預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁施工控制研究

艾爾西丁·阿不都熱依木

(新疆路橋總公司第一工程處)

1 施工控制的具體內(nèi)容

結(jié)構(gòu)應(yīng)力、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、結(jié)構(gòu)變形控制等都是預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁施工控制的對(duì)象及具體內(nèi)容。線形控制的本質(zhì)是指確保施工過程中每一個(gè)細(xì)小節(jié)段的橫向位移及豎向撓度都能滿足預(yù)期設(shè)計(jì)的要求，而且橋梁在施工完成之后顯現(xiàn)出來的線形及整體形狀沒有與預(yù)期設(shè)計(jì)存在顯著的偏差。內(nèi)力的控制對(duì)象及具體內(nèi)容則是主梁與施工完成之后的橋梁在施工過程中的預(yù)期應(yīng)力。特別要注意合攏時(shí)預(yù)應(yīng)力的控制，預(yù)應(yīng)力偏大或偏小都會(huì)直接影響整體橋梁的安全系數(shù)，所以在施工的時(shí)候，一定要保證橋梁最終的預(yù)應(yīng)力能夠達(dá)到預(yù)期設(shè)計(jì)的需求。橋梁在施工每個(gè)階段中的施工配件、人員及整體橋梁的安全穩(wěn)定等都是施工控制中最根本的要求。

2 影響預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁施工控制的若干因素及控制方式

2.1 溫度變化產(chǎn)生的影響及控制形式

橋梁在不同的溫度環(huán)境中會(huì)呈現(xiàn)出不同的數(shù)值，橋梁結(jié)構(gòu)的變形和受力情況會(huì)隨著溫度的改變而發(fā)生相應(yīng)的改變。由于溫度的影響，橋梁實(shí)際測(cè)量得到的數(shù)據(jù)與預(yù)期數(shù)據(jù)之間一定會(huì)存在著些微的偏差。如果施工管理者忽略溫度帶來的影響，沒有安排人員及時(shí)進(jìn)行測(cè)量，就無法獲得橋梁實(shí)際的數(shù)據(jù)，導(dǎo)致在施工中的安全穩(wěn)定性數(shù)值偏低，最終影響橋梁的整體安全穩(wěn)定性。在施工過程中，應(yīng)該配有專門的人員負(fù)責(zé)量測(cè)橋梁在不同溫度下呈現(xiàn)出來的結(jié)構(gòu)狀態(tài)，應(yīng)力、應(yīng)變情況等。將測(cè)量的實(shí)際數(shù)據(jù)與理想數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，積極采取合理的措施來降低溫度帶來的影響，使橋梁施工過程中的實(shí)際數(shù)據(jù)盡可能靠近理想數(shù)據(jù)。

2.2 結(jié)構(gòu)參數(shù)產(chǎn)生的影響及控制形式

結(jié)構(gòu)參數(shù)是構(gòu)成橋梁整體施工控制預(yù)期分析及估測(cè)的基本元素，如果結(jié)構(gòu)參數(shù)存在偏差，橋梁整體施工的分析及估測(cè)結(jié)論的準(zhǔn)確性也將會(huì)出現(xiàn)偏差。施工荷載、材料熱膨脹系數(shù)、結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面尺寸、材料容重、預(yù)應(yīng)力、結(jié)構(gòu)材料彈性模量、索力等都是橋梁結(jié)構(gòu)參數(shù)的具體構(gòu)成因素。工程管理者在施工過程中，一定要保證在高度準(zhǔn)確性的結(jié)構(gòu)參數(shù)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行全面完整的分析及估測(cè)。負(fù)責(zé)收集橋梁結(jié)構(gòu)參數(shù)的施工人員應(yīng)該保持謹(jǐn)慎的態(tài)度，仔細(xì)核對(duì)每一個(gè)數(shù)據(jù)，使收集的參數(shù)數(shù)據(jù)與實(shí)際相符。

2.3 材料收縮、徐變產(chǎn)生的影響及控制形式

在一般情況下，大跨徑橋梁施工過程中的混凝土都存在各個(gè)階段齡期差異性大、加載齡期小的現(xiàn)象，這些現(xiàn)象會(huì)引起材料的收縮及徐變，進(jìn)而影響橋梁的結(jié)構(gòu)變形、內(nèi)力及整體結(jié)構(gòu)。所以在混凝土橋梁的施工過程中，要認(rèn)真分析材料發(fā)生收縮機(jī)徐變的具體情況，選擇使用符合實(shí)際要求的計(jì)算模型及徐變參數(shù)。

2.4 結(jié)構(gòu)計(jì)算分析模型產(chǎn)生的影響及控制形式

在施工控制中會(huì)簡(jiǎn)化橋梁的結(jié)構(gòu)，建立相似的模型，然后在模型的基礎(chǔ)上采用適宜的分析方法及措施來進(jìn)行預(yù)測(cè)。橋梁結(jié)構(gòu)在簡(jiǎn)化模型計(jì)算分析的過程中會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的偏差，例如橋梁模型的精確度、假設(shè)條件的合理與否、邊界條件的處理等。如果沒有處理好這些細(xì)微的偏差，在實(shí)際應(yīng)用中將會(huì)導(dǎo)致施工的不合理，影響橋梁施工的整體質(zhì)量。在橋梁的施工控制中要加大對(duì)簡(jiǎn)化模型計(jì)算分析數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性的重視力度，在需要的時(shí)候可以進(jìn)行專門的試驗(yàn)研究，確保能將簡(jiǎn)化模型計(jì)算分析方式中可能出現(xiàn)的誤差降到最低，提高計(jì)算分析結(jié)果的可靠性。

2.5 施工工藝、施工監(jiān)測(cè)產(chǎn)生的影響及控制形式

施工控制的本質(zhì)是為了獲得最佳的施工效果，施工工藝的選擇、實(shí)施及施工過程的監(jiān)測(cè)都會(huì)對(duì)施工控制最終目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)產(chǎn)生直接的影響。在橋梁施工中選擇的施工工藝必須要契合控制的要求，并確保科學(xué)實(shí)施。橋梁工程管理者應(yīng)該嚴(yán)格監(jiān)測(cè)施工過程中由于沒有按照合理的施工步驟實(shí)施而產(chǎn)生結(jié)構(gòu)制作、安裝等方面的誤差，讓施工整體狀態(tài)符合控制的要求。施工人員應(yīng)該實(shí)時(shí)對(duì)橋梁施工過程進(jìn)行監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)的內(nèi)容包括應(yīng)力、變形、數(shù)據(jù)采集、測(cè)量方法、儀器安裝、測(cè)量?jī)x器、環(huán)境情況等相關(guān)的數(shù)據(jù)，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行反復(fù)核查，確保數(shù)據(jù)的高度準(zhǔn)確性。

3 預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁施工控制中誤差的調(diào)整

在現(xiàn)代系統(tǒng)工程學(xué)理論的基礎(chǔ)上，可以將橋梁施工過程視為一個(gè)復(fù)雜而且具有多面性質(zhì)的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)，結(jié)合現(xiàn)代控制理論，針對(duì)工程實(shí)際測(cè)量狀態(tài)、理想狀態(tài)及誤差信息及數(shù)據(jù)施行深入的分析，并探討并制定能夠調(diào)整變量的最優(yōu)方案。根據(jù)最優(yōu)方案在橋梁的施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行調(diào)整，讓橋梁整體結(jié)構(gòu)的實(shí)際施工狀態(tài)逐漸接近理想狀態(tài)?；疑碚摲ā⒆钚《朔癒alman過濾法都是在橋梁施工控制中經(jīng)常用到的理論及方法。施工管理者結(jié)合這些常用方法，做好橋梁結(jié)構(gòu)的前期預(yù)報(bào)及后期調(diào)整工作，在目前施工的實(shí)際狀態(tài)基礎(chǔ)上進(jìn)行倒裝計(jì)算和正裝計(jì)算，預(yù)測(cè)估計(jì)在今后施工過程中可能出現(xiàn)的應(yīng)力及變形情況。

4 預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁結(jié)構(gòu)的理論計(jì)算分析

一般情況下應(yīng)該整合有限元素來計(jì)算橋梁的結(jié)構(gòu)，分析探討每個(gè)施工環(huán)節(jié)中相應(yīng)截面的位移、應(yīng)力，并把分析得出的結(jié)果作為施工控制的依據(jù)。正裝、倒裝分析法、無應(yīng)力狀態(tài)計(jì)算法都是目前我國(guó)橋梁施工控制經(jīng)常使用的結(jié)構(gòu)計(jì)算方法。正裝計(jì)算能夠模擬分析橋梁結(jié)構(gòu)實(shí)際的施工過程，把混凝土收縮、徐變非線性等問題納入考慮范圍之內(nèi)，能夠及時(shí)了解每個(gè)施工階段中橋梁結(jié)構(gòu)的受力及位移情況。在預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁的結(jié)構(gòu)計(jì)算中，首先施行正裝計(jì)算，然后再進(jìn)行倒裝計(jì)算，逆轉(zhuǎn)橋梁結(jié)構(gòu)實(shí)際的施工順序來計(jì)算并確定施工的預(yù)拱度。無應(yīng)力狀態(tài)是基于結(jié)構(gòu)中每個(gè)構(gòu)件的無應(yīng)力曲率及長(zhǎng)度不存在改變情況的一種計(jì)算分析形式，這種形式適用于跨度較大的懸索橋與拱橋的施工控制，使用這種形式能有效結(jié)合施工中每個(gè)階段與橋梁結(jié)構(gòu)成橋后整體的情況。整合有限元素進(jìn)行分析的時(shí)侯，建造的模型要滿足橋梁的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。選擇使用的計(jì)算分析軟件應(yīng)該便于工程應(yīng)用，可以選擇ANSYS、SUPSAP、橋梁博士、GQJS、COS-MOS等享譽(yù)國(guó)內(nèi)外的正版結(jié)構(gòu)有限元分析軟件包。這些軟件都具備優(yōu)異的前后處理功能。

5 結(jié)束語(yǔ)

預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁施工控制的根本目的是確保施工過程中的安全穩(wěn)定，并盡最大的努力讓施工過程呈現(xiàn)出來的整體狀態(tài)滿足預(yù)期設(shè)計(jì)的要求，橋梁整體的受力及線性都在預(yù)期設(shè)計(jì)的范圍內(nèi)。施工管理者首先要全面了解并掌握影響預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁施工控制的若干因素，估計(jì)可能發(fā)生的狀態(tài)偏離狀況，探討有效的應(yīng)對(duì)措施，只有這樣才能保證施工控制的科學(xué)合理性，才能獲得最佳的控制效果。著重分析了幾個(gè)關(guān)于預(yù)應(yīng)力混凝上橋梁施工控制的內(nèi)容，為預(yù)應(yīng)力混凝橋梁施工控制提供一定的理論基礎(chǔ)，并希望能夠引起工程管理者對(duì)施工控制的重視力度。

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