预应力混凝土连续桥梁施工控制仿真分析

董彦方

（中铁二十局集团第二工程有限公司北京　100036）

预应力混凝土连续桥梁施工控制仿真分析

董彦方

（中铁二十局集团第二工程有限公司北京100036）

当前，对于跨度比较大的混凝土桥梁，主要使用自架设体系进行施工。受预应力、混凝土自重、温度变化、桥面荷载等因素的影响，导致悬臂梁持续保持在一个变化的状态下，为了保证桥梁的应力达到设计要求，需要准确的预测应力以及挠度变形，对施工过程中的各个阶段进行仿真分析。基于此，本文对预应力混凝土连续桥梁施工仿真分析进行探讨。

预应力混凝土；连续桥梁施工；控制；仿真分析

1　工程实例

某桥梁工程主桥总施工长度为255m，结构采用50m+2× 80m+50m的预应力混凝土连续梁结构，箱梁使用宽度为6m，顶面宽度为13m，箱梁根部梁的高度为4.8m，中跨和边跨合拢段的高度为2m。桥梁施工平面布置图如图1所示。

图1　主桥总体布置图

2　建立仿真模型

2.1设计仿真计算模型

在仿真计算的过程中，要先将主桥简化成平面结构，将桥梁离散成133个节点和132个梁单元，将十号墩简化成固定铰支座，八号支座、九号支座、十一号支座、十二号支座简化成活动的铰支座。按照仿真模型的节点划分和单元划分计算成桥结构。

2.2设计仿真分析的相关参数

一般情况下，为了保证桥梁结构的安全性，使用规范设计参数所计算得到的位移值、结构内力值均会比实际测量值大[1]。但在施工过程中，如果不考虑这方面因素，会导致误差比较大，对桥梁内力的合理性以及桥后结构线性均会有比较大的影响。在设计仿真结构参数时，要保证实际值和取值尽量保持吻合，对于一些可以测定的、比较重要的参数可以直接采用试验数值。对于无法准确测定的，则根据规范要求进行取值，并根据过去的施工经验进行调整。该项目的设计参数如表1所示。

表1　

2.3确定施工阶段立模标高

在进行主梁悬臂浇筑施工时，主梁线性的平顺性和梁段立模的标高有比较大的关系，对设计有比较大的影响。在对立模标高进行确定时，如果考虑的因素和实际情况比较符合，则可以准确的得到控制，施工后桥面的线型也会比较好。相反如果和实际情况不符合，会使设计线型和桥面线型之间的误差比较大[2]。由于立模标高并不代表桥梁建设完成后的实际标高，为了可以将施工过程中遇到的各种挠度抵消掉，需要设置预拱度。计算公式如下：

式中：Hi指的是i梁段施工过程中，立模的标准高度；Hiy指的是计算预拱度；H0指的是i梁段的设计标高；Hw指的是温度修正值；Hg指的是挂篮变形值。利用该立模公式进行计算，具有方便、简单、应用效果佳等优点。

3　桥梁施工控制

3.1控制应力的方法

本混凝土连续桥梁主要使用钢弦计来对混凝土应力进行测试时，桥梁一共布置了98个应力计。结合桥梁结构的分析结果合理的确定测试元件布置截面。当预应力桥梁跨度比较大时，可以将桥梁L/4、L/2、主梁悬臂根部的截面作为主要的控制截面。与此同时，也可以适当对主拉应力比较大的截面面积进行增加。

3.2应力控制的最终结果

为了可以将实际施工情况准确的模拟出来，此次在对大桥施工进行监控时，对所有的施工环节都进行了监控，并结合数据的实际变化，对施工控制参数进行修改。在进行每一段的施工时，需要详细对实际测得的应力数据进行分析，并根据理论分析结果，详细的分析实际测量结果。该桥梁十号墩B1截面位置施工具体的分析结果如图2所示。

图2　十号墩B1截面位置施工结果

3.3控制施工标高

在对主梁标高进行控制时，观测挠度是一个有效的控制措施。通常情况下，可以使用因瓦水准尺和精密水准仪对埋置在施工梁段的挠度进行周期性的监测。在对箱梁截面进行监测时，可以在各个梁段悬臂的前方、箱梁的截面处进行检测。可以将测点布置在腹板承托上。使用比较粗的段钢筋来进行测点的支座，并使用小块钢板或墩粗在其上端进行垂直焊接。为了降低顶板厚度产生变化后对标高造成的影响，需要固定好测点小段的位置。根据施工的工序流程，分别从挂篮前移就位、浇筑好混凝土后、张拉好预应力后三个阶段进行观测，分别对施工梁段上的各个监测点进行一次观测。当标高出现变化时，即表示各个施工阶段下，梁段挠度的具体变化情况。为了保证轴线位置和梁部线性位置可以达到要求，每次完成三～四个左右的梁段施工后，通测一次桥中轴线挠度。当同时进行几个T构施工时，为了避免T构合拢无法对中的情况出现，要联测桥梁中轴线。对于曲线上的梁桥或者比较宽的箱梁桥，需要控制好横向方向的两个测点，避免箱梁出现扭曲变形的情况。通常在每天太阳升起之前观测立模和挠度的标高，以免因温度影响观测值。该桥合拢后十号墩实际测量标高为419.95m，设计标高值为419.92m，十一号墩设计标高为420.1m，实测标高为420.125m，达到了设计要求。

4　预应力混凝土桥梁施工控制仿真分析的注意事项

（1）在进行大跨径预应力混凝土桥梁施工时，需要重点控制好挠度和对应力。

（2）在施工过程中，应力监测主要发挥安全、预警的作用，如果控制不达标，会严重桥梁质量，严重时还会诱发事故。所以，在进行监控时，要遵循悬臂梁施工的基本流程检测控制截面应力。

（3）在施工时，不同施工阶段的实际挠度值和主梁挠度理论分析值会出现一些误差，为了防止误差不断的累计，导致主梁线形和设计值产生过大的误差，要对理论值逐渐进行修正。

（4）对各个节段的立模标高进行确定时，需要根据温度影响合理的进行修正，避免主梁线性和设计目标出现偏离。

5　结束语

综上所述，通过使用仿真分析的方式对混凝土连续桥梁施工控制进行分析，立模公式简单，实际误差和理论标高之间的误差值比较小，极大了提高了施工的便利性，进行合拢施工时，合拢段之间的误差控制在5mm，在合拢的过程中，不用进行纠偏和压重，城桥后桥面平顺性更好，达到了设计要求。

[1]刘成龙，陈强，李振伟.温度对悬浇施工桥梁长悬臂箱梁标高的影响及其对策[J].桥梁建设，2003（01）：39～42.

[2]苏成，徐郁峰，邓江.崖门大桥施工过程中温度影响的分析、实测与补偿[J].桥梁建设，2003（01）：19～22.

U445.57

A

1673-0038（2015）50-0227-02

2015-11-25

董彦方（1987-），男，陕西咸阳人，助理工程师，本科，从事施工技术工作。