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

羅應(yīng)芬

摘 要：橋梁工程一直是我國道路交通方面的重要工程，到目前為止最常用的施工方式之一就是懸臂澆筑法。與此同時(shí)，為了確保工程質(zhì)量，各企業(yè)紛紛開始重視起橋梁的施工控制工作，本文主要對(duì)懸臂澆筑大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋施工控制進(jìn)行了研究，對(duì)其中的關(guān)鍵性技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)說明，希望能夠?yàn)闃I(yè)內(nèi)同仁提供有效參考。

關(guān)鍵詞：懸臂澆筑;大跨度;預(yù)應(yīng)力;混凝土;連續(xù)橋梁;施工控制

中圖分類號(hào)：U445.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0 引言

大跨度預(yù)應(yīng)力橋梁，由于預(yù)應(yīng)力的存在使得其結(jié)構(gòu)方式得到提升。橋梁施工控制技術(shù)使得預(yù)應(yīng)力橋梁充分發(fā)揮了高強(qiáng)度材料的特性，提高了混凝土的抗裂性，提高了跨越能力，結(jié)構(gòu)也更輕，這些優(yōu)勢使得預(yù)應(yīng)力橋梁結(jié)構(gòu)廣泛應(yīng)用于我國橋梁的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。如今我國的大跨度預(yù)應(yīng)力橋梁的建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，數(shù)量不斷增加，因此總結(jié)橋梁工程的工程經(jīng)驗(yàn)，對(duì)橋梁施工控制技術(shù)進(jìn)行總結(jié)和提煉，對(duì)于指導(dǎo)我國大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁的建設(shè)有著重要的意義。

1 工程概況

本文涉及工程位于某省，橋梁東西岸均設(shè)置有鄉(xiāng)村水泥公路。該橋梁主橋上部結(jié)構(gòu)為四跨一聯(lián)分離式雙幅預(yù)應(yīng)力混凝土變截面連續(xù)箱梁。主橋上部構(gòu)造所采用的應(yīng)力形式為三向預(yù)應(yīng)力。為了提高成橋質(zhì)量，在開展實(shí)際施工的過程中應(yīng)用了較為嚴(yán)格的線形監(jiān)控技術(shù)進(jìn)行施工監(jiān)控。

2 大跨徑連續(xù)橋橋施工監(jiān)控方法

2.1 預(yù)測控制法

預(yù)測控制法適用于各種結(jié)構(gòu)形式的橋梁施工監(jiān)控。應(yīng)用該方法時(shí)，應(yīng)根據(jù)具體的設(shè)計(jì)要求對(duì)可能會(huì)影響橋梁結(jié)構(gòu)的條件或者因素進(jìn)行分析，預(yù)測下一節(jié)段主梁會(huì)發(fā)生的應(yīng)力變化及位移情況，然后針對(duì)性地采取相應(yīng)的方法來控制實(shí)際施工過程。對(duì)于任何工程來說，理論值和實(shí)測值之間都會(huì)存在一定的誤差，如果在預(yù)測未施工節(jié)段的預(yù)應(yīng)力以及高程大小時(shí)將這些誤差所造成的影響考慮進(jìn)去，那么可以降低誤差對(duì)實(shí)際施工所造成的影響。每完成一個(gè)施工階段的施工后對(duì)下一階段的施工狀態(tài)進(jìn)行預(yù)測，將設(shè)計(jì)橋型當(dāng)作橋梁設(shè)計(jì)和施工的最終目標(biāo)，得出最為合理的預(yù)拱度，這也是預(yù)測控制法最為關(guān)鍵的內(nèi)容[1]。

2.2 自適應(yīng)控制法

在橋梁項(xiàng)目實(shí)際施工的過程中，如果橋梁的應(yīng)力和位移擾度的理論值和實(shí)測值之間存在一定的誤差，需要根據(jù)橋梁當(dāng)前的實(shí)際施工情況重新確定建模的參數(shù)。完成參數(shù)的調(diào)整和確定后，通過軟件計(jì)算出各個(gè)施工階段的應(yīng)力值及線形值，然后對(duì)理論值和實(shí)測值進(jìn)行對(duì)比分析，再通過不斷地調(diào)整將實(shí)際狀態(tài)和理論狀態(tài)之間的誤差控制在合理范圍內(nèi)。參數(shù)識(shí)別是自適應(yīng)控制法應(yīng)用的關(guān)鍵內(nèi)容，如果實(shí)測值和理論值之間出現(xiàn)誤差，那么需要對(duì)誤差進(jìn)行具體地分析并應(yīng)用參數(shù)估計(jì)準(zhǔn)則反算出模型參數(shù)的誤差。通常來說，應(yīng)用范圍最為廣泛的參數(shù)估算準(zhǔn)則有最小二乘準(zhǔn)則、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法及色理論預(yù)測法等，其中最小二乘法計(jì)算較為簡便，精度可達(dá)到具體的要求。

3 懸臂施工期間的誤差預(yù)測與影響因素

3.1 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(jì)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(shí)，經(jīng)過調(diào)整的數(shù)值可能會(huì)再次出現(xiàn)偏差，這樣極有可能對(duì)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(duì)下一階段的誤差值進(jìn)行分析，同時(shí)采取相應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施，從而實(shí)現(xiàn)有效的施工控制。

3.2 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(gè)問題，同時(shí)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(huì)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(duì)通常遇到的超靜定結(jié)構(gòu)來講，彈性模量對(duì)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(jì)采用值有一定的差別。因此需要及時(shí)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(huì)對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)造成極為嚴(yán)重地影響，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)。

4 大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋施工控制研究

在開展預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋?qū)嶋H施工的過程中，對(duì)稱懸臂澆筑法是最為常見的施工方法，但是該施工方法在應(yīng)用過程中會(huì)受到多種因素的影響，使得橋梁結(jié)構(gòu)的內(nèi)力以及位移會(huì)發(fā)生較為復(fù)雜的變化。為了保證連續(xù)鋼構(gòu)橋的成橋質(zhì)量和提高施工過程中的安全性，對(duì)施工監(jiān)控進(jìn)行研究和分析是十分有必要的。

4.1 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(hào)過程作為白噪聲作用下的線性系統(tǒng)輸出，同時(shí)能夠通過狀態(tài)方程將其表述出來?；诖朔N情況，表述信號(hào)期間，在標(biāo)量隨機(jī)過程的同時(shí)，響亮也處于隨機(jī)過程當(dāng)中。與此同時(shí)，還要考慮這一狀態(tài)下計(jì)算機(jī)的運(yùn)行情況，解決濾波估計(jì)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(duì)此，在目前大跨度橋梁施工中，更多的是對(duì)離散線性 Kalman 濾波方式進(jìn)行應(yīng)用。

4.2 線形回歸分析法

在大跨度橋梁施工控制期間，需要對(duì)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(duì)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。

4.3 預(yù)測控制法

預(yù)測控制指的是在施工期間對(duì)每個(gè)步驟進(jìn)行有效的預(yù)測，結(jié)合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)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(gè)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(huì)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(duì)工程整體施工進(jìn)行控制。

4.4 自適應(yīng)性控制法

在實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制的前提下，對(duì)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(duì)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(shí)對(duì)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。

5 施工過程分析及實(shí)際運(yùn)行情況

5.1 施工全過程的結(jié)構(gòu)分析

通過對(duì)項(xiàng)目施工過程中各個(gè)狀態(tài)的數(shù)據(jù)參數(shù)和理論參數(shù)進(jìn)行對(duì)比分析，更好地預(yù)測和反饋項(xiàng)目實(shí)際的施工過程。本文涉及項(xiàng)目上部結(jié)構(gòu)施工階段計(jì)算的過程是按照具體的施工順序以及橋梁段的劃分情況進(jìn)行計(jì)算的。

5.2 施工監(jiān)控的實(shí)際運(yùn)行情況

在開展本文涉及項(xiàng)目施工的過程中左右幅同步施工。在計(jì)算和修整的過程中應(yīng)用到了立模標(biāo)高計(jì)算與實(shí)際測量修正控制方法，該橋梁項(xiàng)目立模標(biāo)高比設(shè)計(jì)標(biāo)高需高1 cm左右。完成梁段張拉施工后需對(duì)實(shí)際測量值和理論值進(jìn)行對(duì)比分析，盡量控制下?lián)喜怀^2 cm，為后續(xù)的施工夯實(shí)基礎(chǔ)。

6 結(jié)束語

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)逐漸趨近于成熟，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(duì)其進(jìn)行完善，這樣才能夠推動(dòng)我國梁橋工程的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]肖杰.大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋懸臂施工控制及溫度效應(yīng)研究[D].西南交通大學(xué)，2017.