预应力混凝土连续梁桥的施工监控

预应力混凝土连续梁桥的施工监控通过桥梁施工监测与控制的有机结合，调整桥梁的线形和内力，尽可能使桥梁结构的线形接近设计预期值，保证桥梁主要控制截面应力值在整个施工过程中处于安全范围内，确保桥梁施工安全。因此，从某种意义上讲，施工控制成了大跨径桥梁修建必不可少的保证措施。标签：预应力;混凝土;连续梁桥;监控引言：桥梁是交通路线的重要组成部分，大跨径桥梁是交通线路的要塞咽喉，连续梁桥是大跨径桥梁常用的桥型，它具有设计、施工技术成熟，跨越能力大等优点。目前，预应力混凝土连续梁桥常采用满堂支架和悬臂浇筑施工方法进行施工，大跨径预应力混凝土连续梁桥施工过程复杂，施工过程中各种影响结构变形和内力的参数（如材料容重、材料弹性模量、温度场、预应力张拉顺序及张拉力大小、有效预应力等）存在误差，如果不加以控制调整，这些误差会导致结构变形和受力偏离理论设计值，成桥后主梁的线形和结构中内力都将难以满足设计要求，并且施工过程中容易导致超应力情况，造成严重后果。且成桥后的线形满足设计要求，结构恒载受力状态接近设计期望目标，在桥梁施工过程中必须进行严格的施工监测和控制。一、 桥梁施工监控的目的与意义桥梁施工监控的目的是通过监测桥梁结构关键截面的应力和变形，发现可能存在的异常情况，保障桥梁在施工中的安全;通过调整和控制立模标高，使成桥后的桥梁结构内力和全桥线形符合设计要求。为了避免出现桥梁施工质量问题和重大安全事故，实现桥梁建设的目标，对桥梁建造全过程进行施工监控是必要的。连续梁桥施工监控首先利用有限元软件对桥梁施工全过程进行模拟，预先计算出各个施工阶段梁段的内力和位移理论值，然后在桥梁施工中实时跟踪监测桥梁实际状态，对比实测值与理论值的差异，对连续梁桥的计算参数进行识别、调整，对桥梁下一阶段的内力和位移进行预测，指导桥梁后续施工，使桥梁达到理想的成桥状态;当观测到桥梁施工中的监测数据与计算理论数据有较大偏差时，应停止桥梁施工，检查和分析原因，避免可能出现的施工质量问题。因此，为了确保连续梁桥建造质量，需要对连续梁桥开展施工监控工作。二、 预应力混凝土连续梁桥施工工艺1、悬臂浇筑施工目前，大跨径预应力混凝土连续梁桥基本采用悬臂浇筑法施工，通过大量的工程实践，施工工艺在不断革新，施工质量在不断提高，悬臂浇筑作业循环周期在不断缩短;施工效率和混凝土整体质量在不断提高;在桥梁施工设备、现浇技术等方面都取得了较大的发展水平。悬臂浇筑法施工的工作原理［［4］是：以己经完成的桥墩顶段（通常称“0”号块）为起点，固定并利用挂篮作为主梁施工的悬挂平台，在挂篮平台上进行梁段的钢筋绑扎、模板固定支设、混凝土的浇筑、预应力张拉等工作，以桥墩为中心在两侧分段对称施工主梁，从而形成静定的“T”形悬臂梁，每段主梁施工后移动一次挂篮，直至“T”形悬臂梁合龙成为连续梁，完成由静定结构向超静定结构的转化。对于连续梁桥，在施工过程中需要墩梁（临时）固结，桥墩要承受施工产生的不对称弯矩。由于在悬臂施工时梁内出现负弯矩，对混凝土桥梁的上缘逐段施加预应力，使其与己完成梁段形成整体。采用挂篮悬臂浇筑法施工预应力混凝土连续梁桥主要施工工艺过程：浇筑施工0#梁块；采取措施使墩梁临时固结;安装挂篮轨道、对挂篮进行拼装及预压试验;悬臂施工浇筑1#节段梁段，强度达到要求后，进行预应力张拉;施工下一梁段，包括：挂篮前移、按立模标高安装顶板及底板的模板、混凝土浇筑及养护、张拉预应力；依次循环步骤5,直到最大悬臂段梁段浇筑结束;采用满堂支架浇筑梁端，之后边跨合龙，张拉预应力;解除临时固结，中跨合龙，分批张拉预应力;完成体系转换，铺装桥梁二期恒载。挂篮是悬臂浇筑的主要机具，它是一个沿着轨道行走的活动支架，挂篮悬吊在己经张拉锚固的主梁节段上，悬臂浇筑时，梁节段的模板安装、钢筋绑扎、管道安装、混凝土浇筑、预应力张拉、压浆等工作均在挂篮上进行，当一个节段施工程序完成后，挂篮解除后锚，移向下一个节段梁进行挂篮施工。具体施工工艺流程图见图1.12、满堂支架施工满堂支架施工方法具有施工方便，不需要预制场地等优点，目前也是大跨径预应力混凝土连续梁桥常用的施工方法。这种方法是在桥跨之间搭设满堂支架，并在其上安装模板、绑扎钢筋、浇注混凝土、张拉预应力等。满堂支架现浇施工，基础处理和支架搭设是施工的重点。支架虽然是临时性结构支撑物，但是在桥梁施工中要承受梁体的重量和施工荷载，为了保证现浇的梁体不产生大的变形，除了要求支架本身具有足够的强度、刚度以及稳定性外，支架的基础必须坚实可靠，以保证基础不发生不均匀沉降而使梁体产生开裂。满堂支架施工流程如图1.2所示。满堂支架施工方法的特点：桥梁整体性能好，施工平稳、安全、可靠，同时不需要大型起重设备;施工过程中不需要进行体系转换;预应力混凝土连续梁桥可以采用大预应力体系，使结构构造简化，方便施工;整体浇筑主梁，可以加快工程工期;需要大量的施工支架和较大宽阔的施工场地。三、悬臂施工连续梁桥应力监控研究1、问题的提出结构应力（包括混凝土应力、钢筋应力等）监测是施工控制的主要内容之一，它是结构施工过程中的安全保证。连续梁桥结构上某一特定点的应力值随着悬臂施工的推进是不断变化的，为给桥梁施工的各个阶段提供准确可靠的测试数据，以保证施工质量和施工安全，需要对桥梁结构进行应力监测。应力监测一方面为施工控制提供数据，结合自适应控制的实时跟踪系统在计入误差和变量调整以后每阶段及至竣工后结构的实际状态，同时可根据当前施工阶段向前计算到竣工，预告今后施工可能出现的状态并预报下一阶段当前己安装构件或即将安装的构件是否出现不满足强度要求的状态，以确定是否可在本施工陪段对可调变量实施调整;另一方面，施工阶段测试得到的应力值，可以为连续梁空间应力分析提供对比数值，通过计算值与实测值的对比分析，可以对计算参数的调整指明方向，对计算模型的改进提供启示，同时也是对理论分析方法的有效检验。2、监测数据采集与处理方法2.1应力监测仪器选用由于桥梁施工的时间一般较长，所以，应力监测是一个长时间的连续量测过程。要实时、准确监测结构的应力情况，采用方便、可靠和耐久的传感组件非常重要。目前应力监测主要是采用电阻应变片传感器、钢弦式传感器、光纤应变传感器等。电阻应变片传感器只能用于短暂的荷载增量下的应力测试，并且使用不便、耐久性差，所以，一般仅用于辅助应力测试与校核。对于适合于现场复杂情况、连续时间较长且量测过程始终要以初始零点作为起点的应力监测，目前基本上均采用钢弦式传感器，或称为振弦式应变计。主要原因是钢弦式传感器在长期稳定和灵敏度方面同样能满足要求，另外它是通过振频变化转换数据的，从构造看钢弦和外壳同样是钢质，热膨胀系数基本一致，因此对温度变化不敏感，对导线要求也不高。改用振弦式元件后不但整理数据简单省事，而且从测试结果看规律性也好。光纤应变传感器是一种更方便、更准确的结构应变（应力）监测仪器，目前，光纤应变传感器己从实验室走向了工程应用，随着技术的进一步成熟，今后光纤应变传感器必将成为桥梁应力监测的主要设备和手段。2、 桥墩垂直度和墩顶水平位移监测采用悬臂浇筑的连续梁桥在施工过程中由于两对称悬臂端的施工进度不完全同步，或者施工机具设备堆放不当会导致墩顶产生纵向水平位移。为监测施工过程中的墩顶的水平位移，在桥墩施工完成后，沿桥墩高度方向的墩顶和墩底位置处布设观测点，布设观测点时要求上下两点在同一垂直线上。3、 主梁控制截面的应力与温度监测连续梁在悬臂施工状态下是静定结构，正常施工情况下，只要保证预应力张拉有效，连续梁的应力偏差不会太大，因此不需要进行过多应力的监测。但是对于采用大吨位锚具的单箱单室连续箱梁，存在应力分布不均匀的特点，虽然在设计中已经考虑这一因素，但为保证不出现意外情况，在应力最不利截面埋设仪器，跟踪主梁施工过程中的应力变化。根据连续梁桥施工过程中的受力特点和施工监控的主要目的，初步确定应力状态监测断面位置为悬臂开始截面、跨中、边跨直线段，每个断面顶、底各设2个测点。四、结束语就本文所研究的领域而言，存在下列问题需要作进一步的研究：预应力混凝土连续梁桥结构表面与内部各点的温度随时都在发生变化，由于混凝土材料热胀冷缩的性质，势必会产生温度变形，当变形收到超静定约束时，结构会产生一定的温度应力。以后在桥梁结构分析和施工监控中可以考虑温度和温差的影响。徐变对预应力混凝土桥梁起重要影响，不仅是因为徐变增加了变形；而且徐变所导致的预应力钢束的预应力损失还会对