連續梁橋施工控制的研究論文
關(guān)鍵字：大跨徑；連續梁橋；施工控制
摘要：我國在懸索橋、拱橋、連續剛構橋等方面的研究與實(shí)踐取得了較好的成果，但對大跨預應力混凝土連續梁橋的施工控制技術(shù)研究相對較少。因此研究和應用大跨預應力混凝上連續梁橋施工控制技術(shù)具有極現實(shí)的工程意義。本文首先分析了大跨橋梁影響施工控制的因素，其次對施工控制的內容及方法、施工控制的基本原理等進(jìn)行了的闡述。
1序言
大跨度橋梁的施工要經(jīng)過(guò)一個(gè)復雜的過(guò)程，在此過(guò)程中將受到許多確定和不確定因素的影響，導致橋梁結構的實(shí)際狀態(tài)偏離理論計算分析狀態(tài)。因此，橋梁施工控制的重點(diǎn)就是通過(guò)對施工過(guò)程中出現的偏差進(jìn)行分析識別，發(fā)現問(wèn)題并及時(shí)進(jìn)行糾偏，同時(shí)對結構的后續階段進(jìn)行預測，使施工系統始終處于控制之中。
2影響施工控制中的因素[1]
大跨徑連續梁橋施工控制的主要目的是使施工實(shí)際狀態(tài)最大限度地與理想設計狀態(tài)（線(xiàn)形與受力）相吻合。要實(shí)現上述目標，就必須全面了解可能使施工狀態(tài)偏離理論設計狀態(tài)的所有因素，以便對施工實(shí)施有的放矢的有效控制。
2.1結構參數[2]
不論何種橋梁的施工控制，結構參數都是必須考慮的重要因素，結構參數是控制中的結構施工模擬分析的基本資料，其準確性直接影響分析結果的準確性。事實(shí)上，實(shí)際橋梁結構參數一般很難與設計所用的結構參數完全吻合，總是存在一定的誤差，施工控制中如何恰當地記入這些誤差，使結構參數盡量接近橋梁的真實(shí)結構參數，是首先需要解決的問(wèn)題。結構參數主要包括結構構件截面尺寸、結構材料彈性模量、材料容重、材料熱膨脹系數、施工荷載、預加應力或索力等內容。
2.2施工工藝
施工控制是為施工服務(wù)的，反過(guò)來(lái)，施工的好壞又直接影響控制目標的實(shí)現。除要求施工工藝必須符合控制要求外，在施工控制中必須計入施工條件非理想化帶來(lái)的構件制作、安裝等方面的誤差，使施工狀態(tài)保持在控制中。
2.3施工監測
監測是橋梁施工控制的最基本手段之一。監測包括應力監測、變形監測等。因測量?jì)x器、儀器安裝、測量方法、數據采集、環(huán)境情況等存在誤差，所以，結構監測總是存在誤差的。在控制過(guò)程中，除要從測量設備、方法上盡量設法減小測量誤差外，在進(jìn)行控制分析時(shí)必須將其計入。
2.4溫度變化
溫度變化對橋梁結構的受力與變形影響很大，這種影響隨溫度的改變而改變，在不同時(shí)刻對結構狀態(tài)（應力、變形）進(jìn)行量測，其結果是不一樣的，如果施工控制中忽略了該項因素，就必然難以得到結構的真實(shí)狀態(tài)數據，從而也難以保證控制的有效性，所以，必須考慮溫度變化的影響。一般是將一天中的溫度變化較小的早晨作為控制所需實(shí)測數據的采集時(shí)間。但對季節溫差和橋梁體內的溫度殘余影響要予以重視。
2.5材料收縮、徐變
對混凝土橋梁結構而言，材料收縮、徐變對結構內力、變形有較大的影響，這主要是由于大跨徑連續梁橋施工中混凝土普遍加載齡期短、各階段齡期相差大等引起的，控制中要予以認真研究，以期采用合理的、符合實(shí)際的徐變參數和計一算模型。收縮、徐變還將影響成橋后運營(yíng)階段的結構變形，這也是設定預拱度需要考慮的因素。
3施工控制的任務(wù)與工作內容
橋梁施工控制的任務(wù)就是對橋梁施工過(guò)程實(shí)施控制[3]，確保在施工過(guò)程中橋梁結構的內力和變形始終處于容許的安全范圍內，確保成橋狀態(tài)（包括成橋線(xiàn)形與成橋結構內力）符合設計要求。橋梁施工控制圍繞上述控制任務(wù)而展開(kāi)，其施工控制的工作內容主要包括以下幾個(gè)方面：
3.1幾何（變形）控制
不論采用什么施工方法，橋梁結構在施工過(guò)程中總要產(chǎn)生變形（撓曲），并且結構的變形將受諸多因素的影響，極易使橋梁結構在施工過(guò)程中的實(shí)際位置（立面標高，平面位置）狀態(tài)偏離預期狀態(tài)，使橋梁難以順利合攏，或成橋線(xiàn)形形狀與設計要求不符，所以必須對橋梁實(shí)施控制，使其結構在施工中的實(shí)際位置狀態(tài)與預期狀態(tài)之間的誤差在容許范圍之內和成橋線(xiàn)形狀態(tài)符合設計要求。
3.2應力控制
橋梁結構在施工過(guò)程中以及成橋狀態(tài)的受力情況是否與設計相符合是施工控制要明確的重要問(wèn)題。通常通過(guò)結構應力的監測來(lái)了解實(shí)際應力狀態(tài)，若發(fā)現實(shí)際應力狀態(tài)與理論（計算）應力狀態(tài)的差別超限就要進(jìn)行原因查找和調控，使之在允許范圍內變化。結構應力控制的`好壞不像變形控制那樣易于發(fā)現，若應力控制不力將會(huì )給結構造成危害，嚴重者將發(fā)生結構破壞（我國寧波的招寶山大橋主梁斷裂就是一個(gè)例子），所以，必須對結構應力實(shí)施嚴格控。對應力控制的項目和精度還沒(méi)有明確的規定，需根據實(shí)際情況確定，通常包括：
�、俳Y構在自重下的應力（實(shí)際應力與設計相差宜控制在+5%）。②結構在施工荷載作用下的應力（實(shí)際應力與設計相差宜控制在+5%）。③結構預加力除對張拉實(shí)施雙控（油表控制和伸長(cháng)量控制，伸長(cháng)量誤差允許在±6%以?xún)龋┩�，還必須考慮管道摩阻影響（對于后張結構）。④溫度應力，特別是大體積基礎、墩柱等。⑤其他應力，如基礎變位、風(fēng)荷載、雪荷載等引起的結構應力。⑥施工中用到的對橋梁施工安全有直接影響的支架、掛籃、纜索吊裝系統等的應力在安全范圍內。
3.3穩定控制
橋梁結構的穩定性關(guān)系到橋梁結構的安全，它與橋梁的強度有著(zhù)同等的甚至更重要的意義。世界上曾經(jīng)有過(guò)不少的橋梁在施工過(guò)程由于失穩而導致全橋破壞的例子，最典型的是加拿大的魁北克（Quebec）橋。該橋在南側錨錠析架快要架完時(shí)，由于懸臂端下弦桿的腹板屈曲而發(fā)生突然崩塌墜落。我國四川州河大橋也因懸臂體系的主梁在吊裝主跨中段承受過(guò)大的軸力而失穩破壞。因此橋梁施工過(guò)程中不僅要嚴格控制應力和變形，而且要嚴格地控制施工各階段結構構件的局部和整體穩定。目前主要通過(guò)穩定分析計算（穩定安全系數），并結合結構應力、變形情況來(lái)綜合評定、控制其穩定性。橋梁施工過(guò)程中安全控制是橋梁施工控制的重要內容，只有保證了施工過(guò)程中的安全，才談得上其他控制與橋梁的建設，其實(shí)，橋梁施工的安全控制是上述變形控制、應力控制、穩定控制的綜合體現，上述各項得到了控制，安全也就得到了控制（由于橋梁施工質(zhì)量問(wèn)題引起的安全問(wèn)題除外）。由于結構形式不同，直接影響施工安全的因素也不一樣，在施工控制中需根據實(shí)際情況，確定其安全控制重點(diǎn)。
4施工控制的方法
連續梁橋是施工→監測→識別→調整→預告→施工的循環(huán)過(guò)程，其實(shí)質(zhì)就是使施工按照預定的理想狀態(tài)（主要是施工標高）順利推進(jìn)。而實(shí)際上不論是理論分析得到的理想狀態(tài)，還是實(shí)際施工都存在誤差，所以，施工控制的核心任務(wù)就是對各種誤差進(jìn)行分析、識別、調整，對結構未來(lái)做出預測。
4.1預測控制法
預測控制法是指在全面考慮影響橋梁結構狀態(tài)的各種因素和施工所要達到的目標后，對結構的每一施工階段（節段）形成前后進(jìn)行預測，使施工沿著(zhù)預定狀態(tài)進(jìn)行。由于預測狀態(tài)與實(shí)際狀態(tài)免不了有誤差存在，某種誤差對施工目標的影響則在后續施工狀態(tài)的預測予以考慮，以此循環(huán)，直到施工完成和獲得與設計相符合的結構狀態(tài)。這種方法適用于所有橋梁，而對于那些已成結構狀態(tài)具有不可調整性的橋梁施工控制必須采用此法。預測控制以現代控制論為理論基礎，其預測方法常見(jiàn)的有卡爾曼濾波法、灰色系統理論控制法等。
4.2自適應控制法
鑒于連續梁橋已完成節段的不可控性以及施工中對線(xiàn)形誤差的糾正措施有限，控制誤差的發(fā)生就顯得極為重要，所以，采用自適應控制法對其進(jìn)行控制也是很有效的。
4.3線(xiàn)形回歸分析法
線(xiàn)形回歸分析法是通過(guò)對懸臂箱梁撓度與懸臂長(cháng)度、懸臂重量的一元線(xiàn)形回歸處理或二元線(xiàn)形回歸處理，總結建立撓度線(xiàn)形回歸數學(xué)模型。它可以用于分析箱梁撓度變形的規律，也可以用于預測待施工梁段的撓度。但它無(wú)法對溫度和施工引起的誤差進(jìn)行修正，并且要求有較多有規律的數據才行，在梁段數比較少時(shí)所得到的回歸曲線(xiàn)的精度難以保證。
5小結
主要討論了影響大跨度連續梁橋施工控制的因素、施工控制的任務(wù)與工作內容以及施工控制的方法。我國在橋梁施工控制的理論與實(shí)踐還未建立起一套完善的施工控制技術(shù)系統和組織管理系統。因此，深入研究橋梁施工控制理論，研制更加合理、實(shí)用的控制軟件以及更加方便、精確的監測設備，建立完善的橋梁施工控制技術(shù)系統和組織管理系統是今后橋梁建設事業(yè)發(fā)展迫切需要進(jìn)行的工作。
參考文獻
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