懸臂澆筑混凝土連續梁橋施工監控技術分析

廖 忻 練水泉 俞 俊

(華南理工大學土木與交通學院，廣東 廣州 510000)

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懸臂澆筑混凝土連續梁橋施工監控技術分析

廖 忻 練水泉 俞 俊

(華南理工大學土木與交通學院，廣東 廣州 510000)

針對混凝土連續梁橋懸臂澆筑施工監控技術，對其監控內容及監控方法進行了系統的論述，介紹了影響監控質量的主要因素，確保成橋結構的安全以及線性符合使用要求。

混凝土連續梁橋，懸臂澆筑，施工監控

0 引言

對于大跨徑預應力梁橋，采用架設支架的施工方式是十分困難的，因此工程中更多的會采用懸臂澆筑的施工方式，其施工過程比較復雜，施工過程中要考慮的因素也相對較多，很容易出現橋梁結構的實際情況與設計設定的目標不一致，所以，在這個過程中需要對其進行多方面的監控，包括有各澆筑節段的高程、軸線以及節段內部應力，確保成橋的結構的安全以及線性符合使用要求。

1 懸臂澆筑連續梁橋施工監控內容

施工監控過程中，針對結構的安全和線性狀態分為三個監控指標，包括有橋梁各個節段的標高、各個工況下面結構的內部應力以及橋梁結構的穩定安全。

1.1 標高監控

橋梁的整個線性合理是結構安全的必要條件，是懸臂澆筑施工過程中最重要的部分，監控過程通常會下發預拱令，其中立模標高一般由設計標高、預拱度、掛籃變形以及調整值相加得到，通過對比立模、澆筑、張拉預應力、前移掛籃工況下面的澆筑節段的標高與理論設計標高來調整，能夠保證最終成橋的線性一方面滿足預拱度的要求，另一方面是橋梁形成的舒適的必要條件。

懸臂澆筑連續梁橋時，有很多的因素會影響標高的觀測，因此在考慮計算標高與實際標高的時候，允許存在一定的合理誤差，見表1。另外，對于澆筑后、張拉后、前移掛籃所測的標高，需要對其進行對比分析，與計算模型中的結果相比較，如果出現異常，要找到其原因，常見的因素有吊帶沒有錨緊、掛籃剛度不夠、鋼束張拉不完全、掛籃分離導致其變形值的改變等等。對于出現的問題采取的措施，如果誤差不大，可以通過調節下節段的標高來保證全橋線性的平順，可以分為一次或者兩次調整完成，防止標高突變；對于誤差較大的情況，可以考慮鑿掉重新澆筑。

表1 懸臂澆筑橋梁線性允許偏差 mm

1.2 應力監控

線性標高的監控是主要部分，是從整體上來反映橋梁各個方面的綜合情況，而應力監控是輔助的觀測橋梁結構內部應力的重要手段。應力的監控需要在澆筑節段中埋入鋼弦式傳感器來測量應變得到應力，因此一般選擇在比較重要的截面(跨中處，0號塊，1/4跨處)埋設傳感器，隨時測量各個工況的應力狀態，保證施工過程中橋梁的安全，也能及時反映問題，解決問題，達到對結構中跨、邊跨進行合龍的目標。

在埋設鋼弦式傳感器前需要對其進行穩定性的檢測，以保證埋設后得到的施工監控數據具有可靠性以及準確性。在埋設前讀取傳感器的初讀數，然后在懸臂體系發生任何改變的時候對其進行測讀，測讀選擇在清晨(溫度20 ℃左右)，以保證數據的穩定性。橋梁受力監控允許誤差見表2。

表2 懸臂澆筑橋梁受力允許偏差 %

1.3 穩定安全監控

在懸臂澆筑預應力連續梁橋時，施工過程中存在著很多因素影響著施工平臺的穩定安全，因此需要時刻注意施工有序安全的進行，這樣才能使施工順利的開展，首選要確保懸臂體系的自平衡，確保對稱澆筑混凝土節段、對稱張拉預應力和對稱前移掛籃等等；其次澆筑過程中一定按標準進行，確保人員的安全；然后施工參與人員要各盡其責，避免大的施工誤差，及時解決安全隱患；最后合龍的時候必須制定專用的合龍方案，確保嚴格執行。

2 懸臂澆筑連續梁橋施工監控基本方法

懸臂澆筑預應力混凝土連續梁橋的施工監控理論已經日益成熟，其發展過程可以分為開環、閉環和自適應三個發展過程。

2.1 開環控制

開環控制這種監控方法適合小跨徑的梁橋應用，這是因為其所受因素明確簡單，同時監控過程不需要考慮實際狀態的反饋信息，只需要按照既定的施工工藝進行控制即可。其具體的施工過程：首先，以理論模型計算得到全橋的計算預拱度，跨中處取最大預拱度值，橋墩處取零，按照2次或者1.8次拋物線獲得各個節段處的抬高值，然后按照施工順序依次施工即可，不需要根據反饋的信息來調整抬高值，全橋合龍后，保證結構的穩定性、強度、剛度以及線性滿足要求。

2.2 閉環控制

閉環控制這種監控方法可以在受力較為復雜梁橋中使用，結合MIDAS理論模型模擬和實際狀態反饋來不斷調整線性來進行監控。考慮橋梁恒載和1/2活載的組合工況得到計算預拱度值，但是實際施工當中會有各種因素影響使其實際情況與理論情況并不一致，一旦偏差過大且不及時處理，對于整個橋梁線性的平順將造成不可挽回的重大影響，因此在施工過程中，及時的檢測偏差，并反饋到控制系統，然后在下一節段施工中進行相應的調整，這樣可以避免出現線性偏差過大，內力不合理的狀態，解決掉可以出現的隱患。閉環控制就是依據最優性能原理，從當前節段澆筑、觀測偏差到反饋、偏差處理、下階段調整形成一個閉環。

2.3 自適應控制

自適應控制這種監控方法可以自行對參數進行判斷，然后進行預測，同時可以預先給出最佳的調整方案。在懸臂澆筑的過程中，立模、澆筑、張拉、前移掛籃是重復進行的工況，當某個環節出現偏差時，將可能引起體系偏差的參數進行識別判斷，然后把識別的結果應用到結構的研究過程當中，可以減少誤差，利用灰色理論以及卡爾曼濾波的理論方法進行參數的識別判斷預測，這樣可以使用的模擬模型能夠不斷趨近實際的施工過程。其基本原理見圖1。

3 施工監控的影響因素

在懸臂澆筑過程中，施工過程的監控存在數據少、影響因素多的特點。所以在可能的多數因素中找到主要因素、對控制系統進行參數判斷，及時進行線性的調整是整個施工監控的關鍵點所在。那么對于預應力連續梁橋來說，其主要引起線性誤差的因素包括：掛籃的變形、懸臂體系的剛度誤差、混凝土的澆筑偏差、預應力混凝土張拉偏差、混凝土收縮徐變影響以及臨時載荷的偏差。下面將介紹幾個主要因素：

1)掛籃變形：掛籃在整個施工過程中都使用，其受力和變形影響整個施工過程，將很大程度上影響全橋的線性。掛籃的制作與設計很難一致，一般都是現場焊接而成，因此使用前需要對其進行掛籃預壓實驗，得到其變形情況，在之后的節段澆筑當中其變形值會逐漸的變化，需要在監控過程中識別清楚，主動進行標高調整。2)結構剛度誤差：包括截面尺寸改變以及混凝土彈性模量的改變。懸臂澆筑采用外模一般是鋼制的，不易出現問題，但是內模一般為木模剛度可能不夠，變形容易發生，施工當中需要注意；混凝土彈性模量的改變會使得當前階段高程改變，同時會影響后面節段的高程，需要嚴格控制混凝土的加載齡期。3)混凝土澆筑誤差：混凝土在澆筑時常常會出現超方的現象，從而增大撓度，其原因主要包括脹模、混凝土容重誤差和澆筑時操作人員誤差。

4 結語

文章針對混凝土連續梁橋懸臂澆筑施工監控技術，從監控內容、監控方法以及監控的主要影響因素進行了系統的論述。監控內容方面，主要包括標高監控、應力監控和穩定安全監控等三個方面；監控方法方面，根據發展過程可以分為開環、閉環和自適應三個過程；影響因素方面，主要有掛籃變形、結構剛度誤差、混凝土澆筑誤差等。本文為混凝土連續梁橋的施工監控提供了參考依據。

[1]JTJ 041—2000，公路橋涵施工技術規范.

[2]徐躍良.數值分析.成都：西南交通大學出版社,2005.

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[4]李春林,朱永宏.大跨度橋梁施工控制影響因素.黑龍江交通科技,2007,30(6):77.

Analysis on construction monitoring technology of cantilever grouting continuous concrete beam bridge

Liao Xin Lian Shuiquan Yu Jun

(CollegeofCivil&Traffic,SouthChinaUniversityofTechnology,Guangzhou510000,China)

In light of construction monitoring technology of cantilever grouting continuous concrete beam bridge, the paper discusses its monitoring contents and monitoring methods, and introduces major factors influencing monitoring quality, so as to guarantee bridge structure safety and linear demands as well.

continuous concrete beam bridge, cantilever grouting, construction monitoring

1009-6825(2015)18-0170-02

2015-04-15

廖 忻(1989- )，男，在讀碩士; 練水泉(1989- )，男，在讀碩士； 俞 俊(1988- )，男，在讀碩士

U445

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