談橋梁施工控制內(nèi)容與方法

李明善

(東平縣公路局，山東 東平 271500)

當(dāng)今的橋梁結(jié)構(gòu)層出不窮，而且更加復(fù)雜多樣，大跨度橋梁施工的比例不斷增加，這些變化無(wú)疑給橋梁施工控制帶來(lái)了更高的技術(shù)要求。本文首先分析了橋梁施工控制中的多種影響因素，并在此基礎(chǔ)上詳細(xì)介紹了施工控制的內(nèi)容與方法。

1 橋梁施工控制的重要性

橋梁建設(shè)要求橋梁設(shè)計(jì)不但要符合安全的需要，還應(yīng)滿足美觀、經(jīng)濟(jì)等方面的要求。作為一個(gè)系統(tǒng)工程，橋梁施工的目的就是要求成橋狀態(tài)與橋跨結(jié)構(gòu)全符合橋梁設(shè)計(jì)的要求;在橋梁實(shí)際施工中，由于實(shí)際狀態(tài)與理想狀態(tài)在計(jì)算、施工水平、材料性能、溫度、荷載等諸方面都有差異性，因此橋梁的實(shí)際結(jié)構(gòu)很難完全滿足設(shè)計(jì)要求［1］。施工過(guò)程的控制措施不到位、調(diào)整不及時(shí)，都會(huì)使最終結(jié)果與設(shè)計(jì)之間產(chǎn)生較大的偏離。因此進(jìn)行科學(xué)合理的橋梁施工控制就顯得尤為重要，其最終目標(biāo)就是使其實(shí)際狀態(tài)盡可能地達(dá)到理論設(shè)計(jì)狀態(tài)的要求。

2 影響橋梁施工控制的主要因素

分析造成施工狀態(tài)偏離的影響因素是實(shí)現(xiàn)橋梁施工有效控制的必要前提，其主要影響因素概括起來(lái)主要有以下幾個(gè)方面［2］:

1)結(jié)構(gòu)參數(shù)的影響。結(jié)構(gòu)參數(shù)是任一種類型橋梁的施工控制都必須考慮的重要影響因素，這是由于結(jié)構(gòu)參數(shù)是進(jìn)行結(jié)構(gòu)施工模擬分析的最主要的基本資料，其準(zhǔn)確性直接影響到分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。橋梁施工控制的幾個(gè)主要結(jié)構(gòu)參數(shù)有施工荷載、截面尺寸、索力或預(yù)加應(yīng)力、結(jié)構(gòu)材料的彈性模量、材料容重等。

2)計(jì)算模型的影響。橋梁結(jié)構(gòu)的分析離不開計(jì)算機(jī)模型的建立，而由于模型是實(shí)際結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化，因此模型與實(shí)際結(jié)構(gòu)之間就會(huì)存在模型假定、精度、邊界條件的處理方法等方面的諸多誤差。

3)施工監(jiān)測(cè)的影響。作為橋梁施工控制的另一最基本手段，施工監(jiān)測(cè)的主要內(nèi)容包含對(duì)應(yīng)力、結(jié)構(gòu)溫度、變形等方面的監(jiān)測(cè)。因?yàn)楸O(jiān)測(cè)時(shí)的測(cè)量?jī)x器類型不同、儀器安裝位置不同、數(shù)據(jù)采集時(shí)間不同、測(cè)量方法不同、環(huán)境情況變化等原因，結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)必然也會(huì)產(chǎn)生一定的誤差，因此在控制過(guò)程中，要盡量設(shè)法減小施工監(jiān)測(cè)帶來(lái)的誤差。

4)施工工藝的影響。首先要保證橋梁采用的施工工藝能夠達(dá)到控制標(biāo)準(zhǔn)要求，即便如此，非理想化的施工條件必然會(huì)使構(gòu)件在制作與安裝等過(guò)程中出現(xiàn)一定程度的誤差，進(jìn)行具體的施工控制時(shí)必須將其計(jì)入。

5)溫度變化的影響。溫度變化會(huì)對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)變形和受力產(chǎn)生較大影響，如果忽略了溫度變化因素，就必將難以獲得真實(shí)狀態(tài)數(shù)據(jù)。

6)材料收縮與材料徐變的影響。材料收縮與材料徐變對(duì)混凝土式橋梁結(jié)構(gòu)的變形與內(nèi)力都會(huì)造成比較大的影響，這就要求我們?cè)趯?shí)際的控制過(guò)程中要選用合適的計(jì)算模型與設(shè)計(jì)合適的徐變參數(shù)。

3 橋梁施工控制主要內(nèi)容

3.1 對(duì)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的控制

橋梁結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性直接關(guān)系到橋梁結(jié)構(gòu)的實(shí)際安全，因此必須對(duì)此予以高度重視。結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的控制內(nèi)容主要包括橋梁結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性與局部穩(wěn)定性、纜索、支架、掛籃、吊裝系統(tǒng)等施工過(guò)程中所用設(shè)施的穩(wěn)定系數(shù)。當(dāng)前橋梁結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性控制的主要步驟就是結(jié)合結(jié)構(gòu)的變形情況與應(yīng)力、穩(wěn)定安全系數(shù)，綜合控制與評(píng)定其穩(wěn)定性。穩(wěn)定安全系數(shù)是進(jìn)行橋梁結(jié)構(gòu)安全衡量的必要指標(biāo)，然而我國(guó)現(xiàn)有規(guī)范并沒有對(duì)材料、結(jié)構(gòu)與工況不同造成的最小穩(wěn)定系數(shù)值進(jìn)行詳細(xì)規(guī)定，因此以后要不斷加強(qiáng)這方面的完善工作［3］?，F(xiàn)代大跨徑橋梁的不斷出現(xiàn)給橋梁結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性提出了嚴(yán)峻考驗(yàn)，而現(xiàn)實(shí)的施工過(guò)程缺乏有效監(jiān)測(cè)手段與迅速反應(yīng)系統(tǒng)，失穩(wěn)現(xiàn)象得不到有效解決，因此擁有一套完整系統(tǒng)的穩(wěn)定監(jiān)控體系是橋梁結(jié)構(gòu)安全的重要保障。

3.2 對(duì)結(jié)構(gòu)應(yīng)力的控制

結(jié)構(gòu)應(yīng)力的實(shí)際狀態(tài)如果與設(shè)計(jì)應(yīng)力一致，產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)危害遠(yuǎn)大于結(jié)構(gòu)變形的影響。因此，進(jìn)行橋梁施工控制中，對(duì)結(jié)構(gòu)應(yīng)力的監(jiān)控尤其重要。造成應(yīng)力偏差的因素比較多，要想使應(yīng)力能夠反映其真實(shí)情況，可以通過(guò)識(shí)別其主要設(shè)計(jì)參數(shù)的方法。結(jié)構(gòu)應(yīng)力的影響因素多而復(fù)雜，很容易產(chǎn)生較大的應(yīng)力誤差，因此分析計(jì)算應(yīng)力時(shí)必須選擇合適的理論方法。如若有超限情況發(fā)生，應(yīng)及時(shí)檢查應(yīng)力的實(shí)際狀態(tài)并采取調(diào)控措施，保證其在允許范圍內(nèi)變化。由于結(jié)構(gòu)應(yīng)力的控制難度大且危害性大，因此其控制與檢測(cè)顯得特別關(guān)鍵與重要［4］。

3.3 對(duì)結(jié)構(gòu)變形的控制

由于橋梁結(jié)構(gòu)施工時(shí)要承受一定的壓力，因此不可避免地會(huì)出現(xiàn)結(jié)構(gòu)變形，許多情況都會(huì)使結(jié)構(gòu)發(fā)生形變，實(shí)際位置與預(yù)期狀態(tài)發(fā)生偏離，出現(xiàn)無(wú)法合龍或者達(dá)不到設(shè)計(jì)要求的狀況，最終影響到橋梁的運(yùn)營(yíng)。對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)控制的最基本要求是控制保證其幾何尺寸符合要求，由于設(shè)計(jì)尺寸不能保證所有結(jié)構(gòu)的完全吻合，因此應(yīng)將結(jié)構(gòu)尺寸限制在《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》容許的范圍之內(nèi)，并盡可能縮小設(shè)計(jì)尺寸與實(shí)際尺寸之間的偏差［5］。

4 橋梁施工控制主要方法

4.1 預(yù)測(cè)控制法

此控制方法要求對(duì)整個(gè)施工目標(biāo)與影響橋梁結(jié)構(gòu)狀態(tài)的各因素進(jìn)行全面考慮，對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的每一個(gè)施工節(jié)段(階段)的前后狀態(tài)進(jìn)行對(duì)比，保證施工過(guò)程達(dá)到預(yù)定狀態(tài)。實(shí)際與預(yù)測(cè)的狀態(tài)之間存在誤差是不可避免的，在預(yù)測(cè)后續(xù)施工狀態(tài)時(shí)再考慮某一對(duì)施工目標(biāo)造成影響的誤差，以此循環(huán)，直到施工完成時(shí)的結(jié)構(gòu)狀態(tài)達(dá)到設(shè)計(jì)要求。這種控制方法的優(yōu)點(diǎn)是適用于全部的橋梁，已成結(jié)構(gòu)狀態(tài)、不能再調(diào)整的施工必須這樣控制。以預(yù)應(yīng)力混凝土式鋼構(gòu)橋?yàn)槔捎诓捎脩冶凼绞┕し绞?，其已成?jié)段的狀態(tài)(標(biāo)高、內(nèi)力等)是無(wú)法進(jìn)行調(diào)整的，因此只能采用此控制方法?？偠灾A(yù)測(cè)控制法是進(jìn)行橋梁施工控制的一個(gè)非常重要的方法。

4.2 事后調(diào)整控制法

此控制方法說(shuō)的是，施工中的已成結(jié)構(gòu)狀態(tài)如果無(wú)法達(dá)到設(shè)計(jì)要求，就要對(duì)其采用一定手段進(jìn)行調(diào)整，最終使其達(dá)到要求。這種控制方法只適用于結(jié)構(gòu)線形與內(nèi)力還有調(diào)整余地的橋梁，比如斜拉橋等［6］。根據(jù)具體的控制情況，事后調(diào)整控制法又可分為兩類。第一類是在完成每個(gè)節(jié)(階)段施工之后，已成結(jié)構(gòu)狀態(tài)如果無(wú)法達(dá)到設(shè)計(jì)要求，采用調(diào)整斜拉索力的方式進(jìn)行結(jié)構(gòu)狀態(tài)的調(diào)整，之后循環(huán)進(jìn)行施工與調(diào)整的工作，直至最后完工;這類控制法的缺點(diǎn)比較明顯:一般需要很大的工作量，調(diào)整過(guò)程較麻煩且很難保證好的調(diào)整效果。第二類是在整個(gè)橋梁結(jié)構(gòu)完工之后對(duì)結(jié)構(gòu)狀態(tài)進(jìn)行檢查，如若不能達(dá)到設(shè)計(jì)要求，只需要進(jìn)行一次性調(diào)整控制。此控制方法從理論上具有可行性，但實(shí)際操作起來(lái)困難度非常大。

由于調(diào)整過(guò)程中不能掌握結(jié)構(gòu)內(nèi)力變化，因此事后調(diào)整控制出現(xiàn)安全事故的概率比較大，而且控制結(jié)果達(dá)到理想狀態(tài)的難度很大，此控制法應(yīng)用效果并不理想而使用率較低，常被作為補(bǔ)救措施。

4.3 自適應(yīng)控制法

此控制方法指的是，控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)與具體實(shí)際不一致，必將造成系統(tǒng)的輸出結(jié)果不能與實(shí)際情況相符，此時(shí)就需要在不同施工階段分析、處理、修正所有參數(shù)，使橋跨結(jié)構(gòu)最終符合設(shè)計(jì)的要求，使整個(gè)橋梁施工能夠順利進(jìn)行［7］。自適應(yīng)控制方法被應(yīng)用到相當(dāng)多的大跨徑橋梁施工中。

4.4 綜合控制法

大跨度橋梁的施工控制過(guò)程常常是多種控制方法一起使用的，也就是所謂的綜合控制法。它的具體過(guò)程為，依據(jù)參數(shù)識(shí)別修正計(jì)算模型，預(yù)測(cè)控制所有施工(節(jié))階段狀態(tài)，綜合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況與設(shè)計(jì)施工規(guī)范確定控制的最大容許誤差［8］。

除了這幾種比較常用的控制方法之外，還存在一些其他的控制方法，比如最優(yōu)控制法、模糊控制法等等。在實(shí)際橋梁施工過(guò)程中，我們應(yīng)具體情況具體分析，依據(jù)不同的條件因素科學(xué)選擇工程技術(shù)與適宜的控制方法進(jìn)行誤差分析與控制。

5 結(jié)語(yǔ)

采用科學(xué)合理的橋梁施工控制方法，使橋梁結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)要求相符，對(duì)保障結(jié)構(gòu)運(yùn)營(yíng)時(shí)的耐久性、舒適性和可靠性、安全性有重要意義;以線形控制和結(jié)構(gòu)受力控制與設(shè)計(jì)要求為基礎(chǔ)，采取適當(dāng)?shù)恼{(diào)控手段，最終實(shí)現(xiàn)橋梁建設(shè)的目標(biāo)。

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