大跨径连续刚构桥施工控制技术

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　　摘要：随着我国交通事业的发展，各地纷纷修建大跨径桥梁，桥梁跨径越大，其施工难度也越大。对大跨桥梁实施施工过程控制是确保施工质量和安全的重要环节，因此有必要对大跨径桥梁施工控制技术进行更进一步的研究，本文论述了大跨径连续刚构桥施工控制的任务和工作内容、工作流程，并结合重庆地区多座大跨径连续刚构桥的应用实例进行施工控制分析。
　　关键词：连续钢构桥；施工控制；应力控制；计算模型；预应力损失
　　
　　随着交通事业的发展、科学技术的进步、高强材料的应用，预应力混凝土连续刚构向着高墩、大跨方向发展，相继出现了250m 以上的大跨连续刚构桥，但在大跨径连续刚构桥施工过程中，已建成节段的线形在后期施工中是不可调节的。因此为保证大桥顺利合拢，同时保证成桥线形与内力符合设计要求，必须在桥梁施工过程中采取有效的施工控制。
　　1.施工控制的任务和工作内容
　　桥梁施工控制的任务就是对桥梁施工过程进行监测控制，确保在施工过程中桥梁结构的内力和变形始终处于容许的安全范围内，确保成桥状态（包括成桥线形与结构内力）符合设计要求。桥梁施工控制围绕上述任务而展开，主要工作内容包括以下几个方面：
　　1.1几何（变形）控制
　　不论采用什么施工方法，桥梁结构在施工过程中总要产生变形，并且结构的变形受诸多因素的影响，极易使桥梁结构在施工过程中的实际位置状态偏离预期状态，使桥梁难以顺利合拢，或成桥线形形状与设计要求不符，所以必须对桥梁实施控制，使其结构在施工过程中的实际状态与预期状态之间的误差在容许范围之内、成桥线形状态符合设计要求。
　　1.2应力控制
　　桥梁结构在施工过程中以及成桥状态的受力情况是否与设计相符合是施工控制要明确的重要问题。通常通过结构应力的监测来了解实际应力状态，若发现实际应力状态与理论（计算）应力状态的差别超限就要进行原因查找和调控，使之在允许范围内变化。结构应力控制的好坏不像变形控制那样易于发现，若应力控制不力将会给结构造成危害，严重者将发生结构破坏，所以，必须对结构应力实施严格监控。目前，对于应力控制的项目和精度还没有明确的规定，需根据实际情况确定。
　　1.3稳定控制
　　桥梁结构的稳定性关系到桥梁结构的安全，它与桥梁的强度有着同等的甚至更重要的意义。世界上曾经有过不少的桥梁在施工过程由于失稳而导致全桥破坏的例子，因此桥梁施工过程中不仅要严格控制应力和变形，而且要严格地控制施工各阶段结构构件的局部和整体稳定。
　　1.4安全控制
　　桥梁施工过程中的安全控制是桥梁施工控制的重要内容，只有保证了施工过程中的安全，才谈得上其他控制与桥梁的建设，其实，桥梁施工的安全控制是上述变形控制、应力控制、稳定控制的综合体现，上述各项得到了控制，安全也就得到了控制（由于桥梁施工质量问题引起的安全问题除外）。由于结构形式不同，直接影响施工安全的因素也不一样，在施工控制中需根据实际情况确定其安全控制的重点。
　　2.施工控制的工作流程
　　随着桥梁跨度的不断增大，建设规模也相应增大，施工中所受到的影响也越来越多，要使桥梁施工安全、顺利地向前推进，并保证成桥状态符合设计要求，就必须将其作为一个大的施工系统工程予以严格控制。由于桥梁施工控制的实施牵涉到方方面面，所以，必须事先建立完善、有效的控制系统才能达到预期的控制目标。
　　大跨径连续刚构桥施工控制系统的运行过程如下：
　　2.1按照规范及以往的工程实践经验确定各种计算参数，通过模拟施工过程各个阶段进行计算，以设计线形为目标。
　　2.2按照上述计算的预报值进行首个节段的施工，测量主梁各点的标高、应力、温度等。
　　2.3将实测值与模拟计算程序的计算值进行比较，根据两者的误差通过模拟计算程序计算，预报下一阶段的施工标高值。
　　2.4按照上述的预报值进行下一节段的施工，并测量主梁各点的标高、应力、温度等变量。
　　2.5重复上述循环，直至全桥所有节段施工结束。
　　3.施工控制关键技术
　　3.1控制计算原理
　　（1）确定计算参数：混凝土及预应力钢束力学性能参数严格按照相关设计或规范选取。
　　（2）阶段划分:根据具体桥梁的施工情况，将整个施工过程划分为 若干个施工阶段，每个施工阶段根据施工程序进行子步骤划分。通常将最后3～5个施工阶段是为计算成桥后长期徐变建立的施工阶段。
　　（3）有限元模型: 采用 Midas/Civil有限元建立模型进行模拟，梁单元采用等截面 / 变截面三维梁单元进行模拟，预应力钢束采用钢束预应力荷载进行模拟。
　　3.2线形控制原理
　　（1）施工标高控制。大跨径连续刚构桥施工控制的主要任务之一就是桥梁的线形控制。桥梁在建设过程中以及建成后，桥梁结构会发生沉降、收缩徐变等。为使成桥线形与设计线形相符合，在施工过程中主要采取预拱度这一有效措施，在本桥施工控制中，预抛高计算如下：
　　Hy=∑f1i+∑f2i+f3i+f4i+f5i
　　Hy――预抛高值；
　　∑f1i――各梁段自重在 i 节点产生的挠度总和；
　　∑f2i――张拉预应力在 i 节点产生的挠度总和；
　　f3i――挂篮自重产生的挠度；
　　f4i――混凝土收缩徐变在 i 节点产生的挠度；
　　f5i――1/2 静活载在 i 节点产生的挠度。
　　采用以上原理计算得出的数值非常接近设计线形，可以指导现场立模标高施工。
　　（2）合拢情况。合拢前，在“T”构两端加与合拢段等重的配重，然后对合拢段两端连续观测，直到合拢段两端高差稳定以后，然后再焊接劲型骨架，最后施工合拢段。在施工过程中，先进行边跨合拢，再合拢中跨。合拢安排在一天中温度最低时进行。
　　3.3实测应力与计算应力
　　如同桥梁结构线形控制一样，在施工控制中，桥梁结构的应力控制也是十分重要的。应力观测是通过埋设应变计（片），定时测量其频率，再换算成应变，最后换算成应力。
　　实施时通过计算机准确建模，模拟各个施工节段的工况，计算出结构施工过程中各个阶段的内力状态，特别是反映重要部位的内力状态。
　　4.工程运用情况
　　4.1重庆嘉陵江黄花园大桥为五跨预应力混凝土连续刚构桥。全桥长1208m，分上下游两副，主桥跨径组合：137.16m+3×250m+137.16m，桥宽31m。建设之前主跨跨径居世界同类桥型第三，连续刚构长度居世界第一。
　　4.2嘉华大桥全长1000m、桥面宽37.6m、双向8车道、设计时速80km/h，主跨最大跨度252m，是重庆同类型连续刚构梁中跨度最大的桥梁。建设之前为国内最宽的大桥。
　　4.3鱼洞长江大桥为4跨145.32m+2×260m+145.32m预应力混凝土连续刚构桥，主桥长810.6m。主桥主梁为上、下游双幅桥，桥面总宽41.6m。
　　4.4重庆长江大桥复线桥结构体系采用长联大跨径钢混组合式刚构-连续组合梁桥，桥跨布置为87.75m+4×138.0m+330.0m+133.75m，梁总长1103.5m，单向4车道，桥面全宽19m，全长1137.17m。主跨跨径居世界同类桥型第一。
　　5结论
　　采用本文所述的施工控制原理，成功地对重庆地区多座大跨度连续刚构桥的施工进行了控制，线形控制效果非常理想；内力控制的实测值与计算值十分吻合，说明施工控制的监测系统切实可行，成功的采集了基础数据和技术信息，参数识别和调整科学合理，顺利完成了桥梁施工过程中的内力控制，为以后同类型桥梁的施工控制有着很好的借鉴作用。

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