工程中开展工程控制时，应当结合前进分析法和平面结构分析法，采取桥梁模拟软件对施工过程进行预测，以数据的形式反映出施工情况。

考虑到案例工程的特点，以有限元理论为基础将桥梁施工结构转化为受力结构，采取悬臂施工方法时，对于不同施工阶段的混凝土施工单元逐步开展计算。

图 3该工程有限元模型
2.2选取计算参数
混凝土体积、强度、弹性模量、预应力钢绞线的弹性模量和管道摩擦阻力等
参数需要开展测试之后才能确定。

而且，进入施工阶段之后，应当按照测试所得
出的混凝土参数确定最终参数的取值范围，以此为基础对数据模型进行优化，为
后续调整立模标高指提供数据支持。

3 施工质量控制要点
3.1确定混凝土弹性模量、容重
首先明确混凝土弹性模量值，并根据其值对桥梁结构挠度的影响，从而提高
对混凝土系数的监控，同时还应当及时分析受到临时性载荷作用的受弯构件的刚性，保证混凝土弹性模量与试验确定的数值相比能够保持一致。

在工地现场采用
取样分析法进行混凝土弹性模量分析时，应当分别在1周、2周、3周龄期时进
行数据监测，并将监测结果绘制呈E-t曲线，以便调整主梁线形，采取实验室现
场取样常规测量方式测量混凝土容重。

3.2平面高程控制
（1）平面控制
案例工程施工过程中，在主墩结构施工完成之后，应当按照相关要求开展临
时和永久支座轴线测量工作，同时设置支座垫石。

接着按照在主墩模板与施工过
程中安装的预埋件设置“0号块”和“1号块”底模，在中线位置和边线位置进
行测量放样，一测量结果为参考将模板调整至设计高度，接着需要完成侧模铺设，应放样翼板边线，并设置好底模。

在结束0号和1号块的施工工作时，应当按照
实际情况确定挂篮在梁顶两边的运行方向，同时设置挂篮放样，安装挂篮。

在2
号块及其后续梁段施工结束之后，对于下一梁段底模的设计，应当安装在挂篮下
的纵梁处，同时放样底板标高。

①底模放样点位控制
横桥向：一个梁段底边两侧边线和中心处放样3个测量点。

纵桥向：在悬臂施工梁段测量断面按照3m或5m的间距放样。

②翼板放样点位控制
横桥向：在设置翼板边线放样时应当在安装标高与设计标高保持一致后和梁
段钢筋部分绑扎完成后进行。

纵桥向：翼板的测量放样位置与主梁底板放样位置相一致。

③立模标高的计算与复测：立模标高=施工阶段预拱度+使用阶段预拱度+挂
篮弹性变形+底模标高。

（2）高程控制
案例工程中每个悬臂浇筑梁段的测点布置在主梁顶板最前端面15cm处，并
横向对称5个测点。

高程监测基准点纵向布置不少于2个测点，并在在主跨的
“0号块”上设立。

根据桥梁控制测量的水准点以及三角网点采用闭合测量的两
组数据进行计算复核，确定出悬臂施工主桥梁段的高程。

S高程控制监测点的在
设计时应当以16mm钢筋预埋件，将梁顶钢筋和控制点标志钢筋紧密焊接在一起，并在混凝土上方留出2cm长，对该部分进行磨圆涂漆处理。

在施工过程中，要保
护好高程测点控制标志，不能遮盖和破坏测点控制钢筋，在混凝土施工时禁止碰
撞和脚踏。

①通过安装在悬臂施工挂篮托架上的垫梁顶端、分配梁顶端和底梁调整“0
号块”和“1号块”而标高值。

②通过挂篮吊杆调整“2号块”及其后续其他梁段的施工标高。

③挂篮在沿着施工方向下的纵梁标高应通过前吊杆进行控制，在操作过程中
需要采用千斤顶抬起前吊杆，接着转动该装置上的螺母，直到实际标高于设计标
高一致，从而实现对标高的控制。

④通过挂篮前段吊杆调整外滑、内滑梁来调整内板和翼板的标高值，在操作
时要确保数值于设计值相符。

⑤在梁段底模上测量预应力波纹管和约束钢筋的位置，并在测量结束后确定
出具体位置。

⑥进入混凝土浇筑阶段以前，利用埋设好的测点，控制好梁段预拱后的，使
梁顶混凝土面高程符合设计要求。

⑦合拢段是悬臂主梁施工线形控制的关键点。

施工前先对已完成梁段进行量测，按要求确定合拢梁段的施工所需标高。

合拢梁段两侧施工正常的情况，其控
制标高应在施工控制范围内。

施工平面和高程的监控需要在施工过程中加以重视，特别是底板的高程监控。

立模标高在每节梁段施工时都要调整，以保证最后合拢时梁段底部线形流畅美观。

而且由于底部的线形对桥梁的外观影响很大，所以不能有明显错台、折角。

3.3主梁应力控制监测
本案例桥梁建设工程中，主要受力部分为主梁结构。

主梁结构的受力结构是
否合理，与整体结构的稳定性和安全性有着直接联系，因此在检测过程中就必须
设置主梁应力检测点，用于检测受力界面内力变化，收集实际数据，并将其于计
算得出的理论数据进行对比，判断内力结构是否在合理范围之内，以便预防施工
风险，确保整个施工流程的安全性。

（1）测量点的布置原则：结合案例工程实际施工要求，在对悬臂施工单元进行浇筑之前，为了实现对每一梁段的界面应力变化的监控，需要每一处交接部分截面的顶板和地板钢筋结构处应预埋钢弦应变计。

（2）布点方法：预埋硬件传感元件应当在浇筑混凝土之前从上至下布置在主梁垂直钢筋上下边边缘处，并测试应力和控制纵向结构应力。

（3）应变测量数据与分析：按照挂篮前后移动方向、混凝土浇筑前后端、预应力张拉前后这三种情形累计展开6次数据测量工作。

在测量应变数据时，需要避免受到温度变化影响，尤其需要避免在阳光照射而导致温度提高的环境下进行测量，而是需要尽可能在无光照情况下测量出应变数据。

对比测量结果和实验结果，在正常情况下，无光照环境下测出的应变数据准确度更高。

对于所收集到的数据应及时展开分析，取所收集数据的平均值和混凝土弹性模量的乘积作为控制应力，同时对比理论数值，确保二者误差不超过1MPa。

3.4混凝土收缩、徐变控制
本案例工程在施工前，计算所需按实际的施工进度、桥用材料及施工梁段预计合拢时间，以便得到混凝土的收缩和徐变变形。

采取延长前期施工段块的养护龄期，涂抹防潮涂料，设置体外备用预应力钢束等方法来减少混凝土收缩、徐变（如图3，图4所示）。

图 4收缩函数
图 5徐变函数
结论
总之，本文通过分析工程案例的方式，对预应力技术在梁桥悬臂的控制施工进行了探讨，并且证实了预应力混凝土梁桥悬挂在桥梁建设中的重要作用，并且预应力混凝土梁桥悬臂施工中工艺要点较多，施工中需采取合适的控制措施，确保成桥线型的合理性，设置测点并分析所得数据，保障桥梁施工质量。

参考文献
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作者简介：冯硕（1995.5-）女，汉，河南许昌人，本科，助理工程师/综合办公室主任，研究方向：铁路、桥梁、隧道、施工技术。