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編者按：本文主要闡述了混凝土連續(xù)梁施工撓度監(jiān)控施工的方法,分析了施工監(jiān)控內(nèi)容大跨橋梁施工控制是一項(xiàng)系統(tǒng)工程,預(yù)拱度設(shè)置線形調(diào)整和線形監(jiān)控,施工中較容易出現(xiàn)的誤差的調(diào)整方法,采用自適應(yīng)控制法對橋梁進(jìn)行施工控制確保施工安全.

【摘要】預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋采用懸臂澆注法施工，施工中存在難以避免的誤差，需要進(jìn)行橋梁施工監(jiān)測與控制。以大跨度變截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋?yàn)楸尘埃榻B了預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋施工監(jiān)控的目的、內(nèi)容、施工監(jiān)控細(xì)則和施工誤差調(diào)整策略，為大跨度預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁橋的安全施工和合理成橋狀態(tài)提供技術(shù)指導(dǎo)依據(jù)。

【關(guān)鍵詞】預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁，施工監(jiān)控，應(yīng)力監(jiān)控，撓度監(jiān)控

變截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋作為一種結(jié)構(gòu)剛度大、跨越能力大的橋型，在橋梁建設(shè)中具有廣泛的發(fā)展前景。連續(xù)梁的分段懸臂澆筑法是目前國內(nèi)外大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁的主要施工方法，但在施工過程中的諸多因素（如:混凝土彈性模量，澆筑主梁混凝土超方量及單T兩側(cè)重量不平衡，混凝土收縮、徐變，橋梁施工臨時荷載，掛籃的變形特征，結(jié)構(gòu)體系轉(zhuǎn)換和合龍等）都會影響橋梁結(jié)構(gòu)線形及內(nèi)力方面與設(shè)計(jì)出現(xiàn)偏差。當(dāng)上述因素與設(shè)計(jì)不符，而且不能及時識別引起控制目標(biāo)偏離的真正原因時，必然導(dǎo)致在以后階段的懸臂施工中采用錯誤的糾偏措施，引起誤差積累。因此，需要對掛籃懸臂澆筑施工過程進(jìn)行監(jiān)控，制定有效合理的施工監(jiān)控方案一方面可確保橋梁結(jié)構(gòu)在施工及成橋后受力合理，以使得橋梁結(jié)構(gòu)的成橋線形達(dá)到設(shè)計(jì)狀態(tài)和要求；另一方面可確保懸臂澆筑施工過程中結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定和安全，以使得整個施工過程安全順利的進(jìn)行。

1.工程概況某主線橋平面位于R=700m圓曲線上，主橋采用45m+2×80m+45m四跨變截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁結(jié)構(gòu)，上部箱梁采用單箱雙室截面，變高梁段箱梁底板上下緣均為1.8次拋物線。箱梁頂寬16.5m，底寬9.1m，根部梁高4.8m，跨中2.3m，腹板厚40～60cm，墩頂處箱梁頂板厚60cm，其余處箱梁頂板厚28cm，底板為25～55cm，采用掛籃懸臂澆筑法施工。

2.施工監(jiān)控內(nèi)容大跨橋梁施工控制是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，具體而言就是對橋梁上部結(jié)構(gòu)懸臂澆注施工的過程進(jìn)行應(yīng)力、變形及穩(wěn)定性等的監(jiān)測與控制，其施工監(jiān)控工作具體包括：

（1）對橋梁設(shè)計(jì)的進(jìn)一步分析復(fù)核，確保橋梁施工過程及成橋狀態(tài)的受力與變形符合現(xiàn)行規(guī)范要求；

（2）在上部結(jié)構(gòu)正式施工前，對施工組織進(jìn)行詳細(xì)審查，對施工方案的安全性進(jìn)行分析，特別是對掛籃懸澆、施工支架及墩梁固結(jié)設(shè)施等的復(fù)核與安全性分析；

（3）大跨度橋梁的施工均采用分階段逐步完成的施工方法，為達(dá)到成橋的線形和受力狀態(tài)，需確定與設(shè)計(jì)成橋狀態(tài)相應(yīng)的合理施工初始狀態(tài)。

（4）對施工過程的結(jié)構(gòu)變形、應(yīng)力及穩(wěn)定性進(jìn)行監(jiān)測，確保施工過程結(jié)構(gòu)受力及幾何形態(tài)處于受控狀態(tài)。

3.施工監(jiān)控細(xì)則

3.1橋梁結(jié)構(gòu)復(fù)核。對掛籃懸臂澆注施工的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁結(jié)構(gòu)，需要進(jìn)行以下幾個方面的基礎(chǔ)性分析計(jì)算，以確保施工過程安全及施工控制參數(shù)的準(zhǔn)確性。公務(wù)員之家

（1）施工過程結(jié)構(gòu)應(yīng)力驗(yàn)算；

（2）成橋正常使用狀態(tài)下結(jié)構(gòu)應(yīng)力及變形驗(yàn)算；

（3）成橋極限承載狀態(tài)下結(jié)構(gòu)強(qiáng)度驗(yàn)算；

（4）施工過程橋梁變形分析，以確定設(shè)計(jì)預(yù)拱度。

3.2預(yù)拱度設(shè)置。對于懸臂澆注施工的預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁，其線形調(diào)整主要是通過設(shè)置合理的預(yù)拱度來實(shí)現(xiàn)的。因此，線形控制的關(guān)鍵在于分析預(yù)拱度的組成以及確定各組成的取值。預(yù)拱度控制主梁懸澆段的各節(jié)段立模標(biāo)高可按下式確定:Hi=H0+fi+f掛籃+1/2fp（1）

式中:Hi——待澆筑段主梁底板前端立模標(biāo)高；H0——該點(diǎn)設(shè)計(jì)標(biāo)高；fi——該施工階段及以后各施工階段對該點(diǎn)撓度影響值，該值包括恒載、移動荷載、徐變、體系轉(zhuǎn)化、預(yù)加應(yīng)力等影響；f掛籃——本節(jié)段的掛籃變形值，由加載試驗(yàn)提供；fp——活載作用下產(chǎn)生的撓度。上述各參數(shù)在有限元分析基礎(chǔ)上，根據(jù)實(shí)測信息，對計(jì)算預(yù)拱度進(jìn)行調(diào)整和預(yù)測，確定最佳預(yù)拱度［2,3］。

3.3線形監(jiān)控。通過對懸臂澆筑掛籃變形及主梁線形進(jìn)行監(jiān)測，可以掌握懸臂澆筑掛籃體系的變形情況，從變形上來判斷掛籃結(jié)構(gòu)的工作性能及安全狀況；可檢查施工好的混凝土主梁的線形同設(shè)計(jì)目標(biāo)線形間的差異情況；還可積累混凝土梁施工過程中懸臂澆筑掛籃的變形資料和混凝土主梁的變形資料，為下階段主梁預(yù)拱度的設(shè)置提供參考，為線形控制服務(wù)。因此需進(jìn)行的監(jiān)測項(xiàng)目主要包括：掛籃結(jié)構(gòu)、混凝土主梁標(biāo)高、混凝土主梁中線。

3.3.1線形測點(diǎn)布置及方法。為進(jìn)行線形監(jiān)測與控制，需要選擇合適的測量控制點(diǎn)，并在模板、混凝土梁段及掛籃的關(guān)鍵位置設(shè)置觀測點(diǎn)。采用幾何水準(zhǔn)方法（水準(zhǔn)儀＋水準(zhǔn)尺）對懸臂澆筑過程各測點(diǎn)的變形情況進(jìn)行監(jiān)測，根據(jù)標(biāo)高的變化情況，來推算掛籃和混凝土主梁的變形。測量時應(yīng)避開溫差較大的時段。懸臂澆注正式施工前，應(yīng)首先確定統(tǒng)一的變形監(jiān)測網(wǎng)，變形監(jiān)測基準(zhǔn)點(diǎn)埋設(shè)在穩(wěn)定的地方。根據(jù)地面基準(zhǔn)點(diǎn)，再將基準(zhǔn)點(diǎn)引至每一墩頂箱梁0號塊底板與頂板。底板作為立模高程控制點(diǎn)，頂板作為撓度監(jiān)測工作點(diǎn)，并做好明顯的紅色標(biāo)識。懸臂澆注施工過程中，一般在底模板前端選3個特征位置，以控制施工立模誤差。為了進(jìn)行懸臂澆筑掛籃在混凝土自重作用下的變形測量，需要對主桁架、底籃及行走滑道的標(biāo)高進(jìn)行測量。在主桁架前吊桿上錨固位置、底籃前吊桿下錨固位置及行走滑道的前、中、后位置布置變形測點(diǎn)，橫向與兩主桁架的位置相對應(yīng)。對于各施工節(jié)段，沿縱向，在各施工節(jié)段懸臂前端及0號塊中間、前端設(shè)置測點(diǎn)；沿橫向，在腹板頂板相交處、頂板中部設(shè)置測點(diǎn)。各測點(diǎn)采用約30cm長的短鋼筋，要求鋼筋頭露出澆注好的橋面約2～3cm，并要求將露出橋面部分均用油漆涂成紅色并編號。懸臂澆筑掛籃施工混凝土橋梁的線形如圖2所示。圖2懸澆施工混凝土主梁線形測點(diǎn)布置示意圖

3.3.2線形測量工況。在采用掛籃進(jìn)行各孔懸澆施工時，從線形控制的角度出發(fā)，共設(shè)置了如下的測量工況

(1)立模后；(2)鋼筋綁扎后；(3)混凝土澆筑后；(4)預(yù)應(yīng)力張拉前；(5)預(yù)應(yīng)力張拉后；(6)脫模后；(7)掛籃行走后。

3.4主梁截面應(yīng)力監(jiān)測。為了掌握掛籃懸臂澆筑施工混凝土箱梁的應(yīng)力隨施工過程的變化情況及確?；炷料淞菏芰Φ陌踩院秃侠硇裕斜匾獙旎@懸臂澆筑施工混凝土箱梁的應(yīng)力進(jìn)行監(jiān)測與控制。

3.4.1應(yīng)力監(jiān)測方法。采用鋼弦式應(yīng)力計(jì)對混凝土橋梁結(jié)構(gòu)的應(yīng)力進(jìn)行測試，通過測量測點(diǎn)應(yīng)變換算應(yīng)力值。對于鋼弦式應(yīng)力計(jì)，是利用傳感器內(nèi)腔中鋼弦頻率的變化來反映被測物體的應(yīng)變。鋼弦式應(yīng)力計(jì)的輸出信號為鋼弦的振動頻率，其與應(yīng)變的關(guān)系如式（2）。f=12lσρ=12lEgερ（2）對于混凝土結(jié)構(gòu)，采用鋼弦式應(yīng)力計(jì)測得的是總應(yīng)變，其包括了非應(yīng)力應(yīng)變成分，要得到被測位置的真實(shí)應(yīng)力，必須準(zhǔn)確扣除非應(yīng)力應(yīng)變。而非應(yīng)力應(yīng)變又因測量對象及測量位置的不同而異。其應(yīng)力測量的計(jì)算公式如下：σ=E(εT-εu)（3）

式中：σ——荷載作用下被測結(jié)構(gòu)測點(diǎn)的應(yīng)力；E——被測結(jié)構(gòu)材料的彈性模量；εT——應(yīng)力計(jì)直接測得的應(yīng)變；εu——各非應(yīng)力應(yīng)變成分的總和。對于埋入混凝土中與粘貼在混凝土表面的應(yīng)力計(jì)而言，的組成可分別由表達(dá)式（4）、（5）給出：εu=εc+εs+εt=εc+εs+αΔt（4）εu=εtαΔt（5）

式中：εt——溫度變化引起的材料變形量；α——鋼材的線膨脹系數(shù)；Δt——溫度變化量；εc、εs——分別為混凝土徐變和收縮引起的非應(yīng)力應(yīng)變成分。在采用鋼弦式儀器進(jìn)行結(jié)構(gòu)的應(yīng)力測試中，需要特別注意的是溫度對測試結(jié)果的影響，在應(yīng)力計(jì)算時須將溫變引起的自由應(yīng)變予以扣除。因此，從溫度對鋼弦式儀器進(jìn)行應(yīng)力測試影響的角度考慮，每個鋼弦式應(yīng)力計(jì)都必須配置一個溫度傳感器。對于采用埋入鋼弦式應(yīng)力計(jì)進(jìn)行混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)力測量，其測量精度還受到混凝土徐變和收縮引起的非應(yīng)力應(yīng)變成分等的影響，須采取相應(yīng)措施對該非應(yīng)力應(yīng)變成分進(jìn)行剔除，目前通常是在應(yīng)力計(jì)附近埋置無應(yīng)力計(jì)進(jìn)行應(yīng)力補(bǔ)償。本應(yīng)力監(jiān)測將在目前測試技術(shù)基礎(chǔ)上，通過增加測量次數(shù)，即在各關(guān)鍵工況前后分別測量應(yīng)變值，通過計(jì)算增量的方法減少混凝土收縮、徐變對應(yīng)力測試真值的影響。

3.4.2應(yīng)力測點(diǎn)布置。為了掌握橋梁結(jié)構(gòu)在施工過程中的實(shí)際應(yīng)力狀態(tài)，須對主梁的關(guān)鍵受力截面進(jìn)行應(yīng)力監(jiān)測。對于主梁，一般選擇懸臂根部、1/4L、1/2L處截面作為應(yīng)力監(jiān)測截面。其中，主梁懸臂根部截面是施工過程應(yīng)力監(jiān)測的重點(diǎn)截面，必不可少。從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)角度考慮，選擇其中的一個T構(gòu)，對懸臂根部、1/4L、1/2L處截面進(jìn)行全面的應(yīng)力監(jiān)測，對其它T構(gòu)關(guān)鍵截面選取應(yīng)力較大測點(diǎn)進(jìn)行應(yīng)力監(jiān)測。應(yīng)力測試截面測點(diǎn)布置如圖3所示。

3.4.3應(yīng)力測試工況在施工過程中選擇各節(jié)段混凝土澆筑完畢、預(yù)應(yīng)力張拉完畢、掛籃前移到位以及各合攏段澆筑前后、合攏段預(yù)應(yīng)力張拉后、上二期荷載前后等作為應(yīng)力測試工況。同時要求每隔一段時間定期測量（半年內(nèi)每兩月一次，半年到一年之間3個月一次）。應(yīng)力測試工作最好在溫度較為恒定時進(jìn)行，同時須進(jìn)行溫度的測試。

3.5主梁溫度監(jiān)測。溫度是影響主梁撓度的最主要因素之一，溫度變化包括日溫度變化和季節(jié)變化兩部分，日溫度變化比較復(fù)雜，尤其是日照作用，季節(jié)溫差對主梁的撓度影響比較簡單，其變化是均勻的。因此為了摸清箱梁截面內(nèi)外溫差和溫度在截面上的分布情況，在梁體上布置溫度觀測點(diǎn)進(jìn)行觀測，以獲得準(zhǔn)確的溫度變化規(guī)律。

3.5.1測量方法。采用經(jīng)封裝的熱敏電阻作為監(jiān)測傳感器，用自動采集單元進(jìn)行溫度場測試數(shù)據(jù)采集，采樣間隔將依據(jù)溫度場的變化速率進(jìn)行設(shè)置。如對混凝土水化熱的測量，可按15分鐘采樣一次，而對混凝土結(jié)構(gòu)大氣溫度效應(yīng)的測量可半小時一次。

3.5.2溫度測點(diǎn)布置。該橋主梁截面形式為單箱雙室，其施工過程及成橋運(yùn)營期間的溫度效應(yīng)往往較為明顯，對結(jié)構(gòu)的受力和變形影響較大，從把握結(jié)構(gòu)受力及控制橋梁線形的角度，有必要選取一典型主梁截面（d-d）布設(shè)溫度傳感器，用自動采集單元進(jìn)行主梁溫度場的監(jiān)測，其測點(diǎn)布置如圖4所示。為了保證測量結(jié)果的可靠性，在相應(yīng)位置設(shè)置一輔助測試截面（a-a），其測點(diǎn)布置與主測試截面相同，即共設(shè)置兩個溫度場測試截面，每個截面布置35個溫度測點(diǎn)。

3.6施工誤差調(diào)整策略

3.6.1施工監(jiān)控方法。大跨度橋梁的施工均采用分階段逐步完成的施工方法，在主梁各節(jié)段施工過程中，結(jié)構(gòu)的實(shí)際狀態(tài)并不總是與其理想吻合。橋梁結(jié)構(gòu)的實(shí)際施工狀態(tài)與理想施工狀態(tài)總是存在著一定的誤差，即理論預(yù)測存在誤差。橋梁施工控制的主要目的是使施工實(shí)際狀態(tài)最大限度地與理想設(shè)計(jì)狀態(tài)相吻合。要實(shí)現(xiàn)實(shí)際與預(yù)測相吻合，就必須全面了解可能使施工狀態(tài)偏離理論設(shè)計(jì)狀態(tài)的所有因素，以便對施工過程進(jìn)行有效控制。自適應(yīng)施工控制方法是目前最常用、最先進(jìn)的施工控制方法。自適應(yīng)控制是在反饋控制的基礎(chǔ)上，加上一個誤差識別過程。當(dāng)結(jié)構(gòu)的實(shí)測狀態(tài)與理論狀態(tài)不相符時，分析誤差產(chǎn)生的原因，根據(jù)該原因重新調(diào)整計(jì)算，使模型的輸出結(jié)果與實(shí)測結(jié)果相一致。自適應(yīng)控制是一個預(yù)告-施工-量測-計(jì)算-參數(shù)識別-分析-修正-預(yù)告的循環(huán)過程。即在施工過程中，比較結(jié)構(gòu)測量的受力狀態(tài)與模型計(jì)算結(jié)果，依據(jù)兩者的誤差進(jìn)行參數(shù)調(diào)整（識別），使模型的輸出結(jié)果與實(shí)際測量的結(jié)果相一致。利用修正的計(jì)算模型參數(shù)，重新計(jì)算各施工階段的理想狀態(tài)，按反饋控制方法對結(jié)構(gòu)進(jìn)行控制。這樣，經(jīng)過幾個工況的反復(fù)識別后，計(jì)算模型就基本上與實(shí)際結(jié)構(gòu)相一致了，在此基礎(chǔ)上可以對施工狀態(tài)進(jìn)行更好的控制。

3.6.2施工誤差調(diào)整。引起理論預(yù)測誤差的原因是多方面的，歸納起來主要有以下幾個方面：結(jié)構(gòu)參數(shù)誤差、施工誤差、施工監(jiān)測誤差、結(jié)構(gòu)分析模型誤差及溫度變化不一致等。結(jié)構(gòu)參數(shù)是施工控制中進(jìn)行結(jié)構(gòu)施工模擬分析的基本資料，它主要包括構(gòu)件截面尺寸、材料彈性模量、容重、收縮徐變系數(shù)、熱膨脹系數(shù)、施工荷載、預(yù)加應(yīng)力等［4］，其正確性直接影響分析的結(jié)果。實(shí)際研究表明，模型誤差及設(shè)計(jì)參數(shù)誤差是引起大跨度橋梁施工控制的誤差主要因素之一?；谧赃m應(yīng)的控制方法，對大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁懸澆施工過程中的預(yù)測誤差調(diào)整，采取如下策略：

(1)采用準(zhǔn)確模型進(jìn)行施工過程的模擬仿真分析，以盡量較小模型誤差；

(2)比較實(shí)測值與理論預(yù)測值，若兩種誤差在允許范圍內(nèi)，則按原預(yù)測值繼續(xù)下一節(jié)段的施工，否則進(jìn)行第(3)步工作；

(3)進(jìn)一步分析誤差的原因，特別對實(shí)際的設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行識別，采用較為準(zhǔn)確的設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，據(jù)此確定下一節(jié)段的立模標(biāo)高等施工參數(shù)，對今后的施工狀態(tài)進(jìn)行預(yù)測。

4.結(jié)語施工監(jiān)控在大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋的建設(shè)中是必須的，是一項(xiàng)技術(shù)系統(tǒng)工程，施工監(jiān)控的項(xiàng)目組織應(yīng)和項(xiàng)目的施工組織計(jì)劃協(xié)同制定，在充分分析設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，科學(xué)合理地制定監(jiān)控方案，采用自適應(yīng)控制法對橋梁進(jìn)行施工控制，以確保施工過程中的安全，同時保證成橋后各構(gòu)件的線形和內(nèi)力狀態(tài)符合設(shè)計(jì)要求。

參考文獻(xiàn)

［1］劉應(yīng)戰(zhàn),鄭明玉.預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁施工控制［J］.山西建筑,2005,13(5):79.

［2］王照臨.現(xiàn)代控制理論基礎(chǔ)［M］.北京:國防工業(yè)出版社,1998,11-23.

［3］石德斌,程浪舟,朱文清.大跨度變截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋施工監(jiān)控［J］.鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì),2006(2):51-53.

［4］向中富.橋梁施工控制技術(shù)［M］.北京：人民交通出版社,2001,28-29.［文章編號］1619-2737（2010）02-23-15