浅析南水北调老王庄公路桥连续箱梁施工控制

浅析南水北调老王庄公路桥连续箱梁施工控制
摘要：老王庄公路桥，是南水北调东线粱济运河与柳长河段输水航运工程上一座大跨度连续箱梁桥，施工工艺采用大悬臂挂篮对称作业。

围绕此类型桥梁施工控制，本文主要从大跨桥梁影响施工控制的因素，以及对施工控制的内容及方法等问题进行阐述。

关键词：大跨径，连续梁桥，施工控制
大跨度桥梁施工需要经过一个复杂的过程，在此过程中将受到诸多确定和不确定因素的影响，并导致桥梁结构的实际状态偏离理论计算分析状态。

因此，针对老王庄公路桥箱梁施工控制，其重点一方面在施工控制前对主跨预拱度进行准确的计算分析，另外通过对施工过程中出现的偏差进行分析识别，发现问题并及时进行纠偏，同时对结构的后续阶段进行预测，使施工系统始终处于控制之中。

1影响施工控制的因素
大跨径连续箱梁桥施工控制的主要目的是使施工实际状态最大限度地与理想设计状态（线形与受力）相吻合。

要实现上述目标，需要全面了解可能使施工状态偏离理论设计状态的所有因素，以便对施工实施有的放矢的有效控制。

1.1 结构参数
不论何种桥梁的施工控制，结构参数都是必须考虑的重要因素，结构参数是控制中的结构施工模拟分析的基本资料，其准确性直接影响分析结果的准确性。

老王庄桥施工控制，结构参数选取主要包括结构构件截面尺寸、混凝土主梁自重、混凝土主梁弹性模量、桥面施工荷载位置及大小、临时荷载的位置及大小、混凝土徐变及收缩特征、永存预应力大小、基础沉降、环境温度等[1]。

在实际施工过程中，如果以上参数与前期计算取用参数不同，需要对前期计算所采用的控制参数进行修正，以保证结构施工的结果能够与设计吻合。

上述参数拟通过试件或试块试验、现场测试等手段选取。

为了保证施工监控计算的准确，在施工监控工作正式开展前和施工时进行必要的数据收集与对数据的分析计算。

当出现误差时，分析误差出现的原因，确定调整误差的措施、调整以后的施工要求。

1.2 施工工艺
施工控制是为施工服务的，反过来，施工的好坏又直接影响控制目标的实现。

除要求施工工艺必须符合控制要求外，在施工控制中必须计入施工条件非理想化带来的构件制作、安装等方面的误差，使施工状态保持在控制中。

1.3 施工监测
施工监测是桥梁施工控制的最基本手段之一。

监测包括应力监测、变形监测、温度检测等。

因测量仪器、仪器安装、测量方法、数据采集、环境情况等存在误差，所以，结构监测总是存在误差的。

在施工控制过程中，除要从测量设备、方法上尽量设法减小测量误差外，在进行控制分析时必须将其计入。

1.4 温度变化
温度对桥梁结构的影响包括年温差影响和局部温差影响。

年温差影响是指气温随季节发生周期性变化时对结构物所引起的作用，一般假定温度沿结构截面高度方向以均值变化，对无水平约束的预应力混凝土箱形梁，年温差只引起结构的均匀伸缩，并不产生结构内温度应力；局部温差影响是指日照温差影响，将产生结构内温度应力比[2]。

日照温差对结构的影响，因日辐射强度、桥梁方位、日照时间、地理位置、地形地貌等随机因素，使结构表面、内部温差因对流、热辐射和热传导等传热方式形成瞬时的不均匀分布，即结构的温度场。

一般将温度场的确定简化为沿桥梁横向或截面高度方向的温度梯度型式的确定。

各国桥梁规范对梁式结构沿梁高方向的温度梯度的规定有各种不同型式[3]。

施工过程中一般是将一天中的温度变化较小的早晨作为控制所需实测数据的采集时间。

但对季节温差和桥梁体内的温度残余影响要予以重视。

1.5 材料收缩、徐变
对混凝土桥梁结构而言，材料收缩、徐变对结构内力、变形有较大的影响，这主要是由于大跨径连续梁桥施工中混凝土普遍加载龄期短、各阶段龄期相差大等引起的，控制中要予以认真研究，以期采用合理的、符合实际的徐变参数和计算模型。

收缩、徐变还将影响成桥后运营阶段的结构变形，这也是设定预拱度需要考虑的因素。

2 施工控制的内容及方法
桥梁施工控制的任务就是对桥梁施工过程实施控制，确保在施工过程中桥梁结构的内力和变形始终处于容许的安全范围内，确保成桥状态（包括成桥线形与成桥结构内力）符合设计要求。

桥梁施工控制围绕上述控制任务而展开，其施工控制的工作内容主要包括以下几个方面：
2.1 变形控制
不论采用什么施工工艺，桥梁结构在施工过程中总要产生变形（挠曲），并且结构的变形将受诸多因素的影响，极易使桥梁结构在施工过程中的实际位置（立面标高，平面位置）状态偏离预期状态，使桥梁难以顺利合龙，或成桥线形形状与设计要求不符，所以必须对桥梁实施控制，使其结构在施工中的实际位置
状态与预期状态之间的误差在容许范围之内和成桥线形状态符合设计要求。

老王庄公路桥连续箱梁变形控制包括：基础沉降控制、主梁标高、横坡、轴线等。

根据不同施工工况进行实测值与理论值比较，发现偏差及时调整，以达到合理的线形控制要求。

2.2 应力控制
桥梁结构在施工过程中以及成桥状态的受力情况是否与设计相符合是施工控制要明确的重要问题。

通常通过结构应力的监测来了解实际应力状态，若发现实际应力状态与理论（计算）应力状态的差别超限就要进行原因查找和调控，使之在允许范围内变化。

结构应力控制的好坏不像变形控制那样易于发现，若应力控制不力将会给结构造成危害，严重者将发生结构破坏。

所以，必须对结构应力实施严格控制。

考虑最优化应力控制方案，对老王庄公路桥箱梁应力监测断面进行优化布置，具体断面数及横断面如下图：
图1-1老王庄桥应力监测纵向及横向断面布置示意图
根据施工顺序，确定各施工节段进行主梁应力监测的工况为：
①各梁段悬臂浇筑阶段：节段浇筑完成后；
②各梁段悬臂浇筑阶段：节段预应力钢筋张拉完成后；
③各梁段悬臂浇筑阶段：挂篮移动到位后；
④结构合龙阶段：需对合龙各工况全程监测；
⑤成桥状态各监测点的应力监测。

另外几种需进行监测的特殊工况有：
①临时支架拆除；
②桥面上施工荷载有较大变化。

为了防止结构在施工过程中产生非正常的变形和应力，对桥梁另外进行实时跟踪监测。

2.3 温度控制
在各个线形、应力测试工况，记录监测数据时，要注意对环境温度进行记录，作为监测数据中不可缺少之一部分，此外温度的监测数据可以对应力监测数据分析起到修正处理的作用。

2.4 安全控制
桥梁施工过程中安全控制是桥梁施工控制的重要内容，只有保证了施工过程中的安全，才谈得上其他控制与桥梁的建设，其实，桥梁施工的安全控制是上述变形控制、应力控制、温度控制的综合体现，上述各项得到了控制，安全也就得到了控制（由于桥梁施工质量问题引起的安全问题除外）。

由于结构形式不同，直接影响施工安全的因素也不一样，在施工控制中需根据实际情况，确定其安全控制重点。

3 小结
本文主要讨论了影响大跨度连续梁桥施工控制的因素、施工控制的内容与控制方法。

考虑到我国在桥梁施工控制的理论与实践还未建立起一套完善的施工控制技术系统和组织管理系统。

因此，深入研究桥梁施工控制理论，研制更加合理、实用的控制软件以及更加方便、精确的监测设备，建立完善的桥梁施工控制技术系统和组织管理系统是今后桥梁建设事业发展迫切需要进行的工作。

[1] 李宝昌,高世明.市政桥梁工程施工[M].中国建筑工业出版社.2011.2
[2] 刘来君等.大跨度桥梁施工控制温度应力分析[J].中国公路学报.2004：54-56.
[3] 杜国华.桥梁结构分析[M].上海:同济大学出版社，1994.。