大跨徑連續剛構橋梁施工控制探討

王建飛 哈爾濱開博科技有限公司

1 連續剛構橋梁的特點

連續剛構橋梁是集剛構橋和連續橋的受力特點于一體，主要包括以下幾點。（1）雖然連續剛構橋和連續梁之間具有相同的性能，但由于連續剛構橋具有墩梁固結體系，因此在墩頂區域的主梁所受荷載負彎矩較小。（2）在墩高增加的過程中，薄壁橋墩無法對上部梁體進行固定，其作用會逐漸向柔性墩轉變，與此同時，梁體內的軸力和薄壁墩底的彎矩也會隨之降低。當連續剛構橋墩高小且跨徑大時，由于溫度變化會導致混凝土收縮等問題，從而使墩頂水平位移增大，為了對水平位移所產生的彎矩進行控制，應使用雙薄壁墩進行施工，使連續梁的優點得到最大程度的發揮。（3）使用墩梁固接的方式可以有效地節約施工成本。（4）連續剛構橋可以使受力性能得到有效的改善。

2 工程概況

某橋梁長度為333.48m。采用Ⅱ級雙車道進行建造，設計時速為40km/h。改大橋上部為預應力混凝土連續剛構，長度為66m+120m+66m，采用單箱單室箱形結構對梁體進行施工，其結構為C40預制箱梁（2×20m）+C50懸澆剛構箱梁（66m+120m+66m）+C40預制箱梁（2×20m）。下部橋臺為重力式，采用鉆孔灌注樁基礎，主橋是薄壁空心墩，引橋是雙柱式橋墩。將厚度為1m的橫隔板設置在空心薄壁墩的墩頂為止，并將厚度為1.5m的端橫隔板設置在梁端處，主橋的3#～4#墩采用現澆施工，形狀為T形對稱分布，除了對0號和1號梁段使用搭設托架形式進行澆筑，其他梁段則使用掛籃形式進行澆筑，全橋箱梁所使用的混凝土總量為3603.7m3，強度為C50。

3 對大跨度連續剛構橋梁進行施工控制主要理論和方法

3.1 施工監控過程中的原則

（1）對指令執行原則進行控制，并對允許誤差實施控制，主要有以下幾點：①在立模的過程中，應選擇溫度相對穩定的時間段（通常為日出前）；②應將立模的標高誤差控制在5mm之內。（2）對局部線形進行控制的主要原則：相鄰節段之間的相對標高應控制在0.3%之內。（3）對成橋后的主梁和已經澆筑完成的梁段誤差進行控制：其標高誤差應在20mm內。（4）對主梁重量進行控制：以施工規程為基礎，對主梁橫截面的誤差實施控制。（5）對其他精度進行控制：①對主梁軸線進行控制：主梁中線水平方向誤差應控制在10mm內；②橋面平整度的誤差應小于8mm。

3.2 施工控制的主要內容

在對橋梁進行施工控制時，其主要任務是對施工過程進行控制，以保障各項施工參數符合施工安全要求，主要內容如下。

（1）對線性進行控制。在對橋梁進行施工時，會出現撓曲變形，從而出現線性不符合要求或橋梁無法合攏等問題，因此施工人員應對橋梁線性實施控制。當前對橋梁線性進行控制的主要標準有：成橋后線性偏差應在±50mm以內，合攏高程偏差應在-20mm～50mm之間。通過線性控制可以使成橋后的效果得到有效的控制，因此施工單位對差錯進行及時的修正。

（2）對應力進行控制。在對橋梁應力進行控制的過程中，通常需要對截面進行控制。施工人員應使用預埋件對結構的實際應力進行測試，若其誤差不符合要求，則需對其實施調控，相對于線性控制，應力控制更加重要，一旦出現問題，會嚴重影響到結構的承載力。在對應力實施控制的過程中，需要對溫度應力、預加應力、施工荷載應力以及自重應力等進行控制。

（3）對穩定性進行控制。橋梁的安全性與其穩定性息息相關，施工人員除了需要對橋梁線性和應力進行控制，還需要對構件穩定性進行嚴格管理。在對穩定性進行控制時，施工人員應以線性和應力情況為依據，對穩定性實施計算和分析，使其滿足設計要求。

（4）對安全進行控制。在對橋梁進行施工控制時，安全控制是重中之重，為了保障施工順利完成，施工人員應對施工安全進行嚴格控制。

3.3 施工控制的主要方法

（1）事后調控。在橋梁施工時，如果存在施工與設計不相符的情況，施工單位應對其進行及時的修正和調整，使結構滿足設計標準。該種控制方式缺乏靈活性，通常應用于線性和內力可控的工程，其只能作為一種補救手段。

（2）預測控制。在對大跨度剛構橋進行施工時，預測控制是最主要的方式，該種方式需要總結大量案例，對橋梁結構可能會出現的問題進行分析，并對整體控制目標進行確定，從而達到控制施工的目的，使施工可以符合預期。由于外界因素的影響，會使施工出現偏差，通過對結果進行預測，可以充分考慮各因素的影響，使施工目標符合預期。該種控制方式靈活性較強，在當前橋梁控制中應用較為廣泛。

（3）自適應控制。在對橋梁施工實施控制過程中，雖然施工控制系統的部分設計參數與實際不相符，但是在對橋梁后期進行施工過程中，通過對參數進行估計、對系統進行識別，可以使各項參數完成修正，最終所得到的輸出結果與實際一致，從而達到提高結果控制效果的目的。通過對自適應控制方法進行分析可知，該種方法并不是后期進行調整，而是對系統誤差進行控制，使各類問題從根本上得到控制，從而使施工操作更加精準。

（4）最大寬容度控制。對于大跨度連續剛構橋而言，由于其施工過程中參與的專業較多，其誤差不能得到完全排除，也就是說其施工過程中的誤差是不可避免的。因此施工單位為了使施工符合設計目標，其只需對誤差進行控制，使其符合規范，為主梁結構內力和標高設置誤差容許值，也就是最大寬容度。相較于其余控制方式，在實際應用中，該種方式較為便捷，可以對整個監測過程進行控制，通過設置最大寬容度，不但可以對施工質量進行控制，還可以使施工難度進一步降低，達到提高施工效率的目的。

4 對橋梁進行施工控制

在橋梁施工過程中，為了對其進行模擬，可以借助MIDAS分析軟件，并對有限元進行建立。某橋梁共有266個節點、260個大單元。其中可以將樁基和橋梁分成201260個小單元，主梁分成1200個小單元。圖1為主橋的整體模型。表1為橋梁模型單元的主要情況。

圖1主橋整體有限元模型

表1 橋梁模型單元

4.1 對主梁高程進行施工監控

在對主梁實施澆筑過程中，由于高程的準確性與橋梁合龍息息相關，因此高程控制具有至關重要的作用。在對高程進行控制時，橋梁的幾何尺寸控制具有重要作用，施工人員應對尺寸進行嚴格控制。在對橋梁進行澆筑時，應滿足如下要求：梁頂面高度應控制在±30mm范圍內；撓度偏差應控制在±20mm的范圍內；梁中軸線偏差應控制在±10mm的范圍內。表2為橋梁測點的主要布置圖。

表2 橋梁測點布置表

在對主梁的懸臂拼裝階段進行監控時，監控成果是否正確控制將直接決定施工控制結果，因此施工人員需要先對橋段的測點進行確定，并得到相應的高程值。通過對比理論值和實測值可以得到如下結果：與理論值相比，各測點的實際值誤差滿足設計要求。

4.2 對主梁合攏階段進行監控

在對主梁合攏進行施工時，應先進行邊跨合攏，再進行次邊跨合攏施工，最后再實施中跨合攏施工。在對合攏段進行澆筑時，施工人員應對其高程實施測量，并完成理論值與實際值的對比和分析。通過對比可知，與理論值相比，各測點的實際值誤差滿足設計要求。

4.3 對主梁成橋進行監控

（1）在中跨合攏完成后對主梁高程實施監控過程中，施工人員應先對全橋進行測量，并對檢查結果進行分析。

（2）在橋面鋪裝后，施工人員應對主梁高程進行監控，主要步驟為：先對橋實施鋪裝，并對其進行測量，與理論值對比后可知其最大偏差值為2.1cm，滿足設計要求。與此同時，橋面鋪裝后，其線性較為流暢，符合施工要求。

4.4 誤差分析

（1）溫度影響：由于外界溫度的變化，會使橋梁結構出現變化，從而導致測量誤差。

（2）沒有對標高測量基準點進行校核。在施工時，由于自重荷載的影響，會使橋梁下沉，影響基準點的值，因此施工人員應每隔一段時間校核一次基準點。

（3）掛籃發生非彈性變形。在掛籃移動過程中，經常會出現卡死等問題，使掛籃出現非彈性變形，最終導致標高出現誤差。

（4）測量及立模誤差等問題。

5 結束語

在對大跨度剛構橋進行施工過程中，為了提高施工精準度，應對其進行監控。本文以某工程為依據，對其實施分析：為了提高對橋梁結構的計算準確性，施工單位可借助軟件建立模型；橋梁鋪裝后通過監控和分析可知，其誤差最大值為2.1cm，滿足設計要求。與此同時，施工單位還應綜合考慮收縮和溫度徐變、彈性模量等問題，使大跨徑橋梁得以進一步發展。