基于施工控制的橋梁施工技術(shù)研究

張敬疆

(羅甸縣農(nóng)村公路管理局)

1 橋梁施工控制的目的與基本內(nèi)容

橋梁施工控制的主要目的便是在確保施工安全進(jìn)行的前提條件下，通過(guò)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)進(jìn)行計(jì)算分析，準(zhǔn)確識(shí)別參數(shù)，修正模型，以及對(duì)立模標(biāo)高進(jìn)行控制等，從而確保橋梁受力狀態(tài)符合設(shè)計(jì)要求且呈橋線(xiàn)形。

對(duì)于預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)橋梁，其施工控制包括變形及內(nèi)力兩個(gè)方面的監(jiān)控。其中，變形監(jiān)控指的是對(duì)橋梁箱梁的橫向偏移及豎向撓度進(jìn)行嚴(yán)格控制，一旦出現(xiàn)偏差，需及時(shí)對(duì)誤差進(jìn)行分析并采取合理的調(diào)整方法;而內(nèi)力控制則指的是對(duì)施工過(guò)程中及成橋后主梁的應(yīng)力進(jìn)行嚴(yán)格控制，尤其需要注意控制主梁的合攏時(shí)間，確保其不至于過(guò)大存在不安全隱患甚至是在施工過(guò)程中對(duì)主梁造成破壞。

2 橋梁施工控制的方法

2.1 預(yù)測(cè)控制法

在梁段澆筑完成后，連續(xù)梁橋出現(xiàn)的誤差除了張拉預(yù)應(yīng)力索以外，幾乎沒(méi)有調(diào)整的可能，只能在下一未澆筑梁端的立模標(biāo)高上對(duì)已存在的誤差做出必要調(diào)整。因此，為實(shí)現(xiàn)控制目標(biāo)，就需準(zhǔn)確預(yù)測(cè)立模標(biāo)高，其中，預(yù)測(cè)控制法即為一項(xiàng)常用的橋梁施工控制方法。

預(yù)測(cè)控制法指的是對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)狀態(tài)影響因素及施工目標(biāo)進(jìn)行全面考慮后，對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)每一施工階段形成的前、后展開(kāi)預(yù)測(cè)，確保沿著預(yù)定狀態(tài)進(jìn)行施工操作。由于預(yù)測(cè)及實(shí)際狀態(tài)不可避免存在誤差，有的誤差對(duì)施工目標(biāo)產(chǎn)生的誤差則在后續(xù)施工預(yù)測(cè)中進(jìn)行考慮，循環(huán)下來(lái)，直至施工完成并獲取與施工設(shè)計(jì)相符的橋梁結(jié)構(gòu)狀態(tài)。這種方法對(duì)所有橋梁均適合，并且在已形成結(jié)構(gòu)狀態(tài)的不可調(diào)整橋梁的施工控制中，必須運(yùn)用預(yù)測(cè)控制法。

2.2 自適應(yīng)控制法

采用自適應(yīng)法進(jìn)行研究的對(duì)象通常具備不確定性系統(tǒng)，自適應(yīng)控制系統(tǒng)面對(duì)客觀上各種不確定性時(shí)，可在運(yùn)行過(guò)程中通過(guò)對(duì)性能參數(shù)及輸入輸出狀態(tài)進(jìn)行不斷測(cè)量，逐漸了解并掌握對(duì)象，然后按照一定的設(shè)計(jì)方法，并根據(jù)得到的信息做出施工控制決策，進(jìn)而對(duì)控制器的參數(shù)、結(jié)果或控制作用進(jìn)行更新，以便使得控制效果達(dá)到最佳狀態(tài)。

2.3 線(xiàn)形回歸分析法

此種方法主要通過(guò)對(duì)橋梁懸臂長(zhǎng)度、重要，以及懸臂箱梁撓度進(jìn)行一元或二元線(xiàn)形回歸處理，進(jìn)而總結(jié)并建立出撓度線(xiàn)形回歸數(shù)學(xué)模型。此模型可運(yùn)用在待施工梁段撓度的預(yù)測(cè)及箱梁撓度變形規(guī)律的分析中，然而它難以有效修正因施工及溫度引起的誤差，同時(shí)還需具備較多富有規(guī)律的數(shù)據(jù)，因而當(dāng)梁段數(shù)不是很多時(shí)，難以有效保證得到的回歸曲線(xiàn)的精確度。

3 基于施工控制的影響橋梁施工的因素

(1)結(jié)構(gòu)參數(shù)為橋梁施工中一項(xiàng)重要的考慮因素，幾乎所有施工過(guò)程中均存在截面尺寸誤差，施工結(jié)束的驗(yàn)收過(guò)程中允許范圍內(nèi)的誤差，由于存在這些結(jié)構(gòu)參數(shù)誤差，從而使得橋梁的結(jié)構(gòu)受到破壞，發(fā)生形變;(2)溫度變化同樣影響著橋梁結(jié)構(gòu)的變形，其中，溫差驟變、日照溫差與季節(jié)溫差等均為溫度變化，由于在橋梁實(shí)際施工過(guò)程中難以對(duì)實(shí)際溫度變化情況進(jìn)行充分預(yù)測(cè)，因而給施工控制帶來(lái)了一定的難度;(3)橋梁施工工藝在一定程度上決定著施工目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)與否，因此，采用的施工工藝必須充分滿(mǎn)足施工控制要求，并且需要對(duì)實(shí)際條件與理想之間的差異而產(chǎn)生的誤差進(jìn)行那個(gè)全面考慮，做好施工工藝的控制工作;其四，在橋梁施工控制中，需對(duì)實(shí)際材料容重同理想設(shè)計(jì)之間的差異進(jìn)行充分考慮，尤其是引起結(jié)構(gòu)變形主要原因的混凝土材料，由于鋼筋含量與集料的不同將會(huì)對(duì)材料容重造成影響，因此在施工中，需對(duì)各項(xiàng)施工原材料進(jìn)行抽樣檢測(cè)，只有檢測(cè)合格后方可進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)。

4 橋梁施工控制的結(jié)構(gòu)計(jì)算方法探究

4.1 前進(jìn)分析法

為將成橋后橋梁結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)計(jì)算出來(lái)，就必須根據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)際配筋情況及既定的施工方案，逐個(gè)階段計(jì)算，才可將成橋結(jié)構(gòu)的形變及受力情況計(jì)算出來(lái)。這種計(jì)算方法具有以下特點(diǎn):在施工不斷推進(jìn)的影響下，橋梁邊界約束、結(jié)構(gòu)與荷載形式不斷發(fā)生改變，同時(shí)前期結(jié)構(gòu)又何在發(fā)生徐變，因此，本次施工結(jié)構(gòu)的分析基礎(chǔ)即為前一階段的結(jié)構(gòu)狀態(tài)。而此種根據(jù)施工的前后階段順序開(kāi)展的結(jié)構(gòu)分析法即為前進(jìn)分析法。這種分析方法能將橋梁結(jié)構(gòu)實(shí)際施工歷程進(jìn)行很好的模擬。

(1)對(duì)中跨、邊跨的大小，橋墩的高度、橋面線(xiàn)形、材料信息、混凝土徐變信息、體系轉(zhuǎn)換信息等結(jié)構(gòu)初始狀態(tài)進(jìn)行確定;(2)完成橋墩及0 號(hào)塊等的澆筑后，依次在每個(gè)橋墩上對(duì)各塊件進(jìn)行對(duì)稱(chēng)澆筑，指導(dǎo)完成懸臂澆筑，拆除掛籃。將上階段結(jié)束且結(jié)構(gòu)變形后的幾何形狀作為基礎(chǔ)，對(duì)每一次澆筑時(shí)橋梁結(jié)構(gòu)的內(nèi)力與變形進(jìn)行計(jì)算;(3)開(kāi)展中跨合攏、次邊跨合御等操作，并對(duì)這幾個(gè)主要階段結(jié)構(gòu)的內(nèi)力及變形展開(kāi)計(jì)算;(4)鋪裝橋面時(shí)，對(duì)二期恒載作用下結(jié)構(gòu)的內(nèi)力與變形進(jìn)行計(jì)算。

4.2 倒退分析法

在橋梁實(shí)際施工中，線(xiàn)形與強(qiáng)度兩方面的控制同等主要，一旦出現(xiàn)線(xiàn)形誤差，那么就會(huì)使得橋梁結(jié)構(gòu)合攏出現(xiàn)困難，進(jìn)而對(duì)建成后，橋梁的受力狀態(tài)、運(yùn)營(yíng)質(zhì)量及視覺(jué)效果等造成影響。在施工過(guò)程中，為確保完工后橋梁結(jié)構(gòu)達(dá)到設(shè)計(jì)的線(xiàn)形狀態(tài)，常采用設(shè)置預(yù)拱度的方法。然而對(duì)于分階段施工的連續(xù)梁橋，則要求將各施工階段結(jié)構(gòu)物預(yù)拋點(diǎn)給出，而采用前景分析法是難以解決這一問(wèn)題的。但是，通過(guò)運(yùn)用倒退分析法則可將這個(gè)問(wèn)題進(jìn)行有效解決。倒退分析法的思想為:假設(shè)t 時(shí)候結(jié)構(gòu)內(nèi)力的分析滿(mǎn)足同一時(shí)候前進(jìn)分析的結(jié)果，軸線(xiàn)同時(shí)也滿(mǎn)足設(shè)計(jì)線(xiàn)形的要求。在這一初始狀態(tài)下，根據(jù)前進(jìn)分析逆過(guò)程將結(jié)構(gòu)倒拆，并對(duì)每拆除一個(gè)施工節(jié)段剩余結(jié)構(gòu)受到的影響進(jìn)行分析，在一個(gè)階段內(nèi)，通過(guò)分析得到的內(nèi)力狀態(tài)及結(jié)構(gòu)位移，便即為此階段橋梁結(jié)構(gòu)理想的施工狀態(tài)。

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［2］黃宗元.基于施工控制的橋梁施工技術(shù)研究［J］.工程技術(shù)，2012，9(18):165.

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