桥梁悬臂施工技术分析

　　摘要：目前施工控制在国内大型连续梁和连续刚构的建设中被越来越多地实施。在施工控制技术方面，主要包括两大核心：结构计算和误差调整。结构计算强调准确性，误差调整强调可控制性。结构计算主要分前进分析、倒退分析和非线性分析。误差调整方法主要有曲线拟合法、Kalman滤波法、灰色预测法和最小二乘法等。 

　　主题词：桥梁 悬臂 施工 
　　 
　　目前施工控制在国内大型连续梁和连续刚构的建设中被越来越多地实施。在施工控制技术方面，主要包括两大核心：结构计算和误差调整。结构计算强调准确性，误差调整强调可控制性。下面就某大桥施工技术阐述桥梁施工控制理论在连续梁桥悬臂施工中的应用。 
　　 
　　一、大桥主桥工程简介 
　　 
　　通过多方案比较，大桥确定采用双层连续梁桥方案，打破了常规连续梁桥仅在箱顶设置悬臂的成规，通过箱梁底板挑出悬臂设置人行道和非机动车道，箱梁顶板仍作为行车道，非机动车和行人与机动车道的完全分离保证了车道的快速无阻，并降低了人行和非机动车道的坡度，从而有效地降低了桥梁标高、减小了桥梁的宽度和长度，大大降低了工程造价。 

　　1、大桥主桥施工控制的特点 

　　1）大桥主桥采用双层桥面的箱梁，上层宽18m，下层宽20.2m，梁高4m，其规模大；下层悬臂6.5m，属国内首例。 

　　2）主桥采用55m+5×72m+55m七跨连续布置，跨径之多，在国内如此多跨径相连续的连续梁桥也不常见。 

　　3）主桥施工工期长（15个月），环境影响因素（温度、湿度、水量、风等）复杂，这给施工控制带来了诸多考验。合理的考虑温度等因素的影响，是保证大桥施工质量的重要条件。 

　　4）风对于双层桥面的预应力混凝土箱梁的作用是不可忽略的。风力的作用导致悬臂施工箱梁的横向挠度和扭转，所以，为了保证施工的安全验算悬臂施工箱梁的横向稳定是非常必要的。另外，风引起的横向挠度会引起梁体横向的变位，对于线形的控制要引起注意，对于这方面公开的报道还不多，还有待于更深层次的研究。 

　　5）箱梁上下翼板悬臂宽度大，合理的控制翼板的标高也是大桥施工控制的重要内容。 

　　6）该桥为七跨一联连续梁桥，从上部结构开始施工到全桥的合拢，经历了多次体系转换的过程，这导致施工控制结构分析的复杂性。较比三跨一联的连续梁桥，大桥的施工控制更有其特殊性。所以，结构分析中合理准确的模拟施工状态是保证施工控制成败的前提。该桥的结构分析采用《桥梁施工控制综合程序系统》（FWD），该程序实现了桥梁施工过程的仿真模拟，实践的成果证实这个程序系统是可靠的，准确的。 

　　2、大桥主桥施工控制的理念  [Page]

　　大桥的施工控制的理念可以归结为：“一主，二辅，一中心”，以确保大桥建设的质量。 

　　一主：以成桥线形的控制作为大桥施工控制的主线，以保证大桥成桥线形最大限度的逼近合理成桥线形。 

　　二辅：以横向（轴线）控制和悬臂翼板的立模标高控制作为两条辅线，以保证轴线线形和翼板的流畅、美观。 

　　一中心：把桥梁施工中当前节段的标高收敛于当前施工阶段的计算标高作为施工控制工作的中心，以减弱对于其他跨的影响，保证各跨的顺利合拢。 
　　 

　　二、施工控制的目的、意义与内容 
　　 
　　对于分节段悬臂浇筑施工的预应力混凝土连续梁桥来说，施工控制就是根据施工监测所得的结构参数真实值进行施工阶段计算，确定出每个悬浇节段的立模标高，并在施工过程中根据施工监测的成果对误差进行分析、预测和对下一立模标高进行调整，以此来保证成桥后桥面线形、合拢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。桥梁施工控制的目的就是确保施工过程中结构的可靠度和安全性，保证桥梁成桥桥面线形及受力状态符合设计要求。 

　　大跨度预应力混凝土连续梁桥的施工控制包括两个方面的内容:变形控制和内力控制。变形控制就是严格控制每一节段箱梁的竖向挠度及其横向偏移，若有偏差并且偏差较大时，就必须立即进行误差分析并确定调整方法，为下一节段更为精确的施工做好准备工作。横向偏移可以通过精确测量控制和调整来达到要求，而影响竖向挠度的因素很多(如施工荷载、挂蓝自重、温度变化等)，施工时就要充分考虑影响挠度的各种影响，在各节段设预抛高，也就是控制立模标高。内力控制则是控制主梁在施工过程中以及成桥后的应力，尤其是合拢时间的控制，使其不致过大而偏于不安全，甚至在施工过程中造成主梁破坏。 

　　悬臂施工属于典型的自架设施工方法。由于连续梁桥在施工过程中的已成结构(悬臂节段)状态是无法事后调整的，所以，施工控制主要采用预测控制法。连续梁桥施工控制主要体现在施工控制模拟结构分析、施工监测(包括结构变形与应变监测等)施工误差分析以及后续施工状态预测几个方面。 

　　施工控制的最基本要求是确保施工中结构的安全和确保结构形成后的外形和内力状态符合设计要求。大桥采用悬臂浇筑施工，因其跨径较大、连续孔数多，最终形成必须经历一个漫长而又复杂的施工与体系转换过程。通过理论计算可以得到各施工阶段的理论主梁标高值，但在施工中存在着许多误差，这些误差均将不同程度地对成桥目标的实现产生干扰，并可能导致桥梁合拢困难、成桥线形与设计要求不符等问题，因此，为了确保大桥施工安全，成桥线形符合要求，在施工中必须实施有效的施工控制。 
　　 
　　三、桥梁施工控制系统的建立  [Page]
　　 
　　任何产品的产生都是经历了管理流程、生产流程和技术流程，桥梁也可以当作一种特殊的产品，在桥梁建设的过程中也同样要经历着不同的流程。在桥梁的施工中，为了保证大桥的安全和施工中准确性所经历的流程就构成了桥梁施工控制系统。这个系统关系到业主单位、监理单位、监控单位、设计单位和施工单位等。这个桥梁施工控制系统主要由两部分组成：管理实施流程和施工控制技术流程。 

　　管理实施流程建立了施工控制中的总体工作流程，说明了各单位间的工作关系。管理实施流程的运作直接关系大桥的建设进度和质量。 

　　连续梁悬臂施工控制是 施工→量测→识别→误差分析→修正→预告→施工的循环过程。 
　　 
　　四、施工控制的实现及其成果 
　　 
　　结合大桥的建设，介绍该工程的挠度观测、施工中的挂篮及支架、立模标高的计算公式和部分施工控制的成果等。 

　　1、挠度观测 

　　2、施工挂篮 

　　3、施工支架 

　　4、应用灰色预测和曲线拟合法的施工误差调整 

　　大桥的施工控制中，对于误差的调整采用曲线拟合法和灰色预测法的结合。在悬臂施工的2#～9#块采用曲线拟合的方法对施工误差进行调整，以保证成桥线形的平顺；10#～11#块采用灰色预测法对误差调整。 

　　从施工控制的结果来看，一般在9#块施工完毕，实际的梁体线形与计算的线形已非常的接近。在10#和11#块的控制中，采用灰色预测法可以使合拢段的标高接近计算值，而不致产生较大的偏差影响合拢施工。另外，合拢段标高的准确，也能够保证后合拢跨的施工质量，减弱对于后继施工的不利影响。 
　　 
　　五、总结 
　　 
　　本文以某大桥主桥的施工控制工作为背景，阐述了现代施工控制理论在连续梁桥悬臂施工的施工控制中的应用。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　 原作者： 杨墅