分析斜拉橋主梁施工監(jiān)理控制要點(diǎn)

易璋

摘要：針對(duì)目前在交通運(yùn)輸領(lǐng)域達(dá)到快速發(fā)展和廣泛應(yīng)用的斜拉橋，首先介紹幾種常用的斜拉橋主梁施工監(jiān)理控制方法，然后闡述斜拉橋主梁施工監(jiān)理控制基本原則，最后提出斜拉橋主梁施工監(jiān)理控制過程中需要注意的要點(diǎn)，旨在為實(shí)際的施工監(jiān)理控制工作提供參考借鑒，保證斜拉橋施工質(zhì)量，達(dá)到預(yù)期的效果。

【關(guān)鍵詞】斜拉橋；主梁；施工監(jiān)理控制

斜拉橋上部結(jié)構(gòu)主要由主梁、斜拉索與主塔三部分組成，在相同跨越能力條件下，其構(gòu)造明顯簡單于普通梁式橋，整體線路纖秀、優(yōu)美。此外，當(dāng)跨徑不超過300-1000m時(shí)，其經(jīng)濟(jì)性還遠(yuǎn)好于懸索橋。因此，斜拉橋在很短的時(shí)間里就得到了廣泛應(yīng)用。而為了保證斜拉橋施工效果，需要在施工中高度重視和認(rèn)真做好監(jiān)理控制，明確控制要點(diǎn)，并據(jù)此制定有針對(duì)性的控制方案。

1.斜拉橋主梁施工監(jiān)理控制常用方法

1.1事后控制

對(duì)于事后控制，是一種典型的補(bǔ)救措施?？刂七^程中，一般是在產(chǎn)生問題后，采取有效措施進(jìn)行處理。該方法主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：其一，當(dāng)主梁所有節(jié)段都已拼裝后，其線形和內(nèi)力的實(shí)際分布情況無法滿足設(shè)計(jì)要求，對(duì)此采取對(duì)索力進(jìn)行調(diào)整的措施來補(bǔ)救，以此循環(huán)漸進(jìn)，到完成合攏為止；其二，在主梁完成合攏以后，對(duì)結(jié)構(gòu)予以全面檢查，如果發(fā)現(xiàn)無法達(dá)到設(shè)計(jì)要求，則通過全橋調(diào)索來糾偏，保證橋梁結(jié)構(gòu)可以達(dá)到設(shè)計(jì)要求。該方法存在一定缺陷，即控制過程中很難準(zhǔn)確把握內(nèi)力實(shí)際分布情況，容易產(chǎn)生安全問題和事故，導(dǎo)致主梁的線形無法達(dá)到預(yù)期。

1.2預(yù)測控制

從時(shí)間節(jié)點(diǎn)角度講，該方法和事后控制完全相反，是在節(jié)段拼裝以前對(duì)影響結(jié)構(gòu)所有參數(shù)與預(yù)期目標(biāo)實(shí)施預(yù)測，目的在于保證施工按照預(yù)期目標(biāo)不斷進(jìn)行，到完成最后一個(gè)節(jié)段的施工。該方法將現(xiàn)代控制理論作為基礎(chǔ)，是最適合斜拉橋結(jié)構(gòu)體系的施工監(jiān)理控制方式。該方法在實(shí)際工作中主要體現(xiàn)在灰色理論及卡爾曼濾波法等多種方法當(dāng)中。

1.3自適應(yīng)控制

該方法是指實(shí)際情況和設(shè)計(jì)要求不相符，在控制時(shí)實(shí)際結(jié)果無法滿足要求，伴隨控制系統(tǒng)不斷運(yùn)行，采用系統(tǒng)對(duì)參數(shù)進(jìn)行識(shí)別與評(píng)估，然后對(duì)不同的參數(shù)予以修正，使實(shí)際結(jié)果和設(shè)計(jì)相符，該方法實(shí)際上就是保證實(shí)際問題能得以有效控制的具體方法。

1.4最大寬容度控制

該方法指的是在施工時(shí)主梁的高程與內(nèi)力實(shí)際誤差允許值，盡管該方法能降低施工控制難度，但會(huì)帶來一系列問題，其中最常見的就是拉索工作長度。另外，施工中還需要借助人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)前還出在摸索和嘗試的階段，無法用于復(fù)雜系統(tǒng)當(dāng)中。對(duì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法而言，其最大的優(yōu)勢在于以下能力：（1）自學(xué)習(xí)適應(yīng)能力；（2）非線性映射能力；（3）并行信息處理；（4）聯(lián)想記憶能力；（5）容錯(cuò)能力。

2.斜拉橋主梁施工監(jiān)理控制基本原則

主梁的內(nèi)力和線形之間有密切關(guān)系，在對(duì)主梁進(jìn)行懸臂拼裝時(shí)，任何一個(gè)節(jié)段的實(shí)際高程產(chǎn)生變化，都會(huì)引起內(nèi)力及其分布的變化，最終使線形改變。斜拉橋各組成部分所用材料在結(jié)構(gòu)特性上有很大不同，尤其是剛度，存在極大差別，受到復(fù)雜因素持續(xù)作用后，線形和內(nèi)力及其分布間的關(guān)系將變得更為復(fù)雜。雖然采用施工理論知識(shí)可以算出索力、主梁的實(shí)際高程和內(nèi)力，但成橋后其線形也難以達(dá)到理想狀態(tài)，造成這一現(xiàn)象的原因?yàn)樵谠O(shè)計(jì)過程中所用參數(shù)和施工參數(shù)體現(xiàn)不吻合。若對(duì)主梁上各節(jié)段進(jìn)行懸臂拼裝時(shí)理論和實(shí)際之間的偏差沒有采取有效措施進(jìn)行控制與調(diào)整，則這一偏差將不斷累積，使線形嚴(yán)重偏離設(shè)計(jì)要求，導(dǎo)致合攏無法進(jìn)行，內(nèi)力的實(shí)際分布異常，局部受力大幅增加?？梢?，對(duì)施工予以動(dòng)態(tài)監(jiān)測和控制，是保證成橋后線形和內(nèi)力符合要求的重要手段。

對(duì)斜拉橋而言，其主梁受力體現(xiàn)在下列幾個(gè)方面：索力、截面內(nèi)力和支座上的反力，恒載條件下的索力會(huì)對(duì)主梁內(nèi)力造成很大影響，而截面軸力與彎矩是對(duì)主梁應(yīng)力有較大的影響的因素，相比于彎矩，軸力造成的影響相對(duì)較小，并且變化也不大。因此，彎矩對(duì)主梁應(yīng)力有重要影響。主梁的懸臂端與主塔間采用斜拉索相連，主梁將受到拉索直接影響，所以保證索力的合理性與截面應(yīng)力分布適宜性，是施工監(jiān)理控制主要內(nèi)容。

對(duì)主梁應(yīng)力進(jìn)行測試時(shí)，一般要在現(xiàn)場完成，操作難度較大，因?yàn)榻Y(jié)果會(huì)受到很多因素的影響，比如彈性應(yīng)變、收縮徐變和溫度。以上因素本身就十分那復(fù)雜，而且趨于變化，無規(guī)律可循，所以為減小其造成的影響，需在測試中采用設(shè)置無應(yīng)力計(jì)的方法來補(bǔ)償自由度應(yīng)變，根據(jù)測量過程中的結(jié)構(gòu)齡期和溫度予以修正，保證監(jiān)控效果。截至目前，世界范圍內(nèi)還未能形成完善方法，經(jīng)過相關(guān)文獻(xiàn)的查閱和分析，采用鋼弦式應(yīng)變計(jì)和無應(yīng)力計(jì)相結(jié)合的方式對(duì)主梁進(jìn)行測試，所得結(jié)果最符合監(jiān)控基本要求。

3.斜拉橋主梁索力施工監(jiān)理控制要點(diǎn)

斜拉索在斜拉橋中具有重要作用，其受力情況在很大程度上關(guān)系到橋主梁的線形與內(nèi)力及其分布，可以說對(duì)拉索實(shí)施動(dòng)態(tài)測量與監(jiān)控是切實(shí)保證主梁安全與合理性的有效方法。因無法避免的施工誤差與各項(xiàng)偶然因素持續(xù)影響，使主梁的實(shí)際狀態(tài)必然和設(shè)計(jì)要求存在偏差，為對(duì)這一偏差進(jìn)行糾正，需要對(duì)索力進(jìn)行調(diào)整。對(duì)于斜拉索，主要由鋼絲或鋼絞線等體系組成，采用不同體系的拉索有不同的性質(zhì)和特點(diǎn)。對(duì)此，首先應(yīng)以其組成材料為依據(jù)，選擇一種適宜的測試方式。目前常用的測試方式有：采用壓力表測試、采用壓力傳感器測試、采用頻率法測試、采用磁通量法測試。

3.1索力監(jiān)控

索力的形成需要采用千斤頂對(duì)拉索進(jìn)行液壓張拉，張拉力根據(jù)千斤頂液壓確定，在讀出油缸的壓力后，可通過換算得出索力張拉數(shù)值。采用壓力表對(duì)索力進(jìn)行測試的缺點(diǎn)為需要對(duì)千斤頂進(jìn)行反復(fù)移動(dòng)與安裝，操作難度和工程量都較大。

采用壓力傳感器進(jìn)行測試主要是在錨具與千斤頂之間的連接桿上進(jìn)行傳感器安裝，由二次儀表實(shí)時(shí)接收受壓以后發(fā)出的電訊號(hào)，識(shí)別后就能輸出張拉力數(shù)值。然而，傳感器造價(jià)十分昂貴，尤其是大噸位傳感器，自重也很大，不便安裝。

磁通量法指的是采用只磁化拉索而不影響其任何特性的傳感器進(jìn)行動(dòng)態(tài)參量的實(shí)時(shí)獲取，然后將其換算為索力數(shù)值。該方法除了可以對(duì)索力進(jìn)行準(zhǔn)確測試，還不會(huì)造成損傷與破壞，是一種在國外得到廣泛應(yīng)用的測試方式。

3.2一次張拉法

將索力一次性張拉到設(shè)計(jì)索力，節(jié)段豎向撓度及塔頂水平方向問題均不予考慮和處理，在合攏過程中通過在合攏端壓重強(qiáng)行合攏。該方法操作簡單，速度快。但對(duì)主梁構(gòu)件加工提出了很高的要求?，F(xiàn)在該方法的應(yīng)用十分普遍，在實(shí)際操作中無需對(duì)節(jié)段實(shí)際高程、索力與內(nèi)力及其分布進(jìn)行考慮，只借助外力實(shí)現(xiàn)合攏即可滿足設(shè)計(jì)高程要求。

3.3多次張拉法

即根據(jù)施工控制指令分成多次對(duì)拉索實(shí)施張拉，能使線形未達(dá)到要求的節(jié)段在索力的作用下調(diào)整到預(yù)期線形狀態(tài)。該方法的主要優(yōu)勢在于每一個(gè)節(jié)段的索力都能滿足設(shè)計(jì)要求，可將線形有效控制在允許范圍內(nèi)，但也存在需要反復(fù)校核，操作繁瑣等缺點(diǎn)。

對(duì)以上控制方法進(jìn)行綜合可知，只從索力控制方面或軸線控制方面進(jìn)行控制是很難達(dá)到預(yù)期的，需要采用盡可能多的方法，使不同方法之間能夠相輔相成和相互作用與影響。

4.結(jié)束語

總上所述，斜拉橋主梁的施工監(jiān)理控制是一項(xiàng)涉及諸多學(xué)科的復(fù)雜工程，需要掌握主梁的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和主要影響因素，然后在施工監(jiān)理中，明確要點(diǎn)，采用有效的措施進(jìn)行施工控制，以此通過有效的施工控制，使主梁線形、內(nèi)力及受力都達(dá)到預(yù)期狀態(tài)。

【參考文獻(xiàn)】

[1]熊中貴.某斜拉橋主梁混凝土施工質(zhì)量缺陷產(chǎn)生的原因及處理[J].黑龍江交通科技，2015（5）：130-130.

[2]關(guān)亮.淺談某斜拉橋鋼桁梁拼裝高強(qiáng)螺栓施工質(zhì)量控制要點(diǎn)[J].中國標(biāo)準(zhǔn)化，2017（4）：91-92.