桥梁施工控制技术

桥梁施工控制技术

1/57桥梁建设与施工技术

建设一座桥梁一般要通过规划、工程可行性研究、勘测设计和施工等阶段。施工是详细体现桥梁设计思想和意图一种过程，其最后目标是建设一种既满足交通需要，又能作为一种空间艺术品（构造）存在于社会之中工程实体。施工技术无论是在设计阶段还是在施工阶段都起着非常主要作用。

2/57桥梁建设与施工技术

桥梁设计者设计意图能否真正得以实现往往还取决于施工技术。

施工技术发展为实现桥梁设计意图提供了灵活多样伎俩，为增大桥梁跨越能力、新型桥梁构造体系开发、新型材料应用、成桥状态（受力与线形）改善、工程质量提升、建设工期缩短和工程造价减少等提供了充足条件和技术保障。3/57桥梁施工回忆

19世纪中期此前，桥梁一般采取有支架施工。有支架施工是在桥跨位置架设支架，在支架上拼装主梁或浇筑混凝土主梁，整个施工过程中，主梁处于无应力状态。对桥梁主梁来说，有支架施工是最简单、最可靠施工办法。但伴随科学技术发展，桥梁跨度不停增大，尤其对跨越大江、大河和深谷桥梁，若仍然采取有支架施工办法，将变得非常困难，甚至是不也许。

4/57桥梁施工回忆

19世纪中期，美国等国家在连续桁梁建设和使用过程中，由于温度变化、墩台沉陷等影响，尤其是数次超静定构造，在当初设计伎俩落后情况下，深感设计理论复杂。后来在连续中采取了铰构造，把连续桁梁转化为静定悬臂桁梁，从此，悬臂桁梁取得广泛采取。悬臂桁梁出现不但处理了当初设计上困难，在施工中，采取悬臂法架设桁梁，其施工阶段应力状态与营运阶段应力状态一致，给悬臂施工即无支架施工办法提供了有力根据，使无支架施工办法得以广泛采取。

5/57桥梁施工回忆悬索桥以它固有特点，使它在19世纪及20世纪中期成为大跨度桥梁采取唯一桥型。悬索桥修建，使得最典型、最完善无支架施工法得以广泛采取与发展。它给了桥梁界缆索吊机施工办法以很大启发，以致长达100数年以来，缆索吊机始终为一种完善、可靠主要吊装工具，并成功地应用于梁桥、拱桥无支架施工中。

6/57桥梁施工回忆在拱桥无支架施工中，常采取多拱段吊装，为了能够临时固定未合拢各拱段，法国工程师首先采取扣索临时扣挂各拱段办法，使无支架吊装拱桥施工办法愈加完善，始终沿用至今。7/57桥梁施工回忆20世纪70年代，伴随预应力混凝土工艺完善，桥梁预应力混凝土工艺愈加成熟。德国工程师率先采取悬臂浇筑混凝土法修建预应力混凝土连续梁桥，为至今仍然采取悬臂浇筑混凝土连续梁、连续刚构、拱桥、斜拉桥等无支架（自架设）施工办法奠定了基础。8/57桥梁施工技术与施工控制

桥梁施工技术包括施工设计计算、施工办法、伎俩与工艺、施工控制等。以往，在桥梁施工技术中并未突出施工控制内容，甚至没有提到“施工控制”。原因是由于过去所建桥梁一般跨径不大，规模较小，影响原因少等，由于施工控制不力而产生不良后果也就不显著，从而使人们忽视了它主要性。

9/57桥梁施工技术与施工控制

事实上，任何桥梁施工，尤其是大跨径桥梁施工，都是一种系统工程。在该系统中，设计图纸是目标，而自开工到完工整个为实现设计目标而必须经历过程中，将受到许许多多确定和不确定原因（误差）影响，包括设计计算、桥用材料性能、施工精度、荷载，大气温度等很多方面在抱负状态与实际状态之间存在差异，施工中如何从多种受误差影响而失真参数中找出相对真实之值，对施工状态进行实时识别（监测），调整（纠偏）、预测对设计目标实现是至关主要。

10/57桥梁施工技术与施工控制桥梁施工控制是桥梁施工技术主要组成部分

桥梁施工控制是确保桥梁施工宏观质量关键桥梁施工控制又是桥梁建设安全确保11/57桥梁施工技术与施工控制桥梁施工控制是桥梁施工技术主要组成部分

桥梁施工控制是确保桥梁施工宏观质量关键桥梁施工控制又是桥梁建设安全确保12/57桥梁施工技术与施工控制桥梁施工控制是桥梁施工技术主要组成部分

桥梁施工控制是确保桥梁施工宏观质量关键桥梁施工控制又是桥梁建设安全确保13/57桥梁施工办法与设计关系静定构造、一次形成构造：

一种设计能够有多种施工办法，设计与施工可分离，例如：简支梁桥梁：设计——按照成桥状态进行，施工——预制吊装、支架现浇等

一般拱桥：设计——按照成桥状态进行，施工——支加现浇、缆索吊装等

14/57桥梁施工办法与设计关系超静定构造、分次形成构造：

一种设计对应一种施工办法，设计与施工必须不可分离，主要体目前构造恒载内力需根据施工过程进行计算，例如：15/57桥梁施工办法与设计关系组合式简支梁桥：一期恒载效应应采取应力叠加，而不是内力叠加16/57桥梁施工办法与设计关系悬臂施工连续桥、连续刚构桥、分次形成箱拱桥、桁架拱桥等：

一期恒载效应必须根据施工次序（包括体系转换）进行计算17/57桥梁施工办法与设计关系

18/57桥梁施工办法与设计关系

19/57桥梁施工办法与设计关系20/57桥梁施工办法与设计关系21/57桥梁施工办法与设计关系

22/57桥梁施工与施工设计关系

23/57桥梁施工控制任务与工作内容

桥梁施工控制任务就是对桥梁施工过程实行控制，确保桥梁在施工过程中构造内力和变形始终处于构造允许安全范围内，确保桥梁施工过程安全和成桥状态（包括成桥线形与成桥构造内力状态）符合设计要求。24/57桥梁施工控制任务与工作内容施工控制工作内容因桥型及施工办法而异，总体上包括：

变形（位移）控制应力（内力）控制稳定控制安全控制25/57桥梁施工控制与施工质量控制

桥梁施工质量控制是对施工全过程，各工序进行检查、监督和管理、制止影响工程质量行为和多种不利原因存在，使所完成工程符合设计图纸、技术规范要求和验收标准。通过公司自控、社会监理实现。

桥梁施工控制是对桥梁施工过程构造受力、变形及稳定进行监控，使施工中构造状态处于最优状态，确保施工过程安全和成桥状态（包括内力和线形状态）符合设计、规范要求。由施工控制单位（小组）来完成。26/57桥梁施工控制与施工质量控制

桥梁施工控制与桥梁施工质量控制目标是一致，都是确保桥梁建设质量伎俩。

桥梁施工质量控制重在“微观控制”，而桥梁施工控制重在“宏观调控”，是桥梁施工质量控制补充与前提。

以悬臂施工钢筋混凝土梁段为例，质量控制重在钢筋（钢铰线）本身质量控制、钢筋制安精度控制、模板安装精度控制、混凝土原材料及混凝土拌制质量控制、混凝土浇注、养护质量控制、预应力张拉控制、管道灌浆质量控制等；而施工控制则是根据已成梁体状态，在考虑多种影响原因后为后续施工梁段提供立模标高、在梁段施工中监测构造内力情况和变形情况，为施工能否继续进行或下一梁段立模标高发出批示。27/57桥梁主要施工办法与控制内容

简支梁（板）桥

简支梁（板）桥主要有支架现浇和预制安装两种办法。

支架现浇要尤其注意支架强度、刚度和稳定性（包括局部和整体稳定）要满足要求，支架地基可靠，浇注次序合理，预应力张拉控制有效等技术问题。

预制安装关键是控制好预制精度、预应力体系建立、预拱度设置，避免梁体在预制时由于张拉不当引发开裂，对架桥机等安装设备强度，刚度和稳定给予监控。28/57桥梁主要施工办法与控制内容等截面连续梁（板）桥

逐孔现浇要尤其注意支架或模架强度，刚度与稳定、不停进行体系转换下构造受力与变形。

先简支后连续施工与简支梁预制安装施工相同，但桥面系施工往往在已成连续体系上进行，需注意梁体受力变化。

顶推法施工控制关键包括：梁体预制精度（尤其是梁体底面平整度），顶推同步、临时支墩（假如有）变形、梁体在顶推过程中内力、挠度变化等。29/57桥梁主要施工办法与控制内容预应力混凝土变截面连续梁桥

支架现浇施工中支架安全、变形等是必须引发重视问题。1．悬臂施工（悬臂拼装与悬臂浇筑）属于自架设方式施工，已成构造状态（包括受力，变形）具有不可调整性，施工成败关键在于临时锚固可靠性，施工过程中应力监测、变形预测与标高调整以及体系转换实行。30/57桥梁主要施工办法与控制内容预应力混凝土连续刚构桥

连续刚构桥墩为柔性，主梁相对较纤细，悬臂施工过程中桥墩、主梁受力安全及稳定性都需尤其注意。连续刚构桥悬臂施工节段多、工期较长，其纵面高程受多种原因影响，容易出现较大悬臂标高误差，甚至出现两相对悬臂端标高相对误差太大，使合拢困难情况。若为确保线形而采取措施强迫合拢，必将在构造中产生不利附加内力，影响构造受力安全，因此，必须对其标高进行严格控制，确保成桥线形与内力状态符合要求。混凝土连续刚构桥易开裂、下挠，混凝土施工工艺与预应力体系建立需尤其注意。31/57桥梁主要施工办法与控制内容

32/57桥梁主要施工办法与控制内容钢梁桥

钢梁桥架设办法很多，主要有整孔吊装法，支架拼装法、缆索吊拼装法、转体法、顶推法、拖拉法和悬臂拼装法。拖拉法与悬臂拼装法使用较多。首先要控制好钢梁稳定性；其次是悬拼过程中各杆件应力及局部稳定虽在设计中已有考虑，但由于多种误差影响，施工中很有也许出现杆件应力过高情况，故需用予监控；三是悬拼时梁挠度同样需要监测、调控，使其挠度在控制范围内，确保合拢顺利和梁体线形符合要求；四是悬拼过程中梁体振动也应注意；五是做好合拢控制。33/57桥梁主要施工办法与控制内容

石拱桥

采取拱架施工石拱中拱架安全是必须引发重视。据统计，拱桥垮塌事故大多发生在施工中，因此，对石拱桥，尤其是大跨径石拱桥施工过程中拱架受力，变形及稳定必须进行监控。另外，在大跨径拱桥施工中，其拱圈一般系分环、分段逐渐形成，因此，拱圈内应力也是逐渐形成，施工中必须对拱圈应力，尤其是先期形成拱环应力进行全程监控，避免构造在施工过程中出现过大应力。34/57桥梁主要施工办法与控制内容

一般混凝土拱桥

外置式拱架和埋置式拱架施工过程中拱架以及分环分层分段浇注中先期形成拱环（段）受力、变形是在不停变化，为确保施工过程中拱架与拱圈安全和拱轴线型对称，必须对施工中拱架与拱圈受力、变形、稳定进行监控。对采取劲性骨架浇筑施工时，往往其桥梁跨径特大（如420米重庆万县长江大桥），要在不太强大骨架上通过很多工序和较长时间外包混凝土形成拱圈，其施工中安全更为主要，实行施工控制就显得格外主要。35/57桥梁主要施工办法与控制内容

一般钢管混凝土拱桥

采取缆索吊装法架设钢管拱，然后再灌注管内混凝土，相称于在较柔钢管拱架上施加非常大荷载，该施加能够是一次性，也能够是分步进行，无论是哪种方式，施工中钢管（或已先期形成部分管内混凝土）受力、变形以及稳定系数都是在不停变化，必须加以监测、调控、以确保施工安全。36/57桥梁主要施工办法与控制内容系杆拱桥

系杆拱桥属于无外部推力体系，拱圈所产生推力由系杆承当，而系杆所受拉力是伴随拱圈和桥道梁形成而逐渐形成，因此，其施工工艺较为复杂。对钢筋混凝土系杆拱桥，最简便施工办法是支架法。当采取钢筋混凝土吊杆和系杆时，一般在拱肋混凝土强度达成要求后，先在桥跨上加临时荷载，使吊杆和系杆中钢筋内产生额外拉力后再浇注混凝土，最后在卸去临时荷载后使吊杆、系杆内产生一定预应力，避免混凝土裂缝。当采取预应力系杆时，则需尤其控制好预应力施加时间、大小、使之与拱圈形成协调，确保拱肋或系杆受力、变形符合要求。必要时也可采取预制拼装，以加快施工进行。37/57桥梁主要施工办法与控制内容

一般钢管混凝土拱桥

采取缆索吊装法架设钢管拱，然后再灌注管内混凝土，相称于在较柔钢管拱架上施加非常大荷载，该施加能够是一次性，也能够是分步进行，无论是哪种方式，施工中钢管（或已先期形成部分管内混凝土）受力、变形以及稳定系数都是在不停变化，必须加以监测、调控、以确保施工安全。38/57桥梁主要施工办法与控制内容整体型上承式拱桥施工包括桁架拱桥、刚架桥。对一般中小跨径桁架拱桥可采取支架安装、无支架吊装、转体和悬臂安装等，对于大跨径桁式组合拱桥，一般采取悬臂安装施工。在无支架吊装中，要尤其注意桁架拱片在施工过程中稳定性，在悬臂施工中则要作好施工过程中各杆件受力情况观测和节段安装标高控制。39/57桥梁主要施工办法与控制内容

斜拉桥

构造较复杂，超静定次数高，塔柱空间位置、斜拉索位置、锚头相对尺寸等务必要精确，不然将引发构造内力变化；同步，为确保桥梁施工过程中构造安全和成桥线形平顺，施工中必须进行跟踪监控，监控对象主要是主梁标高、斜拉索索力和塔柱变位，考虑混凝土收缩、徐变，温度变化等引发标高变化；严格控制合拢时间和进行必要技术处理，确保合拢段工程质量和成桥状态内力符合要求。40/57桥梁主要施工办法与控制内容悬索桥

重点在于：主索无应力长度确定；索鞍预偏量确定；基准索股线形（空间位置）确定等。41/57影响桥梁施工控制原因

构造参数1.

构造构件截面尺寸。2.

构造材料弹性模量。3.

材料容重。4.

材料热膨胀系数。5.施工荷载。6.

预加应力或索力等。

施工工艺施工监测

构造分析计算模型温度变化材料收缩、徐变施工管理。42/57桥梁施工控制办法

伴随桥梁构造形式、施工特点及详细控制内容不一样，其施工控制办法也不相同。总来讲，桥梁施工控制可分为事后控制法、预测控制法、自适应控制法、最大宽容度法等。

43/57混凝土梁桥悬臂施工控制

背景：

预应力混凝土连续梁桥、连续刚构桥形成要通过一种复杂过程，当跨数增多，跨径增大时，确保合拢前两悬臂端标高偏差、主梁纵、横向位置偏差不超出允许范围；确保合拢后桥面线形符合设计要求；避免施工中主梁截面出现过大应力；确保成桥内力状态符合设计要求等至关主要，措施就是对施工过程实行控制。44/57混凝土梁桥悬臂施工控制

控制目标：对于分节段悬臂浇筑施工预应力混凝土连续梁桥、连续刚构桥来说，施工控制就是根据施工监测所得构造参数真实值进行施工阶段计算，确定出每个悬浇节段立模标高，并在施工过程中根据施工监测成果对误差进行分析、预测和对下一立模标高进行调整，以此来确保成桥后桥面线形、合拢段两悬臂端标高相对偏差不大于要求值以及构造内力状态符合设计要求。

45/57混凝土梁桥悬臂施工控制控制内容：变形控制和内力控制。变形控制就是严格控制每一节段箱梁竖向挠度及其横向偏移，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办法，为下一节段施工更为精确作好准备工作。有关控制办法，针对不一样情况亦必然有所差异。内力控制则是控制主梁在施工过程中以及成桥后应力，尤其是合拢时间控制，使其不致因内力过大而偏于不安全，甚至在施工过程中造成破坏。

46/57混凝土梁桥悬臂施工控制

控制方案：悬臂施工属于典型自架设施工办法。由于连续梁桥、连续刚构桥在施工过程中已成构造（悬臂节段）状态是无法事后调整，因此，施工控制主要采取预测控制法。连续梁桥、连续刚构桥施工控制主要体目前施工控制模拟构造分析、施工监测（包括构造变形与应力监测等）、施工误差分析以及后续施工状态预测几个方面。47/57混凝土梁桥悬臂施工控制施工控制构造分析考虑原因1．施工方案：2．计算图式：连续梁桥一般要通过墩梁固接→悬臂施工→合拢→解除墩梁固接→合拢过程；连续刚构桥也需通过悬臂施工和数次合拢。3．构造分析程度：4．非线性影响：5．预加应力影响：6．混凝土收缩、徐变影响：7．温度：温度对构造影响是复杂，一般做法是对季节性温差在计算中予以考虑，对日照温差则在观测中采取某些措施给予消除减小其影响。8．施工进度：施工控制计算需按实际施工进度以及确切估计合拢时间分别考虑各部分混凝土徐变变形。48/57混凝土梁桥悬臂施工控制前进分析

为了计算出桥梁构造在成桥后受力状态，只有根据实际构造配筋情况和既定施工方案逐一阶段地进行计算，最后才能得到成桥构造受力状态和变形情况。这种计算办法特点是：伴随施工阶段推进，构造形式、边界约束、荷载形式在不停地变化，前期构造将发生徐变，其几何位置也在变化，因此，前一阶段构造状态将是本次施工阶段构造分析基础。我们将这种按施工阶段前后次序进行构造分析办法称为前进分析法。前进分析法能够较好地模拟桥梁构造实际施工历程。49/57混凝土梁桥悬臂施工控制

倒退分析假定期刻构造内力分充满足前进分析时刻成果，线形满足设计轴线。在此初始状态下，按照前进分析逆过程，对构造进行倒拆，分析每次拆除一种施工节段对剩下构造影响。在一种阶段内分析得到构造位移，内力状态便是该阶段构造抱负施工状态。所谓构造施工抱负状态就