关键词:连续刚构桥;跨中挠度;收缩徐变;预应力砼;梁高
中图分类号:U448文献标识码:A文章编号:1009-2374(2010)03-0194-02
连续刚构桥既保持了连续梁无伸缩缝、行车平顺的优点,又保持了T型刚构不设支座、不需体系转换的优点,经济指标上也有优势,所以从1988年以来修建了大量的该类型的桥,但是在使用的过程中,一些问题也逐渐凸显出来,普遍存在跨中持续下挠的问题。跨径66m+120m+66m的广东南海金沙大桥通车6年,跨中下挠22cm;跨径150m+270m+160m的虎门大桥航道大桥通车6年,跨中下挠22.2cm;跨径162.5m+3x240m+162.5m的黄石大桥通车7年,跨中最大下挠达30.5cm。连续刚构桥后期的持续挠度过大不但会使跨中主梁下凹,破坏桥面铺装层,影响桥梁的使用寿命行车的舒适,甚至危及高速行车的安全。所以跨中下挠成为当前制约大跨径连续刚构桥发展的一个急需解决的问题。
影响跨中持续下挠的因素很多,如预应力损失、结构刚度、梁段超重、砼的收缩徐变等,本文仅从结构刚度(梁高)着手,分析不同的跨中梁高对跨中挠度的影响。
一、问题的提出
大跨径连续梁桥的梁高度,一般取支座梁高Dk=L/(18～20),在文献[6]还认为Dk高度有降低的趋势,而跨中梁高一般Ds=Dk/3。我们认为按此原则所确定的梁高变化曲线,在大跨径中偏矮,从而造成截面抗弯刚度不足,这是导致P.C梁桥跨中持续下挠的重要原因之一。
1.在文献[7]介绍了位于贵州至三板溪水电站库的南盂溪大桥,为跨越南孟溪河的一座特大桥梁,桥梁全长271.10m,其中主桥为一跨预应力混凝土变截面连续刚构,跨径组合为(75+120+75)m。主墩柱处梁高Dk=7.5m,合龙段梁高Ds=2.8m。通过改变跨中附近L/5、L/4、L/3截面梁高改为墩顶处截面梁高的1/2(3.75m),10年的挠度分别比原设计降低21.22%、37.20%、35.65%,可见加大梁高,加大惯性矩I,增大预应力索的力臂,加大预应力弯矩MT等综合作用从而能大幅度减少P.C铁路连续梁的挠度。
2.据铁路系统工程师介绍,他们所修建的铁路连续梁桥在二年后的竣工验收时,普遍出现跨中上翘的现象,需要将钢轨道渣扒掉一些,通过降低高度将跨中上翘量消除。这种与公路连续持续下挠截然相反的事实,使我们认识到跨中梁高选择是控制P.C.连续梁的关键技术,对公路桥梁有关梁高确定的原则需要重新认识。
二、梁高与预应力弯矩MT关系
1.预应力弯矩MT=∑TiZi
式中:Zi――预应力索至中性轴的距离,与梁高D成比例关系;Ti――预应力张拉力,由钢绞线根数以及管道的各种损失大小决定。
目前国内最多索数为31Ф15.24,因此所得到每孔最大张拉力T0=0.75×260×31=6045(kN/孔)。每孔使用索力T=(0.7～0.8)R0 =4231～4836(kN)。当结构外形尺寸已知,按预应力管道构造要求所能布置的预应力孔道数量m也是一定的,这样总轴向力∑T也是已知的。
2.预应力设计的原则。务使梁内存弯矩差最小。由Me=MT- Mg =0,得MT=Mg。但在特大跨径(L≥200m)桥梁,悬臂施工中往往MT
3.当 Mg和Ti都已知的情况下 唯有加大梁高D才能使中性轴加大,同时造成力臂Z的加大,才能加大MT,来平衡Mg。可以说加大梁高不单纯是提高抗弯刚度EI,更重要是通过加大力臂增大MT。
三、梁高确定的原则
梁高不是按经验数据确定的,而是保证减少恒载挠度的一种最重要的手段。
1.跨中梁高Ds,一般为支座Dk/3的观点,已不能满足连续梁跨中零挠度的需要。通过对南盂溪大桥跨中粱高研究分析启示和我们对多座桥梁的分析及比较,都论证了跨中梁高Ds必须提高到Dk/2为好。跨中梁高不够,使所有的工作都十分被动,预应力钢索用量大、徐变挠度控制不了。江西省交通设计院设计的泰和赣江大桥,跨径L=155m,支座梁高Dk=8.5m,跨中梁高果断选择Ds=Dk/2=4m,这就是观念转变的明证。
2.支座的梁高Dk,一般为跨径L的(1/18-1/20)的经验适用于LMT的结果,由于弯矩比η=MT/Mg
四、工程实例
1.容桂水道特大桥工程概况。容桂水道特大桥位于广州至珠海(含中山至江门)城际快速轨道,主桥横向采用单箱型式,纵向为三跨预应力混凝土变高度直腹板刚构,主桥跨径布置为:108.85+185x2+115.5m。设计荷载为轻轨,桥面铺装为无渣轻轨。上部结构采用挂篮悬臂浇筑施上部箱梁采用C60混凝土,纵向、横向预应力钢束采用标准强度1860MPa钢绞线,竖向预应力筋采用标准强度750MPa、直径32mm高强精轧螺纹钢,箱梁顶板宽11.6m,底板宽9m。梁高在主墩处为11m,在主跨跨中为5.5m,梁高按照1.8次抛物线变化。箱梁底板厚度自跨中50cm按二次抛物线变化至根部120cm,箱梁顶板厚度为60cm,腹板厚度在跨中为50cm,主墩处为140cm。
2.分析模型的建立。采用桥梁博士V3.0建立结构模型,模拟实际施工过程进行计算。全桥共199个单元,其中1～157为箱梁单元,158～186为桥墩单元,187～199为挂篮单元,共划分为76个施工过程。结构计算模型如图1所示:
预应力钢束管道摩阻系数μ=0.23,局部偏差系数k=0.0025,钢束锚固时弹性回缩变形为12mm,相对湿度为0.8。桥梁博士计算表明,成桥时跨中挠度为-4.91cm,10年徐变后跨中挠度为-5.36cm。
当前连续刚构跨径在150 ～300 m范围内时,结构自身产生的弯矩占总弯矩的70%～90%,有效承载力仅为10%～30%,大部分承载力被结构的自重所消耗。因此,为了减轻自重,设计人员在规范允许的情况下,尽量减小梁的高度,箱梁根部梁高甚至由原来的L/18发展到L/20,以此来增加连续刚构的跨越能力,但是这样设计的同时也使梁的整体刚度有所下降,进而导致跨中下挠。为了研究箱梁刚度对跨中挠度的影响,下面通过改变跨中梁高的大小来分析随着梁高的改变(刚度的变化)跨中挠度的变化。
从计算结果可以看出,按照现在普遍对于大跨刚构桥的跨中截面梁高的取值范围为1/54～1/60的跨径,即185m的跨径跨中梁高约为3.5m,此时成桥挠度为-12.4cm,比原设计增加了152.55%(7.49cm),三年徐变挠度增加226.92%(11.8cm),而当跨中梁高增加到6m时,成桥挠度减少39.31%(1.93cm),三年徐变也减少39.23%(2.04cm),可见该桥的跨中梁高的选择还是比较合理的。
五、结语
通过本文对粱高改变的分析,揭示出粱高对大跨梁桥的跨中挠度的影响是显著的,以容桂水道特大桥为例,跨中梁高由5.5m变为3.5m,此时成桥挠度为-12.4cm,比原设计增加了152.55%(7.49cm),三年徐变挠度增加226.92%(11.8cm),而当跨中梁高增加到6m时,成桥挠度减少39.31%(1.93cm),三年徐变也减少39.23%(2.04cm),所以对于大跨梁桥的长期跨中挠度控制问题,可以从梁高方面去考虑。
参考文献
[1]戴竞.我国预应力混凝土公路桥的发展与现状[J].土木工程学报,1997,(6).
[2]杨高中,等.连续刚构桥在我国的应用和发展[J].公路,1998.
[3]张继尧,王昌将.悬臂浇筑预应力混凝土连续梁桥[M].北京:人民出版社,2004.
[4]项海帆.高等桥梁结构理论[M].北京:人民交通出版社,2000.
[5]阮欣,石雪飞.大跨径预应力混凝土梁桥施工控制的现状与展望[J].公路交通科技,2004.
[6]楼庄鸿.现有预应力混凝土梁式桥的缺陷[C].2003年全国桥梁学术会议论文集,2003.
关键词：土木工程专业；桥梁工程；课程教学；教学研究
中图分类号：G6420；TU997文献标志码：A文章编号：10052909（2015）06008604一、桥梁工程课程绪论部分内容的重要性
桥梁工程课程是土木工程专业的一门必修课，其内容主要是各门专业基础课知识在桥梁工程中的综合应用，是一门实践与理论并重的专业技术课[1]。桥梁工程课程实践性很强，教学中应注意激发学生对桥梁工程课程的兴趣，充分调动学生学习的积极性和能动性；此外，课堂教学还应注意与工程背景相结合，以提高教学质量。“绪论”是课程的开始，良好的绪论教学是课程教学的良好开始。在桥梁工程课程绪论部分的教学中，通过优化整合桥梁的定义与功能、分类、跨径发展、桥梁美学与造型、技术创新、灾害与应对措施以及全球交通网络等知识点，可以让学生对该门课程有个整体的认识，了解桥梁工程的发展历史与发展现状，激发学生学习该门课程的积极性。同时，适应土木工程专业培养方案的需要，结合桥梁工程自身特点，在课堂讲授中整合与优化绪论的讲解内容，改善教学手段，对提高课程教学质量是十分重要和必要的。
二、桥梁工程课程绪论部分内容的整合优化
（一）桥梁的定义与功能
按百科全书的定义，桥梁是跨越障碍（河流、峡谷、道路等）的结构工程物。桥梁在学科分类上，属于土木工程专业的一个分支，是道路工程的关键部位与核心工程；在环境美学上，桥梁往往又是当地的标志性建筑物。相对于隧道，桥梁固定于地表各处，形体庞大，构造各异，承受交通荷载及自然环境的影响。桥梁的本质特征为用自身的跨越能力实现连接，跨越行为是桥梁结构的本质。在课堂教学中，可以结合学校周围或本地的桥梁来讲述桥梁的作用与重要性。
（二）桥梁的分类
高等建筑教育2015年第24卷第6期
曾勇 ，等桥梁工程课程绪论部分教学内容的整合优化
桥梁的分类很多，按桥梁用途来划分，有公路桥、铁路桥、公路铁路两用桥、人行桥、农桥、运水桥（渡槽）以及其他专用桥梁（如用作通过管路、电缆等的桥），当然主要的是公路桥与铁路桥。随着轨道交通的发展，公路铁路两用桥也日益增多。按跨径大小分类，依据中国《公路工程技术标准》（JTG B01-2003），桥梁可以分为特大桥、大桥、中桥与小桥。多孔跨径总长L>1000 m，单孔跨径Lk > 150 m，属于特大桥；多孔跨径总长100 m≤L≤1 000 m，单孔跨径L k > 150 m，属于大桥；多孔跨径总长30 m（40 m）
由于桥梁分类众多，课堂讲授时应突出重点，根据学生的专业特点，抓住主要的分类方式，如按结构体系、建筑材料、用途等进行分类的方式应作重点讲解；而把按行车道的位置划分桥梁的内容放到拱桥章节去讲授，因为拱桥的主要分类方式是按行车道的位置来分类的。在后续讲授斜拉桥或悬索桥内容时，也会涉及到按材料进行桥梁分类的知识点。同时，授课时还应注意各个分类之间的组合，如大跨度预应力混凝土连续刚构等。
（三）桥梁的跨径发展
近年来，中国的桥梁建设发展迅速，桥梁跨径不断增加，许多桥梁建设达到世界水平，取得了举世瞩目的成就。已建成的著名桥梁有：主跨1 088 m的苏通长江大桥（钢箱梁斜拉桥），2012年前是世界第一跨度斜拉桥；主跨1 650 m的舟山西堠门悬索桥（世界第二跨度悬索桥）；主跨550 m的上海卢浦大桥（钢箱拱桥）；主跨552 m的重庆朝天门长江大桥（钢桁拱桥）。这些著名桥梁代表着中国桥梁建设的水平，受到世界桥梁界的高度赞誉。课堂讲授时，应该对不同桥型展开讲授，并注意内容的侧重点，抓住几种有代表性的桥型进行讲述，力求简单明了，与生活贴近。如，钢悬臂桁架梁桥的主跨在19世纪初超过500 m，而后极少修建，该类桥梁中国也较少见，课堂讲授时一般仅简单提及。钢连续桁架梁桥19世纪50年代至今，单孔跨度控制在200 m～300 m之间，向更大跨度发展的可能性较小，课堂教学时，可以结合武汉长江大桥与南京长江大桥来讲授。中国混凝土拱桥，即万县长江大桥，则在1997年达到了420 m，超过了克罗地亚主跨390 m的KRK-1号桥。钢拱桥在20世纪30年代就超过500 m，发展相对平稳。进入21世纪后，在中国出现了2座主跨500米以上的钢拱桥，即主跨550 m的卢浦大桥与主跨552 m的朝天门长江大桥。钢斜拉桥从1950年主跨约200 m到今天主跨超过1 000 m，钢悬索桥主跨从1930年主跨约1 000 m到今天约2 000 m，发展都很迅速。
课堂讲授时，应重点突出中国桥梁在跨径上的突破，并配以相应的桥梁图片，增强教学效果，激发学生的学习兴趣，以达到事半功倍的效果。
（四）桥梁的美学与造型
相对隧道而言，桥梁的直观性强，造型优美，视觉效果较好，往往给人以较强的震撼力；相对道路而言，桥梁是交通的关键部位，更能引起人们的关注。对桥梁的美学与造型应给予重点关注，讲授桥梁的跨径发展时，也需要借助图片或动画予以讲解。桥梁是土木工程皇冠上的明珠[2-3]。桥梁结构的形式与造型多种多样，为桥梁工程师们的设计提供了无限的空间，也最能体现桥梁工程师们对桥梁结构的理解和热爱[2]。在课堂教学中引入美学思想，可以激发学生学习该课程的兴趣和求知欲望，引导学生更好地理解与认识桥梁，提高学生的审美情趣，达到更好的教学效果。
（五）桥梁的技术创新与发展动力
桥梁的发展史其实就是一部技术创新史。最早的桥梁可能源自雷击而倾于河上的树木。拱是曲线中最优美的线型，中国文字“桥”即是“木”与“拱”象形复合而成的。因此，绪论部分的课堂教学应重视这一内容的讲解。
赵州桥又名安济桥，建于公元610年，是位于中国河北的一座著名石拱桥，也是目前世界上最古老的保存得最完好的大跨度单孔敞肩坦弧石拱桥。赵州桥圆弧拱的跨度大，通航净空大。这种跨度大、扁平率低的单孔1/4圆拱桥梁结构，是桥梁史上的一个奇迹。赵州桥被誉为“国际土木工程里程碑建筑”。
桥梁结构设计分析理论、电子计算机技术、建筑材料、施工工艺、行业竞争等因素的发展和进步，是推动桥梁工程发展的内在动力[4]。经济发展、社会需求和技术创新，为桥梁工程提供了所需要的设计计算理论、计算手段、建筑材料、机械装备、施工技术等，对桥梁工程的发展有着直接的支撑作用。
英国工业革命后，世界钢铁产量快速增长，以钢材为主要承重材料的工程结构得到较大的发展，钢桥开始大量出现。20世纪30年代经济大萧条后，美国为了经济的恢复和持续增长，修建了大量高速公路，钢拱桥和钢悬索桥由此得到了较快的发展。二战后，由于钢材短缺，混凝土桥梁大量出现，斜拉桥、正交异性钢桥面板、混凝土塔、挂篮悬浇、预应力技术、连续刚构、钢砼组合结构等新的结构和技术应运而生，并出现了许多先进的施工技术，如悬臂拼装、顶推、移动模架、大型浮吊整体吊装架设等[4]。日本经济的发展，推动了高速铁路的发展，相继建成了多座世界级的大跨度斜拉桥和悬索桥。20世纪80年代以来，中国改革开放，经济的腾飞促使公路铁路迅猛发展，桥梁建设成就辉煌，建成了大量连续刚构拱桥、大跨斜拉桥、大跨度悬索桥等世界级的大跨度桥梁。
（六）桥梁灾害事件的发生与应对措施
尽管桥梁建设取得了瞩目的成就，但是不时出现的桥梁事故与灾害仍无法回避[5]。古今中外发生的桥梁灾害事故很多， 2007年8月，美国《时代周刊》杂志评选了百年世界十大最恶劣塌桥事故。每次事故都是一个血的教训，重要的是应思考导致桥梁事故发生的原因。
1940年11月7日，在风中振颤的塔库马大桥在八级大风荷载的动力作用下，经过剧烈扭曲震荡后，吊索崩断，桥面结构解体损毁，半跨坠落水中，桥梁最终倒塌（见图1）。当年人们未能全面认识悬索桥受力体系，也没有足够重视空气动力对桥梁的影响。塔库马大桥的倒塌促使桥梁风工程学的诞生，推动了桥梁工程的发展，至今仍有警示意义。
魁北克大桥在施工中先后出现2次工程垮塌事故（见图2）。这座桥主跨度为549米，是当时全世界最长的悬臂桥。1907年8月，大桥杆件失稳引起全桥倒塌，19 000吨钢材落入水中，造成75人死亡。1916年9月，中间跨度最长的一段桥身在被举起过程中掉落水中，11名工人被夺去了生命。垮塌的原因之一是南锚跨靠近主墩的下弦杆的压屈导致大桥在施工过程中倒塌。稳定问题是力学中的一个重要分支，桥梁失稳事故促进了桥梁稳定理论的发展，桥梁技术的发展使桥梁稳定问题更显重要。
1970年，位于澳大利亚墨尔本的一座钢箱梁桥（密尔福德天堂桥）倒塌。钢箱梁桥本来已有很长的历史了，由于二战后钢结构焊接与安装技术的发展，钢箱梁桥跨度做得越来越大，箱壁尺寸越来越薄。最终由于钢箱梁板件的焊接残余应力、几何缺陷发生失稳，导致该桥倒塌。工程师从该桥的垮塌中认识到薄壁箱梁的剪力滞后效应，由此推动了薄壁构件设计理论的发展。
湖南凤凰桥在拆除桥上的脚手架时发生垮塌，事故造成64人遇难。2008年汶川大地震，2010年青海玉树大地震，均造成道路、桥梁损毁严重。位于震中的汶川县附近道路基础设施受到严重破坏，其中桥梁震害最为典型和严重。
因此，在课堂教学中，应适时引入桥梁灾害事故的介绍，并适当进行评述，既完成了教学内容的讲授，也活跃了课堂气氛，还拓展了学生的工程视野，能收到较好的教学效果。此外，这些桥梁灾害事故案例，与后面章节教学的内容是相关的，在绪论部分引入这些章节，为后面章节的教学提前作好铺垫。
（七）全球交通网络
加拿大人类学家费利克斯―菲兰德将美国国家海洋与大气管理局、国家地理空间情报局等机构的人类出行数据与地球夜景照片进行叠加，形成了地球上错综复杂的交通网络。从中可以看出，空中交通与海路交通已相对完善，但是陆路交通还较匮乏，尤其是洲际公路中跨越海峡的桥梁建设较薄弱。
由于全球化与世界经济的发展，跨海工程也不再是可望而不可及的宏伟蓝图，21世纪或将迎来世界范围内更大规模的桥梁建设高潮[6-8]。著名海峡通道方案有白令海峡工程、直布罗陀海峡工程、墨西拿海峡工程、厄勒海峡工程、马六甲海峡工程、大带海峡工程、博斯普鲁斯海峡工程等。中国交通运输部已制定了“五纵七横”国道主干线规划，其中“二纵二横”已基本连通。全部工程要求2020年前完成五个跨海工程，自北向南依次跨越渤海海峡、长江口、杭州湾、伶仃洋、琼州海峡。其中，渤海海峡与琼州海峡跨海工程尚在规划中，长江口与杭州湾跨海工程已经建成通车，伶仃洋（粤港澳）跨海工程正在建设中。
通过这部分知识点的讲授，帮助学生认识到作为土木工程的桥梁工程建设是一项大有可为的事业，有很大的发展空间，学生们毕业后能够施展自己的才能。由此使学生感到学习桥梁工程不再是一门枯燥的事情，而是跟自己的事业发展和自身的生活密切相关，学习桥梁工程课程还能与世界相联系，从而激发学生课程学习的热情与积极性。
三、结语
良好的绪论教学是桥梁工程课程教学良好的开始。在桥梁工程课程教学中，应结合土木工程专业培养方案要求和桥梁工程课程的自身特点，优化整合绪论部分的内容，改善教学方法，活跃课堂教学气氛，激发学生学习知识的兴趣，提高教学效果，培养素质高、实践能力强的桥梁工程专业人才。
参考文献：
[1]周水兴.桥梁工程[M].2版.重庆：重庆大学出版社，2011.
[2]陈艾荣，盛勇，钱峰.桥梁造型[M].北京：人民交通出版社，2004.
[3]曾勇，谭红梅.桥梁工程教学中若干能力培养的探索[J].高等建筑教育，2014，23（2）：66-69.
[4]李亚东.桥梁工程概论[M].北京：人民交通出版社，2008.
[5]阮欣，陈艾荣，石雪飞.桥梁工程风险评估[M].北京：人民交通出版社，2008.
[6]万明坤，等.桥梁漫笔[M].北京：人民交通出版社，1997.
[7]唐寰澄.世界著名海峡交通工程[M].北京：中国铁道出版社，2004.
[8]中国公路学会桥梁和结构工程分会.面向创新的中国现代桥梁[M].北京：人民交通出版社，2009.
On the teaching of introduction content of bridge engineering course
ZENG Yong1， TAN Hongmei1，WU Guoxiong1，2，DONG Lili1，3
（1. School of Civil Engineering， Chongqing Jiaotong University， Chongqing 400074， P. R. China；
2.Chongqing Jianzhu College， Chongqing 400072， P.R. China；
3. College of Architecture and Urban Planning， Chongqing Jiaotong University， Chongqing 400074， P.R. China）
关键词：混合梁斜拉桥，无应力状态法，有限元法，支座预偏量
中图分类号：U445文献标识码： A
1.工程背景
重庆某长江大桥（以下均简称为大桥）全长1008m，为64+2×68+608+2×68+64m的7跨连续半漂浮体系的双塔双索面混合梁斜拉桥，边跨设置2个辅助墩和1个过渡墩（台），桥梁荷载等级为公路I级，主梁采用混合梁，边跨为混凝土梁，采用PK断面，整幅箱梁由两个倒梯形的边箱及连接两个边箱的横隔板构成，材料为C55 混凝土。箱梁总宽37.6m（含风嘴装饰板），中心梁高3.501m，标准断面顶、底板厚35cm，腹板厚50cm；中跨为钢箱梁，采用与混凝土断面相适应的边箱封闭式流线型扁平钢箱梁，材料为Q345-D。宽37.6m(含风嘴)，高3.5m，标准节段长15.5m。每隔3.1m 设一道横隔板。中跨主梁采用等高度的封闭式流线型扁平钢箱梁，桥面设置双向2%的横坡，采用正交异性钢桥面板。大桥桥型布置见图1。
图1 大桥总体布置图
2.国内外发展概况
混合梁斜拉桥是指主梁沿梁的长度方向由钢和混凝土两种材料构成，主跨采用钢梁，边跨（部分连结或全部连结或伸入主跨一部分）采用混凝土梁。混合梁合理使用两种材料，充分发挥钢梁自重较轻、跨越能力强以及混凝土梁自重大、造价低的特点，改善结构的受力性能，在中长跨径桥梁中有着极强的竞争力。近年来，伴随着我国交通基础设施大规模的建设，混合梁斜拉桥建设得到快速发展。2012年建成的主跨达926m的鄂东长江大桥，2009年建成主跨达1018的香港Stone-cutters桥，均采用混合梁斜拉桥方案。目前世界前10座最大跨度斜拉桥中混合梁斜拉桥占了7座。可以预见，混合梁在超大跨径斜拉桥建设中，将得到更为广泛的应用。
3.线形控制方法
大桥采用无应力状态法进行施工控制。无应力状态法的基本理论原理：
1，结构构件单元的内力和节点位移随着结构的加载，体系转换和斜拉索的张拉而变化，而单元的无应力长度和无应力曲率不会发生改变。斜拉索单元的无应力长度只有在调整自身索力时才会发生变化，而且索力和索长存在一一对应的关系；
2，一定的外荷载、结构体系、支承边界条件、单元的无应力长度和曲率组成的结构，必然唯一地对应一个结构的内力和位移。
4.边跨混凝土梁线形控制思路
大桥边跨混凝土梁采用满堂支架法，由索塔中心向边跨逐跨浇筑施工。对于满堂支架施工的斜拉桥混凝土梁而言，在拉索过程中，受到主梁纵向压缩变形的影响，混凝土梁将发生纵向位移。故在边跨混凝土梁线形控制时除了施加竖向预拱度（不考虑主梁横向预拱度）外，还应施加主梁预伸长和支座预偏量。按照无应力状态法，边跨的无应力线形就是在设计线形的基础上施加竖向预拱度以及主梁的预伸长量。在实际施工过程中，边跨混凝土梁的竖向预拱度考虑进主梁的立模标高中的，而主梁的纵向预伸长和支座预偏量是通过边跨主梁浇筑过程逐跨分配。在计算分析过程中，采用MIDAS Civil建立了该桥全桥整体模型，用以复核和指导现场施工监控工作。
图2 大桥全桥整体模型示意图
4.1边跨竖向预拱度的设置
边跨成桥状态的设计线形是其无应力线形的基础上施加上成桥结构状态位移，即
-成桥设计线形
-无应力线形迭代初值
-成桥状态结构位移
-结构刚度矩阵
-结构内力状态的荷载向量
其中即为边跨立模时所设竖向预拱度，但由于斜拉桥的非线性结构的特点，一次迭代计算所得的成桥结构位移无法作为施工过程中的竖向预拱度，必须经过多次迭代，最终得出立模所需的竖向预拱度。结合实际工程中所遇到的各种外荷载工况，现得出边跨混凝土梁立模标高计算公式如下：
-i位置立模标高
-i位置设计标高
-i位置预拱度
-梁段自重在i位置产生的挠度总和
-张拉预应力在i位置产生的挠度总和
-张拉斜拉索在i位置产生的挠度总和
-施工过程中收缩徐变在i位置产生的挠度
-二期恒载在i位置产生的挠度
-支架变形值
-成桥十年收缩徐变在i位置产生的挠度
其中支架变形值的应通过现场支架预压取得，在预压过程中，通过分级加载以及卸载，消除支架和地基的非弹性变形。永江大桥边跨预拱度采用Midas civil模型计算成桥结构位移（不含支架变形值）加上实测支架变形值。
边跨混凝土主梁的线形监测点布置如下：在每一跨的横隔板（拉索锚固位置处横隔板、辅助墩和索塔位置处横隔板）中心线位置处设置线形观测断面，观测断面在桥轴线和两侧各布置1个测点，共布置3个测点，测点采用Φ16 钢筋在垂直方向与顶板的上下层钢筋点焊牢固，测点（钢筋）露出箱梁混凝土顶面2cm，测头磨平并用红油漆标记。
图3 边跨混凝土主梁线形观测点布置位置示意图（单位：cm）
二期调索后，对全桥线形进行测量，并将理论线形和实测线形进行比对，结果如下
图4 上游实测高程与理论高程对比
图5 上游实测高程与理论高程对比
图6 上游实测高程与理论高程对比
如上图所示，上游侧理论高程与实际高层最大误差43mm，中间理论高程与实际高程最大误差52mm，下游理论高程与实际高程最大误差49mm，在实际施工过程中，由于存在测点钢筋头露出长度误差，测量误差及环境变化等影响因素，使得桥面上游、中间、下游的高程误差增大，可采用三者的平均误差来进行监控成果误差分析，可得出北岸边跨混凝土梁理论高程与实际高层最大平均误差为32mm，满足大桥施工监控细则及相关规范要求。
4.2边跨预伸长和支座预偏量的设置
在纵向位移上，由于斜拉桥主梁在斜拉索水平分力以及后期的收缩徐变影响，会发生压缩变形。按照无应力状态法的理念，为保证梁单元的无应力长度不变，需设置主梁的预伸长和边跨各支座预偏量。通过力学模型计算，得出各工况下支座偏移量，见图7。
图7 永川侧边跨支座偏移量
考虑成桥十年收缩徐变影响后，永川侧29#墩支座最大位移63mm，30#墩支座最大位移57mm，31#墩支座最大位移28mm。将以上支座最大位移反响施加，即为边跨各墩支座预偏量。相应的主梁预伸长则可在逐跨浇筑过程通过调节一至两个横隔板的间距来逐跨施加实现。
5.总结
目前，大桥已顺利合龙，该桥基于无应力状态控制法进行边跨线形的控制，取得了良好的施工精度，可为同类型桥梁的建设提供借鉴与参考。
6.参考文献
[1] 现代大型斜拉桥塔梁施工测控技术 岳东杰、郑德华
[2] 混合梁斜拉桥 徐国平、张喜刚等
良好绪论部分的教学是课程教学的良好开始。在桥梁工程课程绪论部分的课堂教学中，通过优化整合绪论部分的内容，如桥梁的定义与功能、桥梁分类、桥梁跨径发展、桥梁美学与造型、技术创新、灾害与应对措施以及全球交通网络等知识点，让学生对该门课程有个整体的认识，了解桥梁工程的发展现状与发展历史，激发学生学习该门课程的积极性，增强学生将理论知识和工程实践密切联系的能力，提高教学质量，以培养素质高和创新能力强的桥梁工程专业人才。
关键词:
土木工程专业;桥梁工程;课程教学;教学研究
一、桥梁工程课程绪论部分内容的重要性
桥梁工程课程是土木工程专业的一门必修课，其内容主要是各门专业基础课知识在桥梁工程中的综合应用，是一门实践与理论并重的专业技术课［1］。桥梁工程课程实践性很强，教学中应注意激发学生对桥梁工程课程的兴趣，充分调动学生学习的积极性和能动性;此外，课堂教学还应注意与工程背景相结合，以提高教学质量。“绪论”是课程的开始，良好的绪论教学是课程教学的良好开始。在桥梁工程课程绪论部分的教学中，通过优化整合桥梁的定义与功能、分类、跨径发展、桥梁美学与造型、技术创新、灾害与应对措施以及全球交通网络等知识点，可以让学生对该门课程有个整体的认识，了解桥梁工程的发展历史与发展现状，激发学生学习该门课程的积极性。同时，适应土木工程专业培养方案的需要，结合桥梁工程自身特点，在课堂讲授中整合与优化绪论的讲解内容，改善教学手段，对提高课程教学质量是十分重要和必要的。
二、桥梁工程课程绪论部分内容的整合优化
(一)桥梁的定义与功能
按百科全书的定义，桥梁是跨越障碍(河流、峡谷、道路等)的结构工程物。桥梁在学科分类上，属于土木工程专业的一个分支，是道路工程的关键部位与核心工程;在环境美学上，桥梁往往又是当地的标志性建筑物。相对于隧道，桥梁固定于地表各处，形体庞大，构造各异，承受交通荷载及自然环境的影响。桥梁的本质特征为用自身的跨越能力实现连接，跨越行为是桥梁结构的本质。在课堂教学中，可以结合学校周围或本地的桥梁来讲述桥梁的作用与重要性。
(二)桥梁的分类
桥梁的分类很多，按桥梁用途来划分，有公路桥、铁路桥、公路铁路两用桥、人行桥、农桥、运水桥(渡槽)以及其他专用桥梁(如用作通过管路、电缆等的桥)，当然主要的是公路桥与铁路桥。随着轨道交通的发展，公路铁路两用桥也日益增多。按跨径大小分类，依据中国《公路工程技术标准》(JTGB01－2003)，桥梁可以分为特大桥、大桥、中桥与小桥。多孔跨径总长L＞1000m，单孔跨径Lk＞150m，属于特大桥;多孔跨径总长100m≤L≤1000m，单孔跨径Lk＞150m，属于大桥;多孔跨径总长30m(40m)＜L＜100m，单孔跨径20m≤Lk＜40m，属于中桥;多孔跨径总长8m＜L＜30m(40m)，单孔跨径5m≤Lk＜20m，属于小桥;单孔跨径Lk＜5m，则属于涵洞。按主要承重结构所用的材料来划分，桥梁分为木桥(属于临时桥梁)、圬工桥、钢筋混凝土桥、组合梁桥、钢桥等。按跨越障碍的性质分，有跨河桥、跨线桥(立交桥)和高架桥。按施工方法分，有整体施工桥梁(上部结构一次浇筑而成)、节段施工桥梁(上部结构分节段组拼而成)。按行车道的位置划分，有上承式———视野开阔，但建筑高度相对较大;下承式———建筑高度小，视野较差;中承式———兼有前两者的优缺点。按跨越方式(是否固定)分，有固定桥、活动桥(又称开启桥或开合桥，分平转、立转或升降)、浮桥、漫水桥。由于桥梁分类众多，课堂讲授时应突出重点，根据学生的专业特点，抓住主要的分类方式，如按结构体系、建筑材料、用途等进行分类的方式应作重点讲解;而把按行车道的位置划分桥梁的内容放到拱桥章节去讲授，因为拱桥的主要分类方式是按行车道的位置来分类的。在后续讲授斜拉桥或悬索桥内容时，也会涉及到按材料进行桥梁分类的知识点。同时，授课时还应注意各个分类之间的组合，如大跨度预应力混凝土连续刚构等。
(三)桥梁的跨径发展
近年来，中国的桥梁建设发展迅速，桥梁跨径不断增加，许多桥梁建设达到世界水平，取得了举世瞩目的成就。已建成的著名桥梁有:主跨1088m的苏通长江大桥(钢箱梁斜拉桥)，2012年前是世界第一跨度斜拉桥;主跨1650m的舟山西堠门悬索桥(世界第二跨度悬索桥);主跨550m的上海卢浦大桥(钢箱拱桥);主跨552m的重庆朝天门长江大桥(钢桁拱桥)。这些著名桥梁代表着中国桥梁建设的水平，受到世界桥梁界的高度赞誉。课堂讲授时，应该对不同桥型展开讲授，并注意内容的侧重点，抓住几种有代表性的桥型进行讲述，力求简单明了，与生活贴近。如，钢悬臂桁架梁桥的主跨在19世纪初超过500m，而后极少修建，该类桥梁中国也较少见，课堂讲授时一般仅简单提及。钢连续桁架梁桥19世纪50年代至今，单孔跨度控制在200m～300m之间，向更大跨度发展的可能性较小，课堂教学时，可以结合武汉长江大桥与南京长江大桥来讲授。中国混凝土拱桥，即万县长江大桥，则在1997年达到了420m，超过了克罗地亚主跨390m的KRK－1号桥。钢拱桥在20世纪30年代就超过500m，发展相对平稳。进入21世纪后，在中国出现了2座主跨500米以上的钢拱桥，即主跨550m的卢浦大桥与主跨552m的朝天门长江大桥。钢斜拉桥从1950年主跨约200m到今天主跨超过1000m，钢悬索桥主跨从1930年主跨约1000m到今天约2000m，发展都很迅速。课堂讲授时，应重点突出中国桥梁在跨径上的突破，并配以相应的桥梁图片，增强教学效果，激发学生的学习兴趣，以达到事半功倍的效果。
(四)桥梁的美学与造型
相对隧道而言，桥梁的直观性强，造型优美，视觉效果较好，往往给人以较强的震撼力;相对道路而言，桥梁是交通的关键部位，更能引起人们的关注。对桥梁的美学与造型应给予重点关注，讲授桥梁的跨径发展时，也需要借助图片或动画予以讲解。桥梁是土木工程皇冠上的明珠［2－3］。桥梁结构的形式与造型多种多样，为桥梁工程师们的设计提供了无限的空间，也最能体现桥梁工程师们对桥梁结构的理解和热爱［2］。在课堂教学中引入美学思想，可以激发学生学习该课程的兴趣和求知欲望，引导学生更好地理解与认识桥梁，提高学生的审美情趣，达到更好的教学效果。
(五)桥梁的技术创新与发展动力
桥梁的发展史其实就是一部技术创新史。最早的桥梁可能源自雷击而倾于河上的树木。拱是曲线中最优美的线型，中国文字“桥”即是“木”与“拱”象形复合而成的。因此，绪论部分的课堂教学应重视这一内容的讲解。赵州桥又名安济桥，建于公元610年，是位于中国河北的一座著名石拱桥，也是目前世界上最古老的保存得最完好的大跨度单孔敞肩坦弧石拱桥。赵州桥圆弧拱的跨度大，通航净空大。这种跨度大、扁平率低的单孔1/4圆拱桥梁结构，是桥梁史上的一个奇迹。赵州桥被誉为“国际土木工程里程碑建筑”。桥梁结构设计分析理论、电子计算机技术、建筑材料、施工工艺、行业竞争等因素的发展和进步，是推动桥梁工程发展的内在动力［4］。经济发展、社会需求和技术创新，为桥梁工程提供了所需要的设计计算理论、计算手段、建筑材料、机械装备、施工技术等，对桥梁工程的发展有着直接的支撑作用。英国工业革命后，世界钢铁产量快速增长，以钢材为主要承重材料的工程结构得到较大的发展，钢桥开始大量出现。20世纪30年代经济大萧条后，美国为了经济的恢复和持续增长，修建了大量高速公路，钢拱桥和钢悬索桥由此得到了较快的发展。二战后，由于钢材短缺，混凝土桥梁大量出现，斜拉桥、正交异性钢桥面板、混凝土塔、挂篮悬浇、预应力技术、连续刚构、钢砼组合结构等新的结构和技术应运而生，并出现了许多先进的施工技术，如悬臂拼装、顶推、移动模架、大型浮吊整体吊装架设等［4］。日本经济的发展，推动了高速铁路的发展，相继建成了多座世界级的大跨度斜拉桥和悬索桥。20世纪80年代以来，中国改革开放，经济的腾飞促使公路铁路迅猛发展，桥梁建设成就辉煌，建成了大量连续刚构拱桥、大跨斜拉桥、大跨度悬索桥等世界级的大跨度桥梁。
(六)桥梁灾害事件的发生与应对措施
尽管桥梁建设取得了瞩目的成就，但是不时出现的桥梁事故与灾害仍无法回避［5］。古今中外发生的桥梁灾害事故很多，2007年8月，美国《时代周刊》杂志评选了百年世界十大最恶劣塌桥事故。每次事故都是一个血的教训，重要的是应思考导致桥梁事故发生的原因。1940年11月7日，在风中振颤的塔库马大桥在八级大风荷载的动力作用下，经过剧烈扭曲震荡后，吊索崩断，桥面结构解体损毁，半跨坠落水中，桥梁最终倒塌。当年人们未能全面认识悬索桥受力体系，也没有足够重视空气动力对桥梁的影响。塔库马大桥的倒塌促使桥梁风工程学的诞生，推动了桥梁工程的发展，至今仍有警示意义。魁北克大桥在施工中先后出现2次工程垮塌事故(见图2)。这座桥主跨度为549米，是当时全世界最长的悬臂桥。1907年8月，大桥杆件失稳引起全桥倒塌，19000吨钢材落入水中，造成75人死亡。1916年9月，中间跨度最长的一段桥身在被举起过程中掉落水中，11名工人被夺去了生命。垮塌的原因之一是南锚跨靠近主墩的下弦杆的压屈导致大桥在施工过程中倒塌。稳定问题是力学中的一个重要分支，桥梁失稳事故促进了桥梁稳定理论的发展，桥梁技术的发展使桥梁稳定问题更显重要。1970年，位于澳大利亚墨尔本的一座钢箱梁桥(密尔福德天堂桥)倒塌。钢箱梁桥本来已有很长的历史了，由于二战后钢结构焊接与安装技术的发展，钢箱梁桥跨度做得越来越大，箱壁尺寸越来越薄。最终由于钢箱梁板件的焊接残余应力、几何缺陷发生失稳，导致该桥倒塌。工程师从该桥的垮塌中认识到薄壁箱梁的剪力滞后效应，由此推动了薄壁构件设计理论的发展。湖南凤凰桥在拆除桥上的脚手架时发生垮塌，事故造成64人遇难。2008年汶川大地震，2010年青海玉树大地震，均造成道路、桥梁损毁严重。位于震中的汶川县附近道路基础设施受到严重破坏，其中桥梁震害最为典型和严重。因此，在课堂教学中，应适时引入桥梁灾害事故的介绍，并适当进行评述，既完成了教学内容的讲授，也活跃了课堂气氛，还拓展了学生的工程视野，能收到较好的教学效果。此外，这些桥梁灾害事故案例，与后面章节教学的内容是相关的，在绪论部分引入这些章节，为后面章节的教学提前作好铺垫。
(七)全球交通网络
加拿大人类学家费利克斯—菲兰德将美国国家海洋与大气管理局、国家地理空间情报局等机构的人类出行数据与地球夜景照片进行叠加，形成了地球上错综复杂的交通网络。从中可以看出，空中交通与海路交通已相对完善，但是陆路交通还较匮乏，尤其是洲际公路中跨越海峡的桥梁建设较薄弱。由于全球化与世界经济的发展，跨海工程也不再是可望而不可及的宏伟蓝图，21世纪或将迎来世界范围内更大规模的桥梁建设高潮［6－8］。著名海峡通道方案有白令海峡工程、直布罗陀海峡工程、墨西拿海峡工程、厄勒海峡工程、马六甲海峡工程、大带海峡工程、博斯普鲁斯海峡工程等。中国交通运输部已制定了“五纵七横”国道主干线规划，其中“二纵二横”已基本连通。全部工程要求2020年前完成五个跨海工程，自北向南依次跨越渤海海峡、长江口、杭州湾、伶仃洋、琼州海峡。其中，渤海海峡与琼州海峡跨海工程尚在规划中，长江口与杭州湾跨海工程已经建成通车，伶仃洋(粤港澳)跨海工程正在建设中。通过这部分知识点的讲授，帮助学生认识到作为土木工程的桥梁工程建设是一项大有可为的事业，有很大的发展空间，学生们毕业后能够施展自己的才能。由此使学生感到学习桥梁工程不再是一门枯燥的事情，而是跟自己的事业发展和自身的生活密切相关，学习桥梁工程课程还能与世界相联系，从而激发学生课程学习的热情与积极性。
三、结语
良好的绪论教学是桥梁工程课程教学良好的开始。在桥梁工程课程教学中，应结合土木工程专业培养方案要求和桥梁工程课程的自身特点，优化整合绪论部分的内容，改善教学方法，活跃课堂教学气氛，激发学生学习知识的兴趣，提高教学效果，培养素质高、实践能力强的桥梁工程专业人才。
作者：曾勇 谭红梅 吴国雄 董莉莉 单位：重庆交通大学土木工程学院 重庆建筑工程职业学院 重庆交通大学建筑与城市规划学院
参考文献:
［1］周水兴．桥梁工程［M］．2版．重庆:重庆大学出版社，2011．
［2］陈艾荣，盛勇，钱峰．桥梁造型［M］．北京:人民交通出版社，2004．
［3］曾勇，谭红梅．桥梁工程教学中若干能力培养的探索［J］．高等建筑教育，2014，23(2):66－69．
［4］李亚东．桥梁工程概论［M］．北京:人民交通出版社，2008．［5］阮欣，陈艾荣，石雪飞．桥梁工程风险评估［M］．北京:人民交通出版社，2008．
［6］万明坤，等．桥梁漫笔［M］．北京:人民交通出版社，1997．
关键词：连续梁 预应力 收缩徐变 预拱度
Abstract: This article through to the east river bridge of prestressed concrete continuous beam in the process of construction of prestressed size, box beam structure stiffness, shrinkage and creep calculation model and calculation time process parameters of the analysis, compared the factors on the cross short-term deflection and the influence of the long-term deflection, refer to the related material, establishing reasonable the arch degrees.
Keywords: continuous beam, prestressed, shrinkage, and creep of the arch
中图分类号：TU74文献标识码：A 文章编号：
目前，国内大跨径预应力混凝土梁桥存在的主要病害是跨中下挠过大和箱梁梁体裂缝，跨中下挠会进一步加剧箱梁底板开裂，而箱梁梁体裂缝增多使结构刚度降低，进一步加剧了跨中下挠，这两者互相影响形成了恶性循环。因此， 施工控制已经成为大跨径桥梁施工中的一个重要环节，而线形控制是至为关键的一环，其目的是保证桥梁在运营一段时期后，线形满足设计。大跨径预应力混凝土梁桥的线形控制主要采用预抛高的方法，即在建造期间通过设置预拱度来抵消桥梁长期下挠变形。本文通过对东江河大桥的施工控制计算及参数分析，综合考虑大跨度预应力混凝土梁桥修建几年后，跨中产生较大的附加挠曲、箱梁开裂等问题，设置了合理的预拱度。
1 工程概况
东江河大桥位于海南省临高县东南方向，距离临高县城10km。东江河大桥全长915m，全桥跨径布置为6*30+75+3*135+75+6*30m。主桥上部结构采用75+3*135+75m变截面预应力混凝土连续-刚构组合体系，主梁由单箱单室直腹板箱梁组成，箱梁顶板宽13.5m，底板宽7.0m，两翼悬臂长3.25m。桥面设置2.0%的横坡。箱梁根部断面梁高8.7m（高跨比1/15.52），跨中和边跨梁高3.5m（高跨比1/38.57），梁底下缘曲线为二次抛物线变化。下部结构主墩为箱体墩身，边墩实体墩身；引桥上部结构为预应力混凝土箱梁，下部结构为双柱式墩身；主桥、引桥均为钻孔灌注桩基础，主桥桩径2.0m，主桥边墩及引桥桥墩桩径均为1.6m；桥台为肋式桥台，均为钻孔桩基础，桩径1.2m。
2 理论计算
本桥施工控制中通过程序计算出主梁挠度、应力等施工控制参数的理论值，并在施工过程中进行了有效的管理和控制，确保桥梁在施工过程中结构的受力状态和变形始终处在安全范围内，成桥后的主梁线形接近设计线形，受力处于最优状态[1]。
2.1计算模型
计算时将主桥简化为平面结构，各悬臂施工阶段离散为梁单元，四个主墩端部为固定支座，两端边跨端部为活动铰支座。主梁以施工节段为划分依据，共划分为165个单元；桥墩共划分为22个单元；桩基础共划分72个单元。整座桥梁共划分为259个单元。
2.2 施工模拟
主跨采用后支点挂篮施工，主跨一个标准梁段施工的计算工况如下：①挂篮移位，立模；②浇1/ 2 梁段砼；③张拉梁段预应力。合拢顺序采用边跨 次中跨中跨的合拢顺序。全桥计算模型共划分68个阶段。
3 控制分析与参数调整计算
为了使理论模型与实际施工中的情况尽可能一致，在主梁施工初期对各种设计参数如梁段自重、结构刚度等进行敏感性分析。
3.1 梁体结构刚度
施工过程中结构的刚度误差影响不可避免[2]。主梁混凝土弹性模量实际值往往比规范建议值高，这一方面与实际混凝土强度往往偏高有关，另一方面，规范建议值往往偏低，通常至少可高达10%。假设所有主梁刚度增加10%的，对主梁上、下缘应力差，成桥状态挠度差进行比较。如图1、2。
图1 主梁刚度增加10%位移增量
图2 主梁刚度增加10%应力增量
3.2 箱梁自重
在箱梁桥的施工中，箱梁的混凝土实际浇注量一般会大于设计值，这就是箱梁混凝土的超方现象，当这种误差在合理的范围内，不会对箱梁自重内力产生影响[3]。考虑主梁自重增加5%。
图3 自重增加5%位移增量
图4 自重增加5%应力增量
3.3 预应力
实际上，有效预应力也有时间相关性，有实测结果表明8年内预应力的长期损失较成桥时的有效预应力可达16 %。本文假设预应力减少10%对主梁上下缘应力和主梁位移的影响。
图5 预应力减少10%位移增量
图6 预应力减少10%应力增量
预应力混凝土梁桥的使用性能在很大程度上取决于有效预应力的值，预应力值的变化对主梁位移可应力均有较大影响。因此对于预应力混凝土梁桥施工质量控制的关键问题之一就是如何保证预应力的损失在可控范围之内。
3.4 混凝土收缩徐变
混凝土的收缩徐变有较大的不确定性，是影响大跨径预应力混凝土箱梁桥长期挠度预测准确性的最大障碍。理论预测的徐变柔量，其变异系数最好的可高达20 %以上，收缩应变则可以相差35 %以上。
我们通常按照桥梁规范要求进行计算，徐变大小与截面形状和环境条件有关。在截面状态确定的条件下，环境条件可作为供识别的可变参数。考虑环境相对湿度在90%、70%、50%间变化时对结构的影响。由于东江河大桥地处热带北缘，属热带季风气候，雨水充沛，空气湿度较大。我们以空气90%的湿度为基准条件进行比较。
图7 空气湿度在70%、50%与90%时位移变化量
图8 空气湿度在70%与90%时应力变化量
图9空气湿度在50%与90%时应力变化量
可以看出，相对湿度的差别对成桥状态下主梁的挠度、应力均有一定的影响。
4 预拱度设置
通过对东江河大桥参数误差进行敏感性分析，得知梁体自重、预应力、混凝土收缩徐变等参数影响较大。对收缩徐变影响的估计需依据工程经验，留出合理的后期附加变形量。借鉴过去在大中跨连续刚构桥梁监控中的成功经验，本桥合理地预估收缩徐变的后期变形量，跨中标高扣除二期恒载，仍留有5 cm 的预拱度，可基本满足后期砼徐变收缩、预应力损失等变形的要求，从而确保桥梁在长期的运营阶段能够保持平顺的线形和合理的内力状态。
图10 理论预拱度图
5 结语
影响大跨径预应力混凝土箱梁桥的长期挠度、应力的因素众多， 涉及设计计算、施工、材料、防治技术等一系列环节，其中一些影响因素很复杂且相互耦合，一些因素也尚不完全清楚，要全面解决大跨径预应力混凝土过大的下挠和裂缝问题，还有大量艰苦的理论与技术研究工作。
对于大跨度混凝土连续梁桥、刚构桥，如果采用分段悬臂浇筑法施工，由于设计的假定和施工的误差，临时施工荷载及其位置的不精确性，以及温度差的影响，这些因素都将导致结构从悬臂施工到合龙各阶段的误差和误差的累积。通过本文对东江河大桥的参数计算分析，预应力、收缩徐变对其受力和位移影响较大，因此在施工过程中，加强施工质量管理，保证施工质量，做好现场混凝土收缩、徐变试验和预应力孔道的摩阻试验，获得比较接近现场的徐变系数和管道摩阻系数、偏差系数，以便校正模型参数进行计算分析。
参考文献：
[1] 林元培，斜拉桥[M] 北京:人民交通出版社，1994
关键字：多跨连续刚构桥；变形控制；应力监测；合拢方案
中图分类号：TL372+.2 文献标识号：A 文章编号：2306-1499（2013）08-（页码）-页数
多跨连续刚构桥在施工与后期运营过程中，由于结构自量、施工荷载以及混凝土材料的收缩、 徐变等各种因素的影响，桥梁结构各个施工阶段的变形不断发生变化。为了使成桥后桥梁的线形符合设计的目标线形，保证施工质量和桥梁精确合拢，必须对其施工过程中的变形进行控制。同时，为了弥补设计计算中参数选择不合理或某些因素无法考虑的不足，为桥梁施工的各个阶段提供准确可靠的应力数据，使桥梁的施工和运行更加安全，必须进行施工阶段的应力监测。对于多跨连续刚构桥，由于跨径大、连续孔数多及高次超静定等因素，合拢方案的选择对合拢过程中结构的应力和监控提供的预抛高会产生明显影响[2]。基于以上原因，本文结合嘉绍大桥南岸引桥工程，开展7×70m单桩独柱墩连续刚构桥施工控制的研究。
1.工程概况
嘉绍大桥是嘉兴至绍兴高速公路跨越天然屏障——钱塘江河口段的一座特大型桥梁。其南岸水中区引桥为 7×70+（70+120+70） +4×70m 单桩独柱墩连续刚构桥，左右幅分幅设置。第一联7×70m为等截面预应力混凝土连续刚构，单箱双室截面，箱梁梁高 4.0m，顶板宽 19.8m，底板宽 10.9m。下部结构采用单桩独柱的结构形式，桩基础采用3.8m的大直径钻孔灌注桩，单桩最长为111m，桥墩为圆端型花瓶墩，墩高约40m。截止目前，7×70m连续刚构已完成各T构施工。
2.有限元分析模型
悬臂施工单个T构每侧分为7个节段，节段长度4m。按照有限单元法对结构进行离散，共离散为207个单元，214个节段，模拟为短主的桩基、桥墩和主梁均为梁单元。计算弹性长桩的受弯嵌固点在墩底下12m。采用MIDAS/CIVIL建立有限元分析模型。全桥共分为43个施工阶段。
图1 全桥有限元模型
3.施工监控
7×70m等截面预应力混凝土连续刚构桥，主跨跨度大，预应力体系复杂，具有较大的技术难度。
该桥施工监控的具体目标为：
（1）通过对悬臂节段的变形观测，使每个节段的高程满足设计要求，且使合龙段两端的高差控制在允许范围以内。
（2）通过对悬臂过程主梁主要截面的应力观测，确保主要截面的应力满足设计要求。
3.1变形控制
变形控制主要是指主梁的整体标高和局部平顺性要求，成桥后（通常是长期变形稳定后）主梁的标高要满足上述两方面的设计标高要求。在连续刚构桥梁施工过程中，立模标高是主要控制手段。
施工中立模标高按下列公式计算：
其中：
Hi立模-立模标高；
Hi设计-设计标高；
f1i-挂篮变形；
f2i-由以后各施工阶段（包括箱梁自重、张拉、挂篮行走）产生的变形；
f3i-桥梁在运营阶段产生的变形；
f4i-由混凝土收缩徐变产生的变形；
f5i-调整值（由于各种因素造成实测值与理论值的不符）。
箱梁每一控制截面设置底板控制点用于控制立模标高和测量混凝土浇筑完成底板标高，顶板测点用于测量预应力张拉前后顶板标高。
按各节段施工次序，每一节段按两种工况（即：混凝土浇筑后、预应力索张拉后）来进行箱梁挠度的测量。以N1号墩右幅为例，7#块施工过程中各节段变形结果如表1所示。
（1）同一个T构的南侧和北侧，悬臂节段各工况下的挠度基本对称。且与理论值吻合较好。
（2）6个T构在各工况下的挠度规律相同。
（3）同一截面上的各测点，在各工况下的挠度基本相同，说明在各工况下箱梁没有出现横向扭转。
3.2应力监测
对于本桥，应力控制的关键截面为悬臂根部截面。对这些关键截面进行应力监测，不仅可以控制结构倾覆弯矩，保证施工安全，还可以通过观测施工荷载作用下的应力变化，判断悬臂体系是否平衡。
在应变数据处理中，根据混凝土的收缩、徐变理论，并结合施工现场的实际情况，选择出适合于本次应力监测的理论分析方法，分别计算出混凝土的收缩、徐变对结构应变变化的影响，并根据实际温度场进行温度影响分析，然后从实测应变中扣除温度影响和混凝土收缩、徐变的影响，最后获得结构中因外荷载变化而产生的实际应变值。关于温度、收缩、徐变影响的剔除方法，文献[5，6]进行了研究。
通过对现场测试应变数据进行分析，结合试验室实测弹性模量，计算测试应力值，与理论计算值进行对比。图4、图5为N1#墩右幅，各节段张拉完实测顶、底板应力平均值与理论值对比结果。
通过悬臂施工实测应力与理论应力对比可知，测试截面顶、底板实测应力值与理论值基本吻合，表明在施工过程中主梁的应力处于安全范围。
4.合拢方案
7×70m连续刚构为多次超静定结构，由于上部结构混凝土的收缩、徐变，尤其是温度变化作用下，梁体会纵向伸长或缩短，这样不仅使主墩产生偏位，而且在梁、墩中产生较大的应力。
根据该连续刚构桥的特点，本文对四种合拢方案进行对比分析。
方案一：合拢顺序为，边跨次边跨次中跨中跨。
方案二：合拢顺序与方案一相同，次边跨，次中跨，中跨合拢前分别施加100kN顶推力。
方案三：合拢顺序为：边跨中跨次中跨次边跨。
方案四：合拢顺序与方案三相同，在中跨，次中跨，次边跨合拢前分别施加100kN顶推力。
各合拢方案下结构应力及各墩顶10a收缩徐变后水平位移如表2、表3所示。
由上述表格可看出，四种方案下各墩顶10a收缩徐变后水平位移接近。边跨次边跨次中跨中跨的合拢顺序更有利于桥墩受力。
由于桩基计算嵌固点处有钢护筒作为受力安全储备，且主梁简支墩处设置D320型伸缩缝，能够满足墩顶水平位移要求，同时考虑到顶推线性不易控制，7×70m连续刚构更适合采用方案一的方式进行合拢。
5.结语
本文针对单桩独柱墩多跨连续刚构桥的特点，结合嘉绍大桥南岸引桥7×70m连续刚构，进行了施工阶段变形控制、应力监测、合龙方案等分析。从变形控制和应力监测结果来看，本桥各项指标处于合理范围。本文的合拢方案分析对施工具有一定的指导作用，鉴于本桥结构体系的特殊性，后续将根据现场施工状况展开合拢方案研究，以确保该工程的安全和质量。
参考文献
【1】赵丽丽，陈思甜，王静.大跨度连续刚构桥施工中的变形控制研究[J].现代交通技术，2006（ 2）
【2】朱世峰，徐勇，宰国军等.重庆朝阳寺多跨连续刚构桥合拢顺序探讨[J].施工技术，2009（38）
【3】夏培华，杜松.单桩独柱墩多跨连续刚构桥合龙方案与水平顶推力研究[J].中国港湾建设，2011（1）
【4】杨洪军，黄辉，刘成龙.海沧大桥140m连续刚构桥施工挠度变形监测的理论与方法[J].黑龙江工程学院学报，2002（16）
【5】陈树礼，苏木标，张文学.混凝土连续梁桥施工阶段应力监测研究[J].石家庄铁道学院学报，2004（17）
【6】刘扬，涂荣辉.宜宾长江大桥主梁施工应力测试与分析[J].桥梁建设，2008（2）
关键词：桥梁施工;风险因素;控制措施
引言
桥梁工程的基本特点是投资大、技术复杂、工程点多线长面广、工程寿命周期长，一旦发生事故后果严重。桥梁施工中，露天和高空作业多，与地质环境关系密切，地基和周围地层的地质情况对桥梁有着非常重要的影响，有时甚至起决定性的作用。桥梁工程的施工与其他产业的生产过程相比，具有更大的风险。但是，桥梁施工工程的风险管理是一个比较薄弱的环节。本文从理论和实践的两个方面，对桥梁施工工程风险管理全过程进行了探讨，希望对桥梁施工的风险管理提供理论和实践的借鉴。
1.桥梁的结构与设计
桥梁施工结构的结构的复杂程度和操作人员的技术熟练程度是导致施工阶段风险的主要原因，该风险因素的特点有：对于连续钢析架结构，其质量非常好，制造技术成熟，安装方法随着跨度的大小以及施工的环境而改变，跨度越小，操作越容易，安装越方面，结构越可靠;对于混凝土制造的连续梁或者是钢架结构桥梁，其要求施工人员应该具有较高的技术水平和熟练的操作技能，其结构相对来讲比较简单，施工时常用的方法是悬臂法，该项施工技术尽管己经成熟，但是施工难度很大，所以一般具有较长的施工周期，所以风险因素很大;对于斜拉桥和悬索桥如果跨度大于600m的斜拉桥，跨度超过1000m的悬索桥，风险因素最大;在施工过程中经常会出现新型结构桥梁，这种桥梁使用次数很少，对于了解不太多，因此施工技术很不成熟，很难制定相关措施，尤其是跨度很大的桥梁，风险更大等。
桥梁设计需要一些条件的满足才能够降低风险，这些条件有：桥梁施工单位对于某类工程或其主体结构具备较好的设计经验，表明该施工单位具有较高的施工能力;对与桥梁施工单位的总体技术熟练程度可以通过该单位对规模较大、难度较高的相关的工程设计经验来体现;桥梁施工单位的业务能力和管理能力的资质条件可以通过该单位的等级和获奖熟练体现;桥梁施工的结构是否合理是桥梁施工单位是否具有较高能力的重要标志。
2.施工与水文
降低施工风险需要做到：第一，桥梁施工的关键技术的复杂程度和熟练程度，尤其是施工单位对施工技术的掌握程度也是对施工中的风险具有决定性作用;第二，类似桥梁施工项目，尤其是同类主体结构项目的操作能力;第三，桥梁施工单位的整体水平关键体现在对规模庞大、施工困难的相似的工程的施工水平上;第四，桥梁施工过程中主要采用的施工设备的现代化水平和功能是否齐全;第五，施工措施是否合理，尤其是在气候恶劣的条件的施工技术是否可行。
同时在施工中还需要良好的水文环境保证工程量的最优化，注意的事项有：
（1）施工期间河面的宽窄、水位的深浅、流速的大小等，会对施工期间的场地交通、材料、设备运输的方式产生一定的影响，便桥或渡轮等不同的交通、运输方式，会对业务风险带来一定的影响;
（2）水中基础，流速较大时，施工技术比较复杂，业务风险也比较大，特别是深水基础则风险更大。陆地基础施工风险相对较小;
（3）是否在讯期进行基础施工，是否会出现突发洪水对基础工程或施工便桥的袭击;
3.地质状况与气候特点
良好的地质条件是桥梁施工的基础与前提，这需要注意以下几点：桥梁施工的基础形式是由其所处地质条件决定的，这个条件对施工风险影响很显著，基坑的开挖深度、地下水及坑壁支撑等可能会导致扩大基础的施工风险，但是这类风险比较小;如果打入桩基础不深，桩的数量比较多，施工中的风险也不高;钻孔灌注桩基础，除深度很浅的挖孔桩外，一般深度较大，易出现坍孔、卡钻、断桩等事故，在桩数很少时，处理程序相对很复杂，因此风险也相应地很局;（4）当采用墩位筑岛的方式进行沉井基础施工时，下沉速度很慢，工期周期长，受自然灾害侵袭的概率很高，在下沉过程中通常会发生很多的事故，如果沉井时采用浮运的手段，对技术能力要求会更高，因此，沉井的施工风险较大;（5）若采用新型基础，视其复杂程度，一般风险也是较大的。
对桥梁所在地区气候特点的准确了解也有助于施工的安全性，如为了能够有效地降低桥梁施工风险，其主体施工应该尽可能避开寒冬和大风季节;再如桥梁施工过程中一旦遭遇到了台风的袭击，工程风险会突然加大，这类风险程度取决于台风的发生次数和强度以及施工单位是否采取了有效地应对措施。
在对桥梁施工中各种风险要素的介绍之后，还有一项重要的工作便是对桥梁施工的风险进行排序，这种排序列是经过对国内外的桥梁施工事故进行大量研究统计后的结果。
在结构上，根据不同桥梁结构形式，按照风险发生的概率从小到大进行排列，其顺序为：中小跨度钢筋混凝土简支梁桥，中小跨度预应力混凝土梁桥，中小跨度混凝土连续梁桥，中小跨度钢与混凝土结合梁桥，中小跨度混凝土拱桥，大跨度钢梁桥，大跨度混凝土连续梁桥、刚构桥，大跨度混凝土（钢管混凝土）拱桥，斜拉桥，悬索桥，超大跨度斜拉桥、悬索桥新型结构桥。
在设计上，桥梁施工单位的级别从高到低进行排序：甲级，乙级，丙级;按桥梁施工单位的业绩排序：针对类似桥梁工程有丰富的施工经验，有较少的施工经验，没有任何施工经验。
在施工中，可以按施工单位等级进行排序：超一级，一级，二级，三级;也可以按技术熟练程度排序：简单、成熟，复杂、成熟，复杂、不成熟等。
按桥梁施工项目的水文因素进行排序：陆地、无水河床，河流较浅、流速低，河流很深、流速高，河流很深、水流很快，沿海超深水地区。
按地质因素进行排序：地质条件良好、明挖扩大基础，地质条件较差、打入桩基础，人土深度较大的钻孔桩基础，入土深度较大的沉井基础。
按施工过程的环境因素的影响程度进行排序：温暖少雨季节，盛夏严冬季节，暴风雨多发地区，台风侵袭区，强涌潮多发地区。
4.结束语
总之，最有价值的方案就是听取和总结专家的建议，制定出易于执行的规定作为评价、判别的根据：通过对典型案例的讨论，结合大量的工程实践和国内外桥梁设计与施工的系统方法，提出一个建议各风险因素的比例可按：结构15%、设计15%、施工35%、地质5%、水文5%和气象5%分配。只有在这些系统与有序地安排中才能建设安全可靠的桥梁。
参考文献
[1]马彩平.桥梁施工阶段的风险因素分析及防范对策[J].中国科技信息，2013，07：40+42.
[2]许铎.桥梁工程施工中事故环境风险评估[J].中国安全科学学报，2013，08：49-52+84.
