橋梁懸臂施工技術(shù)分析

　　摘要：目前施工控制在國內(nèi)大型連續(xù)梁和連續(xù)剛構(gòu)的建設(shè)中被越來越多地實施。在施工控制技術(shù)方面，主要包括兩大核心：結(jié)構(gòu)計算和誤差調(diào)整。結(jié)構(gòu)計算強調(diào)準確性，誤差調(diào)整強調(diào)可控制性。結(jié)構(gòu)計算主要分前進分析、倒退分析和非線性分析。誤差調(diào)整方法主要有曲線擬合法、Kalman濾波法、灰色預(yù)測法和最小二乘法等。 

　　主題詞：橋梁 懸臂 施工 
　　 
　　目前施工控制在國內(nèi)大型連續(xù)梁和連續(xù)剛構(gòu)的建設(shè)中被越來越多地實施。在施工控制技術(shù)方面，主要包括兩大核心：結(jié)構(gòu)計算和誤差調(diào)整。結(jié)構(gòu)計算強調(diào)準確性，誤差調(diào)整強調(diào)可控制性。下面就某大橋施工技術(shù)闡述橋梁施工控制理論在連續(xù)梁橋懸臂施工中的應(yīng)用。 
　　 
　　一、大橋主橋工程簡介 
　　 
　　通過多方案比較，大橋確定采用雙層連續(xù)梁橋方案，打破了常規(guī)連續(xù)梁橋僅在箱頂設(shè)置懸臂的成規(guī)，通過箱梁底板挑出懸臂設(shè)置人行道和非機動車道，箱梁頂板仍作為行車道，非機動車和行人與機動車道的完全分離保證了車道的快速無阻，并降低了人行和非機動車道的坡度，從而有效地降低了橋梁標(biāo)高、減小了橋梁的寬度和長度，大大降低了工程造價。 

　　1、大橋主橋施工控制的特點 

　　1）大橋主橋采用雙層橋面的箱梁，上層寬18m，下層寬20.2m，梁高4m，其規(guī)模大；下層懸臂6.5m，屬國內(nèi)首例。 

　　2）主橋采用55m+5×72m+55m七跨連續(xù)布置，跨徑之多，在國內(nèi)如此多跨徑相連續(xù)的連續(xù)梁橋也不常見。 

　　3）主橋施工工期長（15個月），環(huán)境影響因素（溫度、濕度、水量、風(fēng)等）復(fù)雜，這給施工控制帶來了諸多考驗。合理的考慮溫度等因素的影響，是保證大橋施工質(zhì)量的重要條件。 

　　4）風(fēng)對于雙層橋面的預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁的作用是不可忽略的。風(fēng)力的作用導(dǎo)致懸臂施工箱梁的橫向撓度和扭轉(zhuǎn)，所以，為了保證施工的安全驗算懸臂施工箱梁的橫向穩(wěn)定是非常必要的。另外，風(fēng)引起的橫向撓度會引起梁體橫向的變位，對于線形的控制要引起注意，對于這方面公開的報道還不多，還有待于更深層次的研究。 

　　5）箱梁上下翼板懸臂寬度大，合理的控制翼板的標(biāo)高也是大橋施工控制的重要內(nèi)容。 

　　6）該橋為七跨一聯(lián)連續(xù)梁橋，從上部結(jié)構(gòu)開始施工到全橋的合攏，經(jīng)歷了多次體系轉(zhuǎn)換的過程，這導(dǎo)致施工控制結(jié)構(gòu)分析的復(fù)雜性。較比三跨一聯(lián)的連續(xù)梁橋，大橋的施工控制更有其特殊性。所以，結(jié)構(gòu)分析中合理準確的模擬施工狀態(tài)是保證施工控制成敗的前提。該橋的結(jié)構(gòu)分析采用《橋梁施工控制綜合程序系統(tǒng)》（FWD），該程序?qū)崿F(xiàn)了橋梁施工過程的仿真模擬，實踐的成果證實這個程序系統(tǒng)是可靠的，準確的。 

　　2、大橋主橋施工控制的理念  [Page]

　　大橋的施工控制的理念可以歸結(jié)為：“一主，二輔，一中心”，以確保大橋建設(shè)的質(zhì)量。 

　　一主：以成橋線形的控制作為大橋施工控制的主線，以保證大橋成橋線形最大限度的逼近合理成橋線形。 

　　二輔：以橫向（軸線）控制和懸臂翼板的立模標(biāo)高控制作為兩條輔線，以保證軸線線形和翼板的流暢、美觀。 

　　一中心：把橋梁施工中當(dāng)前節(jié)段的標(biāo)高收斂于當(dāng)前施工階段的計算標(biāo)高作為施工控制工作的中心，以減弱對于其他跨的影響，保證各跨的順利合攏。 
　　 

　　二、施工控制的目的、意義與內(nèi)容 
　　 
　　對于分節(jié)段懸臂澆筑施工的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋來說，施工控制就是根據(jù)施工監(jiān)測所得的結(jié)構(gòu)參數(shù)真實值進行施工階段計算，確定出每個懸澆節(jié)段的立模標(biāo)高，并在施工過程中根據(jù)施工監(jiān)測的成果對誤差進行分析、預(yù)測和對下一立模標(biāo)高進行調(diào)整，以此來保證成橋后橋面線形、合攏段兩懸臂端標(biāo)高的相對偏差不大于規(guī)定值以及結(jié)構(gòu)內(nèi)力狀態(tài)符合設(shè)計要求。橋梁施工控制的目的就是確保施工過程中結(jié)構(gòu)的可靠度和安全性，保證橋梁成橋橋面線形及受力狀態(tài)符合設(shè)計要求。 

　　大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋的施工控制包括兩個方面的內(nèi)容:變形控制和內(nèi)力控制。變形控制就是嚴格控制每一節(jié)段箱梁的豎向撓度及其橫向偏移，若有偏差并且偏差較大時，就必須立即進行誤差分析并確定調(diào)整方法，為下一節(jié)段更為精確的施工做好準備工作。橫向偏移可以通過精確測量控制和調(diào)整來達到要求，而影響豎向撓度的因素很多(如施工荷載、掛藍自重、溫度變化等)，施工時就要充分考慮影響撓度的各種影響，在各節(jié)段設(shè)預(yù)拋高，也就是控制立模標(biāo)高。內(nèi)力控制則是控制主梁在施工過程中以及成橋后的應(yīng)力，尤其是合攏時間的控制，使其不致過大而偏于不安全，甚至在施工過程中造成主梁破壞。 

　　懸臂施工屬于典型的自架設(shè)施工方法。由于連續(xù)梁橋在施工過程中的已成結(jié)構(gòu)(懸臂節(jié)段)狀態(tài)是無法事后調(diào)整的，所以，施工控制主要采用預(yù)測控制法。連續(xù)梁橋施工控制主要體現(xiàn)在施工控制模擬結(jié)構(gòu)分析、施工監(jiān)測(包括結(jié)構(gòu)變形與應(yīng)變監(jiān)測等)施工誤差分析以及后續(xù)施工狀態(tài)預(yù)測幾個方面。 

　　施工控制的最基本要求是確保施工中結(jié)構(gòu)的安全和確保結(jié)構(gòu)形成后的外形和內(nèi)力狀態(tài)符合設(shè)計要求。大橋采用懸臂澆筑施工，因其跨徑較大、連續(xù)孔數(shù)多，最終形成必須經(jīng)歷一個漫長而又復(fù)雜的施工與體系轉(zhuǎn)換過程。通過理論計算可以得到各施工階段的理論主梁標(biāo)高值，但在施工中存在著許多誤差，這些誤差均將不同程度地對成橋目標(biāo)的實現(xiàn)產(chǎn)生干擾，并可能導(dǎo)致橋梁合攏困難、成橋線形與設(shè)計要求不符等問題，因此，為了確保大橋施工安全，成橋線形符合要求，在施工中必須實施有效的施工控制。 
　　 
　　三、橋梁施工控制系統(tǒng)的建立  [Page]
　　 
　　任何產(chǎn)品的產(chǎn)生都是經(jīng)歷了管理流程、生產(chǎn)流程和技術(shù)流程，橋梁也可以當(dāng)作一種特殊的產(chǎn)品，在橋梁建設(shè)的過程中也同樣要經(jīng)歷著不同的流程。在橋梁的施工中，為了保證大橋的安全和施工中準確性所經(jīng)歷的流程就構(gòu)成了橋梁施工控制系統(tǒng)。這個系統(tǒng)關(guān)系到業(yè)主單位、監(jiān)理單位、監(jiān)控單位、設(shè)計單位和施工單位等。這個橋梁施工控制系統(tǒng)主要由兩部分組成：管理實施流程和施工控制技術(shù)流程。 

　　管理實施流程建立了施工控制中的總體工作流程，說明了各單位間的工作關(guān)系。管理實施流程的運作直接關(guān)系大橋的建設(shè)進度和質(zhì)量。 

　　連續(xù)梁懸臂施工控制是 施工→量測→識別→誤差分析→修正→預(yù)告→施工的循環(huán)過程。 
　　 
　　四、施工控制的實現(xiàn)及其成果 
　　 
　　結(jié)合大橋的建設(shè)，介紹該工程的撓度觀測、施工中的掛籃及支架、立模標(biāo)高的計算公式和部分施工控制的成果等。 

　　1、撓度觀測 

　　2、施工掛籃 

　　3、施工支架 

　　4、應(yīng)用灰色預(yù)測和曲線擬合法的施工誤差調(diào)整 

　　大橋的施工控制中，對于誤差的調(diào)整采用曲線擬合法和灰色預(yù)測法的結(jié)合。在懸臂施工的2#～9#塊采用曲線擬合的方法對施工誤差進行調(diào)整，以保證成橋線形的平順；10#～11#塊采用灰色預(yù)測法對誤差調(diào)整。 

　　從施工控制的結(jié)果來看，一般在9#塊施工完畢，實際的梁體線形與計算的線形已非常的接近。在10#和11#塊的控制中，采用灰色預(yù)測法可以使合攏段的標(biāo)高接近計算值，而不致產(chǎn)生較大的偏差影響合攏施工。另外，合攏段標(biāo)高的準確，也能夠保證后合攏跨的施工質(zhì)量，減弱對于后繼施工的不利影響。 
　　 
　　五、總結(jié) 
　　 
　　本文以某大橋主橋的施工控制工作為背景，闡述了現(xiàn)代施工控制理論在連續(xù)梁橋懸臂施工的施工控制中的應(yīng)用。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　 原作者： 楊墅