預應力混凝土橋梁施工的測控技術應用芻議

彭孝安 朱小林

（四川路橋橋梁工程有限責任公司，成都 610071）

預應力混凝土橋梁施工的測控技術應用芻議

彭孝安 朱小林

（四川路橋橋梁工程有限責任公司，成都 610071）

我國道路交通建設發展迅速，其中尤以橋梁的建設發展更加引人注目。預應力混凝土橋梁如今已經成為了橋梁建設的常用模式，而施工測控又是預應力混凝土橋梁建設過程中的重點環節，是橋梁質量的有效保障手段。基于此，本文從預應力混凝土橋梁施工測控技術的基本概念入手，進一步分析測控技術在實際橋梁中的應用。

預應力混凝土橋梁；施工測控技術；應用

預應力混凝土橋梁在我國發展已經頗具規模，已經建成的南京長江二橋、三橋以及江陰大橋等都屬于預應力混凝土橋梁。預應力混凝土橋梁一般具有跨度大、結構復雜、施工工藝要求高等特點，在這些環節中存在許多測控技術的問題，值得深入探究。

一、預應力混凝土橋梁施工測控技術簡述

預應力混凝土橋梁就是在橋梁中的鋼筋和混凝土受到工作載荷之前，通過人工施加外力，以減小橋段內部混凝土結構所存在的拉應力。使之處于壓應力環境下，從而在受到工作載荷時，這部分壓應力可以與工作載荷產生的拉應力互相抵消。進而避免橋段混凝土結構過早裂縫，有效限制橋段混凝土的拉伸。

在預應力混凝土橋梁的建設過程中進行施工測控，對于整體工程進行有著重大意義。其一是橋梁建設施工中，設計過程較為復雜，施工環節多樣，在實際施工中往往難以達到設計要求。因此通過嚴格的測控控制，可以在最大程度上保證橋梁整體質量；第二，在橋梁建設完成投入使用的過程中，橋梁結構的可靠性與時效性等是關乎橋梁后期生命的重要性能，這些性能只有在施工環節進行施工測量控制，才能在施工環節逐步解決及問題，提升性能。

預應力混凝土橋梁施工測控主要可以從兩個方面進行。即準備階段的測控和施工階段的測控。準備階段的測控可以分為全面分析橋梁結構、科學運用線性控制技術和合理選擇橋梁形狀三步。施工階段的測控又可以分為管理控制施工人員、管理控制施工材料和管理控制施工現場三個步驟。概而言之，施工測控從橋梁建設的準備階段就應該形成，并且一直持續到橋梁建設工程結束，期間應該對施工的各個環節，包括設計、人力、物資、施工等多方面因素進行控制，如此才能有效保證橋梁的建設質量及施工進度。

二、預應力混凝土橋梁施工測控技術應用分析

（一）處理分析控制網數據

本文以蘇通長江大橋為例進行分析。處理分析控制數據網可以分為首級平面控制網布網精度分析、選擇投影帶及投影面和確定控制網數據處理權值等步驟。首級平面控制網的精度選擇對于不同的橋梁標準是不一樣的，蘇通長江大橋控制網精度為相鄰點位誤差不超過±5mm。點位誤差一般由字母M表示，計算公式為：，式中m1為最弱點位誤差，m2為加密點位誤差，m3為施工放樣誤差，m4為施工誤差。投影帶及投影面的選擇，對于不同的橋梁建設也存在一定的區別，一般情況下兩者引起長度變化要控制在10-2.5cm/km范圍內。假定地面實測到參考面的變形量為s1，則s1=-Hms/R，式中Hm為歸算邊超出參考面的平均高度，s是歸算邊長度，R是參考面的曲率半徑。根據該公式就可以計算出相應的投影邊形變量，以下為蘇通長江大橋投影邊形變量數據表。

表1.蘇通大橋投影邊形變量數據表

由數據表可以看出，s1的值與Hm存在正比關系，隨Hm值增大而增大。

確定控制網數據處理權值主要有中誤差比值法定權和Helmert方差定權兩種方法。中誤差比值法定權的基本公式為：V=BX-f，式中V為高差觀測值改正數，B為平差模型矩陣系數，X為未知參數，f為平差模型常數項。需要注意的是，單以一種方法確定的權值可能存在偏差，因此在實際中可以分別使用兩中方法定權，進而得出兩種方法的權值比，更正相應誤差。

（二）橋梁基礎施工測量技術應用分析

橋梁基礎施工測量主要包括了控制點加密方法及精度、鋼護筒定位監測數據處理以及鋼吊箱沉放過程測量控制等步驟。控制點加密方法較多，主要有角度前交法、邊長前交法、邊角前交法、邊角后交法及角度后交法等；鋼護筒是橋梁建設施工的重要環節，并且鋼護筒數量較多，直徑較大，很難測量其中心坐標。比如蘇通長江大橋的主墩中，平均打有160根鋼護筒，每根鋼護筒的直徑達到了2.8米。因此，在測量其中心坐標時，一般采用間接法來測量，即測定鋼護筒圓周上的點位，再計算中心坐標。鋼吊箱沉放由于受到作業環境以及鋼吊箱自身因素的影響，其定位與測量都比較困難。一般定位過程可以分為測量校核吊箱沉放和微調定位兩步。其精度分析一般以公式mp2=(D2mβ

2/ρ2)+mD

2來計算，該極坐標法測量圖如下。

要使極坐標法的測量精度較高，首先需要測量儀器具有較高精度，其次在測量中合理控制測量距離。

（三）梁段預制形態測控

梁段預制一般有長線法和短線法兩種模式，長線法起源較早，運用較多，相關工藝經驗累積豐富。而短線法發展較晚，工藝經驗累積尚淺，但是其成橋線形良好，質量精度都很高，現在應用比較普遍。

因此，這里主要分析短線法預制梁段的形態測控。預制節段的形態測量可以分為幾何控制過程、控制點及測量塔布置、局部坐標系統轉換和控制點測量等步驟。幾何控制過程主要是改變節段幾何尺寸，以調整水平或豎向線形，澆筑出具有精確尺寸的幾何線形節段。布置控制點是短線法預制梁段線形控制的主要措施，一般是精確放樣梁段上六個控制點，因此相應測量塔必須具有變形小、精度高以及無明顯沉降等熱點。下圖為測量塔布置示意圖。

圖2.預制場測量塔布置示意圖

局部坐標系統是短線法預制梁段為了方便放樣所采取的模式，坐標系統如下圖所示。

圖3.梁段坐標系統示意圖

圖中ΔX為橫軸增量，ΔY為縱軸增量，則相應的坐標系統轉換公式為X2=Δ X-KR(e)X1，Y2=ΔY-KR(e)Y1，式中R(e)為旋轉矩陣，K為尺度系數。

控制點測量主要包括平面位置測控和節點標高測控。平面位置測控主要是將觀測墩連線作為梁段縱軸線，當梁段上軸線控制點位于縱軸線上時，則可對梁段進行定位。節點標高主要是在固定端模上設定標高控制點，在對梁段各個節點進行精密水準測量。

結束語：

預應力混凝土橋梁具有橋型設計成熟、結構剛性好、整體配合優良等特點，是橋梁建設發展的未來方向。而施工測控對于預應力混凝土橋梁而言，可以精準有效地對橋梁施工中的重難點問題進行測量控制，以保證橋梁整體質量。

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1007-6344（2016）02-0214-01