線形控制技術(shù)在大跨度懸灌連續(xù)梁施工中的應(yīng)用

摘要：隨著我國交通網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，大跨度懸灌連續(xù)梁的施工越來越多，在交通網(wǎng)絡(luò)中作用也越來越明顯，但在施工中也發(fā)現(xiàn)了一些問題。線形控制能有效提升橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，對前期的技術(shù)設(shè)計和后期的工程施工具有重要意義。文章對線形控制技術(shù)在大跨度懸灌連續(xù)梁施工中的應(yīng)用進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：線形控制技術(shù)；大跨度懸灌連續(xù)梁；橋梁施工；交通網(wǎng)絡(luò)；橋梁結(jié)構(gòu) 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：U215 文章編號：1009-2374（2015）16-0104-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.16.050

結(jié)構(gòu)受力是否合理、線形是否平順是衡量橋梁是否穩(wěn)定的標(biāo)準(zhǔn)，也是線形控制的主要對象。在大跨度懸灌連續(xù)梁施工進(jìn)行線形控制，不僅能確保施工中成橋狀態(tài)符合設(shè)計要求，還能降低運(yùn)營中病害的出現(xiàn)幾率，以便經(jīng)濟(jì)合理、安全可靠，這既是江西某大跨度懸灌連續(xù)梁線形控制的目標(biāo)，也是本文論述的要點(diǎn)所在。

1 線形控制技術(shù)在大跨度懸灌連續(xù)梁施工中的應(yīng)用

1.1 線形控制的目的與原則

大跨度懸灌連續(xù)梁是一種復(fù)雜的超靜定結(jié)構(gòu)，在施工的過程中會經(jīng)歷多次體系轉(zhuǎn)換，結(jié)構(gòu)單元的荷載、數(shù)量也會發(fā)生相應(yīng)的變化。線形控制的目的是提升施工的穩(wěn)定性，保證工程質(zhì)量。影響施工穩(wěn)定性的因素有應(yīng)力變化、溫度差異等，降低甚至消減不利因素的影響是線形控制的關(guān)鍵。隨著線形控制手段和技術(shù)的成熟，線形控制逐漸形成了一套科學(xué)、合理的系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對施工過程中結(jié)構(gòu)的變形以及內(nèi)力、應(yīng)力等情況實(shí)時監(jiān)控和管理，對具體的施工提供了重要的參考意見，使得橋梁的結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)、成橋線形符合設(shè)計要求。線形控制原則如下：（1）懸臂段合攏相對高差控制在20mn以內(nèi)；（2）橋面預(yù)拱度應(yīng)滿足設(shè)計混凝土徐變年限內(nèi)的徐變變形要求以及1/2活載、二期恒載作用；（3）以截面的應(yīng)力和內(nèi)力為主要控制對象；（4）橋面線形調(diào)整引起的橋面墊層厚度的絕對值要符合設(shè)計要求。

1.2 線形控制方法

1.2.1 施工過程模擬分析。實(shí)施模擬分析的首要任務(wù)是根據(jù)工程的實(shí)際情況建立理論模型，然后把各施工階段的徐變、預(yù)施力、荷載、收縮等信息輸入，在對結(jié)構(gòu)各階段的內(nèi)力和撓度進(jìn)行計算時可把兩邊跨端視為鏈桿支承，三個墩底視為固結(jié)，各主梁離散成單梁單元，先進(jìn)行前進(jìn)分析計算，再進(jìn)行倒退分析計算，這是橋梁線形控制的理論基礎(chǔ)。江西省某大橋的模擬分析運(yùn)用了大型空間有限元軟件進(jìn)行施工仿真計算，在施工監(jiān)控中發(fā)揮了巨大的作用。

1.2.2 參數(shù)調(diào)整理論。理論期望值是設(shè)計參數(shù)調(diào)整的依據(jù)，理論期望值由仿真數(shù)值模型產(chǎn)生，是施工中結(jié)構(gòu)線形或內(nèi)力的實(shí)測值修正后的結(jié)果，可通過不斷調(diào)整施工中內(nèi)力和撓度，來降低理論期望值與實(shí)測值之間的偏差，以便同時控制撓度和內(nèi)力，確保施工的穩(wěn)定性?；疑A(yù)測值由誤差估計值和理論值相加所得，誤差估計值可根據(jù)誤差序列的函數(shù)模型進(jìn)行計算，把實(shí)測值帶入到誤差函數(shù)中求出誤差估計值，然后根據(jù)各控制點(diǎn)的標(biāo)高理論計算值對灰色預(yù)測進(jìn)行控制。在連續(xù)剛構(gòu)橋懸臂施工中，線形誤差一旦形成就很難糾正，所以應(yīng)在施工中嚴(yán)格控制線形誤差。

1.3 線形控制的主要內(nèi)容

1.3.1 高程線形控制。人工網(wǎng)絡(luò)神經(jīng)（BP網(wǎng)絡(luò)）法、自適應(yīng)控制法、卡爾曼濾波法等是高程線形控制的主要方法。由于更容易理解和掌握，自適應(yīng)控制法在我國的應(yīng)用較為普及，也是該工程采用的控制方法?，F(xiàn)具體介紹如下：

第一，箱梁理論標(biāo)高的計算。預(yù)拱度線形、目標(biāo)線形、箱梁線形的設(shè)計是線形控制的前期工作，只有確定箱梁三條理論曲線后才可運(yùn)用預(yù)拱度曲線來計算出箱梁立模標(biāo)高：

Hi立模=Hi設(shè)計+fi1/2靜活載+fi后期徐變+Fi竣工

式中：Hi設(shè)計由設(shè)計方提供，為第i階段的設(shè)計標(biāo)高；fi后期徐變可通過結(jié)構(gòu)計算求得，為橋梁竣工后由于混凝土后期徐變引起的變形；Hi立模為第i階段的立模標(biāo)高；fi1/2靜活載為橋梁承受1/2靜活載所引起的變形；Fi竣工由施工操作產(chǎn)生，某點(diǎn)從立模之后就產(chǎn)生結(jié)構(gòu)變形，直至施工結(jié)束，這種變形才會停止。

準(zhǔn)確放樣立模標(biāo)高是標(biāo)高控制的前提條件，如果理論模型與實(shí)際相吻合，那么在節(jié)段施工時，控制目的就很容易實(shí)現(xiàn)。不過如果理論模型與實(shí)際不相吻合，可對理論模型進(jìn)行修正，對計算參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，重新評估實(shí)際的變形規(guī)律，通過調(diào)整立模標(biāo)高來消除理論和實(shí)際的偏差，實(shí)現(xiàn)對橋梁的有效控制。

第二，箱梁理論撓度測試方法。在本次施工中，為了滿足了線形控制的各項要求，抓住了線形控制的關(guān)鍵階段，對每個箱梁懸臂澆筑階段進(jìn)行四次量測，這是充分考慮以往施工經(jīng)驗(yàn)的結(jié)果：（1）節(jié)段混凝土澆筑完；（2）張拉預(yù)應(yīng)力筋后；（3）張拉預(yù)應(yīng)力筋前；（4）掛籃移動后。

第三，箱梁預(yù)測標(biāo)高、參數(shù)識別和實(shí)測數(shù)據(jù)處理。箱梁預(yù)測標(biāo)高、參數(shù)識別和實(shí)測數(shù)據(jù)處理三者相互關(guān)聯(lián)，是線形控制的三個階段，三階段測量的位置和內(nèi)容如圖1所示。進(jìn)行參數(shù)識別的目的是消除理論值和實(shí)測值的偏差，是設(shè)計參數(shù)經(jīng)控制計算模型分析的結(jié)果，有利于準(zhǔn)確把握施工中的結(jié)構(gòu)內(nèi)力、變形值。進(jìn)行預(yù)測標(biāo)高的目的是提升參數(shù)識別時分析實(shí)測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性，其基于參數(shù)識別，對于溫度影響，解決方法是撓度變形與溫度對比量測。進(jìn)行實(shí)測數(shù)據(jù)處理的目的是對疑問數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)查、復(fù)測，以保證數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、可靠。

第四，溫度變化對高程線形的影響。在施工的過程中，溫度是在不斷變化的，且無規(guī)律，而溫度變化又會影響到實(shí)測數(shù)據(jù)，所以說要精確計算溫度變化的影響幾乎是不可能的。不過，為了盡量降低溫度變化對高程線形的影響，還是要加強(qiáng)溫度變化的研究，盡量選擇溫度穩(wěn)定、影響較小的時間段進(jìn)行箱梁施工，確保筑模標(biāo)高的準(zhǔn)確定、穩(wěn)定性。

1.3.2 應(yīng)力控制。實(shí)施應(yīng)力控制的第一步是根據(jù)結(jié)構(gòu)分析確定應(yīng)力監(jiān)控的對象，然后對現(xiàn)場實(shí)測值和理論計算值進(jìn)行分析和比較，并根據(jù)二者偏差采取相應(yīng)的處置措施，建立安全預(yù)警處理機(jī)制，通過不斷調(diào)整計算模型，確保關(guān)鍵截面的結(jié)構(gòu)安全，以達(dá)到應(yīng)力控制的

目的。

2 結(jié)論

2.1 對大跨度懸灌連續(xù)梁施工進(jìn)行線形控制的必要性

在實(shí)際的施工中，設(shè)計的預(yù)拱度一般不會符合實(shí)際施工需要，而線形控制能對前期的工程設(shè)計的修正提供參考意見，更重要的是能對具體的施工進(jìn)行指導(dǎo)，使施工人員和工程設(shè)計人員能深刻認(rèn)識到大跨度懸灌連續(xù)梁的受力及變形特點(diǎn)。線形控制不僅能及時解決施工中出現(xiàn)的問題，還能把潛在不利因素的影響降到最低，使的檢測、分析、控制體系化，對提升大跨度懸灌連續(xù)梁的設(shè)計水平、施工水平以及施工的穩(wěn)定性具有較高的應(yīng)用價值。

2.2 線形控制技術(shù)有待更深一步研究和完善

除了積極借鑒、學(xué)習(xí)國外的線形控制技術(shù)外，還應(yīng)加強(qiáng)線形控制分析軟件的研發(fā)，提升線形控制的科學(xué)性、專業(yè)性，這既是提升檢測準(zhǔn)確性的要求，也是降低工作量，減少人工成本支出的實(shí)際需要。此外，對溫度因素的研究較少，還無法從根本上降低溫度對箱梁撓度的影響，相關(guān)技術(shù)亟待完善。

2.3 線形控制工作應(yīng)向橋梁運(yùn)營階段延伸

除了在施工過程中進(jìn)行控制外，還應(yīng)把線形控制工作延伸到橋梁運(yùn)營階段，不僅能有效提升工程的使用壽命，還能促進(jìn)線形控制技術(shù)和手段的完善。此外，在橋梁運(yùn)營期間監(jiān)測內(nèi)力和撓度，能對病害和隱患問題進(jìn)行及時預(yù)報，降低病害對橋梁的影響。

參考文獻(xiàn)

[1] 呂聰.客運(yùn)專線大跨度懸灌連續(xù)梁施工線形控制技術(shù)[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2013，（2）.

[2] 曹偉，吳勇，彭曉濤，等.大跨度混凝土連續(xù)梁橋施工線形控制技術(shù)[J].山西建筑，2013，39（8）.

作者簡介：朱光宇（1981-），男，山東兗州人，中鐵十四局集團(tuán)第五工程有限公司工程師，研究方向：工程施工。

（責(zé)任編輯：陳 倩）