简支变连续桥梁施工控制研究

秦 耕

（招商局重庆交通科研设计院有限公司，重庆 400060）

虽然简支梁在实际工程中表现出了结构简单、施工便捷的优点，但同时也存在较为突出的伸缩缝问题且其使用过程中往往伴随出现较多病害。研究表明，传统连续梁桥能够为行车提供良好舒适性且结构整体性较好，但施工复杂、质量控制难度大。综合考虑到桥梁建设在进度、程度、质量等方面的要求，当前许多设计方案都选择采用简支变连续梁桥，以此来综合两类桥梁结构各自的优势[1]。

近些年，我国在基础工程建设方面已经取得了一定的成果，但在简支变连续梁桥建设领域的施工管理却发展较为滞后，大多选择采用传统模式开展管理工作，对于工艺管理的精细化不足且欠缺信息化。针对这一问题，本研究以简支变连续梁桥施工所涉及到的各个工序为分析对象展开深入探究，结合信息化技术健全管理体系，确保经济、质量等目标能达到预期[2-3]。

1 预制梁养护工况

本文以我国某简支变连续梁桥项目为例，对其施工所涉及到的同批次4 片预制梁展开全过程追踪控制，该批次预制梁均为中跨位置未经张拉的30 mT 型梁。

1.1 实测结果

通过设计方案可知该批次T 型梁的混凝土材料中掺加了适量早期减水剂，以此来强化结构的早期强度。实测得到各批次梁体弹模、强度均高于预期要求限值，见表1。

表1 实测参数值

在实测过程中将预制梁置于台座上且未附加外荷载作用，因此在该工况条件下不发生上拱。

1.2 实测值与理想值间的施工偏差结果

将上述工况条件下实测得到的数据与设计理想值进行比对，见表2。

表2 主要施工变量的偏差

在上述工况条件下，考虑到混凝土配置过程中掺加了适量早强剂且梁体材料存在一定差异，导致混凝土构件的力学性能偏差较大。因此，将混凝土实测的弹模、容重作为施工过程控制的主要对象。根据表2 可以看出，该批次不同梁体的容重均与设计理论值较为接近，其中最大偏差小于5‰；但对于弹模指标而言该批次不同梁体具有不同的偏差，且主要集中在-11%～1%的范围内。因此，为了确保张拉过程的可控，本研究主要考虑弹模偏差所带来的影响。

弹模的偏差会对后续工况条件造成影响，因此根据已有研究预测弹模因素对该批次梁体上拱、受力可能产生的影响，见表3。

表3 变形及应力偏差结果

按照表3 中数据可以发现，①～③梁所发生的上拱变形偏差均低于1 mm，但实测所用仪器的精度仅为1 mm/km，而在跨中底部压应力偏差方面的最大值为-0.03 MPa，这与应力标准值较为接近，因此即可认定①～③梁与预期设计要求相契合，可不再进行参数调整。④梁的跨中上拱变形偏差达到了-1.3 mm，高于仪器-1.3 mm 的精度，需要调整其参数。总体来看，在开展后续工况之前应当对④梁做出适当的修整，而①～③梁可按原有设计进行施工。

1.3 偏差修正过程及修正措施

按照已有研究[4-5]对于不同施工变量权重的分析可知，权重敏感性由高至低分别为张拉控制应力、管道摩擦系数、局部偏差系数，因此选定张拉控制应力、管道摩擦系数、局部偏差系数作为施工控制的关键参数，以此来调节张拉工序结束后的瞬时工况。

根据张拉应力变化规律的拟合曲线可以得出下式：

其中，Δy1为中跨中梁跨中的变形偏差（mm）；Δy2为中跨中梁跨中底部的应力偏差（MPa）；Δx 为控制应力系数。

将表3 中数据代入至上式中计算即可得到：Δx=0.04 mm，Δy2=-0.70，也即在梁体跨中的底部位置存在0.7 Mpa 的压应力增量。

因此，在下一工况条件下应当采取以下措施进行修正：提升④梁张拉过程应力控制值至1.04 σ（也即1450.8 MPa）。

1.4 控制结果

以④梁在修正后实测值、无控制条件下的预测值以及设计理想值进行比对，评价在该工况条件下的施工控制情况，见表4。

表4 控制结果比对

根据上表数据可以发现，对于采取了控制修整措施的T 型梁，其变形实测结果与设计理想值之间的拟合性最好，偏差仅为2.1‰。在应力指标中，采取控制修整措施的T 型梁实测得到的压应力高于设计理想值约7.33%，而为采取控制措施的T 型梁则与标准值更为接近。仅就结构实际受力状态来看，在跨中位置施加的压应力可看做钢束对梁体的预压作用，当结构未产生开裂时有助于提高梁体承载能力。所以，上述控制措施具有积极作用，能够显著减小该阶段工况条件下的施工偏差。

2 张拉完成工况

2.1 实测结果

仍旧以该批次四片预制梁最为分析对象，在张拉工序结束后结构的瞬时状态实测结果，见图1。

在该阶段的工况条件下，管道、锚具等设备的实际使用型号与设计方案一致，因此在选择管道摩擦系数、局部偏差系等参数时可直接使用设备的设计值，其基本施工变量，见表5。

表5 基本施工变量的实际值

2.2 实测值与理想值间的施工偏差结果

将上述工况条件下实测得到的数据与设计理想值进行比对，见表6。

表6 张拉后的线形及应力偏差结果

对该阶段工况条件下各变量进行分析即可发现，其偏差，见表7。

表7 参数偏差值

根据表7 中数据可以发现，对于主梁跨中位置的上拱变形及应力来说，仅②梁由于其变形过大需要考虑其偏差带来的影响。结合表8 及实际施工方案可以发现，这一偏差产生的主要原因在于施工人员在张拉过程中失误操作导致②梁结构内的控制应力较标准值更大。④梁在上一工况条件下采取了修正措施，因此可不计其偏差所带来的影响。在开展后续工况之前应当对②梁做出适当的修整，而其他梁可按原有设计进行施工。

2.3 偏差修正过程及修正措施

按照已有研究对于不同施工变量权重的分析可知，权重敏感性由高至低分别为存梁时间、环境相对湿度。同时，考虑到施工组织计划的设计，该批次四块预制梁的存梁周期定位21 d。因此，选定环境湿度作为施工控制的关键参数，以此来调控预制梁。

根据环境相湿度变化规律的拟合曲线可以得出下式：

其中，Δy1为中跨中梁跨中的变形偏差（mm）；Δy2为中跨中梁跨中底部的应力偏差（MPa）；Δx 为环境相对湿度改变值。

将实测数据代入至上式中计算即可得到：Δy1=-2.25，Δx=0.19 mm，Δy2=-0.14，也即在梁体跨中的底部位置存在0.14 Mpa 的压应力增量。

因此，在下一工况条件下应当采取以下措施进行修正：调整②梁在养护环节中的相对湿度至89%。一般可在存梁区布置喷头进行洒水、梁体盖布养护等方式来改善湿度条件，但应当注意构件外部裸露钢筋可能发生的锈蚀现象。此外，可通过湿度测量工具譬如传感器等方式来提升湿度控制的精度。

2.4 控制结果

以②梁在修正后实测值、无控制条件下的预测值以及设计理想值进行比对，评价在该工况条件下的施工控制情况，见图2。

图2 控制结果对比

根据上图2 可知，对于采取了控制修整措施的②梁，其变形实测结果与设计理想值之间的拟合性最好，偏差仅为0.5‰；而对无措施下的②梁，其变形实测结果与设计理想值之间的偏差约为10.6%。在应力指标中，采取控制修整措施的②梁实测得到的压应力较无措施下的②梁偏差不大，所以可认为该施工控制方法较为有效，能够显著降低施工偏差。

3 存梁工况

3.1 实测结果

以该批次四片梁作为分析对象，实际存梁时间为20 d，且实测可知环境相对湿度约在63%～76%的范围内，其日平均湿度约为72%。以存梁第20 d 末的预制梁作为对象测量，见表8 结果。

表8 存梁结束状态实测结果

3.2 实测值与理想值间的施工偏差结果

将上述工况条件下实测得到的数据与设计理想值进行比对，见表9。

表9 存梁结束时的偏差结果

根据表9 可以发现，①～④梁跨中位置的上拱变形实测值与理想设计值均拟合较好且其偏差低于1 mm；就另一方面来看，存梁期内存梁区的存梁日均湿度与设计要求较为接近，虽然其存量周期较设计少一天，但其影响可忽略不计。

总体来看，在该工况条件下四片预制梁均可不加修正，可按照设计要求继续开展后续施工。

4 结论

本文以某工程同批次四片预制梁为对象展开分析，基于主导施工效果的基本变量做出了相应的评价及修正，研究表明该方法对于强化施工过程控制具有显著效果，能够大大提升工程管理质量。