大跨徑橋梁施工控制不確定因素分析

方芳 鄭大偉

摘 要：隨著社會經(jīng)濟的高速發(fā)展，各種大型工程應(yīng)運而生，大跨度橋梁工程在當今交通運輸過程中的作用日益提升。然而，由于大跨度橋梁不論是結(jié)構(gòu)還是施工難度都較為復(fù)雜，對于工程質(zhì)量與安全要求度更高但卻受到諸多不確定因素的影響。文章就此加以分析，并對其施工質(zhì)量與安全提出個人的建議。

關(guān)鍵詞：大跨徑橋梁；不確定因素；控制方法

1 影響施工控制的因素

橋梁施工質(zhì)量與安全不僅關(guān)系到橋梁工程自身的使用壽命，更關(guān)系到人們生命安全，加強對施工過程中的控制是必不可少的環(huán)節(jié)。尤其是對于預(yù)應(yīng)力砼橋梁，因其施工材料具有不穩(wěn)定性，受使用環(huán)境中的溫度與濕度等氣候因素影響較大，同時還受到施工技術(shù)與方法的影響但其影響度存在一定差異，以下重點圍繞溫度效應(yīng)以及混凝土徐變加以分析。

1.1 溫度效應(yīng)分析

溫度應(yīng)力分為兩種：一種是在結(jié)構(gòu)物內(nèi)部某一構(gòu)件單元中，因纖維間的溫度不同，所產(chǎn)生的應(yīng)變差受到纖維間的相互約束而引起的應(yīng)力，稱其為溫度自約束應(yīng)力或溫度自應(yīng)力；另一種是結(jié)構(gòu)或體系內(nèi)部各構(gòu)件，因內(nèi)部構(gòu)件溫度之間的差異而導(dǎo)致不同程度上的變形并在結(jié)構(gòu)外支承約束所產(chǎn)生的次內(nèi)力的相應(yīng)應(yīng)力也即溫度次約束力，其顯著的特點為非線性和時間性。而溫度分布指的是，混凝土結(jié)構(gòu)在單位時間內(nèi)內(nèi)部結(jié)構(gòu)與其表面之間的溫度情況。一般情況下，因內(nèi)外部熱傳導(dǎo)性能的差異，外部熱傳導(dǎo)速度要明顯快于內(nèi)部熱傳導(dǎo)，導(dǎo)致混凝土內(nèi)部受到的熱傳導(dǎo)之間的差異較大，進而形成了非線性的溫度分布狀態(tài)。而影響混凝土溫度差異的外部因素主要在于大氣溫度的變化。例如，太陽光照的強度與變化、晝夜溫差的變化、風雪雨等天氣變化等；內(nèi)部因素主要有構(gòu)件的結(jié)構(gòu)與形狀、混凝土內(nèi)部的物理性質(zhì)等。

（1）溫度載荷。不論是在施工階段還是竣工的使用過程中，橋梁工程中的混凝土都會受到環(huán)境中的溫度影響導(dǎo)致其內(nèi)部存在一定的差異。根據(jù)現(xiàn)有理論以及實踐，混凝土結(jié)構(gòu)橋梁承受的溫度荷載有以下三類：其一，因光照而導(dǎo)致的溫度荷載；其二，因溫度驟變而引起的溫度荷載；其三，因溫度常年變化而造成的溫度載荷。而引起溫度載荷的主要原因就是風速以及溫度的變化，第一類載荷主要是由于太陽光照而造成的，對于混凝土的結(jié)構(gòu)均構(gòu)成嚴重影響。因此，為確保工程質(zhì)量與安全，在橋梁的設(shè)計與施工階段應(yīng)重視溫度荷載的不良影響。

（2）溫度載荷分析。溫度載荷的變化受到氣候和天氣的影響，當前對于天氣變化的監(jiān)測技術(shù)已經(jīng)較為完善，能夠為橋梁施工提供可靠的數(shù)據(jù)進而設(shè)定施工方案。根據(jù)所提供的數(shù)據(jù)以及現(xiàn)有施工案例總結(jié)出的規(guī)律，對于溫度荷載可以通過函數(shù)公式加以估算，但要想精準的解除這個函數(shù)中的值，還有一定困難。因此，很多時候我們做的都是分析工作，也就是依據(jù)一些算法來定向的分析建筑物的溫度載荷狀況。但函數(shù)求解的過程中，可以利用熱傳導(dǎo)方程。

根據(jù)實踐經(jīng)驗得知，通過模擬技術(shù)能夠?qū)?fù)雜的問題簡單化處理，而且能夠提前預(yù)知存在的誤差并將之控制在可允許的數(shù)值之內(nèi)。例如，假設(shè)橋梁結(jié)構(gòu)為混凝土橋，設(shè)定橋梁所處的穩(wěn)定狀態(tài)相同，將差異忽略不計，在光照的影響會導(dǎo)致其橫截面上的熱傳遞程序垂直分布而且因水平方向的熱傳導(dǎo)速度相對較慢，可以作為零而加以處理。

1.2 凝土徐變收縮分析

所謂徐變即混凝土在受到荷載力的影響下，隨著時間的推移其內(nèi)部結(jié)構(gòu)會緩慢的出現(xiàn)的一種變形。收縮則指的是，混凝土在未受到荷載力的前提下而出現(xiàn)的一種緩慢變形。徐變與收縮均是混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)的一種緩慢變化，僅影響的因素不同而已而且均會影響到混凝土結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。在實際混凝土結(jié)構(gòu)中，徐變、收縮與溫度應(yīng)變是混雜在一起的。從實測的應(yīng)變中，應(yīng)扣除溫度應(yīng)變和收縮應(yīng)變，才能得到徐變應(yīng)變。在分析計算中溫度應(yīng)力與溫度應(yīng)變往往單獨考慮。而徐變與收縮則可在一起考慮。此外，混凝土發(fā)生收縮和徐變而對橋梁質(zhì)量與安全產(chǎn)生的影響主要有以下幾個方面：

其一，在采用預(yù)應(yīng)力混凝土和鋼筋混凝土的橋梁工程中，混凝土的內(nèi)力會隨著時間的變化、混凝土的徐變、混凝土配筋約束力的不同而重新分布，對于橋梁結(jié)構(gòu)的產(chǎn)生一定的影響。

其二，對于預(yù)制混凝土以及鋼梁與就地澆筑混凝土的結(jié)合梁而言，因其內(nèi)部的徐變與收縮的變化而導(dǎo)致內(nèi)力的重新分布，進而引發(fā)橋梁結(jié)構(gòu)不同程度上的變形。

其三，分階段施工的混凝土超靜定結(jié)構(gòu)，如連續(xù)梁、剛架、斜拉橋、拱橋等，在施工過程中發(fā)生體系轉(zhuǎn)換時，從前期結(jié)構(gòu)繼承下來的應(yīng)力狀態(tài)所產(chǎn)生的徐變受到后期結(jié)構(gòu)的約束，從而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)內(nèi)力與支點反力的重分布。

其四，外形的沉降或變化而產(chǎn)生的約束內(nèi)力也會隨著因混凝土的徐變的發(fā)生而發(fā)生，并在其內(nèi)部逐步釋放。

其五，因徐變作用會導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)附加撓度。

2 大跨徑橋梁施工控制方法

2.1 穩(wěn)定控制

對于橋梁工程而言，其質(zhì)量與安全的關(guān)鍵在于科學合理且穩(wěn)定的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。同時，為確保結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性還需要先進的監(jiān)控技術(shù)，但受限于我國當前的科技水平還沒有可靠的技術(shù)對其加以檢測，尤其對于結(jié)構(gòu)復(fù)雜且跨度較大的橋梁工程，在受動荷載影響，并沒有相應(yīng)的快速反應(yīng)系統(tǒng)，因此在施工過程中對于橋梁的施工安全很難進行保證。因此，建立一套穩(wěn)定的監(jiān)控系統(tǒng)迫在眉睫。對于橋梁來說，穩(wěn)定安全系數(shù)是衡量結(jié)構(gòu)安全的重要指標，但目前在我國還在該方面還沒有明確的列表，對此，相關(guān)工作人員應(yīng)該對其進行完善。

2.2 幾何控制

對于大跨徑橋梁的幾何控制，其最終目的在于確保橋梁施工質(zhì)量符合設(shè)計需求，達到預(yù)計的幾何狀態(tài)。此外，因技術(shù)因素、橋梁規(guī)模、使用環(huán)境等因素的影響，實際狀態(tài)與設(shè)計狀態(tài)之間必然存在差異，而差異范圍目前還沒有形成標準，需根據(jù)工程的實際情況而定。

2.3 安全控制

想要對橋梁進行控制，以確保橋梁的質(zhì)量，首先要保證施工的安全。其實對于橋梁的安全控制就是對多種控制的總體體現(xiàn)，如果能夠?qū)蛄褐械亩喾N不確定因素進行控制，那么自然也就是實現(xiàn)了橋梁的安全控制。另外，不同的橋梁因內(nèi)部結(jié)構(gòu)、使用環(huán)境、用途等情況均存在一定從差異，影響其施工質(zhì)量與安全的因素也不盡相同。因此，對于施工安全以及工程安全的管理措施也要因地制宜。

參考文獻

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