連續梁橋懸臂施工控制方法分析

左　明，陳永權，何光友（.重慶市涪陵區交委質監站，重慶　408000；.重慶市涪陵高速公路建設投資有限公司，重慶　408000）

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連續梁橋懸臂施工控制方法分析

左明1，陳永權2，何光友2
（1.重慶市涪陵區交委質監站，重慶408000；2.重慶市涪陵高速公路建設投資有限公司，重慶408000）

本文全面地闡述了連續梁橋懸臂施工控制的目的和具體內容，系統的對施工控制的影響因素中的掛籃變形、構件尺寸、結構超重、混凝土收縮徐變、溫度變化因素、施工監測、彈性模量、預加應力做了總結分析，并提出了相應的預測控制法、自適應控制法、線形回歸分析法、最佳成橋狀態法、無應力狀態法等五種施工控制方法，保障橋梁的施工安全與工程質量，對工程實踐與理論提升都有一定的價值意義。

連續梁橋；懸臂；施工技術；徐變

隨著我們國家交通運輸事業的高速發展，預應力混凝土連續梁橋是橋梁建設中施工方法較多一種，其中以懸臂澆筑方法應用最為廣泛。懸臂澆筑施工法主要是以其充分利用到預應力混凝土能承受的負彎矩能力很強，最大限度提高梁橋跨越能力，且在工程施工期間不會影響到橋下水陸通航。但采用該方法定會給橋梁固有結構帶來比較復雜的內應力、位移變化以及施工和成橋中的各個階段受力體系的變化，影響施工，造成實際狀態和設計狀態相比（線形與受力）不能吻合；給工程質量和施工安全造成不利影響，因此需要通過橋梁施工控制來保證橋梁施工質量和安全，對施工狀態的調控來確保結構的安全性和線形要求。

1　施工控制的影響因素

連續梁橋懸臂施工是一種在已經建好的橋墩上面沿橋梁跨徑的方向進行對稱的、逐段的施工方法，為自架設施工。通過施工控制來使成橋主梁線形全部滿足設計要求，保證施工期間結構的安全性（如無裂縫、混凝土不壓壞等）。

1.1掛籃變形

在澆筑混凝土過程中，掛籃會發生變形，這包括縱向變形和橫向變形，也包括彈性變形和非彈性變形，掛籃非彈性變形對施工控制質量有較大影響，對于連續梁橋懸臂澆筑施工結構的控制起著重要的作用。在懸臂澆筑施工時，要合理確定梁段立模標高，這直接關系到主梁線形平順與否、是否與設計保持一致的關鍵問題。如果在確定梁段立模標高時符合規范，則橋面線形較為平順；如果確定梁段立模標高時不符合規范，則橋面線形與設計線形有較大偏差。一般來說，梁段立模標高為設計標高，分析計算得到的掛籃變形與拋高值之和，故確定掛籃變形是施工控制之中重要一部分。

1.2構件尺寸

施工中允許存在偏差，驗收中也允許存在符合規范的偏差，而這種偏差將導致結構截面的幾何特征、恒載與理論計算值存在偏差，影響內力分析結果，所以一般要求在節段施工完成后進行截面尺寸校核并進行誤差分析。

1.3結構超重

結構超重是影響施工控制的重要因素之一。結構節段實際的混凝土用量會因為各種外在的因素導致與理論設計的用量存在一定偏差，這種偏差是導致結構節段上恒載與設計計算值產生偏差，混凝土超重。

1.4混凝土收縮徐變

混凝土中結構物和內力會隨時間推移不斷持續變化，嚴重影響結構內力變形，因為大跨徑的連續梁橋在施工過程中混凝土會普遍加載的齡期短、不同階段各自齡期長短相差大等等固原引起，為了獲得真實客觀的數據一定要在施工控制過程中把握好混凝土的收縮。在建立結構模型之前要把眾多影響因素中的確定性的因素確定下來，比如說加載時間、永久荷載、臨時荷載……，選用很合理科學的計算模型建模。

1.5溫度變化因素

在施工過程中中，一定要特別注意溫度變化，因為它會影響到結構狀態，即結構物內應力和形變。施工溫度的變化類型主要以下三種：①季節性溫差；②晝夜性溫差；③日照長短溫差……通常情況下，季節性溫差變化不會影響到主梁標高；其對施工過程控制的影響不大，相對較小；倒是日照性溫差：因為是陽光強弱輻射不同所致，所以作用會很不均勻，有的強，有的弱，影響不成規律較為復雜。相反在原來預計控制狀態下，通常無法準確預知溫度隨時間的客觀變化，這就對施工提出了更高的要求，需要工程技術人員在盡可能在一定時段溫度變化不大情況下進行定位，控制在相對理想的狀態，便于排除溫度變化帶來的干擾。

1.6施工監測

橋梁施工過程控制中施工監測是最為基本措施之一。因為結構內應力和影響變形是比一般的要復雜些，外加施工過程中存在的各種不同因素，如測量儀器、環境、方法等等一系列因素，都會在施工監測中造成一定的誤差。在施工監測過程中務必要以施工信息為基礎，做參數識別與修正，確定好控制參數，預測并實時計算好施工控制，將實測值與預測值相對比，減小測量誤差，有利于施工控制。

1.7彈性模量

結構材料彈性模量和結構變形有直接關系，在施工過程中常出現混凝土彈性模量偏低，導致結構變形而不能正常使用的現象。由于混凝土彈性模量的取值對于結構的計算分析有非常重要的作用，但是施工現場很難做到混凝土彈性模量試驗試塊的受力與真實構件的受力相一致，一般導致試驗得到的混凝土彈性模量數值偏大。故施工過程中應在控制中修正彈性模量的取值大小。

1.8預加應力

預加應力是施工控制的重要結構參數，受到管道摩阻系數與張拉影響。雖然摩阻系數直接影響預應力損失，但管道摩阻系數的大小對預應力張拉引起梁體的標高變化影響很小。一般來說，連續梁橋一般同時張拉兩端，而在實際操作中，很難做到兩端同步張拉，故懸臂端預應力引起的結構變化一般與設計理論值不相同，需要施工時改進張拉工藝。由于管道摩阻系數與張拉的影響，施工控制中要對其取值變差做出合理估計。

2　施工控制方法

2.1預測控制法

該法是以施工目標為導向，全方位考慮到影響連續梁橋結構穩定狀態的各個因素，預測橋梁施工過程的任意一個施工組織階段，并與施工前后的狀態做比較，保證施工按設計方案順利進行。對比計算值與實際數值，擬定新的數模計算參數，使計算值符合實際目標不斷接近工程施工要求，反復驗算，直到施工狀態完全符合設計要求的安全穩定結構狀態。預測控制法廣義上基本適用于目前的所有橋梁。相對于部分既成結構狀態且具有不可調整性的一類橋梁施工控制須采用此法保證效果。

2.2自適應控制法

梁橋系統在一定程度有不確定性的系統非常適用于自適應控制方法。在模擬計算過程中，計算參數如果與實際梁橋狀態存在一定的差距的話，會使工況滿足不了設計要求。因為計算模型中參數存在一定的誤差，轉換在施工過程中就避免不了要產生新的誤差，因此這般狀態就必須重新調整狀態，勢必會大大地增加新的施工組織工序。這就要求施工一定要控制好誤差，因此控制誤差顯得極為重要，而要控制誤差的產生，必須分析結構計算參數取值與實際結構的差距，正確估計參數的實際值［3］。

2.3線形回歸分析法

施工過程中有的很多確定的和不確定的因素影響橋梁撓度，包括混凝土收縮徐變材料的物理及力學性能、施工荷載、施工精度、氣溫等，在理想狀態較之實際狀態的差異，由于這些因素的影響，將會使結構從開始的懸臂施工階段到后面的合龍及中間的各階段的誤差不斷累積增加。采用線性回歸分析的方法可以讓橋梁建成后在運營期間，橋面具有很好的縱面方向的線形，較小的撓度，且能保持住橋面的橫坡，同時提高行車過程的安全性以及舒適性。

線性回歸分析的方法是通過懸臂箱梁撓度和臂長，吊臂重量一元或二元處理線性回歸線性回歸的過程，總結建立撓度線性回歸的數學模型。它可以被用來分析撓度變化，也可以用來預測梁施工段的撓度。但它不能對溫度引起的偏差校正，并且需要更多的作業數據，在梁段少時所得到的曲線的精度難以保證。

2.4最佳成橋狀態法

這里指的最佳成橋狀態是對于連續梁橋懸臂施工，當內應力所致誤差和主梁撓度在規定所限范圍內時的狀態施工法。實現最佳成橋狀態的關鍵在于最佳施工階段，采用懸臂施工的成橋狀態需要通過許多施工階段才能實現，故每一施工階段的結構狀態必須達到相應設計要求，才能使成橋狀態達到最佳，，施工控制的終極目標是最佳成橋狀態。由于此種方法并沒有預測功能，其應用受到限制。

2.5無應力狀態法

在連續梁橋結構施工過程中或成橋后，不管加載如何，結構溫度的任意變化、如何位移，各構件或單元的無應力長度和無應力曲率恒定不變。而當結構構件單元的最終無應力長度和無應力曲率一定時，則最終的內力狀態和位移狀態與結構形成過程無關。我們用構件或單元的無應力長度和曲率這一個抽象的控制量將橋梁結構安裝的中間狀態和成橋狀態之間聯系起來對橋梁結構進行分析的方法就叫無應力狀態法。然而在實際施工安裝過程中，施工肯定多少存在誤差，設計同樣在一定程度上也有誤差等因素影響，使得還原后的線形以及內力與理想設計目標有差距，甚至隨著誤差的積累，結構狀態有可能與設計成橋狀態有較大差異，另外，這樣的方法跟前一種相比也沒有預測功能。

3　結語

通過以上對連續梁橋懸臂施工控制的目的和內容的論述，影響梁橋懸臂施工控制的主要因素有掛籃變形、結構尺寸、結構件超重、混凝土收縮徐變以及溫度變化加上施工監測、彈性模量、預加應力等方面，目前我國橋梁界對橋梁連續梁橋懸臂施工方法控制有許多工程實踐，各采用的控制方法也多種多樣；筆者對類似施工控制方法做系統歸納對比，對橋梁建設有重要工程應用價值。

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左 明（1963-），男，副高級工程師，1999年畢業于重慶建筑大學，土木工程專業，從事公路水運工程建設質量安全監督工作。

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2016-4-10