连续刚构桥施工线形控制分析

浅谈连续刚构桥梁工程施工控制措施

近年来，我国社会经济的飞速发展对公路工程建设提出了更高的要求，桥梁作为公路工程建设的一个重要组成部分，从根本上提高其建设质量至关重要。连续刚构桥梁近年来凭借着自身跨越能力强、无需大型支座及施工难度小等优势在公路工程建设中得到了广泛应用，因此，做好连续刚构桥梁的施工控制工作是不容忽视的，应该引起工程建设单位的高度重视。

一、连续刚构桥梁的施工控制概述

（一）连续刚构桥梁的施工控制方式

就我国目前连续刚构桥梁建设过程中常用的施工控制方式来看，大致可以分为两种类型，一种是预测控制，另一种是前期预控和后期调整控制相结合。由于连续刚构桥梁结构的特殊性，一旦工程出现坍塌事故，那么不仅会影响到交通的通畅性，而且还会威胁到群众的生命安全。因此，在对连续刚构桥梁的控制方法进行选择的时候，应该尽可能以预测控制为主，并在此基础上通过后期调整来对控制不当之处进行适当修正，最终达到施工控制的根本目标。

（二）连续刚构桥梁的施工控制要点

结合我国当前连续刚构桥梁的施工现状来看，对于施工控制的要点，应该集中在主梁标高的控制上，同时要在此基础上通过应力检测来确保桥梁整体结构的安全。为了确保主梁标高的施工满足工程建设需求，对于该部分施工的控制目标，可以采用设置预拱度的方法来实现。主梁预拱度的设置可以采用经验法或理论法。其中，经验法主要适用于具有较大参考价值的项目，施工单位凭借着多年的施工经验和相关数据，对主梁预拱度进行设置。而理论法则是结合工程建设的具体情况，通过科学的计算来对施工控制方法进行进一步确定。根据分析方法的不同，理论法还可以细分为叠加法和综合分析法。其中，叠加法主要适用于线性系统或者受非线性影响较小的结构系统，以连续刚构桥梁为例，对于此类桥梁的施工，在对挠度进行计算的时候，是不需要考虑非线性所造成的影响的。而综合性分析法则主要是将与桥梁结构有关的数据一次性输入到系统中。结构程度的计算则可以确定在各种因素作用下结构的最终状态，以此来进一步确定施工时的预拱度。

路桥建设　

连续刚构桥梁施工控制研究分析　

摘要：随着交通运输事业的不断发展和桥梁建筑水平的提高，桥梁修筑工程不断增加，大桥修建的跨径也不断增大。桥梁施工　

过程受多种因素的共同影响，随着修建的空间位置与结构的变化，施工方案也要随之灵活转变，随着工程的进行，施工的难度会不断　

增加，施工过程中的成型问题、合拢问题都会受到影响，还会出现与设计要求、设计预期不相符的情况。如何对连续刚构桥梁的施工　

过程进行有效的控制，选择合适的建筑材料，消除外来因素影响是本文的重点研究内容。　

关键字：连续刚构桥梁；施工控制；研究分析　

在连续刚构桥梁的施工过程中，保证施工的安全性与桥梁竣工后的安全　

稳定是桥梁修建最基本的要求，也是施工的重点。桥梁的设计通常是按照一　

定的理论对修建的各种因素进行全方位考量之后做出的，但是，连续刚构桥　

梁，尤其是大跨境连续刚构桥梁的施工过程中，常会因不可预见的因素及现　

场施工的材料误差、操作误差、环境变化等等使实际情况偏离预期设计，给桥　

梁结构的安全性和稳定性埋下隐患，这时就需要加强施工控制工作，以保证　

桥梁最终的安全稳定。大跨径的连续刚构桥梁跨度大，施工过程中会出现结　

构体系转化的问题，大桥本身的特点决定着施工控制的情况；且连续刚构桥　

梁的施工具有延续性，工程前段的施工情况会后期的影响十分明显，各个时　

期的施工控制也就显得尤其重要。本文就连续刚构桥梁的施工控制流程、必　

要性、影响因素、方法、原则、实施情况等进行分析，报告如下。　

一、连续刚构桥梁的施工流程与施工控制必要性研究　

（一）连续刚构桥梁的施工流程　

大跨径的连续刚构桥梁随着建设规模的增加，施工过程遇到的问题、受　

到的影响也越多，但是作为一个系统性的建设工程，其施工的顺序、流程是一　

定的。要对整个工程进行有效控制，就需要做好各个流程的工作。　

连续刚构桥梁的主要施工流程包括：参数计算，施工模拟与线形设计；按　

照设计目标进行首期施工，并对桥梁主梁的温度、应力、标高等参数进行测　

河南科技上中铁大桥局集团一公司

张金辉路桥建设ROAD&BRIDGECONSTRUCTION

大跨度桥梁的施工均采用分节段逐步完成的施工方法，其结构的最终形成，必须经历一个漫长而又复杂的施工过程以及结构体系转换过程。施工过程中每个阶段的变形计算和受力分析，是桥梁结构施工控制中最基本的内容和直接依据。现阶段施工控制中桥梁结构的计算方法主要包括：正装分析法、倒装分析法和无应力状态计算法。在大跨度桥梁结构的施工控制中，虽然这3种计算方法都能用于各种形式的桥梁结构分析，但由于不同形式的桥梁结构所采用的施工方法不同，因而每种计算方法对于不同形式的桥梁结构分析的侧重点不同，同时也有其特点。一、现有的3种结构分析方法简述1.正装计算法（正算法）。正装计算法是按照桥梁结构实际施工加载顺序来进行结构变形和受力分析，它能较好地拟合桥梁结构的实际施工历程，得到桥梁结构在各个施工阶段的位移和受力状态。这不仅可以用来指导桥梁的设计和施工，而且为桥梁的施工控制提供了依据。同时，采用正装计算能较好地考虑一些与桥梁结构形成历程有关的因素，如结构的非线性问题和砼的收缩徐变问题。正因为如此，正装计算法在桥梁的计算分析中占有重要位置。对于各种形式的大跨度桥梁，要想了解其结构在各个阶段的位移和受力状态，都必须首先进行正装计算。2.倒装计算法（倒拆法）。倒装计算法是按照桥梁结构实际施工加载顺序的逆过程来进行结构行为分析的。倒装计算的目的就是要获得桥梁结构在各施工阶段理想的安装位置（主要指标高）和受力状态。众所周知，一座大跨度桥梁的设计图，只给出了桥梁结构最终成桥状态的设计线型和设计标高，但是桥梁结构施工中间各状态的标高并没有明确给出。要想得到桥梁结构施工初始状态和施工中间各阶段的理想状态，就要从设计图中给出的最终成桥状态开始，逐步倒拆计算来得到施工各阶段中间的理想状态和初始状态。只有按照倒装计算出来的桥梁结构各阶段中间状态（主要指标高）去指导施工，才能使桥梁的成桥状态符合设计要求。当然，在桥梁结构的施工控制中，除了控制结构的标高和线型之外，同样要控制结构的受力状态，它与线型控制同样重要。正因为倒装计算有这些特点，所以它能适用于各种桥型的安装计算，尤其是以悬臂施工为主的大跨度连续梁桥、刚构桥和斜拉桥。当然，这是相对于无应力状态计算法而言的。3.无应力状态计算法。无应力状态法是以桥梁结构各构件的无应力长度和曲率不变为基础，将桥梁结构的成桥状态和施工各阶段的中间状态联系起来。这种方法特别适用于大跨度拱桥和悬索桥的施工控制。由于大跨度拱桥的主要承重结构主拱圈和悬索桥的主要承重结构主缆索大都是在预制厂或工厂制作成型后，在现场进行安装。而在工厂加工时，这些结构基本上处于无应力状态，并且在安装时，它们的长度一般难以调整，即使可调，也只能局部微调。因而，如何确定主拱圈的加工长度是大跨度拱桥施工控制的关键。同理，确定主缆索的加工长度是悬索桥施工控制的关键。二、倒拆法和正算法的本质及优缺点1.倒拆法的本质及优缺点。实质上，倒拆法是以成桥的应力和线型作为施工控制直接依据。首先，保证竣工成桥时桥梁的应力和线型满足设计要求以便使之能够正常运营。然后，由此反向推算各施工阶段的控制参数，以确保桥梁在该参数控制下的施工在成桥竣工时能够达到倒拆初始状态（设计要求）。可以这样认为：倒拆法就是由合理的结果（设计的成桥状态）去顺藤摸瓜，来反推合理的过程（与设计的成桥状态相对应的各施工阶段的恰当控制参数）。根据理想的成桥状态（理想的恒载状态）反推各施工阶段合理的控制参数，使得监控计算分析工作概念明确、理由充分、方向性强。从理论上说，只要拟定好成桥状态就可以反推出与之相对应的各施工状态。倒拆法示意如图1所示：

工Ｉ程Ｉ科　技　科　——黑龙江——　技信息　大跨径预应力连续刚构桥悬浇法施工线形控制　王旭山　（重庆市渝通公路工程总公司，重庆４０００６０）　摘要：主要利用施工反馈控制理论的方法，与芙蓉江特大桥的实际情况相结合，进行对大跨径预应力连续刚构桥悬浇法施工的线形控制，介　绍了施工线形控制的理论和具体的实施方案。　关键词：大跨径；连续刚构；悬浇法；施工测量；线形控制　随着科学技术的不断进步，我国的公路交　通建设事业取得突飞猛进的发展，特别是我国　的桥梁建造技术已有了长足的进步，大跨径预　应力混凝土连续刚构桥的桥梁被广泛用于高速　公路和其他道路的建筑结构，因此大跨径预应　力混凝土连续刚构桥梁的施工技术越来越被人　关注和重视，其中施工线形控制被认为是一项　系统而又不容忽视的工作加以重视。下面以芙　蓉江大桥为例，介绍大跨径预应力混凝土连续　刚构桥悬浇法的施工线形控制。　１工程概况　芙蓉江特大桥位于重庆武隆县和彭水县　交界的芙蓉江上，桥位斜跨芙蓉江，桥起点桩号　为Ｋ２９＋６３９．４，终点桩号为Ｋ３０＋１７８．３３，全长　５３８．９３米，主桥为１３２ｍ＋２３０ｍ＋１３２ｍ的大跨径　预应力混凝土连续刚沟桥。主桥箱梁为变截面　单箱室断面，箱梁顶宽９．０米，底宽５．０米；箱梁　高度在墩与箱梁连接的根部断面为ｌ３．５米，现　浇段和合拢段梁高为４．０米，箱梁梁高从墩距　中心５．０米处到跨中按１．８次抛物线变化。　全桥施工程序是单幅桥３跨连续箱梁在　两个主墩（１＃墩、２＃墩）上分别独立采用挂蓝对　称悬臂逐段浇筑施工，箱梁纵向除１００号块外　分２９对节段，长度为６　Ｘ　２．５ｍ＋８　Ｘ　３．０ｍ＋７　Ｘ　４．０ｍ＋８　ｘ　５．０ｍ中跨和边跨合拢长度均为２．０　米，边跨现浇段长度为１６．０米。从１０１～１２９号　节段最大悬臂长度为１０７米，以先“边跨合拢”　后“中跨合拢”的顺序完成施工。（桥型如图１所　示）　为了保证该桥成桥后的线形和桥梁受力　状态与设计一致，确保施工质量，悬臂浇筑施工　前成立了由现场施工测量、线形控制和数据分　析小组组成的施工控制组，负责施工线形等控　制的具体技术工作。开展工作前特制定了周密　的测量监控方案。　２施工线形控制测量的目的和要求　目的：是把大跨度桥梁的施工线形控制理　论和方法应用于芙蓉江特大桥的实际施工过　程。对该桥施工期间的内力状态和变形状态进　行实时的控制和调整，确保在桥梁建成后的线　形和结构内力与设计状态尽量相符。　芙蓉江大桥是大跨径预应力混凝土连续　刚构桥，其主要的施工方法就是分段悬臂浇筑　法。在整个施工过程中，一方面由于结构体系的　不断改变，相应的内力和变形也不断发生变化，　使得桥梁梁部线形和结构内力与施工过程密切　相关；另一方面因为混凝土材料的非匀质性、混　凝土的收缩和徐变、气温、温差的影响以及测量　误差的产生都会造成各节段的内力和位移随着　混凝土的浇筑过程而偏离预计值。因此，在整个　悬臂浇筑过程中，若不进行线形的施工控制，会　造成悬臂施工的梁体无法ＪＪｌ￣ｆｌ合拢，出现整体　结构线形不平顺，或桥面　标高达不到设计要求，导　致桥梁的安全性、实用性　和耐久性下降。故在该桥　梁段悬浇过程中实施线形　控制测量是一项很重要的　工作。　要求：ａ．因各悬臂段　采用挂蓝悬臂浇筑法，对　称平衡施工，在施工过程　中，现浇节段的高程是实　时变化的，故要根据设计　的线形、高程以及现场测　量、测试的参数绎过计算　变形确定理论立模标高，　再根据立模标高和准确放　样定位来控制现浇节段的　线形；ｂ．箱梁合拢即体系　转换时控制全桥受力状况　和线形的关键１　序，因此　合拢顺序、合拢温度和工　艺都必须严格控制　箱　梁合拢前合拢段的两侧箱　梁相对轴线偏差应＜　１０ｍｎｌ，相对高差应＜　２０ｒａｍ，箱梁裸梁顶面标高　与对应设计标高高差应＜　３０ｒａｍ。　３施工线形控制方法　和原则　芙蓉江特大桥属于大　跨径的预应力连续刚构　桥，具有施工工序繁多和　影响因素复杂的特点，基　于施工控制理论，目前反　馈控制法被广泛应用于大　图１芙蓉江特大桥桥型布置图