大跨度斜拉橋施工控制研究

【摘要】大跨度斜拉橋的施工是一項(xiàng)十分復(fù)雜而艱難的工作，為了保證大跨度斜拉橋的施工質(zhì)量，對(duì)大跨度斜拉橋的進(jìn)行嚴(yán)格的施工控制是必不可少的。本文首先對(duì)斜拉橋施工控制系統(tǒng)進(jìn)行了概述，分析了施工控制的主要內(nèi)容并提出了控制原則及方法，最終探討了影響施工控制的一些因素，為大跨度斜拉橋施工控制提供參考。

【關(guān)鍵詞】大跨度斜拉橋；施工控制

1、前言

與懸索橋相比，斜拉橋具備剛度大、施工方法簡便、抗風(fēng)能力強(qiáng)以及更加適用于惡劣地質(zhì)條件的優(yōu)點(diǎn)而越來越受到設(shè)計(jì)師們的青睞。但隨著斜拉橋跨度的逐漸增大，原有的施工控制方法已經(jīng)難以滿足施工安全要求，大跨度斜拉橋的施工控制開始受到廣泛關(guān)注。本文通過對(duì)施工控制的系統(tǒng)分析，提出針對(duì)大跨度斜拉橋的施工控制的內(nèi)容、方法及原則，為相關(guān)工程施工提供一定的借鑒。

2、斜拉橋施工控制系統(tǒng)概述

根據(jù)項(xiàng)目管理的相關(guān)理論，完整的施工控制應(yīng)包括：監(jiān)測系統(tǒng)、施工實(shí)時(shí)分析系統(tǒng)、誤差分析以及控制、修正系統(tǒng)。

2.1監(jiān)測系統(tǒng)

監(jiān)測系統(tǒng)主要是指在混凝土澆筑過程中對(duì)混凝土的容重、尺寸、彈模以及強(qiáng)度等進(jìn)行監(jiān)測、檢測，同時(shí)對(duì)施工過程中的主梁高度、索塔的位移、應(yīng)力等進(jìn)行監(jiān)測。斜拉橋施工過程中監(jiān)測是施工控制的重要內(nèi)容，通過全過程的監(jiān)測，獲得各施工階段第一手內(nèi)力、變形資料，從而為后續(xù)的誤差分析、糾偏提供依據(jù)，也是改進(jìn)設(shè)計(jì)、確保安全的重要手段。施工過程中的監(jiān)測、檢測主要包括：變形監(jiān)測、索力及主要結(jié)構(gòu)的應(yīng)力監(jiān)測、主要結(jié)構(gòu)物的強(qiáng)度檢測以及溫度測量等。

2.2施工期實(shí)時(shí)分析系統(tǒng)

施工期的實(shí)時(shí)分析對(duì)于施工方法及架設(shè)程序的確定具有重要意義。應(yīng)根據(jù)初步擬定的施工方案給出較為精確的施工荷載，在此基礎(chǔ)上，根據(jù)現(xiàn)場測定的混凝土容重、彈模等進(jìn)一步確定合理的計(jì)算方法；由于斜拉橋架設(shè)過程中結(jié)構(gòu)體系不斷變化，因此，應(yīng)不斷調(diào)整模擬方式并選擇合適的計(jì)算模式，從而準(zhǔn)確、全面的反映實(shí)際的結(jié)構(gòu)體系。在模擬過程中，應(yīng)充分考慮到混凝土的非線性、溫度影響以及荷載的變化，包括風(fēng)荷載等。計(jì)算方法主要有正裝法及倒拆法兩種。

2.3誤差分析系統(tǒng)

誤差在斜拉橋施工中不可避免，應(yīng)對(duì)各種誤差進(jìn)行辨識(shí)、分析，對(duì)于可能對(duì)施工產(chǎn)生較大影響的誤差如會(huì)造成橋梁的幾何線性發(fā)生嚴(yán)重偏離等，應(yīng)及時(shí)采取措施進(jìn)行修正或控制。

2.4控制、修正系統(tǒng)

控制并修正系統(tǒng)是施工控制系統(tǒng)的核心內(nèi)容。應(yīng)該在每一階段的施工完成后，及時(shí)對(duì)施工過程中出現(xiàn)的問題進(jìn)行分析、修正，為下一步施工提供參考并避免誤差再次發(fā)生。對(duì)于會(huì)影響下一階段施工的誤差及時(shí)進(jìn)行修正，使得施工控制目標(biāo)回到原來的設(shè)計(jì)軌道上。良好地控制系統(tǒng)也能夠指導(dǎo)下一步的施工，保證了施工的順利進(jìn)行。

3、斜拉橋施工控制的主要內(nèi)容

施工控制的主要內(nèi)容由兩個(gè)部分組成，一個(gè)是根據(jù)選定的施工方案，選擇合適的模擬方法進(jìn)行仿真分析，從而得到相關(guān)的控制參數(shù)，形成定量化的施工控制文件；另一方面是通過實(shí)際測量值與預(yù)測值的對(duì)比分析，對(duì)誤差采取一定措施進(jìn)行調(diào)整。

施工控制的具體內(nèi)容可分為以下幾個(gè)部分：

（1）線形控制。大跨度橋梁施工過程中容易受到各種因素的影響從而使得結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一定的撓曲變形，這極易造成施工過程偏離預(yù)期要求，嚴(yán)重的將會(huì)影響到橋梁的順利合攏，因此應(yīng)對(duì)其幾何尺寸進(jìn)行嚴(yán)格控制，保證每步工序的誤差在允許范圍內(nèi)。（2）應(yīng)力控制。一般應(yīng)通過應(yīng)力監(jiān)測來達(dá)到了解結(jié)構(gòu)實(shí)際應(yīng)力狀態(tài)的目的，一旦發(fā)現(xiàn)監(jiān)測截面應(yīng)力狀態(tài)超出允許范圍，應(yīng)詳細(xì)分析其產(chǎn)生原因，并控制其在允許范圍內(nèi)，結(jié)構(gòu)應(yīng)力狀態(tài)對(duì)結(jié)構(gòu)安全至關(guān)重要，應(yīng)嚴(yán)格控制。（3）穩(wěn)定性控制。穩(wěn)定性控制是指施工各階段的局部和整體穩(wěn)定性，一般通過穩(wěn)定性安全系數(shù)進(jìn)行判斷。（4）安全控制。施工的安全性是施工控制的重要前提，橋梁施工的安全控制與變形控制、應(yīng)力控制及穩(wěn)定控制是相輔相成的。由于橋梁結(jié)構(gòu)形式不同，影響施工安全的主要因素在各階段也不盡相同，在施工控制中應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況，確定其安全控制的重點(diǎn)。

4、斜拉橋施工控制的原則及方法

4.1施工控制原則

斜拉橋施工控制的原則是：1）主梁懸臂施工階段，首要任務(wù)是確保主梁線形平順、標(biāo)高正確，施工過程中以標(biāo)高控制為主；2）恒載施工時(shí)，為保證結(jié)構(gòu)整體的內(nèi)力和變形處于規(guī)定狀態(tài)，斜拉索張拉時(shí)，以索力控制為主。應(yīng)該注意的是，標(biāo)高控制為主，并不意味著僅控制主梁標(biāo)高，而應(yīng)同時(shí)關(guān)注索力等問題，只是主次不同。

4.2施工控制方法

橋梁結(jié)構(gòu)形式、控制內(nèi)容等的不同均會(huì)對(duì)施工控制方法產(chǎn)生影響，一般，施工控制可分為事后控制、預(yù)測控制、自適應(yīng)控制以及最大寬容度法。

（1）事后控制。指在施工已完成后，對(duì)于結(jié)構(gòu)及設(shè)計(jì)不符要求的通過采取一定的措施進(jìn)行調(diào)整?？煞譃槊總€(gè)施工階段完成后的調(diào)整和整個(gè)橋梁結(jié)構(gòu)成型后的調(diào)整兩種。（2）預(yù)測控制。指采用現(xiàn)代控制學(xué)理論，全面充分考慮可能影響橋梁結(jié)構(gòu)狀態(tài)的各種因素，從而對(duì)橋梁每一個(gè)施工階段形成前后狀態(tài)進(jìn)行預(yù)測，保證施工安全計(jì)劃狀態(tài)進(jìn)行，全面考慮影響橋梁結(jié)構(gòu)狀態(tài)的各種因素和施工所要達(dá)到的目標(biāo)后，對(duì)結(jié)構(gòu)的每一個(gè)施工階段形成前后的狀態(tài)進(jìn)行預(yù)測，使施工沿著預(yù)定狀態(tài)進(jìn)行。該方法理論先進(jìn)，符合工程施工全過程動(dòng)態(tài)控制的特點(diǎn)，是目前應(yīng)用最為廣泛的方法。（3）自適應(yīng)控制。指在控制過程中，通過系統(tǒng)識(shí)別或參數(shù)估計(jì)，不斷地修正參數(shù)，使的設(shè)計(jì)輸出與實(shí)際輸出相符，從而對(duì)施工過程進(jìn)行控制。（4）最大寬容度法。通過對(duì)監(jiān)測值與計(jì)算值的對(duì)比，判斷其是否在預(yù)先給定的安全范圍內(nèi)，一旦出現(xiàn)異常，及時(shí)停止施工，確保后續(xù)施工安全

5、影響橋梁施工控制的主要因素

橋梁施工過程中，影響因素眾多，只有對(duì)主要影響因素充分了解，才能夠做到有的放矢，合理控制。

（1）結(jié)構(gòu)參數(shù)。結(jié)構(gòu)參數(shù)是斜拉橋預(yù)先分析的重要資料，其準(zhǔn)確性直接影響到對(duì)施工過程的判斷。結(jié)構(gòu)參數(shù)主要包括構(gòu)件截面尺寸、材料彈模、材料熱膨脹系數(shù)、預(yù)應(yīng)力及索力。（2）溫度。溫度變化對(duì)于橋梁結(jié)構(gòu)的受力將產(chǎn)生顯著影響，應(yīng)合理分析溫度的季節(jié)變化及晝夜變化，從而控制相應(yīng)的誤差。（3）材料特性?；炷磷陨淼牟牧咸匦詰?yīng)充分考慮，如收縮徐變對(duì)結(jié)構(gòu)內(nèi)力、變形的影響應(yīng)仔細(xì)分析。（4）計(jì)算精度。仿真分析作為橋梁結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析的重要手段，其假設(shè)條件、荷載的選擇、參數(shù)的確定等都會(huì)對(duì)結(jié)果產(chǎn)生難以預(yù)料的影響，在建模過程中應(yīng)在抓住主要問題的前提下精細(xì)模擬，將模擬帶來的誤差降至最低。（5）施工監(jiān)測。施工過程的監(jiān)測是保證施工控制的重要手段，但監(jiān)測過程中由于使用儀器眾多，儀器本身精度、觀測精度以及測量方法、數(shù)據(jù)采集等諸多環(huán)節(jié)均可能出現(xiàn)誤差，應(yīng)加強(qiáng)管理，減小誤差的產(chǎn)生。

6、結(jié)論

為了安全可靠地建好每座大跨度斜拉橋，施工控制是非常重要的，應(yīng)對(duì)大跨度斜拉橋施工中的各個(gè)環(huán)節(jié)、各道工序進(jìn)行科學(xué)合理的組織施工、嚴(yán)格監(jiān)控，從而保證大跨度斜拉橋的施工安全和施工質(zhì)量。

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