连续刚构预应力施工控制分析

技术与市场　攮恭砩发　第１８卷第４期２０１　１年　

连续刚构预应力施工控制分析　

袁　绍　

（广西路桥总公司二分公司，广西南宁　５３００００）　

摘要：随着我国国民经济的不断发展，全国各地都在积极开展基础设施建设，各个等级的公路建设在各地广泛开展起　

来。连续预应力刚构具有省工、省时、省料的特点，在我国的公路桥梁建设中得到了非常广泛的应用，但是，如果没有做好　

施工控制，势必会对成桥的质量和各项参数造成不利影响。此文对施工阶段参数变化的原因进行了分析，并从材料参数的　

确定、应力变化和挠度的观测、计算模型的优化、预抛高的选择四个方面对如何做好施工控制工作进行了分析。　

关键词：连续预应力：施工控制；材料参数：模型优化　

ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００６—８５５４．２０１　１．０４．００６　

０引言　连续预应力刚构凭借其省　Ｉ：、省时、省料的特点，在我国的　

桥梁建设，尤其是大跨径桥梁建设中得到了非常广泛的应用。　在实际施工过程中，工作人员虽然可以通过各类方法对施工阶　

段的有关参数进行计算，但是，如果完全按照这些计算出的理　

论参数来指导施工，势必无法取得令人满意的质量效果。出现　

这种现象的原因主要有以下几点：１）施工中难免会存在悬拼梁　

段的预制误差、观测误差、测量误差、立模误差等误差。２）在工　

程设计阶段所参照的混凝土的收缩徐变、构件自重、弹性模量　等材料系数可能与工程施工过程中材料的实际系数存在差异。　

３）参数计算所采用的数学模型可能无法真实地反映出桥梁结　

构的整体性能。　随着实际工程中连续刚构桥悬臂长度的逐渐增加，上述因　

素对于参数准确性的影响也与日俱增，如果不能对其进行有效　

的调整和处理，势必会使工程建设与原本的目标出现差距，最　终导致合拢无法顺利进行，使成桥后的线形和内力发生变化，　

对桥梁的使用性能和安全结构造成不利影响。本文从实际施工　

的控制流程出发，对如何在最大程度上降低或消除容易对内力　

和线形造成影响的不利因素进行探讨。　１　工程材料各项参数的确定　在引言中我们提到，在工程设计阶段所使用的材料参数往　

往与材料在实际施：Ｅ过程中的参数存在着很大的差异，例如，　在施工过程中，为了确保混凝土的强度能够达到设计要求，工　

程技术人员通常会采用提升混凝土等级的方法。这样虽然保障　

了混凝土强度的提升，但是，材料的密度、弹性模量等参数也会　随之发生变化，而大多数工程在施ｌ　时都只是要求当混凝土强　

度达到一定程度后才能进行预应力钢束的张拉，对于密度、弹　

性模量等则没有给予明确的说明。　

在影响结构变形的各类因素中，ＥＩ无疑是最重要的一个，　

其中，截面惯性矩Ｉ属于常数，因此，混凝土早期的弹性模量变　

化就成为了会对梁体挠度变化造成影响的最重要参数之一。所　谓混凝土的收缩徐变，指的就是混凝土材料会随着时间而发生　

变化，对于那些处于最大悬臂状态、尚未合拢的结构，收缩徐变　所产生的影响是最为明显的。混凝土的密度则直接影响着粱体　

下挠。由此可见，混凝土的强度并不是工程的唯一标准，各类参　数的合理选择也会对模拟施工产生巨大的影响，因此，需要通　

过科学的试验方法对其进行确认。　

我们可以在梁体浇筑施工的现场制作３个规格为３０ｃｒｕｘ　

３０ｃｍ￣１５０ｃｍ的，在含筋率、养护条件方面与梁体没有任何差距　

的配筋试件来进行现场测试。在每一个的试件上设置４个外贴　弦式应变计，在对其进行称重测试的同时，根据龄期的不同对　

其进行混凝土弹性模量检测，以便对其密度和弹性模量进行测　

定。试验结果表明，混凝土的弹性模度在早期的增长速度较慢，　

而强度则会以较快的速度增长，　

对于混凝土收缩程度的测试则需在施工现场制作３个腹板　厚度６０　ｃｒｕｘ６０　ｃｍｘ３００　ｅｌｎ的试件，每一个试件都需设置４个外　

贴弦式应变计，并将１个钢弦仪埋设到其中一个试件内，在浇筑　

结束后的１…３　６　１２、２４、２、４８、７２、３３６、６７２、１００８、２１６０ｄｑ￣￣对其　收缩程度进行测试。　

对于混凝土热膨胀系数的测定，需在施工现场制作三个规　

格为３０　ｅｍｘ３０　ｃｍｘｌ５０　ｅｍ的，在含筋率、养护条件方面与梁体　

没有任何差距的配筋试件来进行现场测试。在每一个的试件　上设置４个外贴弦式应变计，在混凝土的收缩结束后，对其在不　

同温度下的长度变化进行检测，并根据所得到的参数完成对混　

凝土热膨胀系数的计算。　

２对于应力变化和挠度的观测　对于应力变化和挠度的检测和控制可以说是施工监控工　

作中最为重要的两项内容。为了对悬臂梁中各箱梁在施工过　

程中挠度变化情况进行监测，可以在各箱梁前端顶而的上下游　

方向各设置一枚铜钉，将其作为挠度变化的监测点。同时，在上　下游位置还要分别埋设一组观测点，目的主要有两个，第一，使　

同一块箱梁上能够具备３个观测点，各点的观测结果可以相互　

比较和校正，从而提高观测数据的精度。第二，能够通过对不　

同观测点的挠度进行比较来判断该箱梁是否出现了横向扭转　的现象。另外，为了对梁体变形进行更好的描述，还可以在梁根　

位置，八分之一、四分之一以及跨中位置设置觇板，并通过全站　

仪对其三维坐标进行测量，以便根据分析数据对顺、横桥向的　

位置是否发生变化进行确认，从而更加准确的对梁体的变形情　

况进行反映。工程实践结果表明，对于梁体挠度影响最大的就　

是温度的变化，例如，某主跨长度为１４０ｍ的连续刚构，在最大　

７　

７　攘煮霹缓　ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ　ＡＮＤ　ＭＡＲＫＥＴ　

Ｖｏ１．１８，Ｎｏ．４，２０１　１　

悬臂状态时，２４／１，时内挠度变化就达到了约４ｃｍ，所以，在测量　

过程中，应该选择早上７～８点这一温度相对稳定的时段完成有　

关测量工作。　

对于施工过程中，结构体系转换、恒载、锚固、钢束张拉等　荷载所用下箱梁混凝土正应力的变化情况可以通过对箱梁控　制截面混凝土正应力的监测来完成，并以此为依据对其是否满　

足设计标准的要求进行判定，这样不仅能够确保主桥能够按照　

有关要求安全施工，也可以为未来桥梁投入运营后的监测工作　

打下基础。在悬臂施工阶段，预应力连续刚构主梁最不利的截　

面就是悬臂根部的界面，而在合拢结束后，跨中合拢截面也会　加入最不列截面的行列。因此，应该将这两个截面作为检测的　

重点对象，对其正应力进行全面监测。　

３对于计算模型的优化　从现代的工程控制的角度来看，连续刚构属于容易受到随　

机因素干扰的系统，除了要对其实际状态进行识别之外，还应　该对整个系统的实际构成进行系统化的识别，一般来说，计算　

分析模型都会被认为是确定、已知的，因此，对于该系统的识别　

可以认为是一个对有关参数进行识别和优化的过程。只有通过　

科学合理的识别方法对整个系统的真实状态进行准确估算，才　

能更高的分辨出模型状态与系统实际状态间存在的差异，并根　

据这些差异估算出有关控制参数存在的偏差，以便通过对这些　偏差的消除建立起更加符合实际情况的桥梁结构计算模型。就　

目前的实际情况来看，在连续刚构预应力施工控制工作中应用　

的最优估算方法有很多种，笔者建议通过卡尔曼参数估算法来　

完成有关参数的最优估计。　４做好预抛高的选择　

在确定预抛高时，应坚持宜高不宜低以及两个相邻梁段的　预抛高不应相差过多的原则。提出这样的要求，原因在于合理　

选择预抛高是唯一一种行之有效的防止梁体下挠的措施，并且　根据以往的经验，如果梁体下挠过大，就很难恢复到原来的位　置。而预抛值变化过于剧烈将会使预应力损失进一步增加，极　易对成桥后的行车平顺度造成不利影响。　

５结语　在连续刚构的施：［中，做好相应的施工控制工作将会对成　

桥后的质量以及各类参数的优化起到一个很好的促进作用，对　

于桥梁的安全运营具有重要意义。可以说，准确、科学、合理的　现场测试是控制工作的基础和重要保障，只有在此基础上，管　

理人员才能更好地完成桥梁施工控制工作，及时的发现和解决　

施工过程中出现的各类问题。　

施工控制的系统性较强，涉及的范围和部门也相对较多，　并且工作内容繁琐，往往要贯穿于整个施工阶段，对于工作人　

员管理水平和业务水平的要求极高，如果没有良好的沟通和协　

调，势必无法做好此项工作，因此，施工单位除了要加强自身技　

术水平的建设外，也要注意建立完善的施工体系，确保参建各　

方沟通的顺利进行，以便其相互协调，充分发挥自身作用，使成　桥质量能有一个更大的提升。　

参考文献：　

［１】宋玉普．预应力混凝土桥梁结构［Ｍ】．北京：机械工业出版　

社．２０１０．　【２】冷加金．大跨度连续刚构桥箱梁预制悬拼施工浅析【Ｊ】．广东　

科技，２０１０，（２０）：９７—９９．　【３】马嵩，何楠．连续刚构桥悬臂状态稳定性分析【Ｊ】．山西建筑，　

２０１０，（２６）：３００－３０１．　［４］谢鹏远．大跨连续刚构桥长期下挠成因及控制措施分析【Ｊ】．　

中国公路，２０１０，（１７）：９４—９６．　作者简介：　

袁绍。男，２００６年７月毕业于河北工程大学。进入广西路桥　

工作。２００６年８月在罗天乐大桥先后担任计量、合同成本、工务　

工程师、技术员、工区长；２００９年１１月在四川泸渝高速公路Ｕ６　合同段担任项目总工至今　

（上接第１０页）　及“电路图类型对应”库和“电路图坐标”库，在ＣＡＤ下自动生成　

各类道岔、轨道、点灯等电路图纸，存入车站的电路图目录下。　

２．３　配线成图　

１２　图１数据流程图　根据各类配线信息及“配线类型对应”库和“配线图坐标”　

库，控制程序在ＣＡＤ下自动生成组合侧面配线、分线盘配线、接　口架配线等各类图纸，存入车站的配线目录下。软件的数据流　

程图如图１所示。　３使用环境及特点　

本软件在ＷＩＮ２０００或ＷＩＮＮＴ环境下运行，要求系统配备有　成图软件ＡｕｔｏＣＡＤ　２００４版及以上、Ｏｆｆｉｃｅ系列的字处理Ｗｏｒｄ软　

件和电子报表软件Ｅｘｃｅｌ。理论上适用于各厂家的计算机联锁　

系统。　该软件具有下列特点：　

（１）数据编制简单，查错方便。　

（２）操作简单，使用灵活，适用面广。　（３）各类图纸完善，配线齐全。　

（４）缩短设计周期，极大地提高设计效率。　

参考文献：　【１】　李长勋．ＡｕｔｏＣＡＤ　ＡｃｔｉｖｅＸ￣次开发技术【Ｍ】．国防工业出版　

社．２００５．　

【２】铁路信号设计规　Ｍ】．中国铁道出版社，２００６．