连续刚构挂篮施工质量控制与施工监控

连续刚构挂篮施工质量控制与施工监控摘要：由我部承建的连续刚构下哨大桥（63+100+63）m，现浇段长度为11.84m，桥址山坡陡峭，结合现场施工情况、图纸以及规范要求，对下哨大桥使用的三角挂篮从施工质量以及施工监控进行相应控制，利用相关软件对现场实测数据进行分析，下达相应指令，指导现场施工。

避免了后期出现和龙高程、轴线误差大的问题。

关键词：连续刚构；施工质量；数据分析；施工监测引言：作为目前较为普遍的预应力连续梁桥梁结构，近年来工程数量不断增多，挂篮悬臂浇注逐渐成为主要的施工手段。

在本桥施工过程中，除了要制定严格的施工质量检查标准以外，还要控制好悬臂施工挠度、桥梁线形，加强对挂篮施工、走行的监测，确保该桥顺利施工。

本文将结合下哨大桥悬臂挂篮施工质量控制及其施工监控进行探讨。

一、工程概况下哨大桥上部结构为63m+100m+63m变截面预应力混凝土连续钢构，横断面为单箱单室直腹板箱梁，主梁根部梁高7m，跨中部梁高2.8m，箱梁高度按1.8次抛物线变化，横断面为单箱单室直腹板箱梁，箱梁顶板宽为16.5m，底板宽度为8.5m，翼缘悬臂长度4.0m，箱梁顶板设单向2%横坡，底板横桥向为水平，0号块至8号块腹板厚0.8m，11号块至14号块腹板厚0.6m，9～10号块为过渡段。

梁高由7m渐变2.8m，顶板厚度32cm，腹板厚度由80cm渐变至60cm，底板厚度由110cm渐变至32cm。

下哨大桥总体布置图二、挂篮工作原理本桥采用三角挂篮悬浇施工。

主要由桁架系统、走行系统、锚固系统、悬吊系统、模板系统、工作平台、其他部件等组成。

主桁架为挂篮的主要受力系统，走行系统是通过相应的牵引设备来负责挂篮的移动，牵引设备要保证挂篮移动的流畅以及安全性。

模板系统分内模与外模，本项目在挂篮前端安装刚性兜底保证施工人员的安全。

挂篮的有效应用使高墩桥梁施工更加灵活，避免重复使用大型起重吊装设备，且挂篮结构不是很复杂，适应能力相对较强，加快了本桥的施工进度，提高了施工质量。

三、挂篮施工质量控制要点1、挂篮压载在挂篮安装完成后，为确保挂篮施工的安全，项目部组织相关人员对挂篮的结构安全进行验收，自检合格后报相关单位组织联合验收，联合验收合格后对挂篮进行压载试验。

通过原位堆载的方法进行荷载试验。

本项目试验采用混凝土预制块，实验荷载为悬臂浇筑最大节段重量（5#节段）的120%。

压载分级进行，分别为10%、50%、100%、120%。

压载过程中同步对预埋测点进行观测，并记录加载时间、荷重及位置，为挂篮施工相关计算提供可靠的依据，保证施工安全。

2、主梁悬臂浇注在施工过程中严格对模板的打磨、钢筋的绑扎、混凝土浇注、预应力管道的安装位置均进行仔细地检查。

梁段混凝土采用泵送，两侧对称一次性浇注完成。

混凝土泵送入模后，布料从悬臂前端开始，最后与前端混凝土连接，采用插入式振捣器进行振捣。

3、边跨现浇段施工由于下哨大桥横跨两山沟壑之间，地质条件复杂，0#、3#桥台位于陡峭山坡上，边跨现浇段长11.84m，采用钢管柱+贝雷梁的施工工艺进行边跨现浇段施工。

施工前对支架同样进行压载试验，满足要求后安装钢筋、预埋件、浇注混凝土。

四、挂篮施工监测预应力混凝土连续刚构桥施工过程中结构体系将随施工阶段不同而变化，结构的实际参数与理论值会有差异，现场施工荷载和环境也是不断变化的；由于施工过程中出现的各种因素，会出现施工过程中结构的内力、位移与设计值有偏差，这种偏差累积到一定程度必须加以调整，成桥后的结构安全状态才能得以保证。

所以施工过程中必须对结构线形及内力进行控制，及时掌握结构实时状态，对现场施工及控制做出实时调整，防止施工中的误差积累，保证成桥线形与结构安全。

本项目采用计算软件为中铁大桥勘察设计院集团研发的SCDS桥梁结构设计系统以及Midas Civil。

1、施工监控的目的施工监控对施工质量控制具有极其重要的意义，是保证桥梁建设质量的重要手段。

施工监控是为了确保在施工过程中，桥梁的实际状态偏差处于容许范围内，并且桥梁的实际状态朝着预期的理想状态发展，成桥状态的线形和内力满足设计要求，桥梁能顺利安全地投入运营，为后期桥梁管养提供原始的结构状态数据。

2、施工监控的意义施工的目标是设计图纸及相关规范的要求，为了实现施工的目标，可通过施工监控对施工状态进行实时识别（监测）、调整（纠偏）、预测，使结构施工状态处于有效地控制之中，确保桥梁安全、顺利的合龙。

通过对桥梁施工过程中的结构受力及变形进行监控，使施工中的结构处于最优状态，并与施工过程结构理想状态相吻合，不断修正误差，减小误差的累积，最终实现结构成桥理想状态。

施工监控能在保证结构安全的前提下，统筹安排，根据现场情况合理调整施工步骤，优化施工方法，在不影响结构内力和线形的同时，实现多工序交叉作业，减小工期，为桥梁的建设节约成本。

3、施工监测的方法及原理施工监控是一个超前预告→实时监测→有效识别→及时修正→超前预告的循环过程，是随施工过程逐渐实现的。

根据自适应控制原理，施工控制系统主要包括模拟计算、参数识别、数据处理和调整量计算四大基本模块。

图1、自适应控制法基本原理4、控制的目标与精度（1）施工监控的目标是确保桥梁在施工中应变、变形与稳定状态在允许范围内，从而确保施工阶段桥梁结构的安全质量以及竣工后桥梁的内力和线形最大限度符合设计目标状态。

1）成桥后主梁的线形平顺，结构内力分布合理，达到设计要求；2）成桥后主梁线形逼近设计状态；3）保证精度控制和误差调整的措施对施工工期不产生实质性影响。

（2）施工监控精度表1、施工过程控制精度表2、成桥阶段控制精度5、具体实施内容及成果（1）实施内容1）对0#块牛腿托架、边跨现浇支架、挂篮悬浇、合龙段施工等施工方案提出建议；2）根据设计图纸、施工方案，建立平面及三维立体空间计算模型，根据施工过程进行分析计算；3）提出计算分析报告，给出各施工阶段的位移值、应力值；4）编制施工监控实施方案，作为施工监控指导性文件；5）收集桥梁施工过程中的技术参数及资料；6）0#块牛腿托架搭设完毕后，布设支架变形测点；7）0#块牛腿托架堆载预压前后，测量并计算牛腿托架上测点的变形值，分析确定牛腿托架预设拱度量，结合理论计算，算出0#块的立模标高，签发监控指令；8）在0#块混凝土浇注后、预应力张拉后，测量温度、线形，同时测量0#块顶高程点的标高；9）1#块钢筋绑扎过程中埋设应力传感器、位移测点、温度传感器，在混凝土浇注前，测量其初始值；10）施工挂篮拼装好后，分析确定挂篮的荷载变形曲线，给出1#块的立模标高，下发监控指令；11）在1#块混凝土浇筑后，强度、弹性模量及龄期达到设计要求后进行预应力张拉及压浆；其中在混凝土浇筑前后、张拉前后进行测量，测量出1#块前端测点的变形、应力及挂篮实际变形，进行参数识别，分析确定2#块的立模标高，下发监控指令；12）重复11）内容，直至悬浇至最大悬臂块段；13）在主梁合龙前24小时内进行连续观测，得出梁体随温度线形变化曲线，下达监控指令，签发合龙段监控指令；（2）主梁立模标高在悬臂节段浇筑过程中，悬臂节段立模标高的确定，关系到主梁的线形是否平顺，是否符合设计及规范的要求，如果在立模标高确定时相关因素考虑的比较符合实际，而且加以严格的控制，则最终主梁的线形较好。

否则，最终实际桥面线形会与设计线形有较大的偏差。

底模立模标高通过下式给出：—梁底立模标高；—梁底设计标高；—后续节段施工或体系转换对本节段前端产生的挠度变形，即到二期恒载施工完成时，主梁累积变形量的反号；—根据设计文件的相关规定执行；—i梁段施工挂篮的变形值（可根据挂篮分级加载试验，绘制出挂篮荷载－挠度曲线，进行内插得到i梁段施工挂篮的变形值）；—调整量。

（3）主梁中边跨合龙控制主梁合龙是本桥施工中最重要的环节，合龙控制的好坏直接影响成桥线形和结构内力。

本连续刚构桥合龙按先边跨后中跨的顺序进行合龙段施工。

1）边跨合龙控制边跨合龙前，应加强对已成梁段的线形、应力的监测，发现不满足要求的及时进行调整。

确保合龙段两侧的端头梁段平顺连接，重点控制好合龙段两侧梁段的轴线及高程偏差。

施工过程中应加强计算，若发现悬臂端和边跨现浇段对应测点的相对偏差较大，则应提前几个梁段就开始对悬臂端梁段进行适量调整；为保证合龙段混凝土浇筑时悬臂端保持稳定，防止因混凝土荷载作用时，悬臂端下挠对合龙段混凝土造成影响，合龙段锁定之前，在合龙段侧悬臂端进行配重，每端配重重量为合龙段重量的一半，合龙段混凝土浇筑时，对悬臂端配重卸载，卸载速度与混凝土浇筑速度保持一致；采用“劲性骨架+张拉临时钢束”的方法，在合龙段两端截面间设置劲性骨架，在混凝土浇筑当天温度最低的时候进行锁定，然后在顶、底板上分别张拉临时预应力束，完成合龙段临时锁定；混凝土浇筑选择在当天温度最低且浇筑完毕后温度缓慢上升的时候进行浇筑；混凝土浇筑后，强度、弹性模量及龄期达到设计要求后进行预应力张拉及压浆。

2）中跨合龙控制中跨合龙前，严格控制好合龙口两侧悬臂梁段的轴线及高程偏差。

按照边跨合龙施工过进行控制；为保证合龙段混凝土浇筑时两悬臂端保持稳定，防止因混凝土荷载作用时，悬臂端下挠对合龙段混凝土造成影响，合龙段锁定之前，在合龙段两侧悬臂端进行配重，每端配重重量为合龙段重量的一半，合龙段混凝土浇筑时，对两悬臂端配重卸载，卸载速度与混凝土浇筑速度保持一致；采用“劲性骨架+张拉临时钢束”的方法，在合龙段两端截面间设置劲性骨架，在混凝土浇筑当天温度最低的时候进行锁定，然后在顶、底板上分别张拉临时预应力束，完成合龙段临时锁定；混凝土浇筑选择在当天温度最低且浇筑完毕后温度缓慢上升的时候进行浇筑；混凝土浇筑后，强度、弹性模量及龄期达到设计要求后进行预应力张拉及压浆。

（4）取得的成果通过现场量测，辅以软件对量测数据进行分析，使用分析数据指导现场施工，下哨大桥4个边跨合龙段以及两个中跨合龙段合龙后对称点高差均控制在10mm以内，轴线偏位也控制在10mm以内，取得了成桥后主梁线形平顺，内力分布合理的成果。

五、结束语挂篮悬臂浇注是以施工－量测－识别－修正－预告－施工的循环过程，核心任务是对各种误差进行分析、识别、调整，对结构未来的状态做出预测。

下哨大桥对每个施工阶段进行详细控制，通过采集实体结构参数，实时监测各节段的应力值、线形和温度等参数来预测施工预拱度，最终确保桥梁施工安全和成桥状态符合设计要求。

参考文献：[1]《公路施工手册（桥涵）》人民交通出版社，2000[2]《混凝土结构设计规范》GB_50010-2010(2015版）[3]《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG 3362-2018）[4]《建筑与桥梁结构监测技术规范》（GB 50982-2014）[5]胡会轩.悬臂挂篮技术在桥梁施工的应用探索[J].中国建筑金属结构.2013[6]高原.预应力混凝土连续梁桥、连续刚构桥悬臂施工控制[D].重庆交通大学，2015。