预应力悬灌梁T构施工监控技术

预应力混凝土连续T构悬臂施工法是预应力混凝土连续梁桥、连续刚构的主要施工方法，主梁挂篮悬臂浇筑，0号块及边墩现浇段采用托架施工。对于预应力混凝土连续梁桥、连续刚构来说，采用悬臂施工方法虽有许多优点，但是这类桥梁的形成要经过一个复杂的过程，当跨数增多、跨径较大时，为保证合龙前两悬臂端竖向挠度的偏差不超过容许范围和成桥后线形的合理，须对该类桥梁的施工过程进行全过程监控控制。

二、施工监控的意义和目的

预应力混凝土T构采用悬臂施工。该类桥梁施工工序和施工阶段较多，各阶段相互影响，且这种相互影响又有差异，易造成各阶段的内力和位移随着混凝土浇筑过程变化而偏离设计值的现象，甚至超过设计允许的内力和位移，若不通过有效的施工控制及时发现、及时调整，就可能造成成桥状态的梁体线形与内力不符合设计要求，或引起施工过程中结构的不安全。

对于分阶段悬臂浇筑施工的预应力混凝土T构桥来说，施工控制就是根据施工监测所得的结构参数真实值进行施工阶段计算，确定出每个悬浇阶段的立模标高和结构内力，并在施工过程中根据施工监测的挠度和应力成果，对误差进行分析、预测或对下一阶段立模标高进行调整，以此来保证成桥后的桥面线形、保证合龙段悬臂标高的相对偏差不大于规定值以及结构内力状态符合设计要求。

对预应力混凝土T构部分进行施工监控的目的就是确保施工过程中结构的可靠度和安全性，保证桥梁成桥桥面线形及受力状态符合设计要求，主要控制内容为：主梁线形、受力。

三、施工监控的原则和方法

本桥的施工监控包括两个方面的内容：梁的变形控制和内力控制，变形控制就是严格控制每一阶段梁的竖向挠度，若有偏差并且偏差较大时，就必须立即进行误差分析并确定调整方法，为下一阶段更为精确的施工做好准备工作;内力控制则是控制主梁在施工过程中以及成桥后的应力，尤其是合龙时间的控制，使内力不致过大而偏于不安全或在施工过程中造成主梁的破坏。

梁部结构采用的悬臂施工方法属于典型的自架设施工方法，由于在施工过程中的已成结构(悬臂阶段)状态是无法事后调整的或可调整的余地很小，所以，针对主梁的结构和施工特点，梁部的施工监控主要采用预测控制法。

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中予以考虑，以此循环，直到施工完成并获得和设计相符合的结构状态。

四、施工控制基本理论

在预应力混凝土T构桥的施工监控中，对梁体线形、应力进行重点控制。在控制过程中，监控方采用自适应控制方法对本桥进行线形控制，采用最小二乘法对结构参数进行调整、估计。

4.1 T构桥施工控制的特点

预应力混凝土T构桥在悬臂施工阶段是静定结构，合龙过程中如不施加额外的压重，成桥后内力状态一般不会偏离设计值很多，因此T构桥施工控制的主要目标是控制主梁的线形。若已施工梁段上出现误差，除张拉预备预应力束外，基本没有调整的余地，且这一调整量也是非常有限的，而且对梁体受力不利。因此，一旦出现线形误差，误差将永远存在，对未施工梁段可以通过立模标高调整已施工梁段的残余误差，如果残余误差较大，则调整需经过几个梁段才能完成。

4.2 自适应施工控制系统

对于预应力混凝土T构桥，施工中每个阶段的受力状态达不到设计所确定的理想目标的重要原因是有限元计算模型中的计算参数取值，主要是混凝土的弹性模量、材料的容重、徐变系数等，与施工中的实际情况有一定的差距。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，以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

加上一个系统参数辩识过程，整个控制系统就成为自适应控制系统。

对于采用悬臂浇筑的桥梁，主梁在墩顶附近的相对线刚度较大，变形较小，因此，在控制初期，参数不准确带来的误差对全桥线形的影响较小，这对于上述自适应控制思路的应用是非常有利的。经过几个节段的施工后，计算参数已得到修正，为跨中变形较大的节段的施工控制创造了良好的条件。

4.3施工控制的计算方法

悬臂施工的预应力混凝土T构桥梁结构的最终形成需经历一个复杂施工过程以及结构体系转化过程，对施工过程中每个阶段的变形计算和受力分析，是桥梁结构施工控制中最基本的内容。施工监控的目的就是确保施工过程中结构的安全，保证桥梁成桥线形和受力状态基本符合设计要求。因此，必须采用合理的理论分析和计算方法来确定桥梁结构施工过程中每个阶段的结构行为。针对本桥的实际情况，采用正装分析法和倒退分析法进行施工控制的结构分析。

正装分析法是按照桥梁结构实际施工加载顺序来进行结构变形和受力分析，它能较好的模拟桥梁结构的实际施工历程，能得到桥梁结构各个施工阶段的位移和受力状态，这不仅可用来指导桥梁施工，还能为桥梁施工控制提供依据，同时在正装计算中能较好的考虑一些与桥梁结构形成历程有关的因素，如混凝土的收缩、徐变问题。正装分析不仅可以为成桥结构的受力提供较为精确的结果，还为结构强度、刚度验算提供依据，而且可以为施工阶段理想状态的确定、完成桥梁结构的施工控制奠定基础。

倒退分析方法假定在成桥时刻时刻结构内力分布满足前进分析时刻的结果，轴线满足设计线形要求，按照前进分析的逆过程对结构进行倒拆，分析每次拆除一个施工阶段对剩余结构的影响，在每一个阶段分析得到的结构位移、内力状态便是该阶段结构理想的施工状态。结构施工理想状态就是在施工各阶段结构应有的位置和受力状态，每个阶段的施工理想状态都将控制着全桥最终形态和受力特性。施工控制将根据每阶段的实际状态和理想状态的偏差对计算进行调整，分析误差原因，以较为准确的估计下一阶段的梁体挠度。

五、应力监测

应力监控是T构桥施工监控的主要内容之一，它是施工过程中的安全预警系统，是对桥梁的实际受力状态进行评判和确保施工安全顺利的主要依据。结构某定点的应力也同其几何位置一样，随着施工的推进，其值是不断变化的。在某一时刻的应力值是否与分析(预测)值一致，是否处于安全范围内是施工控制关心的问题，解决的办法就是进行监测，在箱梁的控制截面布置应力测点，以观察在施工过程中这些截面的应力变化及应力分布情况，并与理论计算值进行比较，从而预告当前已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。对本桥进行应力监控的目的就是确保施工过程中结构的可靠度和安全性，保证桥梁成桥受力状态符合设计要求。

5.1 监测断面及仪器布置

主梁测试断面选择边跨L/2、L/4;中跨L/4、L/2、3L/4;中墩左右根部;墩顶固结段、墩底等关键截面，共8个测试断面，混凝土应变计分别布置在顶板上层钢筋和底板下层钢筋上，每个截面布置4根混凝土应变计，应力测试截面位于箱梁横隔板处时，应力测试截面调整为避开隔板1m处。

5.2测试内容

应力监测针对施工的每个主要施工阶段进行，在每个施工阶段都进行监测，各阶段根据施工进度进行测试，各阶段应力监测主要包括：

(1) 混凝土浇筑前的应力测试;

(2) 混凝土浇筑后、预应力张拉前的应力测试;

(3) 预应力张拉后、挂篮行走前的应力测试;

(4) 挂篮行走后的应力测试;

(5) 在每一阶段测试完毕后应对测试结果进行分析、比较，若存在误差分析原因;

(6) 根据测试结果，给出该桥在成桥时恒载下的应力状态。

六、结束语

针对预应力混凝土T构悬臂梁灌筑施工的线型控制问题，提出了悬臂梁灌筑主梁线型调整参数的线型监控流程，阐述了预应力砼连续梁桥悬臂施工的监测与控制的方法,以便在实际设计和施工监控中得到科学的应用。