桥梁施工控制方法浅析

２０１１年第２期　（总第２０４期）　黑龙江交通科技　

ＨＥｌＬＯＮＧＪ　ＪＡＮＧ　ＪＩＡＯ丁ＯＮＧ　ＫＵＪ　Ｊ　Ｎｏ．２，２０１１　

（ｇｕｍ　Ｎｏ．２ｏ４）　

桥梁施工控制方法浅析　张海萌　（衡水市桃城区公路管理站）　

摘要：桥梁施工控制的主要任务是桥梁施工过程的安全控制和桥梁结构线形与内力状态控制。随着桥梁　结构形式、施工特点及具体控制内容的不同，其施工控制方法也不相同。总的来讲，桥梁施工控制可分为事　后控制法、预测控制法、自适应控制法、最大宽容度法等。　关键词：桥梁施工；控制方法；因素　中图分类号：Ｕ４４５　文献标识码：Ｃ　文章编号：１００８—３３８３（２０１１）０２—００５３—０１　

１桥梁施工控制方法　（１）事后调整控制法是指在施工中，当已成结构状态与　设计要求不符时，即可通过一定手段对其进行调整，使之达　到要求。这种方法仅适用于那些结构内力与线形能够调整　的情况，斜拉桥就可算是一种。事后调整根据具体情况又分　两种。　①在施工过程中每个施工阶段（或节段）完成后，当发　现结构状态与设计不符时，即可通过调整斜拉索力来调整结　构状态，然后继续施工，直到施工完成。这种方法工作量很　大，并且索力调整本身也较麻烦，调整效果也不一定好。　②在桥梁结构形成后，检查结构状态，如果与设计不符，　则可对斜拉索力进行一次性调整。这种方法从理论上讲也　是可行的，但其实施较困难。因对施工过程中的结构内力状　态不清楚，容易出现安全事故，且最终的线形往往难以达到　理想状态。所以，事后调整不是一个好的控制方法，只能算　是一个“补救措施”。　（２）预测控制法是指在全面考虑影响桥梁结构状态的　各种因素和施工所要达到的目标后，对结构的每一个施工阶　段（节段）形成前后的状态进行预测，使施工沿着预定状态　进行。由于预测状态与实际状态间免不了有误差存在，某种　误差对施工目标的影响则在后续施工状态的预测予以考虑，　以此循环，直到施工完成和获得与设计相符合的结构状态。　这种方法适用于所有桥梁，而对于那些已成结构的状态具有　不可调整性的桥梁施工控制必须采用此法。如悬臂施工的　预应力混凝土连续刚构桥，其已成节段的状态（内力、标高）　是无法调整的，只能对待施工的节段预测状态进行改变。可　见，预测控制法是桥梁施工控制的主要方法。自适应控制法　也称为参数识别修正法。它是指在控制开始时，控制系统的　某些设计参数与实际情况不完全相符，系统不能按设计要求　得到符合实际的输出结果，但是，在系统的运行过程中，通过　系统识别或参数估计，不断地修正参数，使设计输出与实际　输出相符，从而实际问题得到控制。　（３）还有一种方法是在设计时给予主梁标高和内力最　大的宽容度，即误差的容许值。如香港某斜拉桥主梁线形设　计的宽容度达±１５　ｅｍ（悬臂长为２１５　ｍ），当然对于每一节　段的误差也有限制。这种做法减少了控制的难度，但会产生　其他问题，如斜拉索的制作长度问题等。对于现有支架施工　中的支架安全控制则主要通过对支架应力、变形进行跟踪监　测，并将其监测值与相应计算值比较，判断是否在安全范围　内，若有异常出现，则暂停施工，查找原因，确保施工安全。　２影响桥梁施工控制的因素　大跨度桥梁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，就必须全面了解可能使施工状态偏离理想设计状态　收稿日期：２０１１—０１—１３　作者简介：张海萌（１９８３一），男，助工。　的所有因素，以便对施工实施有的放矢的有效控制。　２．１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。结构参数是施工控制中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。事实上，实际　桥梁结构参数一般是很难与设计所采用的结构参数完全吻　合的，总是存在一定的误差，施工控制中如何恰当地计人这　些误差，使结构参数尽量接近桥梁的真实结构参数，是首先　需要解决的问题。结构参数主要包括以下几种。　（１）结构构件截面尺寸。任何施工都可能存在截面尺　寸误差，验收规范中也允许出现不超过限值的误差，而这种　误差将直接导致截面特性误差，从而直接影响结构内力、变　形等的分析结果。所以，控制过程中要对结构尺寸进行动态　取值和误差分析。　（２）结构材料弹性模量。结构材料弹性模量和结构变　形有直接关系，对通常遇到的超静定结构来讲，弹性模量对　结构分析结果影响更大。但施工成品构件的弹性模量（主　要是混凝土结构）总与设计采用值不完全一致，所以，在施　工过程中要根据施工进度作经常性的现场抽样试验，特别要　注意混凝土强度波动较大的情况，随时在控制分析中对材料　弹性模量的取值进行修正。　（３）材料容重。材料容重是引起结构内力与变形主要　因素，施工控制中必须要计人实际容重与设计取值间可能存　在的误差，特别是混凝土材料，不同的集料与不同的钢筋含　量都会对容重产生影响，施工控制中必须对其进行准确识　别。　（４）材料热膨胀系数。热膨胀系数的准确与否也将对　施工控制产生影响，尤其是钢结构要特别注意。　（５）施工荷载。在所有自架设体系中，都存在施工荷　载，这部分临时荷载对受力与变形的影响在控制分析中是不　能忽略的，一定要根据实际取值。　（６）预加应力或索力。预加应力是预应力混凝土结构　内力与变形控制考虑的重要结构参数，但预加应力值的大小　受很多因索的影响，包括张拉设备、管道摩阻、预应力钢筋断　面尺寸、弹性模量等，施工控制中要对其取值误差做出合理　估计。斜拉桥索力直接影响结构变形与受力，真实了解各阶　段索力是非常必要的。预加索力是斜拉桥施工控制中要考　虑的重要因素。　２．２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而带来的构件　制作、安装等方面的误差，使施工状态保持在控制之中。　（下转第５５页）　

・５３・　第２期　马其博，张孟伟：连续箱梁常见病害及加固对策研究　总第２０４期　的体外束张拉，以提高原结构的预应力水平，改变原结构的　内力分布，抵消部分恒载应力，起到卸载作用，从而达到大幅　度提高桥梁的承载能力。体外预应力加固方法有着对原结　构的损伤小、自重增加也较小等优势。更重要的是，作为一　种主动加固方法，体外预应力加固可明显提高结构刚度和承　载力，减少结构变形，阻止裂缝宽度继续增大甚至完全闭和。　体外预应力加固体系主要是由体外索、锚固结构和转向结构　组成的。　箱梁加固采用的体外预应力钢束为两股沿底板的曲线　束和两股箱内的直线束。其布置示意图如图３所示。　图３体外预应力钢束布置示意图　底板束锚固构造特点：在箱粱底板两侧１／４跨的位置浇　筑新齿板，通过在箱梁底板凿出剪力槽，新旧混凝土接触面　种植钢筋，使结构共同受力。底板束均通过齿板锚固于底板　上并靠近底板布置。直线长束则锚固于主墩墩顶对应的横　隔梁上。　连续箱梁体通过采用增设体外预应力索这一加固措施，　使得各截面中性轴高度明显上升，桥面铺装参与了结构受　力，结构整体刚度有了一定程度的提高，维持桥梁的运营桥　面线形，延长了桥梁的使用寿命，确保了运营期间桥梁结构　的安全，该工艺对旧危桥加固维修领域应用推广价值较大。　３．２裂缝填充加固方法　本文主要介绍两种裂缝处理方法。　（１）环氧树脂法　首先对混凝土裂缝的基层表面进行处理，在裂缝表面用　钢丝刷将其表面的灰尘、浮渣、油垢等清除，并沿缝用丙酮擦　洗，晾晒干燥，且其含水率不能大于６％。称取定量的环氧　树脂，按胶料配合比加入稀释剂二甲苯与环氧树脂均匀拌　和，待温度降至常温后，再加入固化剂乙二胺充分搅拌就配　制成了环氧树脂胶料。配制好的环氧树脂胶料，至加入固化　剂起，必须在３０　ｒａｉｎ内处理完毕。最后用玻璃布或嵌刀将　环氧树脂胶泥仔细批嵌封闭。　（２）环氧砂浆封堵法　混凝土基层表面清理，沿缝凿宽８～１０　ｍｍ，深度大于　１０　ｅｍ，用钢丝刷沿缝槽将灰尘、浮渣及松散层彻底清除，用　丙酮将其油垢擦洗干净、晾晒，其含水率不大于６％。然后　在清洁的混凝土槽内，薄而均匀地涂刷环氧底胶料，不得有　漏涂和留坠现象。胶料固化１２　ｈ后，用玻璃布或嵌刀将环　氧砂浆分层封堵，每层厚度不大于５　ｍｍ，用沟缝条压平压　实。环氧砂浆自然固化２４　ｈ后，用环氧底胶料封闭，封闭宽　度应大于环氧砂浆缝宽，且每边要超出２一一３　ｍｍ。封堵后要　保持干燥，用碘钨灯烘烤。　通过了裂缝填充加固，可以减少钢筋与外界接触而造成　的锈蚀，从而延长箱梁的使用寿命。　（３）粘贴钢板法　首先应当确定裂缝的宽度，按裂缝宽度不小于０．１５　ｍｍ　和小于０．１５　ｈｉｍ进行区分。对宽度不小于０．１５　ｍｍ的裂缝　进行灌浆法处理，对于小于０．１５　ｍｍ的裂缝需要粘贴钢板　法处理，开凿需粘贴钢板条的孔位，在混凝土表面凿毛，湿混　凝土表面平整，对钢板条按照加固原则进行相应的处理。　４结语　由于连续箱粱的制作材料钢筋混凝土的特性，使得其在　施工和施工过程中，会有一些通病的产生，因此在使用连续　箱梁时，应当加强设计和施工过程的监控，不断发展新的加　固技术。以上的连续箱形梁的一系列问题都是在实践的过　程中总结出来的，其相应的对策也在实践的过程中被证实是　可行有效，希望对以后的相关工程实践能有所帮助。　

参考文献：　［１］　邵旭东．桥梁工程［Ｍ］．北京：人民交通出版社，２００４．　［２］　洪显诚，刘志英．预应力混凝土箱形薄壁结构裂缝成因分析及　处治［Ｊ］．公路，２００１，（４）：４９—５１．　［３］李忠清，姚大发．预应力混凝土箱粱通病分析．道路［Ｊ］．桥梁　

与施工，２００３，（５）．　［４］蒙云，卢波．桥梁加固与改造［Ｍ］．北京：人民交通出版社，　２００４．　［５］　连续箱形梁桥裂缝调查分析及防治措施的研究［Ｊ］．浙江交通　科技，２０００，（４）．　［６］　徐志强体外预应力技术加固桥梁的研究与发展［Ｊ］．公路与汽　运，２００７，（６）．　

（上接第５３页）　２．３施工监测　监测包括结构温度监测、应力监测、变形监测等，是桥梁　施工控制最基本的手段之一。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。该误差一方面可能造成结构实际参数、状态与设　计或控制值吻合较好的假象，也可能造成将本来较好的状态　调整得更差的情况，所以，保证测量的可靠性对施工控制极　为重要。在控制过程中，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人。　２．４结构分析计算模型　无论采用什么分析方法和手段，总是要对实际桥梁结构　进行简化，建立计算模型。这种简化使计算机模型与实际情　况之间存在误差，包括各种假定、边界条件处理、模型化的本　身精度等。控制中需要在这方面做大量工作，必要时还要进　行专门的试验研究，以使计算模型误差所产生的影响减到最　低限度。　２．５温度变化　温度变化对桥梁结构的受力与变形影响很大，这种影响　随温度的改变而改变。在不同时刻对结构状态（应力，变形　状态）进行量测，其结果是不一样的，如果施工控制中忽略　了该项因素，就必然难以得到结构的真实状态数据（与控制　理想状态比较），从而也难以保证控制的有效性。所以，必须　考虑温度变化影响。温度变化相当复杂，包括季节温差、日　照温差、骤变温差、残余温度、不同温度场等，而在原定控制　状态中又无法预先知道温度实际变化情况，所以在控制中是　难以考虑的（要考虑也将是非常复杂的）。通常都是将控制　理想状态定位在某一特定温度下，从而将温度变化对结构的　影响相对排除（过滤）。一般是将一天中温度变化较小的早　晨作为控制所需实测数据的采集时间。但对季节性温差和　桥体内温度残余影响要予以重视。　２．６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，这主要是由于施工中混凝土普遍存在加载　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。　２．７施工管理　桥梁施工控制的对象就是桥梁施工本身，施工管理好坏　直接影响桥梁施工质量、进度等。特别是施工进度一旦不按　计划进行，必然给施工控制带来一定难度。以悬臂施工的混　凝土连续梁、连续刚构桥为例，如果梁相对悬臂施工进度存　在差别，就必然使两悬臂在合拢前等待不同的时间，从而产　生不同的徐变变形，由于徐变变形较难准确估计，所以容易　造成最终合拢困难。