預應力混凝土連續橋梁施工控制仿真分析

董彥方

（中鐵二十局集團第二工程有限公司北京　100036）

預應力混凝土連續橋梁施工控制仿真分析

董彥方

（中鐵二十局集團第二工程有限公司北京100036）

當前，對于跨度比較大的混凝土橋梁，主要使用自架設體系進行施工。受預應力、混凝土自重、溫度變化、橋面荷載等因素的影響，導致懸臂梁持續保持在一個變化的狀態下，為了保證橋梁的應力達到設計要求，需要準確的預測應力以及撓度變形，對施工過程中的各個階段進行仿真分析。基于此，本文對預應力混凝土連續橋梁施工仿真分析進行探討。

預應力混凝土；連續橋梁施工；控制；仿真分析

1　工程實例

某橋梁工程主橋總施工長度為255m，結構采用50m+2× 80m+50m的預應力混凝土連續梁結構，箱梁使用寬度為6m，頂面寬度為13m，箱梁根部梁的高度為4.8m，中跨和邊跨合攏段的高度為2m。橋梁施工平面布置圖如圖1所示。

圖1　主橋總體布置圖

2　建立仿真模型

2.1設計仿真計算模型

在仿真計算的過程中，要先將主橋簡化成平面結構，將橋梁離散成133個節點和132個梁單元，將十號墩簡化成固定鉸支座，八號支座、九號支座、十一號支座、十二號支座簡化成活動的鉸支座。按照仿真模型的節點劃分和單元劃分計算成橋結構。

2.2設計仿真分析的相關參數

一般情況下，為了保證橋梁結構的安全性，使用規范設計參數所計算得到的位移值、結構內力值均會比實際測量值大[1]。但在施工過程中，如果不考慮這方面因素，會導致誤差比較大，對橋梁內力的合理性以及橋后結構線性均會有比較大的影響。在設計仿真結構參數時，要保證實際值和取值盡量保持吻合，對于一些可以測定的、比較重要的參數可以直接采用試驗數值。對于無法準確測定的，則根據規范要求進行取值，并根據過去的施工經驗進行調整。該項目的設計參數如表1所示。

表1　

2.3確定施工階段立模標高

在進行主梁懸臂澆筑施工時，主梁線性的平順性和梁段立模的標高有比較大的關系，對設計有比較大的影響。在對立模標高進行確定時，如果考慮的因素和實際情況比較符合，則可以準確的得到控制，施工后橋面的線型也會比較好。相反如果和實際情況不符合，會使設計線型和橋面線型之間的誤差比較大[2]。由于立模標高并不代表橋梁建設完成后的實際標高，為了可以將施工過程中遇到的各種撓度抵消掉，需要設置預拱度。計算公式如下：

式中：Hi指的是i梁段施工過程中，立模的標準高度；Hiy指的是計算預拱度；H0指的是i梁段的設計標高；Hw指的是溫度修正值；Hg指的是掛籃變形值。利用該立模公式進行計算，具有方便、簡單、應用效果佳等優點。

3　橋梁施工控制

3.1控制應力的方法

本混凝土連續橋梁主要使用鋼弦計來對混凝土應力進行測試時，橋梁一共布置了98個應力計。結合橋梁結構的分析結果合理的確定測試元件布置截面。當預應力橋梁跨度比較大時，可以將橋梁L/4、L/2、主梁懸臂根部的截面作為主要的控制截面。與此同時，也可以適當對主拉應力比較大的截面面積進行增加。

3.2應力控制的最終結果

為了可以將實際施工情況準確的模擬出來，此次在對大橋施工進行監控時，對所有的施工環節都進行了監控，并結合數據的實際變化，對施工控制參數進行修改。在進行每一段的施工時，需要詳細對實際測得的應力數據進行分析，并根據理論分析結果，詳細的分析實際測量結果。該橋梁十號墩B1截面位置施工具體的分析結果如圖2所示。

圖2　十號墩B1截面位置施工結果

3.3控制施工標高

在對主梁標高進行控制時，觀測撓度是一個有效的控制措施。通常情況下，可以使用因瓦水準尺和精密水準儀對埋置在施工梁段的撓度進行周期性的監測。在對箱梁截面進行監測時，可以在各個梁段懸臂的前方、箱梁的截面處進行檢測。可以將測點布置在腹板承托上。使用比較粗的段鋼筋來進行測點的支座，并使用小塊鋼板或墩粗在其上端進行垂直焊接。為了降低頂板厚度產生變化后對標高造成的影響，需要固定好測點小段的位置。根據施工的工序流程，分別從掛籃前移就位、澆筑好混凝土后、張拉好預應力后三個階段進行觀測，分別對施工梁段上的各個監測點進行一次觀測。當標高出現變化時，即表示各個施工階段下，梁段撓度的具體變化情況。為了保證軸線位置和梁部線性位置可以達到要求，每次完成三～四個左右的梁段施工后，通測一次橋中軸線撓度。當同時進行幾個T構施工時，為了避免T構合攏無法對中的情況出現，要聯測橋梁中軸線。對于曲線上的梁橋或者比較寬的箱梁橋，需要控制好橫向方向的兩個測點，避免箱梁出現扭曲變形的情況。通常在每天太陽升起之前觀測立模和撓度的標高，以免因溫度影響觀測值。該橋合攏后十號墩實際測量標高為419.95m，設計標高值為419.92m，十一號墩設計標高為420.1m，實測標高為420.125m，達到了設計要求。

4　預應力混凝土橋梁施工控制仿真分析的注意事項

（1）在進行大跨徑預應力混凝土橋梁施工時，需要重點控制好撓度和對應力。

（2）在施工過程中，應力監測主要發揮安全、預警的作用，如果控制不達標，會嚴重橋梁質量，嚴重時還會誘發事故。所以，在進行監控時，要遵循懸臂梁施工的基本流程檢測控制截面應力。

（3）在施工時，不同施工階段的實際撓度值和主梁撓度理論分析值會出現一些誤差，為了防止誤差不斷的累計，導致主梁線形和設計值產生過大的誤差，要對理論值逐漸進行修正。

（4）對各個節段的立模標高進行確定時，需要根據溫度影響合理的進行修正，避免主梁線性和設計目標出現偏離。

5　結束語

綜上所述，通過使用仿真分析的方式對混凝土連續橋梁施工控制進行分析，立模公式簡單，實際誤差和理論標高之間的誤差值比較小，極大了提高了施工的便利性，進行合攏施工時，合攏段之間的誤差控制在5mm，在合攏的過程中，不用進行糾偏和壓重，城橋后橋面平順性更好，達到了設計要求。

[1]劉成龍，陳強，李振偉.溫度對懸澆施工橋梁長懸臂箱梁標高的影響及其對策[J].橋梁建設，2003（01）：39～42.

[2]蘇成，徐郁峰，鄧江.崖門大橋施工過程中溫度影響的分析、實測與補償[J].橋梁建設，2003（01）：19～22.

U445.57

A

1673-0038（2015）50-0227-02

2015-11-25

董彥方（1987-），男，陜西咸陽人，助理工程師，本科，從事施工技術工作。