大跨度预应力混凝土桥梁施工控制技术的研究

包欣玥

摘 要：大跨度桥梁施工能够使桥的内力与线形尽可能地符合设计要求。在具体的施工过程中，对大跨度桥梁施工精度控制的影响因素有很多，温度就是一个重要因素。本文将从桥梁结构的基本理论出发，对大跨度预应力混凝土桥梁施工控制技术进行分析和探究，希望对大跨度预应力混凝土桥梁施工提供一些帮助。

关键词：大跨度预应力；混凝土；桥梁施工

引言

随着社会经济的快速发展与建筑水平的不断提高，路桥建设得到了飞速发展。但交通荷载与流量的逐渐提高、自然因素对桥梁造成的不可预知破坏，都在很大程度上降低了桥梁的安全性。因此，要想使大跨度预应力混凝土桥梁的安全性增加，使用科学、合理地技术来进行施工控制是十分必要的。

一、混凝土桥梁结构的计算方法

混凝土桥梁结构一般用有限元素法对每个阶段施工情况下对应截面的位移和应力加以计算和分析，用来当做施工控制及监测的根据。当前混凝土桥梁结构的计算方法主要有无应力状态计算法、倒装分析法和正装分析法等。正装分析法可以很好地模拟混凝土桥梁结构施工的实际历程，获取混凝土桥梁结构在不同施工阶段的受力与位移状态，还可以很好地考虑桥梁结构非线性问题与混凝土徐变、收缩等一系列问题。大跨度预应力混凝土桥梁进行施工时应事先进行正装计算。施工预拱度需要根据混凝土桥梁结构施工时实际的加载顺序逆过程对桥梁结构行为加以确定和计算。必须根据倒装计算得到的混凝土桥梁结构每个阶段中间状态进行施工指导，才可以使混凝土桥梁成桥的状态达到设计标准。

进行有限元分析的过程中，应以其机构特点为依据建模。通常来讲，大跨度预应力混凝土桥梁应依据平面梁单元来分析。在分析计算软件的选取方面，需要考虑工程在应用时的便利性，选取在建筑行业有一定信誉的正版有限元计算分析软件来计算和分析，从而实现较好的施工前后处理[1]。结构载荷主要包含人员与设备的重量、挂篮钢筋及自重、混凝土自重等，而且需要对二期恒载重力、风荷载、温度荷载、预应力索张拉力及结构形成过车的相关荷载进行考虑。这些因素可以引发桥梁结构的附加应力与变形。通常来说，倒装计算结果是预拱度控制的根据，正装计算结果是应力监测的根据。

二、桥梁主梁的线形测量

（一）设立基准点与墩顶测量

通过大桥两边的大地来控制网点，采取后方交汇法，使用全站仪来对墩顶测点三维坐标进行测量，把墩顶标高值来当做桥梁主梁水准基点。各个墩顶都需要设立一个轴线基准点与一个水平基准点，使用红色标识标注出来，并且每隔30天都需要联测一次。

（二）测量主梁顶面高程、轴线及主梁挠度

在各个节段的悬臂端梁顶需设置一个轴线点与二到四个标高观测点。使用钢板或是短钢筋对测点进行预埋，使用红色油漆标注相应编号。使用水准仪来测量标高，依据每个阶段施工的顺序，各节段根据挂篮前移后、张拉后、浇筑混凝土后这三种工况独立测量桥梁的主梁挠度并相互校核。使用钢尺及全站仪来测量轴线，运用视准法和测小角法测量前端偏位。在视准的过程中，应把轴线后视点牵引到过渡墩附近，通过远点来对近距离点进行控制。测量主梁顶面的混凝土高程时，相同截面需要测二到四个点，依据横坡情况求得平均值，从而获取主梁顶面高程值[2]。不同工况下根据给定立模标高的高程值与观测获得的主梁反拱变化值也能能获得主梁顶面高程值，两者加以对比后能够对施工质量进行检验。

（三）测量主梁立模的标高

通常来讲，顶板底模板需要选取6个特征位置，底板底模板需要选取3个特征位置相对合理。立模标高测量时应使用精密水准仪，测量过程中需要避免在温差大的时段进行测量、施工单位测量完成后，监督单位需要再次测量施工每个节段立模的标高，并进行不定期地抽测工作。

（四）测量桥梁结构的几何形状

测量桥梁结构的几何形状应包含主梁施工节段长度、主梁截面高度、上下底板厚底、腹板厚度及主梁上下表面宽度等，同时监督单位应定期进行抽查和测量。

三、线性控制的技术原理

（一）预拱度控制技术

通过对有限元进行倒向分析，以實测信息为依据，预测和调整预拱度的计算，可以确定更好的预拱度。误差调整法包含最小二乘法、灰色系统、卡尔曼滤波法等，这些调整方法都对混凝土桥梁的施工控制起到一定的帮助作用。随着遗传算法与人工神经网络等各类智能方法在国外的广泛应用和发展，国内也逐渐对这些智能方法开展了推广工作。在主梁预拱度预测时运用智能方法，不但能弥补灰色理论输入参数较为单一的弊端，还能对卡尔曼滤波法只考虑输出和输入线性关系的缺点进行改进，建立相应的输出与输入间非线性、多参数的一种映射关系。

（二）预拱度控制指令

作为主梁线性控制最主要的参数，预拱度对边跨与主跨的合拢起到决定性作用，是合理分布应力的关键一环。预拱度控制指令通常是监督单位设计方案，设代组审核和计算，由桥梁监督工程师签字之后才可以进行施工。施工预拱度控制指令不但应确保一定的科学性和合理性，还应确保一定的及时性和连续性。

四、主梁结构的应力及应变测量

（一）选取控制界面

对于连续钢构梁桥、T型梁桥和连续梁桥来说，主梁每个截面的应力会根据不同工况而不断变化。在悬浇时，应根据静定结构对截面进行控制，悬浇后转换结构体系，这时需要根据超静定结构来对截面进行控制，由于受二期恒载所影响，对截面的控制应选取合拢段、0#块根部等部位。通过在界面里安放相应传感元件，可以实现施工控制与应力测试的目的。在各个截面里，应根据不同形状的截面决定传感元件安放的位置与数量。

（二）选取布点时间

在主梁钢筋设置完成后、混凝土浇筑前，需要将传感元件预埋在控制断面中，并对其进行一定的防护工作。对预应力混凝土桥梁来说，需要控制和测试桥梁结构的纵向应力。在布点过程中，传感元件需要沿着桥梁的桩号或里程进行设置，将主梁纵向钢筋上下缘用铁丝进行捆扎。

（三）测试传感元件的原理及方法

对传感元件进行测试的方法有很多，以钢弦应变计的测试效果最佳。钢弦传感器频率和应变之间的关系一般是作为折线图与标定表的形式给出，通过二次曲线与三次曲线实现最小二乘的拟合，从而获取更好的数学表达式[3]。钢弦传感器埋到混凝土里后，轴向受力产生形变，自振频率出现相应变化，在电磁脉冲的作用下有小幅振动现象，混凝土变形与钢弦两支点之间的弦长相互协调。主梁悬浇在施工时，对应变读数的频度需要根据挂篮前移、预应力索张拉前后、温度变化及混凝土浇筑前后等工序进行相应的跟踪测量。另外，由于应变测试中包含一定的非混凝土应变因素，混凝土应力在计算过程中需要进行相应消除或修正工作，这些应变因素表现为温度、徐变、漂移、初值设定等诸多方面，在应变测试时需要注意。

五、结语

总而言之，当前大跨度预应力混凝土桥梁施工还有许多问题没有具体的解决方法。在此之前，应进行必要的经验积累。随着工程发展需求的扩大，这项测试工作得到了积极开展，在这一背景下，应不断进行探索试验、总结分析、努力实践，从而使混凝土桥梁施工控制技术及应力测试的工作得以进一步完善。

参考文献：

[1]钟春棋.跨江（河）桥梁建设和运营对城市饮用水源保护区的环境影响评价与保护对策初探——以江东大桥穿越龙海市北溪饮用水源保护区为例[J].环境与发展，2018，30（04）：14-15.

[2]原心红，张文华.高职院校《桥梁施工技术》实践课程改革探索——以内蒙古交通职业技术学院道路桥梁工程技术专业为例[J].现代职业教育，2018，（05）：95.

[3]洪英，蒋玲，蔡晓飞.基于桥梁岗位的高职本科桥梁类课程体系构建——以交通工程（道路桥梁工程技术方向）专业为例[J].河北职业教育，2018，2（01）：62-65.