【文章內(nèi)容簡介】 方量的控制；⑥預(yù)應(yīng)力束的張拉；⑦混凝土彈性模量。當(dāng)上述因素與估計不符，而又不能及時識別引起控制目標(biāo)偏離的真正原因時，必然導(dǎo)致在以后階段施工中采用錯誤的糾偏措施，引起誤差累積。所以施工監(jiān)測和控制是大跨橋梁施工過程中不可缺少的工序。 寧車沽永定新河特大橋施工控制的目標(biāo)本項目工作的目標(biāo)是：把大跨度橋梁施工控制的理論和方法應(yīng)用于寧車沽永定新河特大橋工程的實際施工過程，對該橋施工期間的線型、混凝土應(yīng)力等內(nèi)容進行有力的控制和調(diào)整，即：根據(jù)施工全過程中實際發(fā)生的各項影響橋梁內(nèi)力與變形的參數(shù)，結(jié)合施工過程中測得的各階段主梁內(nèi)力(應(yīng)力)與變形數(shù)據(jù)，隨時分析各施工階段中主梁內(nèi)力和變形與設(shè)計預(yù)測值的差異并找出原因，提出修正對策，以協(xié)助施工單位安全、優(yōu)質(zhì)、高效地進行施工，并確保在全橋建成以后橋梁的內(nèi)力狀態(tài)與外形曲線與設(shè)計盡量相符。整個施工控制過程見流程圖(見圖2)。圖2 施工控制流程圖期望值數(shù)據(jù)庫文檔輸出現(xiàn)場實時修正預(yù)告修正參數(shù)識別綜合分析施工實施 現(xiàn)場測試項目主梁標(biāo)高掛籃變形主梁應(yīng)力預(yù)應(yīng)力張拉臨時荷載調(diào)查結(jié)構(gòu)重量調(diào)查 施工控制的具體內(nèi)容①驗算施工過程中各斷面的應(yīng)力；②提供施工過程中各階段立模標(biāo)高；③提供合龍后橋面的標(biāo)高；④優(yōu)化施工方案；⑤對于橋梁的橫向和局部應(yīng)力、變形提供參考意見；⑥對于施工工藝提供參考意見；⑦對于施工中出現(xiàn)的問題和意外事故會同有關(guān)部門提出處理的參考方案。 施工控制前期結(jié)構(gòu)計算系統(tǒng)施工控制計算是施工監(jiān)控的一個重要部分，是施工監(jiān)控的前提。施工控制計算的目的是保證施工過程中橋梁結(jié)構(gòu)的安全，并計算結(jié)構(gòu)的預(yù)拱度，使得結(jié)構(gòu)內(nèi)力合理、線形和順。針對本橋計算分析要擬定控制目標(biāo)，這可以和設(shè)計單位協(xié)商，或選定為最大懸臂狀態(tài)下個梁段控制截面彎矩和主梁各標(biāo)高控制點的標(biāo)高為控制目標(biāo)等。結(jié)構(gòu)總體分析采用非線性計算理論。分析模型采用空間模型，采用ANSYS軟件計算,石家莊鐵道學(xué)院研制的橋梁施工監(jiān)控分析軟件校核。掛籃作為結(jié)構(gòu)單元進行拆裝，參與受力計算。整個施工過程按施工循環(huán)周期分成若干階段，每個階段分3個工況，即：1)空掛籃就位；2)澆筑完畢節(jié)段混凝土；3)張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋。 施工控制誤差分析誤差分析是施工監(jiān)控的難點，也是施工監(jiān)控三大系統(tǒng)中相對最不成熟的部分，主要原因是測試數(shù)據(jù)較少而影響因素較多的矛盾引起的。例如，引起主梁標(biāo)高較低的因素較多，諸如混凝土超方、掛籃變形較大、預(yù)應(yīng)力張拉力不夠、臨時荷載引起、日照影響等等，在諸多的因素中，僅僅通過標(biāo)高測量或者應(yīng)變測量是很難判斷出原因的。所以，為了得到更準確的分析，必須增加測點，增加測試工況，增加測試內(nèi)容，這無形中就增加了監(jiān)控的成本。在目前情況下，如何在保證結(jié)構(gòu)安全、保證線形和順的前提下節(jié)約成本是我們追求的目標(biāo)。這就要求我們在監(jiān)控過程中善于抓主要矛盾，忽略次要矛盾。既要滿足設(shè)計要求，又要節(jié)約費用，我們以往橋梁的監(jiān)控經(jīng)驗將是我們進行施工監(jiān)控的寶貴財富。下面將連續(xù)梁橋可能碰到的誤差、誤差的嚴重程度以及解決方法分析如下： 結(jié)構(gòu)剛度誤差引起結(jié)構(gòu)剛度誤差的因素，一方面是混凝土彈性模量的改變，另一方面截面尺寸的變化，都對剛度有所影響。對于對稱懸臂施工的連續(xù)梁橋來說，如果整體剛度提高，雖然澆筑混凝土過程中主梁變形量會減少，但是，張拉預(yù)應(yīng)力束的過程中變形量也會減少。所以，結(jié)構(gòu)剛度誤差對施工控制質(zhì)量的危害不大。 澆筑混凝土誤差澆筑混凝土誤差，即超方現(xiàn)象是澆筑混凝土過程中難以克服的誤差，產(chǎn)生的原因有兩方面。一方面是澆筑混凝土?xí)r，由現(xiàn)場施工負責(zé)人估計頂、底板混凝土厚度而產(chǎn)生的誤差，另一方面是由模板變形和混凝土容重變化而產(chǎn)生的誤差?；炷脸綄B續(xù)梁橋施工階段的內(nèi)力和線型影響較大，特別是兩側(cè)出現(xiàn)不平衡超方時，影響就更大。當(dāng)結(jié)構(gòu)懸臂伸長時，危害急劇增加。在施工過程中，通過改進施工方法減少誤差的產(chǎn)生是很有必要的，也是可行的。對懸臂施工的連續(xù)梁橋來說，由于兩懸臂端對稱荷載對結(jié)構(gòu)的影響比單側(cè)荷載要小的多，所以，施工中出現(xiàn)兩側(cè)不平衡荷載時，可以考慮在輕的一側(cè)增加重量，只要保持平衡，影響不會太大。 橋面臨時荷載影響橋面臨時荷載的影響類似于混凝土超方，既存在對稱荷載，也存在單側(cè)荷載。橋面臨時荷載可分為兩類，第一類相對固定，如卷揚機、壓漿機、吊梁機、施工簡易房等；第二類比較隨機，如橋面上堆放的鋼筋、型鋼、錨具等。由于橋面荷載隨機性較大，只能通過實地觀察，估計橋面荷載的重量以及位置，在計算數(shù)據(jù)中考慮。如果能準確估計第一類荷載的重量，并且隨時記錄第二類荷載堆放的時間和重量，是能夠在計算中消除此類誤差的。由于臨時荷載是隨機的，如果把每一種荷載影響作為荷載工況輸入跟蹤計算，并不方便。一般情況下，可先進行試算，將各種荷載影響的結(jié)果算出，作為修正值現(xiàn)場修正會比較方便。當(dāng)結(jié)構(gòu)處于懸臂狀態(tài)時，橋面臨時荷載的影響效果同澆筑混凝土的超方現(xiàn)象。由于它是隨機的，所以較難掌握。在施工過程中，加強施工管理，除了必須的施工設(shè)備外，對于無用的設(shè)備及時清理，并且盡可能保持橋面荷載的平衡性。在計算中要考慮臨時荷載的影響，特別是在掛籃定位時要將不平衡的臨時荷載影響排除。 掛籃變形誤差澆筑混凝土過程中，掛籃會發(fā)生變形，這包括縱向變形和橫向變形，也包括彈性變形和非彈性變形。掛籃非彈性變形對施工控制質(zhì)量有較大影響，特別是后支點掛籃，由于無拉索幫助，掛籃受力較大。前支點掛籃由于拉索幫助，其縱梁的受力得到很大改善，但是，對于寬橋，前支點掛籃優(yōu)點不明顯，其主要受力在橫向，所以前支點掛籃的橫向受力更為重要。 溫度影響溫度影響是施工控制中較難掌握的因素，這主要是因為溫度始終變化無常，而且在同一時刻，結(jié)構(gòu)各部分也存在溫差。所以，在結(jié)構(gòu)計算中一般不把溫度影響作為單獨工況，而是將溫度影響單獨列出，作為修正。溫度測量也比較困難，一般情況下，只能測氣溫，而氣溫和結(jié)構(gòu)溫度是有很大差別的。溫度影響產(chǎn)生橋梁撓度變化有兩種情況：均勻溫差、箱梁內(nèi)外側(cè)的相對溫差。溫度變化雖然隨時存在，但其對施工控制的危害主要表現(xiàn)在掛籃定位時，選擇夜間或者早晨進行掛籃定位比較合適。溫度影響變化無常，每座橋都有各自特點，所以施工控制前必須加強觀測，及時掌握規(guī)律，盡可能排除溫度影響。如果能掌握溫度引起撓度的變化規(guī)律，可以將掛籃定位安排在任意的時間進行，對于加快施工進度是有好處的。 預(yù)應(yīng)力束張拉力誤差預(yù)應(yīng)力束張拉誤差一方面由張拉千斤頂?shù)挠蛪罕碜x數(shù)誤差引起，另一方面由各種預(yù)應(yīng)力損失引起。預(yù)應(yīng)力損失包括：①管道摩阻力，②錨具損失，③溫度損失，④鋼絲松弛，⑤徐變損失。懸澆階段的預(yù)應(yīng)力束是連續(xù)梁橋承受負彎矩的主要構(gòu)件，如果預(yù)應(yīng)力不足，會引起主梁混凝土開裂，嚴重的會引起結(jié)構(gòu)的破壞。消除預(yù)應(yīng)力誤差的方法，一方面加強張拉力的控制，嚴格標(biāo)定千斤頂和油表，消除張拉誤差；另一方面疏通管道，減少管道摩阻力。 施工方案變化施工控制是個連續(xù)的過程，任何后期荷載的影響或者施工方案的改變都會影響橋梁的線形和內(nèi)力，所以，當(dāng)施工方案確定后，一般情況下，施工程序不再改變，如果要改變施工方案，則施工控制程序也將作相應(yīng)調(diào)整。施工方案的改變對施工控制影響比較大，它不但影響主梁的線型，同時對結(jié)構(gòu)內(nèi)力也有影響。施工方案的改變主要是管理上的問題，必須加強施工上的管理，對施工中出現(xiàn)的問題要有預(yù)見性，施工控制小組也要對此提出方案，避免出現(xiàn)措手不及的情況。施工方案臨時改變的情況必須盡量避免。 確定適用的施工誤差容許度指標(biāo)和應(yīng)力預(yù)警系統(tǒng)要確定誤差峰值的大小和確定是否進行誤差調(diào)整，必須確定一套符合施工實際情況的誤差容許度指標(biāo)體系。過嚴的誤差容許度會為施工帶來困難，延誤施工進度，過松的誤差容許度會為施工留下一定的隱患。誤差容許度的確定還必須滿足設(shè)計對施工質(zhì)量的要求。針對寧車沽永定新河特大橋工程跨徑的具體情況，初步確定施工中軸線偏差的誤差容許值為177。10mm，在施工階段。具體指標(biāo)在與設(shè)計協(xié)商后，根據(jù)施工情況進行調(diào)整。對于主梁的應(yīng)力指標(biāo)而言，由于采用的測試設(shè)備，根據(jù)國內(nèi)目前的使用情況來看其應(yīng)力測試的準確度尚不能令人十分滿意。并且設(shè)計計算和施工監(jiān)控、監(jiān)測計算一般只能給出線性平面應(yīng)力的大小，而施工中存在箱梁的剪力滯后效應(yīng)及角域應(yīng)力的特殊性，因此應(yīng)力的測試結(jié)果通常不用于直接的誤差分析，而是利用應(yīng)力測試的增量結(jié)果作為施工的應(yīng)力預(yù)警參數(shù)。監(jiān)控單位對于測試中出現(xiàn)的應(yīng)力異常變化及時作出預(yù)警報告。4 施工監(jiān)控的工作及對施工工藝的要求 主梁懸臂施工主梁懸臂施工是施工監(jiān)控過程中工作量最大，也是時間最長的階段，在這個過程中，施工監(jiān)控單位必須有專人常駐現(xiàn)場，實時監(jiān)控并指導(dǎo)施工。在這個過程中，必須做到以下幾點：①提供掛籃、模板、施工機具的重量及形心位置；②掛籃使用前須進行壓載試驗，提供彈性及非彈性變形；③掛籃移動到位、澆筑混凝土和張拉預(yù)應(yīng)力束工況均須進行監(jiān)控測試；④每階段掛籃定位數(shù)據(jù)由監(jiān)控單位提供； ⑤掛籃定位須在早晚進行，以消除日照影響；⑥主梁應(yīng)力測試斷面設(shè)在每個掛籃施工段的根部。 主梁合龍施工的監(jiān)測主梁合龍施工是施工監(jiān)控過程中的關(guān)鍵階段，在這個階段必須做到以下幾點：①施工單位盡早提供合龍方案，包括合龍時的掛籃重量；②監(jiān)控單位提供合龍混凝土配重重量；③根據(jù)合龍溫度調(diào)整合龍施加的水平推力；④在勁性骨架中埋設(shè)應(yīng)變測點； ⑤澆筑合龍混凝土觀測應(yīng)變和標(biāo)高的變化；⑥合龍段混凝土的養(yǎng)護；⑦主橋合龍后測量全橋梁頂標(biāo)高以確定是否調(diào)整橋面的鋪裝標(biāo)高。5 施工順序及監(jiān)控計算 施工順序及計算工況施工監(jiān)控必須圍繞施工進行，根據(jù)圖紙，本監(jiān)控組進行了跟蹤計算，并提供了相關(guān)計算數(shù)據(jù)。施工計算工況和監(jiān)控說明見表一。表一 監(jiān)控和監(jiān)測參數(shù)一攬表實際材料的物理力學(xué)性能參數(shù)實際施工中的荷載參數(shù)實際截面幾何參數(shù)預(yù)應(yīng)力實測參數(shù)坐標(biāo)(高程)測量參數(shù)1 混凝土的容重2 彈性模量3 混凝土拉壓強度4 混凝土的徐變系數(shù)5 材料抽檢試驗值1 主梁自重2 二期恒載3 施工荷載(大小、位置等)4 臨時荷載(大小、位置等)截面幾何尺寸與設(shè)計有變化張拉記錄等各測控斷面坐標(biāo)及高程值(根據(jù)施工控制測量要求進行) 計算參數(shù)施工監(jiān)控是個循環(huán)過程，必須根據(jù)測量、分析結(jié)果反復(fù)計算，這就牽涉到計算參數(shù)的不斷修正，使計算模型更接近實際結(jié)構(gòu)。在計算初期，我們一般采用設(shè)計參數(shù)或經(jīng)驗參數(shù)。1)計算參數(shù)如下：主梁混凝土：C50混凝土，容重26kN/m3，104MPa；橋面混凝土：C40混凝土，鋪裝r=24kN/m3。預(yù)應(yīng)力鋼材：縱向預(yù)應(yīng)力鋼束：采用1。橫向預(yù)應(yīng)力鋼束：采用1。豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋：采用Ф25mm高強精軋螺紋鋼筋，型號為PSB785，其技術(shù)條件應(yīng)符合GB/200652006標(biāo)準。普通鋼筋：I級鋼筋(Q235)應(yīng)符合《鋼筋混凝土用熱扎光圓鋼筋》(GB130131991)標(biāo)準，Ⅱ級鋼筋(HRB335)應(yīng)符合《鋼筋混凝土用鋼第2部分：熱軋帶肋鋼筋》()標(biāo)準。2)掛籃計算參數(shù)取值及修正掛籃是施工過程中的臨時結(jié)構(gòu)，由于是后支點掛籃，對于整個橋梁結(jié)構(gòu)的受力來說，相當(dāng)于簡支結(jié)構(gòu)，所以掛籃的受力變形將單獨考慮。掛籃變形主要包括掛籃的彈性變形和非彈性變形，其中非彈性變形相對難以控制，主要原因是掛籃制作誤差和連接處變形所產(chǎn)生的。從結(jié)構(gòu)安全和施工監(jiān)控的角度考慮，掛籃使用前必須進行加載試驗，在掛籃上作用相當(dāng)于混凝土重量的荷載，以檢驗掛籃的受力性能和變形性能，同時也消除了一部分的掛籃非彈性變形。最初的掛籃變形值由試驗確定，以后將根據(jù)實際施工情況進行修正。3)臨時荷載和溫度影響及修正臨時荷載和溫度影響都是變化的，一般在跟蹤計算中不將其考慮。而將其影響值放在臨時修正中，如在掛籃定位時考慮。這就將非常復(fù)雜的臨時荷載和溫度影響簡化，僅考慮某一情況下的數(shù)值，忽略其變化規(guī)律。 利用施工監(jiān)控、監(jiān)測實時計算調(diào)整控制目標(biāo)值在進行參數(shù)調(diào)整擬合后，利用實際的施工時間參數(shù)和實際的施工荷載參數(shù)進行施工監(jiān)控、監(jiān)測實時計算，產(chǎn)生施工控制實際目標(biāo)真值，用于下一階段的主梁標(biāo)高確定和誤差分析。施工監(jiān)控、監(jiān)測在實施時第一步的工作是要形成控制的目標(biāo)文件。施工監(jiān)控、監(jiān)測的預(yù)測計算將采用設(shè)計計算參數(shù)對施工過程進行分析，計算出控制目標(biāo)的理論真值。理論真值由主梁理論撓度、主梁理論軸線、和主梁截面理論應(yīng)力等系列數(shù)據(jù)組成。在這一計算過程中將與設(shè)計計算進行相互校核，以確?？刂频哪繕?biāo)不與設(shè)計要求失真。橋梁施工監(jiān)控、監(jiān)測的目的就是使施工與設(shè)計盡可能一致。在橋梁的設(shè)計計算中通常會采用一些假定的參數(shù)用于計算，比如：材料的彈性模量、容重、施工時間等。另外，在設(shè)計計算中還有大量的指定的計算參數(shù)，比如：施工順序等。在橋梁的施工控制計算中通常會采用盡可能真實的參數(shù)用于計算，以反映出設(shè)計與施工的差異。設(shè)計計算和施工控制計算的區(qū)別和聯(lián)系，以及施工監(jiān)控、監(jiān)測的基本流程和控制目標(biāo)如圖A設(shè)計計算力學(xué)模型B設(shè)計計算參數(shù) B1. 指定參數(shù) B2. 假定參數(shù)C設(shè)計計算施工步驟 C1. 施工方法模擬 C2. 假定施工時間a施工控制計算力學(xué)模型b施工控制計算參數(shù) b1. 設(shè)計指定參數(shù) b2. 現(xiàn)場測試及擬合參數(shù)c施工控制計算施工步驟 c1. 實際施工方法模擬 c2. 實際施工時間 C2. 假定施工時間D. 設(shè)計計算結(jié)果 D1. 各施工階段線型、內(nèi)力 D2. 成橋線型、內(nèi)力d. 施工控制計算結(jié)果(形成控制文件) d1. 各施工階段線型、內(nèi)力 d2. 成橋線型、內(nèi)力控制目標(biāo)(在絕大多數(shù)情況下與設(shè)計結(jié)果一致)實際施工結(jié)果1．各階段施工后的線型、內(nèi)力2．成橋后的線型、內(nèi)力發(fā)布指令，指導(dǎo)施工施工信息反饋設(shè)計計算 施工控制計算圖3 設(shè)計計算與施工監(jiān)控、監(jiān)測計算的區(qū)別和聯(lián)系3所示。由于橋梁的設(shè)計和施工中存在著這兩種既不相同又相互聯(lián)系的計算過程，并且在實際工作中這兩類計算可能采用不同的計算模型，由不同的單位來完成，因此，為達到使施工監(jiān)控、監(jiān)測指導(dǎo)的施工能與設(shè)計結(jié)果相一致，首先要校核設(shè)計計算與