连续刚构桥施工控制研究 张东，李琳，王玲玲 ２５００３１） （山东省交通规划设计院，山东济南摘要：针对连续刚构桥的施工控制方法和内容，提 出了连续刚构桥的施工控制要点，并对施工中可 能出现的异常误差进行分析进而给出对应措施。 关键词：连续刚构桥；施工控制；悬臂浇筑 中图分类号：ｕ４４５ 文献标识码：Ａ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｃｏｎｔｒｏｌ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｆ ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｒｉｇｉｄ ｆｒａｍｅ ｂｒｉｄｇｅ ＺＨＡＮＧ Ｄｏｎｇ，ＬＩ Ｌｉｎ，ＷＡＮＧ Ｌｉｎｇ—ｌｉｎｇ （Ｓｈａｎｄｏｎｇ Ｐｒ￣ｉｎｃ＆ｌ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｐｌａｎｎｉｎｇ ａｎｄ Ｄｅｓｉｇｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｓｈａｎｄｏｎｇ Ｍｎ ２５００３１ Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｆｏｒ ｔｈｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｃｏｎｔｒｏｌ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｒｉｇｉｄ ｆｒａｍｅ ｂｒｉｄｇｅ，ｔｈｅ ｍａｉｎ ｐｏｉｎｔｓ ｏｆ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｃｏｎｔｒｏｌ ｉｓ ｐｕｔ ｆｏｒｗａｒｄ，ａｎｄ ｔｈｅ ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ ｍｅａｓｕｒｅｓ ｏｆ ｅｘｃｅｐｔｉｏｎ ｅｒｒｏｒ ａｒｅ ｇｉｖｅｎ，ｗｈｉｃｈ ｍａｙ ＯＣＣＵｒ ｄｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｃｏｎｓｔｕｒｃｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｒｉｇｉｄ ｆｒａｍｅ ｂｒｉｄｇｅ；ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｃｏｎｔｒｏｌ；ｃａｎｔｉｌｅｖｅｒ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ １ 项目概况 选取一座预应力混凝土连续刚构桥进行分析研 究，跨径布置为６０ ｍ＋１０５ ｍ＋６０ ｍ，该连续刚构桥上 部结构采用预应力混凝土连续刚构箱梁，下部结构采 用箱型墩、钻孔灌注桩基础。该桥为单箱单室变截面 箱梁连续刚构，采用挂篮悬臂浇筑施工，中支点处梁 高为６．０ ｍ，边跨直线段及主跨跨中处梁高为２．６ ｍ， 梁高变化段梁底曲线采用２次抛物线。 ２施工控制方法和目标 施工工程控制是一个“施工一测量一误差分析一 参数调整一预报”的循环过程，必须在施工过程中全 过程跟踪计算，根据现场实际情况变化，不断调整、完 收稿日期：２０１５—１０—２３ 作者简介：张东（１９８５一），男，山东单县人，工程师。 善计算参数以满足设计对线形及内力的要求。主要 包括两部分：数据采集系统和数据分析处理系统（监 控）。 该桥施工控制方法采用自适应控制。对于预应 力混凝土桥梁，施工中实际的结构受力状态与设计所 确定的理想目标存在一定的差距，主要是因为计算模 型中计算参数的取值问题，包括混凝土弹性模量、材 料的容重、混凝土收缩徐变系数及永存预应力等。要 得到比较准确的控制调整量，必须根据施工中实测到 的结构反应修正计算模型中的这些参数值，使计算模 型在与实际结构磨合一段时间后，自动适应结构的物 理力学规律。在闭环反馈控制的基础上，再加上一个 系统辨识过程。整个控制系统就成为自适应控制系 统 。图１为自适应控制基本原理 。 当结构测量到的受力状态与模型计算结果不相 符时，把误差输入到参数辩识算法中去调节计算模型 的参数，使模型的输出结果与实际测量到的结果一 致，得到了修正的计算模型参数后，重新计算各施工 阶段的理想状态，按上节所述的反馈控制方法对结构 进行控制。这样，经过几个工况的反复辩识后，计算 模型就基本上与实际结构相一致了，在此基础上可以 对施工状态进行更好的控制 。图２为连续刚构桥 常采用的施工控制 Ｊ。 图１ 自适应施工控制基本原理 ３施工控制计算 施工控制计算采用同济大学桥梁工程系开发的 桥梁博士程序建立完整的有限元模型。计算模拟上、 下部结构施工先后顺序及运营情况，分阶段计算各截 一５７— 张东，李琳，王玲玲：连续刚构桥施工控制研究 面受力情况，同时考虑施工时的临时荷载、混凝土收 缩徐变、温度变化、风荷载等工况。计算中各阶段划 分及计算要素严格按照文件中给出的施工阶段流程 图的要求进行。参考设计提供的施工过程，将整个桥 梁结构划分为１１３个单元，共计１１４个节点。结构计 算模型见图３。 图２连续刚构桥施工控制 图３结构计算模型 ４施工控制内容 ４．１线形控制 由于连续刚构桥采用悬臂施工法，每施工节段的 标高即每个节点坐标位置的变化与偏离都会造成合 龙困难，影响最终成桥线形。为保证连续刚构桥线形 符合设计要求，必须在主梁施工过程中进行线形控 制。线形测量的主要内容包括：测量控制网；基础沉 降监测；主梁标高；横坡测量；轴线。 ４．２应力监测 应力监测可直接反映桥梁在各种施工状态下的 应力水平，是保证结构安全的重要预警措施。本桥梁 采用智能型温度振弦式混凝土应变计配合振弦式数 据采集仪进行测试。考虑最优化应力控制方案，对应 力监测断面进行优化布置方案。图４为应力控制截 面布置，图５为主梁和主墩截面测点布置。 按照拟定的应力测点位置，将埋置式应变计按预 定的测试方向用细匝丝绑扎固定在结构钢筋的下面 或侧面，要保证其在混凝土施工中不松动，在混凝土 浇注过程中，振捣棒应避开传感器，以免振捣时传感 器方向改变或将测试导管损坏。 一５８一 ② ③ 图４应力控制截面布置示意图（单位：ｍ） 图５ 主梁和主墩截面测点布置图 ４．３温度监测 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。通过电子温度测试仪器 量测。 ５ 异常误差分析及对应措施 连续结构桥在主梁施工过程中，各类误差在出现 后只能通过对后续施工的监控予以预防并修正误差， 以防止误差累积最终影响合拢及成桥运营使用。主 要可能会产生误差的几种情况：（１）模板尺寸偏差的 影响，而导致的主梁截面尺寸的误差。减小此类误差 需要求施工单位严格按照设计图纸要求定制、安装模 板，并在监理单位的监督指导下贯彻施工。（２）施工 误差导致混凝土弹性模量实际测量值与设计值出现 较大偏差。避免此类误差需要求监理单位对施工予 以大力监督，设计单位给予一定的技术支持，监控单 位根据实际测量参数，通过对计算模型参数的修正， 来完成对下阶段误差的预防和施工的监控。（３）预应 力钢束引起的误差，直接影响到主梁应力，并对长期 下挠有着重要决定因素。预应力张拉损失为预应力 钢束的主要误差，且在施工过程中难以予以监督控 制。减小此类误差需要求施工单位对预应力张拉设 备的标定要准确、定期，且注重提高施工人员的个人 技能素质。（４）由于挂篮锚固不紧、定位误差和自身 变形等，挂篮施工常引起各梁段标高误差。监控单位 需在空挂篮定位时对定位标高予以严格控制并对挂 篮的锚固予以重视。（５）铺装层厚度不符合设计要 求，导致成桥面局部凹凸，桥面铺装层荷载偏差较大， 成桥后关键截面应力分布与设计不符，且对成桥通车 山东交通科技 ２０１６年第１期 使用的舒适性有很大的影响。为避免此类误差，在桥 参考文献： 面铺装施工阶段，要求加大标高测量力度，合理布置 ［１］ 石雪飞，项海帆．斜拉桥施工控制方法的分类分析 全桥测点网，并对施工时各测点标高予以严格控制。 ［Ｊ］．同济大学学报，２００１，２９（１）：５５—５９． ６结语 ［２］ 石雪飞，徐刚，施礼勇，范伟．福建石崆山、九砂溪高架 自适应控制思路是连续梁、连续刚构桥梁施工控 桥的施工控制［Ａ］．中国公路学会桥梁和结构工程学会 制的有效方法，只要能够及时地估计参数的实际值， ２００２年全国桥梁学术会议论文集［Ｃ］．北京：人民交通出版 社，２００２：５２７—５３３． 完全可以做到在施工过程中达到理想控制目标的效 ［３］ 石雪飞，郑信光，张凯生．悬臂浇筑混凝土斜拉桥施工 果。在该连续刚构桥施工过程中，通过对桥梁施工中 控制［Ｊ］．２００１（５）：３６—３９． 的结构标高，关键截面温度、应力进行跟踪测量，以及 ［４］ 文武松．苏通大桥辅桥连续刚构施工控制［Ｊ］．桥梁 针对各个施工工况进行详细分析计算，不断对标高进 建设，２００８（４）：６５—６９． 行调整，使成桥后的线形与设计线形在各观测点的误 ［５］ 亮，王中文．虎门大桥辅航道２７０ｍ连续刚构桥悬 差均控制在规范规定和设计要求的范围内。 臂施工控制［Ｊ］．桥梁建设．２００１（５）：４６—４８． （上接第３８页） ０．７ ＭＰａ胎压条件下进行车辙试验，利用动稳定度指 从表１Ｏ可知，两种再生混合料的浸水马歇尔残 标评价温再生沥青混合料的高温抗车辙性能，试验结 留稳定度与冻融劈裂抗拉强度比都能够满足规范要 果见表９。 求，但温拌再生沥青混合料效果更好。说明温拌再生 沥青混合料具有良好的水稳定性能。 表９车辙试验结果 ５ 结语 本研究以９．５ ｍｍ为关键筛孔将ＲＡＰ料分为粗、 细两档，并进行抽提筛分得出粗、细ＲＡＰ料沥青含量 依次为４．２％与４．５％；以ＡＣ一１３型再生混合料为研 究对象，采用马歇尔设计方法确定热拌再生沥青混合 料级配、最佳新沥青掺量，其中ＲＡＰ料掺量为３０％， 最佳油石比为３．７％；再采用“等体积参数”原则来研 从表９可以看出，热拌再生沥青混合料与温拌再 究温拌再生混合料的成型特性，以成型试件的空隙率 生沥青混合料的动稳定度指标相差不大，都远远超过 基本相等为原则来确定表面活性类温拌沥青混合料 规范要求的２ ８００ ０：／毫米，且最终的车辙深度均较 合适的拌和与成型温度依次为１３５℃与１３０℃，并在 小；说明温拌再生沥青混合料具有良好的高温抗车辙 此基础上对温拌再生沥青混合料使用性能进行研究。 性能。 结果表明，温再生混合料的体积指标、力学指标都能 ４．２水稳定性 满足规范要求，其具有良好的水稳定性与高温性能。 根据《公路沥青及沥青混合料试验规程｝ＪＴＧ Ｅ２０ —２０１ １的试验方法，进行浸水马歇尔试验和冻融劈裂 参考文献： 试验，试验结果见表１Ｏ。 ［１］ 李振海，胡宗文．ＳＭＡ沥青路面现场热再生试验研究 ［Ｊ］．山东交通科技，２０１１（５）：２６—３０． 表ｌ０浸水马歇尔与冻融劈裂试验结果 ［２］ 章顺风．Ｅｖｏ￣ｅｒｍ温再生沥青混合料技术研究［Ｄ］． 湖南大学硕士学位论文，２０１０． ［３］ 杨帆．温拌工艺在大比例厂拌热再生中的应用［Ｊ］． 交通科技（应用版），２０１１（３）． ［４］ ＪＴＧ Ｅ２０—２０１１，公路工程沥青及沥青混合料试验规 程『Ｓ］． ［５］ ＪＴＧ Ｆ４０—２００４，公路沥青路面施工技术规范［ｓ］． 一５９—
