摘 要：根据沱江特大桥的工程概况和施工监控的必要性，建立施工控制体系，采用有限元分析软件建立了施工控制计算模型，采用设计计算的主要参数和设计计算中假定的施工工序进行了施工阶段控制验算，并根据实际施工测量数据对这些参数进行了分析拟合。根据现场实际施工条件对桥墩、主梁结构线形和截面应力进行实时监测和调整，本桥主梁应力监测断面的实测应力值与理论应力值基本吻合，数据变化较有规律，这也反映出该桥的预应力钢束张拉是有效的、符合设计要求的。本桥各梁段施工过程中，实际立模标高与指令标高基本吻合，施工变形也与理论值基本一致。合龙后裸梁顶面中线实测标高与相应理论标高吻合很好，表明在施工过程中主梁线形控制得当，合龙后整体线形平顺，达到预期目标，满足设计要求。现场温度测试如实反映了桥梁结构在温度下的变形情况，与规范规定的温度梯度模式吻合较好。

　　关键词：特大桥；施工控制；应力监测；主桥线形

　　内遂高速公路沱江特大桥主桥为（118+210+118）米预应力混凝土连续刚构桥，如图1所示。箱梁断面采用单箱单室直腹板断面，箱梁顶宽13.75m，根部梁高13.0米，跨中及边跨合龙段梁高为4.8米。箱梁翼板悬臂长度为2.875米，底板宽8米，箱梁底板下缘按1.6次抛物线变化。主墩采用双薄壁墩，横桥向长8米，壁厚1.8米，双壁外距9米。设计技术标准：公路-I级，80公里/小时，地震动峰值加速度0.05g，桥面总宽度：全幅28米，单幅13.75米，桥面最大纵坡为2.405%，设计洪水频率为1/300年，目前不通航，规划沱江渠化后的等级为V-2级。

　　预应力混凝土连续梁（刚构）桥的施工大多采用悬臂浇筑法，即首先由墩顶开始向两边采用平衡悬臂浇筑法逐节段施工结构的上部梁体，形成一个T字型的双悬臂结构，接着合拢边跨，最后合拢中跨，形成最终体系。悬臂浇注法是在墩顶两侧对称、逐段悬臂现场浇注混凝土，待混凝土达到一定强度后张拉预应力索（筋），然后移动机具、模板（挂篮）至下一节段，重复操作，直至悬臂施工完成[1]。

　　对于分段悬臂浇注施工的预应力混凝土连续刚构桥，在施工过程中将会面临很多问题，如：两主梁悬臂端竖向挠度偏差控制，施工中主梁截面应力是否超过容许应力等。为了采取有效的措施及时对施工中所暴露的问题进行处理和解决，保证成桥后结构的线形和应力符合设计要求，为施工单位按工期完成控制工程提供技术支持。施工过程的监测与过程控制工作是重要环节[2]。

　　连续刚构体系在施工过程中要经历几次体系转换，使结构从静定结构过渡到复杂的超静定结构。在悬臂施工过程中，随着悬臂的加长，其主梁的竖向挠度和截面应力出现一个由小而大的大幅值变化。此外，悬臂施工法还将使各节段之间相互影响，主梁的竖向挠度具有累积性，如果不及时对偏差加以调整，随着悬臂的增长，主梁标高会明显偏离设计值，造成合拢困难。为了保证工程质量，就需要有一个科学合理的施工控制系统，来综合考虑各种影响因素（如混凝土收缩徐变、温度影响、施工临时荷载、材料的实际弹性模量），严格监控整个施工过程中结构的变形、应力情况，达到指导施工的目的，以确保桥梁的成桥线形及结构受力状态符合设计要求。

　　1.施工控制工作体系的建立

　　桥梁的施工控制是与桥梁的设计、施工和监理密切联系的。桥梁的施工控制过程是一个信息采集、信息分析处理和信息反馈的过程。通过精确的理想状态参数系统及实时测量系统，可以采集到桥梁施工过程中的各类所关心的数据信息。借助桥梁施工控制的计算分析体系，对采集到的数据信息进行分析。尤其是对施工中各类结构响应参数（如变形、内力、应力、温度场等）的分析，通过误差分析与反馈控制系统，可以对施工误差作出评价，并根据需要研究制定出精度控制和误差调整的具体措施。最后以施工指令的形式为桥梁施工提供反馈信息。

　　内遂高速公路沱江特大桥的施工控制程序为：施工→监测→识别→修正→预告→监理发布修正指令→施工。为达到施工控制的最终目标，必须建立一套完善的控制系统与运行机制，以使得施工与控制之间形成良性循环。

　　2.施工控制计算

　　在施工控制计算中，要用现场测试数据来修改计算参数，进行仿真计算，并根据实际施工中的实时测量数据对这些参数进行分析拟合，以便施工控制计算能与实际施工相符。连续刚构桥在施工过程中，混凝土参数对施工计算和应力分析有很大的影响。混凝土材料特性的离散性较大，而且混凝土的弹性模量随着时间而增长。混凝土弹性模量的实际值和理论值的差异将引起主梁变形刚度的差异，从而导致按设计计算出的主梁标高与实际情况出现误差，因此结合现场试验数据对计算模型参数进行相应的调整。施工控制采用的荷载参数包括恒载、施工荷载、临时荷载；对于实际施工过程中的环境参数进行跟踪测试。

　　对沱江特大桥主桥建立了专门的计算力学模型，对每个施工工况进行实时分析，以提交下一个节段的立模标高。材料的特性、施工误差是随机变化的，施工条件不可能是理想状态。为了解决上述问题，在沱江特大桥的施工中，我们从前进分析、倒退分析、实时跟踪分析三方面相结合，实现成桥线形和内力满足设计要求的目标。

　　前进分析的目的在于确定成桥结构的受力状态。随着施工阶段的推进，结构形式、边界约束、荷载形式在不断改变，前期结构发生徐变和几何位置的改变，前一阶段的状态是本次施工状态分析的基础。倒退分析的目的在于控制桥梁结构的线形。假定t=时刻内力分布满足前进分析时刻的结果，线形满足设计轴线。在初始状态下，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段对剩余结构的影响。在一个施工段内分析得到的位移和内力便是理想的施工状态。

　　应用现代控制理论中的自适应控制方法，即对施工过程中的标高和内力的实测值与计算值进行比较，对桥梁结构的主要基本参数进行识别，找出产生实测值与计算值产生偏差的原因，从而对参数进行修正，参数识别重点在于对影响结构变形和内力的主要设计参数的识别上，而一般参数只要及时对产生的偏差进行修正。

　　内遂高速沱江特大桥主桥施工控制采用“桥梁博士”软件和MIDAS/CIVIL软件进行实时计算。在对沱江特大桥实施控制时，将其简化为平面结构进行有限元分析，各节段离散为梁单元，2个主墩墩底为固定支座，两边跨墩部为活动铰支座。

　　理论仿真计算施工工况按实际施工阶段考虑，共98个施工阶段。施工阶段划分见图2。通过平面有限元计算出各工况下各个截面单元的力学特性、节点位移和应力，为沱江特大桥施工控制中各个施工梁段的立模标高提供理论数据。

　　3.应力监测控制

　　应力应变监测是预应力混凝土连续梁桥施工监测的一个重要内容。不仅是要在施工过程中对结构各重要控制截面进行实时的监测，以起到危险预警作用，而且要提供结构在当前工况下实际的应力状态，为计算模型中结构参数识别提供依据。为了掌握沱江特大桥在悬浇施工阶段各主要控制断面的应力变化规律，弄清理论计算值和实测值之间的关系，在主墩和主梁（半幅）上共设置17个应力监测断面，如图3所示。在各应变监测断面按要求布置了混凝土应变计进行各施工阶段应变测试，在箱梁主控截面上布置6个测点，非主控截面上布置4个测点，在主墩截面上布置4个测点。

　　采用钢弦计对传感器进行测设，得出了本桥随施工过程实测的应力变化历程。给出主梁半跨悬臂根部和L/4跨控制截面测点的应力变化过程，以反映应力随时间（工况）的变化趋势，其应力变化图中施工工况是指各工况的时间。

　　由图4～图7中可以看出，实测应力变化趋势基本体现了理论计算的变化趋势，且吻合的较好，说明本桥的应力测试结果正常。桥梁结构的实际状况与理论状况总是存在着一定的误差，究其原因，主要由设计参数误差、施工误差、测量误差、结构分析模型误差等综合因素干扰所致。混凝土的应变可分为受力应变和非受力应变两种，在实测的应变中它们是混杂在一起的。在时刻τ承受单轴向、不变应力为σ（τ）的混凝土构件，在时刻t测量总应变ε（t）可分解为：

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