大跨度預應力混凝土橋梁施工控制技術的研究

包欣玥

摘 要：大跨度橋梁施工能夠使橋的內力與線形盡可能地符合設計要求。在具體的施工過程中，對大跨度橋梁施工精度控制的影響因素有很多，溫度就是一個重要因素。本文將從橋梁結構的基本理論出發，對大跨度預應力混凝土橋梁施工控制技術進行分析和探究，希望對大跨度預應力混凝土橋梁施工提供一些幫助。

關鍵詞：大跨度預應力；混凝土；橋梁施工

引言

隨著社會經濟的快速發展與建筑水平的不斷提高，路橋建設得到了飛速發展。但交通荷載與流量的逐漸提高、自然因素對橋梁造成的不可預知破壞，都在很大程度上降低了橋梁的安全性。因此，要想使大跨度預應力混凝土橋梁的安全性增加，使用科學、合理地技術來進行施工控制是十分必要的。

一、混凝土橋梁結構的計算方法

混凝土橋梁結構一般用有限元素法對每個階段施工情況下對應截面的位移和應力加以計算和分析，用來當做施工控制及監測的根據。當前混凝土橋梁結構的計算方法主要有無應力狀態計算法、倒裝分析法和正裝分析法等。正裝分析法可以很好地模擬混凝土橋梁結構施工的實際歷程，獲取混凝土橋梁結構在不同施工階段的受力與位移狀態，還可以很好地考慮橋梁結構非線性問題與混凝土徐變、收縮等一系列問題。大跨度預應力混凝土橋梁進行施工時應事先進行正裝計算。施工預拱度需要根據混凝土橋梁結構施工時實際的加載順序逆過程對橋梁結構行為加以確定和計算。必須根據倒裝計算得到的混凝土橋梁結構每個階段中間狀態進行施工指導，才可以使混凝土橋梁成橋的狀態達到設計標準。

進行有限元分析的過程中，應以其機構特點為依據建模。通常來講，大跨度預應力混凝土橋梁應依據平面梁單元來分析。在分析計算軟件的選取方面，需要考慮工程在應用時的便利性，選取在建筑行業有一定信譽的正版有限元計算分析軟件來計算和分析，從而實現較好的施工前后處理[1]。結構載荷主要包含人員與設備的重量、掛籃鋼筋及自重、混凝土自重等，而且需要對二期恒載重力、風荷載、溫度荷載、預應力索張拉力及結構形成過車的相關荷載進行考慮。這些因素可以引發橋梁結構的附加應力與變形。通常來說，倒裝計算結果是預拱度控制的根據，正裝計算結果是應力監測的根據。

二、橋梁主梁的線形測量

（一）設立基準點與墩頂測量

通過大橋兩邊的大地來控制網點，采取后方交匯法，使用全站儀來對墩頂測點三維坐標進行測量，把墩頂標高值來當做橋梁主梁水準基點。各個墩頂都需要設立一個軸線基準點與一個水平基準點，使用紅色標識標注出來，并且每隔30天都需要聯測一次。

（二）測量主梁頂面高程、軸線及主梁撓度

在各個節段的懸臂端梁頂需設置一個軸線點與二到四個標高觀測點。使用鋼板或是短鋼筋對測點進行預埋，使用紅色油漆標注相應編號。使用水準儀來測量標高，依據每個階段施工的順序，各節段根據掛籃前移后、張拉后、澆筑混凝土后這三種工況獨立測量橋梁的主梁撓度并相互校核。使用鋼尺及全站儀來測量軸線，運用視準法和測小角法測量前端偏位。在視準的過程中，應把軸線后視點牽引到過渡墩附近，通過遠點來對近距離點進行控制。測量主梁頂面的混凝土高程時，相同截面需要測二到四個點，依據橫坡情況求得平均值，從而獲取主梁頂面高程值[2]。不同工況下根據給定立模標高的高程值與觀測獲得的主梁反拱變化值也能能獲得主梁頂面高程值，兩者加以對比后能夠對施工質量進行檢驗。

（三）測量主梁立模的標高

通常來講，頂板底模板需要選取6個特征位置，底板底模板需要選取3個特征位置相對合理。立模標高測量時應使用精密水準儀，測量過程中需要避免在溫差大的時段進行測量、施工單位測量完成后，監督單位需要再次測量施工每個節段立模的標高，并進行不定期地抽測工作。

（四）測量橋梁結構的幾何形狀

測量橋梁結構的幾何形狀應包含主梁施工節段長度、主梁截面高度、上下底板厚底、腹板厚度及主梁上下表面寬度等，同時監督單位應定期進行抽查和測量。

三、線性控制的技術原理

（一）預拱度控制技術

通過對有限元進行倒向分析，以實測信息為依據，預測和調整預拱度的計算，可以確定更好的預拱度。誤差調整法包含最小二乘法、灰色系統、卡爾曼濾波法等，這些調整方法都對混凝土橋梁的施工控制起到一定的幫助作用。隨著遺傳算法與人工神經網絡等各類智能方法在國外的廣泛應用和發展，國內也逐漸對這些智能方法開展了推廣工作。在主梁預拱度預測時運用智能方法，不但能彌補灰色理論輸入參數較為單一的弊端，還能對卡爾曼濾波法只考慮輸出和輸入線性關系的缺點進行改進，建立相應的輸出與輸入間非線性、多參數的一種映射關系。

（二）預拱度控制指令

作為主梁線性控制最主要的參數，預拱度對邊跨與主跨的合攏起到決定性作用，是合理分布應力的關鍵一環。預拱度控制指令通常是監督單位設計方案，設代組審核和計算，由橋梁監督工程師簽字之后才可以進行施工。施工預拱度控制指令不但應確保一定的科學性和合理性，還應確保一定的及時性和連續性。

四、主梁結構的應力及應變測量

（一）選取控制界面

對于連續鋼構梁橋、T型梁橋和連續梁橋來說，主梁每個截面的應力會根據不同工況而不斷變化。在懸澆時，應根據靜定結構對截面進行控制，懸澆后轉換結構體系，這時需要根據超靜定結構來對截面進行控制，由于受二期恒載所影響，對截面的控制應選取合攏段、0#塊根部等部位。通過在界面里安放相應傳感元件，可以實現施工控制與應力測試的目的。在各個截面里，應根據不同形狀的截面決定傳感元件安放的位置與數量。

（二）選取布點時間

在主梁鋼筋設置完成后、混凝土澆筑前，需要將傳感元件預埋在控制斷面中，并對其進行一定的防護工作。對預應力混凝土橋梁來說，需要控制和測試橋梁結構的縱向應力。在布點過程中，傳感元件需要沿著橋梁的樁號或里程進行設置，將主梁縱向鋼筋上下緣用鐵絲進行捆扎。

（三）測試傳感元件的原理及方法

對傳感元件進行測試的方法有很多，以鋼弦應變計的測試效果最佳。鋼弦傳感器頻率和應變之間的關系一般是作為折線圖與標定表的形式給出，通過二次曲線與三次曲線實現最小二乘的擬合，從而獲取更好的數學表達式[3]。鋼弦傳感器埋到混凝土里后，軸向受力產生形變，自振頻率出現相應變化，在電磁脈沖的作用下有小幅振動現象，混凝土變形與鋼弦兩支點之間的弦長相互協調。主梁懸澆在施工時，對應變讀數的頻度需要根據掛籃前移、預應力索張拉前后、溫度變化及混凝土澆筑前后等工序進行相應的跟蹤測量。另外，由于應變測試中包含一定的非混凝土應變因素，混凝土應力在計算過程中需要進行相應消除或修正工作，這些應變因素表現為溫度、徐變、漂移、初值設定等諸多方面，在應變測試時需要注意。

五、結語

總而言之，當前大跨度預應力混凝土橋梁施工還有許多問題沒有具體的解決方法。在此之前，應進行必要的經驗積累。隨著工程發展需求的擴大，這項測試工作得到了積極開展，在這一背景下，應不斷進行探索試驗、總結分析、努力實踐，從而使混凝土橋梁施工控制技術及應力測試的工作得以進一步完善。

參考文獻：

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[3]洪英，蔣玲，蔡曉飛.基于橋梁崗位的高職本科橋梁類課程體系構建——以交通工程（道路橋梁工程技術方向）專業為例[J].河北職業教育，2018，2（01）：62-65.