大跨度预应力混凝土桥梁施工控制技术

石劭阳

佛山市铁路投资集团有限公司 广东 佛山 528000

摘要：随着我国经济的迅速发展，交通事业也在大踏步向前，大跨度预应力混凝土桥梁具有更好的适应性和使用性能，其应用也越来越普遍。为了适应社会发展对大跨度桥梁建设的需要，减小因为温度、湿度等各种客观因素的不利影响，规范桥梁施工并提高其质量，必须按照一定标准对该施工过程进行规范化管理和控制。因此，本文首先介绍了预应力混凝土桥梁施工技术的概念和意义，然后讨论了大跨度预应力混凝土桥梁施工控制技术的要点，对保障桥梁质量和施工安全具有重要意义。

关键词：大跨度桥梁；预应力；混凝土；施工技术；控制要点。

1.预应力混凝土技术概述

由于混凝土材料抗压强度大，抗拉强度较小，而钢材抗拉性能较好。为更好发挥钢筋和混凝土各自材料力学性能优势、改善结构服役期表现，可以给钢筋混凝土结构施加预应力。预应力混凝土技术是在施工期间预先给钢绞线施加拉力并锚固在结构上，以给结构混凝土施加一定压应力，结构服役期间预加压应力可全部或部分抵消荷载导致的拉应力，避免结构破坏，使结构在正常使用的情况下不产生裂缝或者裂得比较晚，提高了结构的整体性能和耐久性能。使用了预应力混凝土技术的混凝土结构称为预应力钢筋混凝土结构。

预应力施工工艺主要有先张法、后张法和无黏结预应力混凝土施工。先张法即在浇筑混凝土构件之前，先张拉预应力钢筋，将其临时锚固在台座或钢模上，然后浇筑混凝土构件。待混凝土达到一定强度（一般不低于混凝土强度标准值的75%），预应力钢筋与混凝土间有足够黏结力时，放松预应力，预应力钢筋弹性回缩，对混凝土产生预压应力。先张法多用于预制构件厂生产定型的中、小型构件。后张法即构件制作时，在放置预应力钢筋的部位预先留有孔道，待混凝土达到规定强度后，孔道内穿入预应力钢筋，并用张拉机具夹持预应力钢筋将其张拉至设计规定的控制应力，然后借助锚具将预应力钢筋锚同在构件端部，最后进行孔道灌浆（亦有不灌浆者）。无黏结预应力混凝土施工方法是后张法预应力混凝土的发展，该工法完全依靠锚具来传递预应力，因此对锚具的要求比普通后张法严格。施工时，先在预应力筋表面刷涂料并包塑料布（管），同普通钢筋一样先铺设在安装好的模板内，然后浇筑混凝土，待混凝土达到设计要求强度后，进行预应力筋张拉锚同。

2. 大跨度预应力混凝土桥梁施工控制技术

2.1桥梁结构的理论计算分析

以桥梁结构理论、数值分析为基础，结合计算机应用开发出了较成熟、精度高的有限单元分析方法，该方法可以很好的模拟桥梁施工状态和成桥状态。根据实际施工情况，对有限元桥梁模型的各施工阶段进行拆解，利用计算机进行数值力学分析，得到桥梁结构的挠度和变形，各截面的弯矩、剪力和轴力，各点的正应力和剪应力情况，对设计的合理性进行校核，为桥梁施工和监测提供可靠的基准性数据，保证施工安全和桥梁质量。从目前来看，桥梁结构施工控制计算方法主要有无应力状态分析法、正装分析法和倒装分析法。其中，无应力分析法以无应力长度和曲率为控制量、以基本构件稳定性为基础，把桥梁施工的中间过程状态和成桥状态联系起来对结构进行分析。正装分析法是根据具体选择的施工方法，按照施工顺序分析，得出各施工阶段和成桥阶段产生的最不利荷载效应，检查施工方法的可行性，找到合适的施工方法。倒装分析法是根据预先指定的目标成桥状态，从成桥至施工各阶段进行“倒放”，得到各中间施工过程状态结构参数。通过应用上述桥梁理论和有限元方法，能够更好的模拟桥梁结构的工程历程，进而让不同施工环节的受力情况和位移情况更加明确，而且还可以确保混凝土结构有比较好的伸缩性和非线性。在施工的过程中，应当以桥梁结构的具体需求为依据，采用倒装计算方案。通过该方法得出的结论对实践活动有一定的指导意义，能够有效的保证桥梁状态达到设计的要求。

2.2大跨度预应力混凝土桥梁施工方法

桥梁结构内力、位移和应力和施工工法选择有着十分紧密的关系。施工工法的确定需要综合考虑桥梁所处地理位置、水文地质、桥型选择、社会经济效益等因素。其施工工法一般有满堂支架就地现浇法、平衡悬臂施工法、顶推施工法和逐孔施工法等。

2.2.1 满堂支架就地现浇法

满堂支架施工法是预先就地搭设支架、安装模板并浇筑混凝土，对混凝土进行养护并使其达到规范要求的强度后张拉预应力筋的施工工法。采用支架施工经济性较好、施工方便、结构整体性较好、未涉及结构体系转化、但该施工方法存在对地基的承载力和稳定性要求较高，同时影响桥下车辆正常通行或船只通航，阻碍交通，且支架搭设耗时较长等不足。

2.2.2 平衡悬臂施工法

悬臂施工工法又称挂篮施工法，其施工过程中主要的临时受力结构是一对具备“行走能力”的挂篮。该工法是将桥梁上部结构切分成多个节段，一对挂篮作为临时锚固承重结构，从0#块对称向两侧前移的过程中按照节段顺序支立模板、浇筑混凝土，施加预应力，直至完成边、中跨合拢段的施工。由于该工法施工作业面整体位于桥梁上部结构位置，施工状态临时结构为悬臂结构，施工过程中应对0#块和桥墩进行临时固结（适用于连续梁桥），同时各节段施工应保证悬臂的相对平衡性，避免施工中发生失稳现象。总结起来，其工法整个施工过程主要包括：安装模板、绑扎钢筋、浇筑混凝土、张拉预应力筋、养护成型、移动挂篮模板进行循环作业，直至桥梁合拢。采用此工法的桥梁最先受力结构是T形刚构，合拢后体系转化为连续梁或刚构结构。悬臂施工工法摆脱了施工期对桥下净空交通通行阻碍的缺点，支点处负弯矩减少了跨中正弯矩的大小，增大了桥梁的跨径，更加充分地利用了预应力筋和混凝土材料的特性，因此该工法一般用于跨度100m以上的桥梁。

2.2.3 顶推施工法

顶推施工法是在预制场地用预应力筋将需浇筑梁段和已浇筑梁段连接成整体，再利用千斤顶等顶推设备将整个梁段和导梁顶推到预定位置，循环上述作业过程直至完成整个施工。显而易见，在顶推过程中主梁受力结构和状态不断发生变化。由于主梁自重较大，施工时宜采用摩擦系数小的滚动滑移装置。

2.2.4 逐孔施工法

逐孔施工法是使用一、两孔施工支架体系或一套施工机具设备，从桥梁一端至另一端进行作业，直至施工完成。逐孔施工法又分为下列几种类型：整孔或分孔吊装逐孔施工、移动模架法和节段逐孔施工。该工法使施工实现了标准化和周期化，提高工程质量，有效降低工程造价，一般适用于40-50m的跨径。

2.3施工监控的原理

2.3.1 施工监控的意义

桥梁施工监控是一种科学、实用的技术手段，它对施工中梁体结构的应力、位移进行监测，并能够动态调整、控制由于各种原因造成的施工中误差，有利于各施工工序的科学决策，使桥梁结构施工朝着预设的目标进行，故其对保证施工质量，保障施工安全有着重要意义，确保桥梁成桥线形达到设计要求，使桥梁安全、适用和美观。

2.3.2 施工监控指标

施工监控是一种科学可靠的技术方法。对桥梁结构应力、位移等响应影响的因素中，除了有规律、可控的因素外，还包括各种难以预测、无规律的复杂因素，施工中有必要对结构响应进行实时监测，对实际与设计偏差过大的施工状态进行及时调整，最终以实现桥梁线形和受力满足要求为目标。

施工中主要控制指标包括线形、应力控制，在各施工阶段，把主梁控制截面上、下缘应力和节段标高实测值和Midas等有限元软件理论计算值进行对比，通过数据分析，对误差超限的情况积极采取相应措施，使误差控制在要求范围之内。

2.3.3 施工监测的理论值计算方法

施工监测结构计算方法是指在设计阶段，建立成桥结构的有限元模型，分析模拟各施工阶段在浇筑混凝土、张拉预应力筋等工序下的应力、标高和位移等响应情况。目前，桥梁监测结构计算分析方法主要包括：正装分析法、倒装分析法、无应力状态法。这三种方法可应用于各种桥梁结构型式的分析计算，但有其各自的特点和优势。其中，正装分析法、倒装分析法应用较多。

施工监测结构模型的参数主要有结构截面尺寸、材料参数、施工荷载、预应力施加等。材料参数主要包括混凝土徐变和收缩、材料的容重、弹性模量、热膨胀系数等。其中，弹性模量是一个较为重要的参数，对刚度和结构变形能力产生直接影响。混凝土材料和截面尺寸决定结构内力、强度和变形，同时也对结构裂缝发生和耐久性产生影响。

2. 大跨度预应力混凝土桥梁施工控制技术的意义

大跨度预应力混凝土桥梁施工控制技术能够提高桥梁结构质量，保障桥梁结构成桥阶段和施工安全。由于桥梁结构施工过程较为复杂，影响因素多，故只有在桥梁结构建设阶段采用科学、合理的设计和控制，采用先进的施工工艺，对各工序进行动态监测，在存在较大误差偏差时踩“刹车”，分析原因，积极纠偏，使桥梁施工阶段和合龙后成桥质量、安全得以保证。

2. 结束语

现阶段，随着我国经济社会快速发展和交通事业领域持续进步，大跨径桥梁工程建设项目越来越多，桥梁工程建设质量标准和要求越来越高。本文首先介绍了重要概念预应力和相关技术，然后总结了大跨度预应力混凝土桥梁施工控制技术，最后阐述了该施工技术的重要意义和价值。总而言之，大跨径预应力混凝土桥梁的施工过程复杂、工序较多，因此对施工技术提出了更高的要求。更标准规范化的施工技术对保证桥梁工程施工和成桥安全性、稳定性和使用性能至关重要，大跨径桥梁施工现场应严格按照相关施工技术要求对每一道工序进行精准把控。

参考文献：

[1]石玉祥.大跨度预应力混凝土桥梁施工控制技术重点分析[J].智能城市,2020,6(06):198-199.

[2]杨荣波. 大跨度预应力混凝土桥梁施工控制技术[J]. 企业科技与发展,2020(06):67-68.

[3]蔡进宝. 大跨度预应力混凝土桥梁施工控制技术要点[J]. 工程建设与设计,2020(24):95-96.