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第3章 施工控制理论与施工监控计算
3.1 施工控制原理
桥梁施工控制就是对桥梁施工过程中结构的受力、变形及稳定性进行监控，使施工中的结构状态处于最优状态，保证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。
桥梁施工控制的任务就是通过对桥梁施工过程实施控制，确保在施工过程中桥梁结构的内力和变形始终处于容许的安全范围内，确保成桥状态(包括成桥线形与成桥结构内力)符合设计要求。
包括下列几何(变形)控制、应力控制、桥梁结构稳定性和桥梁施工过程中安全控制几个方面。
（1）几何(变形)控制
不论采用什么施工方法，桥梁结构在施工过程中总要产生变形(挠曲)，并且结构的变形将受到诸多因素的影响，极易使桥梁结构在施工过程中的实际位置(立面标高，平面位置)状态偏离预期状态，使桥梁难以顺利合拢，或成桥线形形状与设计要求不符，所以必须对桥梁实施控制，使其结构在施工中的实际位置状态与预期状态之间的误差在容许范围和成桥线形状态符合设计要求。
与桥梁工程质量的优劣需用其质量检验评定标准来检验一样．施工控制的结果也需有一定的标准，即误差容许位来评判。桥梁施工控制中的几何控制总目标就是达到设计的几何状态要求，最终结果的误差容许值与桥梁的规模、跨径大小、技术难度等有关，目前还没有统一，规定，需根据具体桥梁的施工控制需要具体确定。同时，为保证几何控制总目标的实现，每道工序的几何控制误差允许范围也需事先研究、确定出来。
（2）应力控制
桥梁结构在施工过程中以及在成桥状态的受力情况是否与设计相符合是施工控制要明确的重要问题。通常通过结构应力的监测来了解实际应力状态，若发实际应力状态与理论(计算)应力状态的差别超限就要进行原因查找和调控，使之在允许范围内变化。结构应力控制的好坏不像变形控制那样易于发现，若应力控制不力将会给结构造成危害，严重者将发生结构破坏，所以，它比变形控制显得更加重要。必须对结构
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应力实施严格监控。 （3）桥梁结构稳定性
桥梁结构的稳定性关系到桥梁结构的安全，它与桥梁的强度有着同等的甚至更重要的意义，世界上曾经有道不少桥梁在施工过程中由于失稳而导致全桥破坏的例子，最典型的为加拿大的魁北克(Quebec)桥。该桥在南侧锚碇桁架快要架完时，由于悬臂端下弦杆的腹板屈曲而发生突然崩塌坠落。我国四川州河大桥也因悬臂体系的主梁在吊装主跨中段时承受过大的轴力而失稳破坏。因此，桥梁施工过程中不仅要严格控制变形和应力，而且要严格地控制施工各阶段结构构件的局部和整体稳定。
目前．桥梁的稳定性已引起人们的重视，但主要注重于桥梁造成后的稳定计算。对施工过程中可能出现的失稳现象还没有可靠的监测手段，尤其是随着桥梁跨径的增长，受动荷载或突发情况的影响，还没有快速反应系统，所以，很难保证桥梁施工安全。为此，应建立一套完整的稳定监控系统。目前主要通过稳定分析计算(稳定安全系数)，并结合结构应力、变形情况来综合评定、控制其稳定性。
桥梁的稳定安全系数是衡量结构安全的重要指标，但现行规范中尚未详细列出不同材料的不同结构在不同工况下的最小稳定系数。对此，有待今后完善。
施工中，除桥梁结构本身的稳定性必须得到控制外，施工过程中所用的支架、挂篮、缆索吊装系统等施工设施的各项稳定系数也应满足要求。 （4）桥梁施工过程中安全控制
桥梁施工过程中安全控制是桥梁施工控制的重要内容，只有保证了施工过程中的安全，才谈得上其他控制与桥梁的建成。其实，桥梁施工安全控制是上述变形控制、应力控制、稳定控制的综合体现，上述各项得到了控制，安全也就得到了控制(由于桥梁施工质量问题引起的安全问题除外)。由于结构形式不同，直接影响施工安全的因素也不一样，在施工控制中需根据实际情况，确定其安全控制重点。
3.2 施工监控系统建立的原则
桥梁施工监控系统的建立，必须依据实际采用的施工方法及详细的施工计划来进行，监测系统的规划与布置应服从于实际的桥型、跨度等，并密切结合结构施工的先后次序建立。本桥上部结构梁段均采用挂篮悬臂浇筑法施工，大桥结构复杂，经历复杂的体系转换，技术含量高，施工难度大，且施工中不能影响下面道路的正常运营，
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因此必须在施工过程中建立全面的跟踪监测监控系统，对主桥进行全过程的施工监控，确保大桥安全施工，成桥结果满足设计单位对桥梁结构内力与线形的要求。针对本项目桥型及施工方法等特点，总的施工监控原则是确保施工过程结构安全及结构的稳定性；确保各施工阶段桥梁结构的线形、应力变化接近设计理想状态；保证合龙精度使成桥后结构的线形及内力分布满足设计和现行相关规范要求。
3.3施工阶段内力、应力及变形计算
对于预应力混凝土连续箱梁桥，箱梁在悬。臂浇筑施工中各个截面的应力分布有很大的差别，在不同的工况下箱梁同一截面上、下表面的应力状况也不断变化。在悬臂浇筑过程中处于悬臂静定状态，悬臂根部截面受力最为不利；浇筑结束后结构体系转换完成后，结构转变为超静定结构状态，四分点截面、跨中截面以及墩顶截面均为受力最不利的截面。因此，最终确定箱梁应力控制截面：边跨跨中截面、边跨四分点截面、0号块根部截面、中跨四分点截面、中跨跨中截面。应力纵向布置如下图所示：
图3-1 半桥控制截面图
3.3.1 控制截面内力计算
通过计算分析，得到控制截面在各个施工阶段的内力如下表：
表3-1 控制截面内力表 (单位：KN?m)
施工 阶段 CS0 CS1 CS2 CS3 CS4 CS5 CS6 边合拢 中合拢 二期施工 A截面 0 0 0 0 8823 16473 26xx5 2438 11953 12593 B截面 0 0 -1499 -4148 3xx4 6836 20297 8868 23436 7944 内力值My（kN2m) C截面 D截面 181 178 479 466 -1811 -1831 -7480 -7503 -936 -953 1494 1493 26511 46268 48284 25862 65713 67374 34013 35913 E截面 F截面 0 0 0 0 0 0 -2222 0 6262 0 11370 0 34678 0 22282 0 13483 -32001 7869 -19734 xx大学本科毕业设计 第20页
图 3-2 控制截面内力图 (单位：KN?m)
3.3.2控制截面应力计算
通过计算分析，得到控制截面在各个施工阶段的应力如下表：
表 3-2 控制截面应力表（单位：MPa）
施工 阶段 上缘应力 A截面 下缘应力 上缘应力 B截面 下缘应力 上缘应力 C截面 下缘应力 上缘应力 D截面 下缘应力 上缘应力 E截面 下缘应力 上缘应力 F截面 下缘应力 CS0 -0.30 -0.27 -0.30 -0.27 CS1 -0.84 -0.78 -0.84 -0.78 CS2 -0.50 -0.76 -1.26 -1.51 -1.26 -1.51 CS3 -0.97 -1.68 -1.50 -2.51 -1.50 -2.52 -0.46 -0.89 CS4 -2.18 -0.29 -2.91 -2.41 -3.09 -3.25 -3.09 -3.25 -2.59 -1.40 CS5 -4.30 -0.77 -4.59 -3.47 -4.41 -4.26 -4.41 -4.25 -4.45 -2.30 CS6 -6.89 -1.36 -7.10 -3.78 -6.86 -3.43 -7.90 -1.87 -7.88 -1.39 边合中合拢 拢 -8.63 -9.31 -7.79 -6.56 -7.68 -8.58 -6.23 -4.75 -7.97 -8.87 -1.68 -0.29 -6.79 -8.96 -3.45 -0.16 -6.97 -8.36 -2.80 -5.75 -1.87 -8.47 二期 -8.83 -5.95 -7.22 -5.91 -6.95 -2.54 -7.05 -2.39 -7.54 -5.95 -2.54 -6.56 xx大学本科毕业设计 第21页
图3-3 A截面应力图 (单位：MPa)
图3-4 B截面应力图 (单位：MPa)
图3-5 C截面应力图 (单位：MPa)