橋梁施工控制的內(nèi)容及方法分析

崔兆云

（青島公路建設(shè)集團(tuán)有限公司，山東 青島 266061）

在橋梁的建設(shè)過程中，要求橋梁的設(shè)計(jì)符合安全、經(jīng)濟(jì)和美觀的需要，而橋梁施工本身是一個(gè)系統(tǒng)的工程，施工過程中橋跨結(jié)構(gòu)的安全和成橋狀態(tài)符合設(shè)計(jì)要求，這是橋梁施工所要達(dá)到的目標(biāo)。而在橋梁的施工過程中，由于計(jì)算、材料性能、施工水平、荷載、溫度等諸多方面存在理想狀態(tài)與實(shí)際狀態(tài)的差異，橋梁在實(shí)際結(jié)構(gòu)上很難順利地滿足設(shè)計(jì)的要求，如果在施工中調(diào)整不及時(shí)，控制措施不到位，最終施工的結(jié)果便會(huì)與設(shè)計(jì)產(chǎn)生較大距離。隨著橋梁結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜和多樣化，且大跨度橋梁施工的日益增多，對(duì)橋梁的施工技術(shù)和控制水平也提出了越來越高的要求。

一.橋梁施工控制的主要目的是使施工實(shí)際狀態(tài)最大限度地與理論設(shè)計(jì)狀態(tài) (線形與受力)相吻合。要實(shí)現(xiàn)對(duì)橋梁施工過程的有效控制，就必須對(duì)造成施工狀態(tài)產(chǎn)生偏離的主要影響因素做分析。

1.不論何種橋梁的施工控制，結(jié)構(gòu)參數(shù)都是必須考慮的重要因素。結(jié)構(gòu)參數(shù)是施工控制中結(jié)構(gòu)施工模擬分析的基本資料，其準(zhǔn)確性直接影響分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。實(shí)際橋梁結(jié)構(gòu)參數(shù)會(huì)與設(shè)計(jì)參數(shù)存在一定誤差，施工中如何計(jì)入這些誤差，使結(jié)構(gòu)參數(shù)盡量接近橋梁的真實(shí)結(jié)構(gòu)參數(shù)，是必須首先解決的重要問題。結(jié)構(gòu)參數(shù)主要包括：構(gòu)件的截面尺寸、結(jié)構(gòu)材料的彈性模量、材料容重、施工荷載、預(yù)加應(yīng)力或索力等。

2.施工監(jiān)測(cè)的因素，這也是橋梁的施工控制最基本的手段之一，監(jiān)測(cè)包括結(jié)構(gòu)溫度監(jiān)測(cè)、應(yīng)力監(jiān)測(cè)、變形監(jiān)測(cè)等。因測(cè)量?jī)x器、儀器安裝、測(cè)量方法、數(shù)據(jù)采集、環(huán)境情況等存在誤差，所以，結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)總是多多少少存在一些誤差，所以，保證測(cè)量檢測(cè)的可靠性對(duì)施工控制來說是極為重要的。在控制過程中，除要測(cè)量設(shè)備、方法上盡量設(shè)法減小測(cè)量誤差外，在進(jìn)行控制分析時(shí)必須計(jì)入。

3.結(jié)構(gòu)分析計(jì)算模型因素。無論采用什么分析方法和手段，總是要對(duì)實(shí)際橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡(jiǎn)化，建立計(jì)算模型。這種簡(jiǎn)化使計(jì)算機(jī)模型與實(shí)際情況之間存在誤差，包括假定、邊界條件處理、模型化的本身精度等?？刂浦行枰谶@方面做大量工作，必要時(shí)還要進(jìn)行專門的試驗(yàn)研究，以使計(jì)算模型誤差所產(chǎn)生的影響減到最低限度。

4.施工工藝的因素?？刂剖侄问菫槭┕矸?wù)的，而施工的好壞又直接影響控制目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。橋梁施工中，除了要求施工工藝必須符合控制的要求外，在施工控制中必須計(jì)入施工條件非理想化而帶來的構(gòu)件制作、安裝等方面的誤差，以使施工狀態(tài)保持受控。

5.材料收縮和徐變因素?；炷翗蛄航Y(jié)構(gòu)中材料收縮和徐變對(duì)結(jié)構(gòu)內(nèi)力、變形有較大的影響，要采用合理的徐變參數(shù)及計(jì)算模型進(jìn)行控制。

6.溫度變化的因素。溫度變化對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)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(duì)應(yīng)力及變形狀態(tài)的量測(cè)結(jié)果是不一樣的，如果施工控制中忽略了溫度變化因素，就必然難以得到結(jié)構(gòu)的真實(shí)狀態(tài)數(shù)據(jù)。

連續(xù)橋梁的施工中，引起誤差分析的因素很多，如何控制好這些影響因素，采取得力措施降低誤差并使達(dá)到要求，這是施工監(jiān)控的難點(diǎn)，需要我們?cè)趯?shí)踐中積累經(jīng)驗(yàn)，做好控制。

二.根據(jù)橋梁工程的施工特點(diǎn)，分析橋梁施工的關(guān)鍵控制點(diǎn)，即主要控制內(nèi)容：

1.必須對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的變形實(shí)施控制。無論采用什么施工方法，橋梁結(jié)構(gòu)在施工中總會(huì)受到諸多因素的影響而產(chǎn)生變形，使橋梁結(jié)構(gòu)的實(shí)際位置偏離預(yù)期狀態(tài)，使橋梁難以合攏或成橋狀態(tài)與設(shè)計(jì)要求不符。所以橋梁結(jié)構(gòu)幾何尺寸的控制是施工控制的基本要求，任何一個(gè)結(jié)構(gòu)不可能達(dá)到與設(shè)計(jì)尺寸準(zhǔn)確無誤的吻合，固要盡量減少結(jié)構(gòu)尺寸與設(shè)計(jì)尺寸的偏差，并降低到規(guī)定容許的范圍內(nèi)。

2.必須對(duì)應(yīng)力實(shí)施監(jiān)控，確保橋梁結(jié)構(gòu)施工的安全。通過對(duì)應(yīng)力的主要設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行識(shí)別，使得應(yīng)力能反映其真實(shí)情況。發(fā)生應(yīng)力偏差的原因很多:材料特性參數(shù)的差異、溫度及混凝土徐變、預(yù)應(yīng)力安裝和張拉偏差、測(cè)量?jī)x器在混凝土中埋設(shè)方向和位置的偏差、預(yù)應(yīng)力錨固段的應(yīng)力集中等。影響結(jié)構(gòu)應(yīng)力的因素多而且復(fù)雜，容易造成應(yīng)力誤差較大，因此選擇合理的方法和理論計(jì)算來分析應(yīng)力是施工控制的關(guān)鍵。

若發(fā)現(xiàn)實(shí)際應(yīng)力狀態(tài)超限就要查找原因及時(shí)調(diào)控，使之在允許范圍內(nèi)變化。結(jié)構(gòu)應(yīng)力控制的好壞不易于發(fā)現(xiàn)，但若應(yīng)力控制不力則會(huì)給結(jié)構(gòu)造成危害，嚴(yán)重者將發(fā)生結(jié)構(gòu)破壞，因此盈利的檢測(cè)和控制尤為重要和關(guān)鍵。

3.做好對(duì)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的控制。橋梁施工過程中要嚴(yán)格控制橋梁結(jié)構(gòu)本身的局部和整體的穩(wěn)定性。橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性關(guān)系到橋梁結(jié)構(gòu)的安全性，需要引起人們高度的重視。而且，除橋梁結(jié)構(gòu)本身的穩(wěn)定性必須得到控制外，施工過程中所用的支架、掛籃、纜索吊裝系統(tǒng)等施工設(shè)施的各項(xiàng)穩(wěn)定系數(shù)也應(yīng)滿足要求。

目前主要通過穩(wěn)定安全系數(shù)，并結(jié)合結(jié)構(gòu)應(yīng)力、變形情況來綜合評(píng)定、控制其穩(wěn)定性。橋梁的穩(wěn)定安全系數(shù)是衡量結(jié)構(gòu)安全的重要指標(biāo)，但現(xiàn)行規(guī)范中尚未詳細(xì)列出不同材料的不同結(jié)構(gòu)在不同工況下的最小穩(wěn)定系數(shù)，有待于進(jìn)一步的完善。目前，橋梁跨徑越來越大，施工中可能出現(xiàn)的失穩(wěn)現(xiàn)象還沒有可靠的監(jiān)測(cè)手段和快速的反應(yīng)系統(tǒng)，所以迫切需要建立一套更加完整的穩(wěn)定監(jiān)控的系統(tǒng)，來保證橋梁結(jié)構(gòu)安全。

三.在橋梁建造的過程中，需要不斷對(duì)橋梁的施工活動(dòng)進(jìn)行控制。橋梁施工控制有比較有效的方法，根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)形式、施工特點(diǎn)及具體控制內(nèi)容的不同，可采用的施工控制的方法也不一樣。

1.事后調(diào)整控制：橋梁在施工中如發(fā)現(xiàn)己成橋跨的結(jié)構(gòu)狀態(tài)與設(shè)計(jì)狀態(tài)不相符時(shí)，可通過采取相應(yīng)的技術(shù)手段對(duì)其進(jìn)行調(diào)整，直到其達(dá)到設(shè)計(jì)要求為止。

2.預(yù)測(cè)控制：以施工所要達(dá)到的目標(biāo)為前提，對(duì)橋梁每一個(gè)施工階段的結(jié)構(gòu)狀態(tài)，例如內(nèi)力和變形進(jìn)行預(yù)測(cè)，使施工沿著預(yù)定的狀態(tài)進(jìn)行。預(yù)定狀態(tài)與實(shí)際狀態(tài)之間存在誤差，對(duì)控制目標(biāo)的不利影響則在后面的各個(gè)施工階段的預(yù)測(cè)中加以考慮。

3.自適應(yīng)控制：在橋梁的施工過程中，控制系統(tǒng)的某些參數(shù)與工程施工的實(shí)際參數(shù)不符合，這能夠?qū)е聦?shí)際結(jié)構(gòu)不能完全符合設(shè)計(jì)的要求。這時(shí)，可通過對(duì)各類參數(shù)的分析處理和修正，使橋跨結(jié)構(gòu)各施工階段可以滿足設(shè)計(jì)要求，保證整個(gè)橋梁施工的順利進(jìn)行。在很多大跨徑橋梁的施工中，大多采用自適應(yīng)的控制方法來進(jìn)行。

4.綜合方法控制。一般大跨度橋梁均需采用多種方法并行，即綜合方法進(jìn)行施工控制。就是通過參數(shù)識(shí)別修正計(jì)算模型，預(yù)測(cè)控制每一施工階段的狀態(tài)，并根據(jù)設(shè)計(jì)施工規(guī)范結(jié)合實(shí)際情況確定最大容許誤差。參數(shù)識(shí)別修正是在控制開始階段，在進(jìn)行施工控制計(jì)算時(shí)，若控制體系的某些設(shè)計(jì)參數(shù)與實(shí)際情況有出入，需要借助現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試體系，進(jìn)行參數(shù)估計(jì)、識(shí)別和修正，使控制計(jì)算結(jié)果與設(shè)計(jì)基本相符，與實(shí)際情況吻合。

除上述控制方法外，還有其他的一些控制方法，如模糊控制、最優(yōu)控制等。在橋梁工程的實(shí)際施工中，應(yīng)根據(jù)工程的特殊條件和技術(shù)要求，采用適宜的控制方法，分析誤差、建立安全預(yù)警機(jī)制。并根據(jù)設(shè)計(jì)要求、工藝水平和相關(guān)的施工規(guī)范，確定一套合理可行的誤差控制體系。

總之，要使橋梁結(jié)構(gòu)能夠滿足設(shè)計(jì)的要求，保證橋梁結(jié)構(gòu)運(yùn)營(yíng)的安全可靠、耐久性和行車舒適性，這就要求在橋梁施工過程中實(shí)施監(jiān)測(cè)和有效的控制，在滿足結(jié)構(gòu)受力要求和線形要求的基礎(chǔ)上，通過調(diào)控手段進(jìn)行調(diào)控，保證橋梁建設(shè)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

[1]向中富，橋梁施工控制技術(shù)[M].北京：人民交通出版社，2001.

[2]張繼堯，王昌，懸臂澆筑預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋[M].北京：人民交通出版社，2004.