懸臂澆筑大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋施工控制的研究

吳云香 王龍偉

（1.長春市市政工程設(shè)計研究院， 吉林 長春 130033；2.長春市海威市政工程設(shè)計有限公司， 吉林 長春 130033）

0 引言

現(xiàn)今我國的橋梁施工技術(shù)已經(jīng)逐漸趨近于成熟，越來越多的大跨度混凝土橋梁出現(xiàn)在人們的視野中。如今的橋梁施工中，懸臂澆筑是最為常見的一種方式，由于橋梁建造過程中，橋梁的結(jié)構(gòu)一直處于變化當(dāng)中，外界溫度、濕度、混凝土收縮等因素都會導(dǎo)致橋梁結(jié)構(gòu)產(chǎn)生變化，因此，為了確保橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，需要對施工進(jìn)行嚴(yán)格的控制，其中主要包括線形控制、內(nèi)力控制、穩(wěn)定控制等等，本文主要對這幾種控制方式進(jìn)行了簡要概述，同時通過實(shí)例解析了施工控制技術(shù)的重要性，希望能夠推動我國橋梁行業(yè)的發(fā)展。

1 大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋懸臂施工控制的簡要概述

現(xiàn)今我國的橋梁建造水平已經(jīng)位居世界前列，并且仍舊處于高速發(fā)展時期，基于我國橋梁建造技術(shù)水平較高，因此近年來各類工藝結(jié)構(gòu)復(fù)雜的大跨度橋梁成為了建筑熱點(diǎn)，越來越多的研究人員開始致力于大跨度橋梁的研究。由于大跨度橋梁的結(jié)構(gòu)剛性大，并且在受到外力作用的時候不易發(fā)生形變，整體性能較高，因此在進(jìn)行混凝土澆筑時，能夠充分發(fā)揮混凝土的作用與優(yōu)勢。大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋與普通梁橋相比，穩(wěn)定性有著明顯的提高，同時橋面弧度較為平緩、伸縮縫較小，這樣能夠極大程度的提高橋梁的穩(wěn)定性[1]。與此同時，有效的施工控制能夠確保橋梁施工期間安全性，在施工期間采用變截面施工，由于其抗扭剛度大、動力特性優(yōu)良、承受偏載受力均勻等優(yōu)勢，能夠保障橋梁有足夠的力對應(yīng)外來的壓力，其施工控制內(nèi)容主要包括了以下幾方面：

其一，幾何控制。在施工過程中，由于外力作用可能會使橋梁結(jié)構(gòu)發(fā)生形變，如果這個形變超出了合理的范圍，那么就會對后續(xù)的施工產(chǎn)生影響。因此，對橋梁施工做好幾何控制是極為重要的。在橋梁施工期間，對其結(jié)構(gòu)主體進(jìn)行幾何控制，能夠確保其后續(xù)施工能夠順利進(jìn)行，同時還可以確保橋梁施工情況符合設(shè)計需求。為了確保幾何控制工作能夠順利進(jìn)行，需要制定合理的誤差波動范圍，成橋后線性波動范圍控制在 50mm以內(nèi)，合攏相對高差測試需要在 30mm范圍內(nèi)。

其二，內(nèi)力控制。內(nèi)力控制是橋梁施工控制中至關(guān)重要的一個環(huán)節(jié)，如果這項(xiàng)工作沒有妥善處理，那么勢必會影響到工程整體。但是在內(nèi)力控制方面我國并沒有明確的標(biāo)準(zhǔn)，只能根據(jù)實(shí)際施工情況進(jìn)行判定，其中涉及到的內(nèi)容主要為：1.在自重情況下，橋梁結(jié)構(gòu)應(yīng)力波動范圍不能超過 5% 。2.施工荷載結(jié)構(gòu)應(yīng)力波動不能超過5%。3.結(jié)構(gòu)預(yù)加應(yīng)力。這一數(shù)值的判定需要結(jié)合雙控與管道摩阻兩方面的因素進(jìn)行考慮。4.斜拉橋拉索張力，誤差范圍在5%以內(nèi)[2]。

其三，穩(wěn)定控制。由于大跨度橋梁結(jié)構(gòu)極為復(fù)雜，在施工過程中涉及到許多構(gòu)件，因此在施工時，需要確保各個構(gòu)件的穩(wěn)定性，以免牽一發(fā)而動全身，影響到工程的整體穩(wěn)定性。目前我國大部分的橋梁施工企業(yè)都已經(jīng)明確了穩(wěn)定控制工作的重要性，但是其作用于成橋后的穩(wěn)定性控制，在施工過程中缺少相關(guān)的控制手段。橋梁施工期間，由于跨度極大，因此橋梁荷載在不斷發(fā)生著變化，其穩(wěn)定性也不斷受到?jīng)_擊。為了避免施工期間出現(xiàn)構(gòu)件坍塌現(xiàn)象，需要施工期間構(gòu)建完善的監(jiān)控系統(tǒng)，對橋體變形情況以及影響其穩(wěn)定性的因素進(jìn)行全面分析。

穩(wěn)定安全系數(shù)是判斷橋梁安全性的一項(xiàng)重要標(biāo)準(zhǔn)，但是在現(xiàn)今我國的橋梁穩(wěn)定安全系數(shù)中，并沒有針對不同條件下、不同橋梁的系數(shù)對比，這一方面仍舊有待完善。

2 懸臂施工期間的誤差預(yù)測與影響因素

2.1 誤差預(yù)測的重要性

在懸臂澆筑施工期間，其實(shí)測值與計算值存在的誤差均可以通過施工控制技術(shù)進(jìn)行預(yù)測或者是調(diào)整，但是在下一階段施工時，經(jīng)過調(diào)整的數(shù)值可能會再次出現(xiàn)偏差，這樣極有可能對項(xiàng)目整體的穩(wěn)定性造成影響。因此，這就需要施工人員能夠在完成現(xiàn)階段的施工以后，對下一階段的誤差值進(jìn)行分析，同時采取相應(yīng)的應(yīng)對措施，從而實(shí)現(xiàn)有效的施工控制[3]。

2.2 導(dǎo)致誤差的因素

首先是橋梁的結(jié)構(gòu)參數(shù)方面，這是施工過程中需要著重注意的一個問題，同時也是導(dǎo)致誤差產(chǎn)生的因素之一。通過結(jié)構(gòu)參數(shù)施工人員能夠判斷下一步的施工方向，如果實(shí)際參數(shù)與理想?yún)?shù)之間的差距較大，那么勢必會導(dǎo)致工程的安全性受到影響。其次是建筑材料的彈性模量，對通常遇到的超靜定結(jié)構(gòu)來講，彈性模量對結(jié)構(gòu)分析結(jié)果影響更大，但施工成品構(gòu)件的彈性模量總與設(shè)計采用值有一定的差別。因此需要及時進(jìn)行調(diào)整。最后是材料的熱膨脹系數(shù)，材料的膨脹系數(shù)如果超出了標(biāo)準(zhǔn)范圍，將會對橋梁結(jié)構(gòu)造成極為嚴(yán)重的影響，因此熱膨脹系數(shù)是否標(biāo)準(zhǔn)也成為了施工控制中的重點(diǎn)。

3 大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋施工控制研究

3.1 Kalman 濾波法

卡爾曼（Kalman）濾波法最早是由西方學(xué)者提出來的，其在將狀態(tài)空間概念引入的情況下將信號過程作為白噪聲作用下的線性系統(tǒng)輸出，同時能夠通過狀態(tài)方程將其表述出來?；诖朔N情況，表述信號期間，在標(biāo)量隨機(jī)過程的同時，響亮也處于隨機(jī)過程當(dāng)中。與此同時，還要考慮這一狀態(tài)下計算機(jī)的運(yùn)行情況，解決濾波估計問題。在大跨度橋梁施工中，由于其結(jié)構(gòu)狀態(tài)往往通過離散數(shù)據(jù)序列方式的應(yīng)用進(jìn)行表示而不是連續(xù)表示，對此，在目前大跨度橋梁施工中，更多的是對離散線性Kalman 濾波方式進(jìn)行應(yīng)用[4]。

3.2 線形回歸分析法

在大跨度橋梁施工控制期間，需要對其懸臂梁撓度以及懸臂長度、重量進(jìn)行一元線形回歸性分析，然后根據(jù)實(shí)際數(shù)據(jù)構(gòu)建模型，對其變化規(guī)律進(jìn)行深度分析，這是目前我國在橋梁施工期間較為常用的一種施工控制方式，能夠在一定程度上確保橋梁工程的安全性與穩(wěn)定性。

3.3 預(yù)測控制法

預(yù)測控制指的是在施工期間對每個步驟進(jìn)行有效的預(yù)測，結(jié)合設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)對橋梁的承載能力以及結(jié)構(gòu)進(jìn)行預(yù)測控制，從而確保施工的每一個步驟都處于可控范圍內(nèi)。此種控制方式的不確定性較強(qiáng)，會受到外界因素的影響，因此只能作為一種輔助性的措施，不能對工程整體施工進(jìn)行控制。

3.4 自適應(yīng)性控制法

在實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制的前提下，對設(shè)備的理想運(yùn)行數(shù)值與實(shí)際運(yùn)行數(shù)值進(jìn)行對比，如果其偏差超過了標(biāo)準(zhǔn)范圍，那么需要施工人員及時對其進(jìn)行修整，這樣才能夠確保工程能夠順利進(jìn)行。自適應(yīng)性控制法多用于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的橋梁施工中，能夠極大限度的提升工程的安全性。

4 結(jié)語

綜上所述，在建造大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋施工期間，為了確保工程的安全性與穩(wěn)定性，需要工作人員在工程開始前進(jìn)行全面的實(shí)地勘察，確保施工區(qū)域內(nèi)的環(huán)境以及地質(zhì)條件滿足設(shè)備的使用需求。盡管現(xiàn)今我國大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋懸臂的施工技術(shù)已經(jīng)逐漸趨近于城市，但是在實(shí)際應(yīng)用期間仍舊存在較大的發(fā)展空間，需要不斷的對其進(jìn)行完善，這樣才能夠推動我國梁橋工程的發(fā)展。