大跨度橋梁的施工控制研究

文 / 貴州省荔波縣交通運輸局 余松祿

引言

如今，我國大跨度橋梁數量越來越多，但大跨度橋梁施工難度較大，容易產生質量或安全問題，這就需要在施工中切實加強施工控制，根據橋梁工程實際情況，明確施工控制的要點和方法，以保證大跨度橋梁的施工質量。

施工控制意義

目前的大跨度橋梁不僅結構復雜，而且功能日益完善，施工時由于受到一系列不利因素的直接或間接影響，施工與成橋后結構實際狀態和預期目標之間往往會發生很大偏差，情況較為嚴重時，還可能導致橋梁某些構件產生極大的變形，威脅橋梁安全。

施工控制是指在橋梁施工中引入現場測試方法與計算分析方法，同時根據具體的施工過程構建一套完善的控制系統，由此完成狀態監測及評估。

施工控制的主要目的在于通過對大跨度橋梁施工過程的監控監測和計算預測，確定成橋后整體外觀與內力能否達到設計要求；另外，采用監控計算和詳細分析的方法還能有效提高施工精度，實現對施工順序的優化，確保施工得以順利完成。基于此，施工控制除了是保證橋梁工程質量的重要措施，還有保證施工安全的作用。

施工控制內容

橋梁施工控制的主要任務是控制橋梁整個施工過程，使橋梁施工過程中的結構內力及變形均能處在可控范圍內，保證成橋后所有指標均滿足設計要求。

雖然不同橋梁其施工控制內容不盡相同，但均包含下列幾方面：

其一，幾何控制。大跨度橋梁施工中其結構可能發生變形，而且變形還會受到很多因素直接或間接影響，導致施工中結構所處位置和預期目標之間發生偏離，影響橋梁合龍，或成橋后的外觀尺寸與設計不符。在施工控制工作中，需要根據規范允許誤差來控制，如果超出規范允許范圍則應分析其產生原因，并采取針對性措施加以處理。

其二，應力控制。大跨度橋梁在施工中與成橋后的實際受力情況能否滿足設計要求是橋梁施工控制必須把控的關鍵問題之一。通常采用對關鍵斷面進行應力監測，然后用監測結果和計算結果之間進行校核，根據校核結果對施工方案進行調整完善。重點是對頂推力、預應力和索力進行控制，以保證結構處在安全狀態。施工中掛籃和支架等大型臨時設施會直接影響到施工安全，同樣要引起施工人員的高度關注。

其三，穩定控制。大跨度橋梁結構是否穩定決定了其是否安全，它和強度具有同等意義。世界范圍內有很多橋梁在建設中都是因為失穩產生破壞出現事故的。在橋梁施工中除了要對結構變形與應力進行嚴格控制，還要控制不同施工階段的構件及結構穩定性。一般主要采用穩定性分析和計算的方法，確定結構穩定安全系數，同時結合結構自身變形及應力狀況對整個系統的穩定性進行綜合評定，最后根據綜合評定結果予以針對性控制。

其四，影響因素分析。很多因素都會給大跨度橋梁實際監控測試結果造成影響，為了對控制性參數予以準確、及時且有效的反饋，需深入分析所有關鍵性因素，以確保測試結果精準真實有效。

施工控制方法

對施工控制而言，施工控制方法作為核心問題，主要解決實際狀態和理想狀態存在的偏差。在橋梁施工中可采用的施工控制方法有很多，具體來說可以分成以下幾類：第一，事后控制類；第二，預測控制類；第三，自適應控制類；第四，最大寬容度類。為了使施工控制達到理想效果，使偏差達到最小，應采用合理可行的控制理論，并充分考慮不同偏差可能對大跨度橋梁造成的影響。

施工控制方法應具備以下幾方面功能：其一，對計算模型進行校正，將設計參數誤差可能造成的影響降至最低；其二，采用濾波的方法確定結構所處真實狀態，同時對未來進行預測；其三，對施工誤差與其它已經存在的偏差進行調節。

值得一提的是，目前我國已經開發出自校正調節法，它將預測控制與自適應控制兩類方法具有的優勢特點融合到一起，能實現將施工偏差降至最低的根本目標，現在已經在很多橋梁的施工控制工作中得到良好應用。

施工控制案例

案例一

某橋梁上部結構采用預應力砼連續剛構，跨徑布置為140m+268m+140m，設計采用掛籃現澆的方法進行施工。

在該橋梁建成前，對大跨度剛構橋而言，由混凝土收縮與徐變造成的問題比較突出，導致很多橋梁都產生了下撓的問題，嚴重影響預拱度確定與設置，甚至給高速行車造成威脅。

基于此，如何確定適宜的預拱度，使橋梁成橋后的線形達到要求成為施工控制的要點所在。

（1）混凝土自身收縮徐變會對預拱度確定及設置造成很大影響。在施工控制初期，需對我國現有相同類型的橋梁開展大規模調研，針對梁體下撓這一常見問題實施專題研究，將其作為確定預拱度的依據，然后在預拱度設置過程中考慮成橋后30年對應的收縮徐變。

（2）該橋梁的預應力筋數量有很多，在預應力施工時產生的誤差會給橋梁線形造成很大影響。在理論計算階段就需要對三向預應力予以充分考慮，并在施工中嚴格按照相關規范加以控制。

（3）各施工節段存在的重量誤差會給橋梁線形造成影響。在實際施工控制工作中，因橋梁的跨度較大，梁體混凝土數量會直接影響到結構的內力與變形，對此，計算分析時要根據實際情況加以精確模擬。

（4）對墩身的內力予以控制。橋梁合龍前要做好縱向頂推，保證成橋之后結構內力滿足相關要求。

（1）成橋后橋梁主梁標高的實測結果和計算結果基本相符，整體線形保持平順。標高的最大誤差值為4.6cm，大多數節段標高實際誤差都小于3cm。

（2）結構內力與設計和相關技術規范的要求相符，即所有監測斷面實測應力及其變化規律都能和計算結果相吻合，差值保持在2-3MPa范圍內。

案例二

某橋梁跨徑組成為250m+1280m+440m，塔柱采用鋼筋混凝土結構，上下橫梁均采用預應力混凝土結構。

在懸索橋施工中，主纜架設精度和空纜狀態確定與架設時的控制參數有關，為確保懸索橋施工完成后其加勁梁與主梁都可以達到設計要求，需做好以下施工控制工作：明確空纜狀態；對基準索股與一般索股的架設進行控制；對加勁梁整個吊裝施工過程進行控制；對橋塔的應力進行控制；對橋塔的偏移進行控制；對索夾定位與吊機預偏量進行控制；分析各項參數的敏感性。

（1）明確空攬狀態在很大程度上決定了懸索橋架設施工精度，通過根據成橋狀態進行反算實現，將主纜無應力長度在錨、邊跨和中跨均保持不變為依據，同時還應考慮在空纜狀態和成橋狀態中主纜所處平衡狀態。

（2）對懸索橋而言，其施工控制核心為怎樣對無應力長度予以精細化的分析和計算，在對該懸索橋主纜實際無應力長度進行計算的過程中要充分考慮通過試驗得出的參數，以及其可能造成的綜合影響。

（3）因主纜架設時會受到很多因素的影響，所以在主纜架設時要對不同參數對應的影響量加以深入分析，進而提前做好相關準備工作，確保成橋后主纜的線形與設計目標之間盡可能接近。

（4）在加勁梁吊裝時進行的控制主要是對橋塔偏位予以嚴格控制，并確定具體的頂推方案，該懸索橋頂推方式確定主要以主索鞍在不同施工階段對應的自由滑移歷程曲線和塔頂沿順橋向的容許最大水平方向位移為依據。

（1）對基準索股實際架設參數進行了準確控制與調整，使主纜得以高精度架設。

（2）橋面系施工結束后，吊索拉力的實測結果和理論計算結果相吻合，其中，吊索索力的偏差不超過10%，且有59%以上的吊索索力偏差不超過±5%，有80%以上的吊索索力偏差不超過±7%。

（3）成橋后橋梁線形保持平順，相較于監控目標，最大絕對偏差在50mm以內，在同一橫斷面內，上下游兩個吊點實際高差小于15mm，與相關技術規范的要求相符。

結語

綜上所述，大跨度橋梁工程的施工控制是一項復雜的系統工程，需要建設方、設計方、施工方、監理方及監控方之間共同配合，只有這樣才能真正達到理想成效，保證橋梁工程的質量與安全，保證各參與方的綜合效益。