高速鐵路預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋施工控制與分析

袁書強

摘 要：隨著市場經(jīng)濟的發(fā)展，我國在交通運輸方面取得了很大的成就，尤其是高速鐵路的建設(shè)與發(fā)展，能有效提高交通運輸質(zhì)量和效率。但高速鐵路的施工要求比較高，給高速鐵路的建設(shè)工作帶來了很大的難度。對此，筆者對高速鐵路預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋施工控制進行了分析，提出了有效的施工控制方法，以保障高速鐵路的施工質(zhì)量，從而實現(xiàn)其綜合效益。

關(guān)鍵詞：高速鐵路；連續(xù)梁橋；施工控制

1 引言

近些年來，我國經(jīng)濟發(fā)展較快，人們的生活水平得到了快速提高，對交通運輸行業(yè)有了更高的要求，應(yīng)保障快速、安全、舒適等多方面需求。高速鐵路的實現(xiàn)，具備快速平穩(wěn)、安全高效等特點，能滿足人們的多元化需求。但高速鐵路的建設(shè)常常需要進行大跨度施工，其施工難度比較大，而應(yīng)用預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋施工技術(shù)能有效解決這一問題，對我國高速鐵路事業(yè)的發(fā)展有重要的意義。

2 高速鐵路預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋施工發(fā)展現(xiàn)狀及施工難點

自上世紀50年代開始，我國學者不斷加大了橋梁工程中結(jié)構(gòu)變形、內(nèi)力調(diào)控等方面的研究力度，推動了我國橋梁建設(shè)水平的提高，并在斜拉橋、懸索橋等項目中取得了很大的成就。直至上世紀90年代，我國開始對橋梁施工控制工作進行了研究，并將其應(yīng)用在鐵路預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋建設(shè)中，使得施工控制效果得到了大幅度提高。但與歐美發(fā)達國家相比還存在不小的差距，尤其是在監(jiān)控檢測方面，還存在很多的施工隱患。在這種情況下，給高速鐵路預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋施工帶來了很大的難度，還需要加大技術(shù)研究力度，以保障施工質(zhì)量。

其具備以下幾個難點：一是，高速鐵路對平穩(wěn)性有很高的要求，由于連續(xù)梁橋的施工跨度比較大，容易增加施工參數(shù)誤差，并給施工測量、監(jiān)控等帶來了難度，使得連續(xù)梁橋的施工質(zhì)量受到了影響。二是，溫度是影響混凝土質(zhì)量的主要因素之一，當溫差變化較大時，會影響混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，容易出現(xiàn)開裂、形變等問題。在進行高速鐵路預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋施工時，其橋?qū)挶容^窄，在溫差影響下會產(chǎn)生橫向梯度，對施工質(zhì)量會造成影響。三是，掛籃施工是連續(xù)梁橋施工中的重要內(nèi)容，但受掛籃變形等因素的影響，會影響橋梁的整體線型，使得橋梁的質(zhì)量受到了影響（如圖1）。

3 高速鐵路預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋施工控制方法

3.1 預(yù)測控制法

預(yù)測控制法是高速鐵路預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋施工的常用控制方法之一，主要應(yīng)用在橋梁懸臂澆筑階段。但在澆筑施工中存在很多的不確定因素，容易出現(xiàn)施工誤差，一旦出現(xiàn)這種情況時，只能利用預(yù)應(yīng)力鋼束進行事后調(diào)整，或在下一橋梁分段建筑施工中調(diào)整立模標高。預(yù)應(yīng)力鋼束的調(diào)整效果有限，一般可對立模標高進行預(yù)測，以實現(xiàn)控制效果。因此，在采用預(yù)測控制法時，需要對影響橋梁結(jié)構(gòu)的因素進行全面分析，并對每一個施工分段進行預(yù)測，可不斷調(diào)整施工誤差，促使其接近實際施工結(jié)果，以保障施工質(zhì)量。另外，這種方法具有適用性和針對性的特點，既可適用在所有橋梁施工中，又針對已建成橋梁，且調(diào)整難度大的工程[1]。

3.2 事后調(diào)整控制法

在高速鐵路預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋施工中，經(jīng)常會受到各種因素的影響，使得實際結(jié)構(gòu)與設(shè)計內(nèi)容存在一定偏差。在這種情況下，一般可采用事后調(diào)整控制法，確保最終施工結(jié)構(gòu)滿足設(shè)計要求。以斜拉橋施工控制為例，需要根據(jù)實際施工情況來采取相應(yīng)的措施。一是，當每個施工階段結(jié)束后，若發(fā)現(xiàn)已成結(jié)構(gòu)與設(shè)計內(nèi)容不符時，需要對斜拉索力進行調(diào)整，并在此基礎(chǔ)上繼續(xù)施工。這種控制方法流程繁瑣、過程麻煩，且斜拉索力不易控制，對調(diào)整結(jié)果會產(chǎn)生一定的影響。二是，當橋梁結(jié)構(gòu)施工完畢后，需要對結(jié)構(gòu)的實際情況進行檢測，判斷實際施工情況與設(shè)計要求之間的差異性。若存在偏差時，可對斜拉索力進行一次性的調(diào)整，這種方法在實施階段存在較大的難度，需要對橋梁的結(jié)構(gòu)內(nèi)力進行調(diào)查與分析，一旦調(diào)查結(jié)果存在偏差時，容易出現(xiàn)安全事故。因此，事后調(diào)整控制法存在很多的不確定因素，難以保障施工控制效果。

3.3 自適應(yīng)控制法

高速鐵路預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋施工，經(jīng)常需要進行大跨度施工，在這種情況下，可采用自適應(yīng)控制法來控制施工質(zhì)量。當進行施工控制時，實際施工參數(shù)與控制系統(tǒng)存在誤差時，系統(tǒng)的輸出結(jié)果會存在一定的偏差，與設(shè)計要求不相符。但該控制系統(tǒng)具有自我修正的特點，當擾動特性發(fā)生變化時，系統(tǒng)會進行識別與分析，并自行調(diào)整參數(shù)，以保障輸出結(jié)果與設(shè)計要求相符，從而不斷提高施工控制質(zhì)量。

3.4 分析控制法

（1）正裝分析法。在高速鐵路預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋施工中，利用正裝分析法，需要對橋梁的實際施工順序進行分析，以獲得結(jié)構(gòu)的受力、形變等數(shù)據(jù)。采用這種控制方法，可對各個施工階段的數(shù)據(jù)信息進行計算，包括受力信息、位移數(shù)據(jù)等。既可以指導技術(shù)人員進行橋梁設(shè)計與施工，又可以為施工控制提供數(shù)據(jù)保障。同時，該方法的靈活性比較好，可對預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的非線性問題以及混凝土徐變等因素進行考慮、分析，可保障施工控制的全面性。因此，將其應(yīng)用在高速鐵路等大跨度連續(xù)梁橋施工中，能夠獲得良好的控制效果。但正裝分析法也存在一定的不足之處，所構(gòu)建的應(yīng)力計算模型、撓度計算模型等，都需要以設(shè)計標高為依據(jù)。在實際施工階段，橋梁實際結(jié)構(gòu)并不以設(shè)計標高為主，而是要按照施工立模標高進行施工，導致計算結(jié)果與設(shè)計結(jié)果存在一定的偏差[2]。

（2）倒裝分析法。在實際施工中，需要重點控制橋梁的線形結(jié)構(gòu)和強度，當存在線形誤差時，會影響橋梁結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和美觀性。因此，一般可采用預(yù)拱度等措施來達到線形要求。在進行連續(xù)梁分段懸臂澆筑施工時，需要對各個施工控制階段的標高進行數(shù)據(jù)收集，可為后續(xù)的線形控制提供便利。應(yīng)先假設(shè)t=t0，當內(nèi)力分布滿足t0時，可利用正裝計算法來獲得實際結(jié)果。在這種情況下，需要將結(jié)構(gòu)正裝分析進行逆向倒拆，分析每次拆除工作對剩余結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的影響，從而獲得結(jié)構(gòu)內(nèi)力、位移等實際結(jié)果。倒裝分析法也存在很多的不足，一些大跨度連續(xù)梁橋的非線性特點比較明顯，利用倒裝分析法反而會影響實際結(jié)果。另外，在混凝土徐變、伸縮等數(shù)值計算上，無法通過倒裝分析法進行計算，難以考慮到時差效應(yīng)等方面的問題。

4 結(jié)束語

近些年來，我國高速鐵路事業(yè)得到了快速發(fā)展，保障預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋施工質(zhì)量具有十分重要的意義。因此，要求相關(guān)人員加大施工控制方法的研究力度，不斷進行改進與完善，從而推動我國高速鐵路事業(yè)快速發(fā)展。

參考文獻：

[1] 萬德林.大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋施工關(guān)鍵技術(shù)研究[D].石家莊鐵道大學，2016.

[2] 廖嘉.高速鐵路鋼管混凝土拱預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋施工控制研究[D].中南大學，2012.