试析大跨度预应力混凝土桥梁施工监控技术

试析大跨度预应力混凝土桥梁施工监控技术

发表时间：2018-09-10T16:19:24.720Z 来源：《基层建设》2018年第23期作者：陆鹏宇

[导读] 摘要：目前，由于我国经济的发展，交通建设取得了巨大进步，其中桥梁施工技术也得到了很大提升。

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摘要：目前，由于我国经济的发展，交通建设取得了巨大进步，其中桥梁施工技术也得到了很大提升。最近几年，大跨度桥梁预应力技术取得了快速发展，在许多地区，都广泛采用了大跨度预应力混凝土桥梁施工技术。而为了确保桥梁工程的施工质量，保证桥梁工程建设与设计方案相一致，需要做好桥梁施工的监控工作，本文详细探讨了大跨度预应力混凝土桥梁施工监控技术问题。

关键词：大跨度；预应力混凝土；桥梁施工；监控技术；

桥梁工程作为一项重要的国家交通基础设施建设项目，伴随我国社会各项建设事业得到了迅速发展。桥梁的建成投入使用过程中，桥梁的质量安全也成为关注的焦点问题，需采取一系列技术措施加强控制桥梁整体质量，其中，大跨度预应力桥梁施工监控技术就是保证工程质量的一项极其重要的手段。

1新的施工监控技术的意义

大跨度桥梁施工工艺复杂，施工需与设计要求高度吻合，施工过程中各种影响主体结构线形和应力的参数（如主梁刚度、梁段自重、锚下有效预应力、主梁温度场等）存在误差。这些误差需在施工过程中进行严格的控制调整，防止误差的累计使结构线形和应力与设计要求严重偏离，导致成桥后主体结构的线形和应力无法满足设计及规范要求，并且施工过程中容易出现超应力情况，造成严重后果。因此为了确保桥梁结构在施工过程中线形和应力始终处于设计及规范要求的允许范围内，且成桥后的变形满足设计要求，结构应力状态符合理论预期，桥梁施工监控是必要的控制手段。

2桥梁施工监控的方法和程序

2.1 施工过程的仿真分析与计算

根据设计要求和施工工序，合理选择计算参数，进行施工全过程的仿真计算分析，对各阶段的施工监控关键参数进行预测，利用参数分析，为针对施工过程出现的偏差进行调整的控制手段提供理论依据。

2.2 施工过程的参数识别

如各施工阶段中实际桥跨结构状态与理论预期吻合不理想，结合实际测试的材料参数变异，通过不断调整仿真分析计算参数，拟合桥跨结构实际状态，确定较为适合的计算参数，为后续施工控制提供合理的分析模型。

2.3施工过程的现场监测

对各施工阶段中的各种结构和环境参数（主墩垂直度、基础沉降、关键截面应力、主梁线形、轴向偏位、承台大体积混凝土水化热、主梁温度场等）进行测试，与仿真分析的预期结果进行比较，判断施工阶段桥梁状态与理论预期的符合程度。

2.4施工临时结构校核

施工中需要利用悬浇挂篮和现浇支架等大型施工临时结构，施工临时结构的受力安全性和使用中的可靠性是决定施工质量的重要因素，因此施工监控中需要对施工临时结构进行使用安全性和适用性的计算校核。

2.5 施工过程的立模控制；

通过仿真分析的正装和倒装分析，提供上部结构浇筑过程预拱度控制数据，形成施工时立模标高指令；针对实际施工的误差，进行误差反馈控制分析，修正后续立模标高，保证成桥线形符合要求。

3桥梁施工监控主要内容

工程实例：某桥梁为73m+135m+73m大跨度预应力混凝土连续刚构结构，主桥上部结构为变截面预应力混凝土连续刚构箱梁，主墩为双肢薄壁实心墩，桥台为重力式U型桥台，采用桩基础和扩大基础，下部桥墩采用现浇施工，主桥上部结构采用挂篮对称悬浇施工。为保障该施工段的施工质量和安全，对其施工过程实行监控。

3.1主梁温度场监测

对大跨度预应力混凝土桥梁，日照温差可能引起主梁及主墩结构产生温度梯度应力，导致结构的变形不协调，可能致使温度裂缝的产生。因此需在主墩及主梁结构的关键截面布置温度传感器监测结构的内部温度及应力。

3.2承台水化热监测

桥梁承台结构均为大体积混凝土，浇筑过程中由于混凝土水化热将大量放热，混凝土表面与内部温差较大，产生的温度应力将可能导致温度裂缝的产生，对承台的防水性能、承载能力及耐久性产生不良影响，因此需进行温度监测，防止水化热产生的温度应力导致裂缝产生。承台水化热温度测点主要沿承台轴线分层布置，覆盖承台内部及表面混凝土。

3.3主墩垂直度、轴向偏位及基础沉降监测

为保证下部结构施工过程中主墩垂直度、轴向偏位及基础沉降满足设计要求，在施工前需对主墩垂直度及基础沉降等进行计算分析及预测，施工过程中在承台表面及主墩节段布置变形测点，根据施工进度进行监测。

3.4主梁线形监测

主梁线形是大跨度预应力混凝土连续刚构桥施工监控的主要控制内容。主梁线形测点主要在底板及顶板（包括轴线偏位测点）对称布置，在主梁立模、混凝土浇筑前后及预应力张拉后的工况进行监测，测定主梁线形的变化情况，确保各工况下的主梁线形满足设计及规范要求。

3.5参数误差分析和识别

误差分析是大跨度预应力混凝土桥梁施工监控主要调控手段及难点。通过对施工过程中可能产生的各类误差进行识别，调整有限元计算模型，得到在当前情况下的线形、应力理论数值，并结合现场实测情况，达到预测分析调整的监控目的。桥梁施工监控中的误差主要有以下几点：

1.梁段自重误差

梁段混凝土超方导致的自重偏差是混凝土浇筑过程中难以克服的误差，需根据现场实际浇筑情况对有限元模型的节段自重进行调整，

得到精确的模型计算结果指导施工监控。

2.预应力束张拉力误差

在大跨度预应力混凝土桥梁施工监控的过程中，桥梁的预应力一旦控制不好，对桥梁结构安全会产生很大的危害，影响桥梁的使用寿命。因此，在施工过程中，加强桥梁的预应力控制就成为工程的关键因素。预应力钢束的张拉力损失主要由于徐变损失、管道摩阻力、温度损失、锚具损失、钢丝松弛等因素引起，另外张拉机具的读数误差也可能导致锚下有效预应力达不到设计要求。

3.混凝土收缩徐变

混凝土的收缩徐变目前尚无完善精准的理论来描述。这方面主要是根据经验和规范来确定，具有一定的误差。

4.施工荷载影响

桥面临时施工荷载也将对桥梁的线形及应力产生一定的影响，如施工设施、材料等在桥面的临时堆放，将引起悬臂浇筑过程中出现荷载不平衡的情况。

3.6预告主梁下阶段立模标高

在悬臂现浇施工前，利用有限分析软件准确计算各个施工阶段的挠度值和挠度累计值，利用正装迭代法获得成桥状态下主梁各梁段的累计位移，再根据规范要求考虑1/2静荷载的挠度即可得到各梁段施工的预拱度。

4结束语

综上所述，随着科学技术的发展与进步，我国桥梁施工技术也在不断取得突破，变得与时俱进，与此相适应的是，大跨度预应力混凝土桥梁施工技术也随着相关学科技术的发展而不断前进，桥梁施工监控技术也需要不断进步。通过对重要施工工况桥梁结构位移和应力应变实测值与理论值的比较，识别出设计参数误差量，以控制主墩及主梁各节段的标高、关键截面的应力为主，通过设计参数误差对桥梁变形和受力的影响分析，应用科学的优化方法进行优化调整，使成桥状态最大限度地接近理论预期的设计成桥状态，并保证桥梁结构在施工过程中受力安全。

参考文献：

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[2]于飞.大跨预应力混凝土连续梁桥施工控制研究[J].工程技术：全文版，2016（3）：00159-00159.

[3]童鑫甫.大跨度预应力混凝土桥梁施工监控技术的探讨[J].珠江水运，2017（9）：88-89.