連續梁橋施工監控

摘 要：某橋主跨為（48+80+48）m預應力混凝土連續梁，懸臂法掛藍施工，在施工中線性及應力對橋梁影響巨大。文章對連續梁施工過程監控進行總結分析，為今后的類似工程施工提供指導作用。

關鍵詞：連續梁；監控；基本理論

1 工程概況

新建地方鐵路張禮至臺頭線海子溝大橋（48+80+48）m預應力混凝土連續梁橋主橋位于直線段，線路縱坡15.0‰。梁段按施工順序共劃分為12種梁段。兩中支點橋墩上為0號段，與墩頂臨時支座固結，形成臨時T構。該梁長8m，1～3號梁段長3.0m，4～7號梁段長3.5m，8～10號梁段長4.0m，11號梁段為合攏段，梁段長2m，12號梁段為邊支點現澆段，梁段長7.75m。其中采用掛藍施工的最重梁段為2號梁段，重約87.25t。梁體設計為縱、豎雙向預應力體系，縱向按全預應力構件設計。縱向預應力采用鋼絞線，豎向采用PSB830預應力混凝土用螺紋鋼筋。

2 施工監控的意義和目的

對該橋連續梁部分進行施工監控的目的就是確保施工過程中結構的可靠度和安全性，保證橋梁成橋橋面線形及受力狀態符合設計要求，主要控制內容為：主梁線形、受力。

3 施工監控的原則和方法

從梁的變形和內應力兩個方面著手予以控制，做好此項橋梁工程施工監控工作。首先，在變形控制方面，要認真做好梁的豎向撓度控制工作，確保梁各部分的豎向撓度符合設計要求。在監控過程中，一旦發現豎向撓度超出允許范圍較大時，要立即展開分析，找出偏差產生原因，針對性地提出解決方案，確保后續施工精度達到要求標準。其次，在內力控制方面，要控制好施工全過程及完工后主梁所受應力，特別要控制好合攏階段的主梁應力，避免應力過大導致的主梁損壞等安全質量事故發生。

本工程采用懸臂法進行梁部結構施工。該法為自架施工法，自我調整功能較差。施工過程中，已經完工的懸臂部分結構固定，一旦發生問題難以調整。因此，結合主梁結構和施工要求，本項工程采用預測控制法進行施工監控。

采用預測監控法進行施工監控，要以對橋梁結構狀態各類影響因素的全面了解和把握為基礎條件，結合工程建設目標，預測工程施工過程中各階段的發展情況，再依次作出相應調整，以此保障工程進展符合設計要求。在實際工作中，預測的情況往往與實際有所不同，這因素要納入后續施工的預測范圍內。預測、調整實施，再預測，如此反復，在保證工程質量的前提下推動工程向前發展，直至竣工。

4 工程監控體系說明

橋梁施工是項系統工程，影響因素眾多。為保障施工監控切實發揮應有作用，需采用系統論的方法予以管理，建立健全施工監控體系。具體情況詳見圖1。

5 施工控制基本理論

梁體線性和應力情況是海子溝大橋（48+80+48）m連續梁橋工程的關鍵性影響因素，要予以高度重視，重點監控。基于施工影響波動較大的實際情況，在線形控制方面采用自適應控制法較為適合。在結構參數調整、預測方面可使用最小二乘法。

5.1 連續梁橋施工控制的特點

由于懸臂施工時靜定結構的特點，只要在合攏階段沒有受到計劃外的壓力影響，連續梁橋建成后就能保持較為理想的內應力狀態，所以施工階段監控的內容主要是對主梁線形的控制。在施工過程中，如果已經施工好的部份存在缺陷，只能通過張拉預備預應力束的方法予以糾正、調整。該方法作用效果不明顯，且影響梁體受力情況。由于這個原因，已完工部分梁體線形一旦出現誤差就幾乎無法消除，只能通過在后續部分的施工中立模標高進行針對性調整加以改善。如果誤差較大，那么這個調整往往要持續幾個梁段才能達到目標。

從上面的討論我們可以看到，懸臂澆筑梁已完工部分的誤差不能實現自我糾正，且對后續施工梁段立模標高沒有影響。后續施工梁段立模標高僅是正裝模擬計算的結果。所以，連續梁施工不能通過控制量反饋法進行監控，也就是自適應施工控制原理圖（如圖2）中的下半環無法成立，必須通過參數估計及對計算模型的修正實施監控，也就是圖2中的上半部分。實際施工中，要從施工具體條件出發，建立計算模型，從而得出預報標高進行施工。

5.2 自適應施工控制系統

科學完善的計算模型是預應力混凝土連續梁橋順利施工建設的基礎。有限元計算模型中混凝土的彈性模量、材料的比重、徐變系數等計算參數數值是否精確，是否與實際情況相符合，直接影響到梁橋施工過程中梁體的受力狀態。計算模型參數取值誤差越大，梁體受力狀況也越偏離設計目標。要保障施工控制調整量的精度，需要不斷利用施工過程中實際測量到的結構反應對計算模型中各參數進行修正。這樣隨著工程的逐步進行，計算模型與實際結構經過磨合逐漸趨于一致，能夠較好地適應結構物理力學規律。通過在原有閉環反饋控制的基礎上，增設系統參數辨識環節，使得控制系統實現自適應功能。

對于參數辨識環節的自適應控制體系，一旦模型計算結果和實際受力情況不一致，通過參數辨識模塊計算出誤差對應的參數修正值，以此調整模型參數，使模型計算值符合施工實際測量值。在此基礎上，對工程各個施工階段的設計工況條件進行計算，以此指導施工。如此不斷重復，計算模型與施工實際情況越來越趨于一致，工程施工監控的質量也越來越高。

文章所述工程使用懸臂施工法，墩頂附近梁體結構剛性特征明顯，不會有較大的變形。在控制的初始階段，梁橋整體線形對參數誤差不敏感，有利于工程施工控制計算模型安全度過準確性不高的階段，實現自我完善，為后續施工控制打下堅實基礎。

6 施工控制實施流程

施工控制按照施工→量測→識別→修正→預告→施工的循環過程，其實質就是使施工按照預定的理想狀態順利推進。由于實際上不論是理論分析得到的理想狀態還是實際施工都存在誤差，所以，對本橋進行施工控制的核心任務就是對各種誤差進行分析、識別、調整，對結構未來狀態做出預測。

對于本橋，由于在梁段澆筑完成后，除張拉預備預應力索外，基本沒有調整的余地，而只能針對已有誤差在下一未澆筑梁段的立模標高上做出調整，所以，要保證本橋控制目標的實現，最根本的就是對立模標高做出盡可能準確的預測，依靠預測控制。

鑒于本橋已完成階段的不可控性以及施工中對線形誤差的糾正措施的有限性，控制誤差的發生就顯得極為重要，所以施工中采用自適應控制法對其進行控制。基本思路為當結構的實測狀態與模型計算結果不符時，通常將誤差輸入到參數辨別算法中去調整計算模型的參數，使模型的輸出結果與實測結果一致，得到修正的計算模型參數后，重新計算各施工階段的理想狀態，經過幾個階段的反復識別后，計算模型就基本與實際結構一致，從而對施工過程進行有效控制。

海子溝大橋（48+80+48）m連續梁橋自適應施工控制流程圖如圖3所示。

7 結束語

通過對該橋的整個施工過程監控分析，實時的給出施工參數，調整施工模板標高，最后橋梁合攏誤差為5mm，橋梁線性美觀，應力應變都在許可范圍內確保了施工過程中結構的可靠度和安全性。