预应力混凝土连续箱梁桥施工监控技术

【关键字】预应力混凝土；连续梁桥；施工；监控

1.工程概况

S329省道位于盐城市阜宁县境内，跨越V级航道射阳河，通航净宽为60m，净高为5m，桥梁全长547.28m，单幅宽度12.75m。主跨上部结构为50m+80m+50m变截面预应力连续箱梁结构。箱梁为单箱单室结构，顶面宽度12.75m，箱宽为6.75m，根部梁高为4.5m，合拢段梁高2.0m，梁底下缘按二次抛物线变化。汽车荷载为公路Ⅰ级。 2.施工控制的内容和目的

桥梁施工阶段的控制是一个系统工程，通过对相关数据的采集、分析和处理，研究理论计算值与实测值不一致的原因，以确定下一个施工阶段合理的施工参数（立模标高），从而调整桥梁的内力和线形，使二者同步达到设计期望值，以此来保证成桥后桥面线形、合龙段两悬臂端标高的相对偏差不大于规定值，以及结构内力状态符合设计要求。 3.施工控制分析

预应力混凝土连续梁桥的施工过程比较复杂，其不仅要经历T型刚构悬臂浇筑节段形成主梁的过程，还要经历体系转换的过程，即由对称的单“T”静定结构转变为超静定结构。通过理论分析，可以得到各施工阶段的理想标高和内力值，但实际施工中受各种因素的干扰，可能导致合拢困难，使成桥线形与内力状态偏离设计要求，给桥梁施工安全、外形、可靠性、行车条件和经济性等方面带来不同程度的影响，因此在施工过程中，必须实施有效的施工控制，主要包括线形控制、应力控制、结构安全控制、温度观测和有关材料试验控制等。从某种意义上讲，线形控制尤其是悬浇施工中挠度控制和预拱度控制是保证桥梁线形符合要求的必不可少的措施。 3.1线形控制

线形控制主要是桥梁成桥纵向标高控制，即针对箱梁的标高进行监控。桥面标高的影响因素包括立模标高、结构（含挂篮）及临时荷载产生的变形等，考虑到上述各种因素，在线形设计时，预先对桥梁结构进行变形计算，同时提出在混凝土连续箱梁逐段施工时采用的立模标高，以保证桥梁建成后线形能够满足设计要求。 3.2温度观测和有关材料试验

温度变化、预应力、混凝土等材料特性（弹性模量、强度、密度、热膨胀系数等）对结构刚度和结构受力影响很大，施工过程通过各种有效措施，对桥梁施工的周围环境温度、湿度和主要材料参数进行测定，在设计和施工时参照测定的参数值选取计算参数，通过合理而准确的设计计算，为施工提供较为准确的立模标高。

3.3应力控制

预应力混凝土连续箱梁弯矩和剪力是主梁中起控制作用的力，主梁各截面的上、下缘正应力和支点附近至L/4段内的主拉应力是应力控制的重点，施工时需加强桥梁主梁内力（预应力、施工荷载、体系转换、温度等）的控制，通过各种有效的监控和测试方法实现对应力的控制。

3.4结构安全控制

根据悬臂浇筑预应力混凝土连续箱梁施工特点，保证现场桥梁施工的安全，桥梁的稳定安全系数是结构安全的重要系数。结合现场施工组织设计，考虑各施工工况和各种施工中可能发生的情况，预先进行桥梁施工稳定性计算，施工过程中应结合现场各种应力监测数据和节段施工完成后标高测量数据，进行合理的分析、判断，提出预防措施，建立安全保证体系，

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达到桥梁施工时稳定性的控制。

4.射阳河大桥现场的施工控制

施工挠度的计算与控制是桥梁悬臂施工中的难点，科学合理地确定悬臂浇筑梁段的预拱度设置是至关重要的。只有预拱度设置合理，才能保证一个跨径内将要合拢的两个悬臂端在同一水平线上，也才能保证桥梁上部结构在施工和运营一定时间后能达到设计所期望的标高线形。

4.1位移控制方法

4.1.1桥梁悬臂挠度的计算。施工过程中的挠度计算不仅与力学模式的选取有关，而且更重要的是与许多影响挠度的因素有关，这些因素主要包括：施工阶段的一期恒载、施工临时荷载、悬臂挂篮重量、人群荷载、温度、施工误差等。此外混凝土材料自身的弹性性能、收缩与徐变变形的性能、预应力钢束应力损失的随机性、施工荷载随预应力筋张拉锚固的增多而产生的随机变化等，都使准确计算挠度变形比较困难。为此必须按既定施工程序对弹性挠度和徐变挠度两部分进行计算和控制。

4.1.2桥梁施工时预拱度的设置。为克服桥梁悬臂施工引起的静定结构的短期弹性挠度和长期徐变挠度，保证桥梁在同一跨内合拢时两悬臂端的标高相差不大，对于静定悬臂施工的两端应保持平衡并预设上拱度。一般设置预拱度的曲线及数值，是将从施工开始到完工时间段内每一节点的弹性和徐变总挠度曲线及数值反向进行设置，即主桥的理论上拱度曲线。 4.1.3设置预拱度时应考虑的因素。桥梁悬臂施工设置预拱度时除了应考虑一期恒载、混凝土徐变产生的挠度因素外，还应考虑当悬臂梁合拢转换体系以后产生的二期恒载、次内力（徐变、收缩及温度影响）和1/2汽车静活载的影响。为了施工的简化，通常可以将这些影响值总和作为跨中预拱度的最大值，以两桥墩支点为零点，其余各点可以近似的按二次抛物线进分配。

4.2挠度控制和预拱度设置施工流程图（略）。 4.3立模标高控制

在主梁的悬臂浇筑过程中，梁段立模标高的确定是否合格关系到主梁的线形是否平顺，是否符合设计。如果在确定立模标高时考虑的因素比较符合实际，而且加以正确的控制，则最终桥面线形较好，否则，最终桥面线形会与设计线形有较大的偏差。

4.3.1标高控制方法。挠度观测是进行主梁标高控制的主要手段。一般可采用精密水准仪和因瓦水准尺对埋设在已施工梁段上的挠度测点进行周期性的监测。对于箱梁截面，可在各梁段的悬臂前端的腹板承托处各布置1个测点。测点可采用较粗的短段钢筋（长短一致）制作，其上端镦粗或垂直焊接小块钢板。为消除顶板厚度变化对标高的影响，必须保证测点下端的位置相对固定。

4.3.2线形控制结果。通过采用严格的控制方法和设置预拱度，射阳河大桥主跨跨中合拢标高相差约1.0cm，满足桥梁合拢要求。射阳河大桥合拢后成桥中跨跨中高出理论设计竖曲线约4.4cm，当完成桥面系及附属结构物施工后，桥梁跨中高出理论设计竖曲线约2.6cm。 5.结论

通过对射阳河大桥80m预应力混凝土连续梁桥的施工控制，得出如下结论：（1）本文采用的立模标高计算公式概念清楚，使用方便简单而且采用该公式计算出的标高与实际标高相比误差很小；（2）通过采用严格的施工控制方法，合拢时合拢段的相对高差在1cm以内，合拢时不需要进行压重和纠偏，保证了成桥后桥面线形平顺，与设计相吻合；确保了施工过程中结构的可靠性和安全性，保证了桥梁变形、梁段的挠度变化；（3）受各种因素影响，施工各阶段主梁挠度的理论分析值与实际挠度有一定偏差，应在施工过程中逐步修正理论值，否则由于误差的积累性，最终将导致主梁线形偏离设计线形；（4）确定各节段的立模标高时，要结合温度影响值进行修正，否则极易导致主梁线形偏离设计目标。

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