大跨徑橋梁施工控制溫度應(yīng)力分析

宋東悅

摘 要：為進一步深化大跨徑橋梁現(xiàn)場施工質(zhì)量效果，本文主要針對大跨徑橋梁施工控制溫度應(yīng)力問題進行重點研究與分析。分析過程中，通過立足于大跨徑橋梁溫度應(yīng)力的產(chǎn)生原因、效應(yīng)類別、變化機制等，闡明溫度應(yīng)力問題對大跨徑橋梁現(xiàn)場施工產(chǎn)生的影響。最后對大跨徑橋梁施工溫度應(yīng)力問題控制方法進行總結(jié)與歸納，以供參考。

關(guān)鍵詞：大跨徑橋梁;現(xiàn)場施工;溫度應(yīng)力;控制措施;

對于大跨徑橋梁現(xiàn)場施工而言，若想實現(xiàn)高質(zhì)量施工，僅僅憑靠檢查與驗收是遠遠不夠的，而是需要工作人員對橋梁施工進行全方位嚴(yán)格控制，以確保實際施工狀態(tài)與預(yù)期設(shè)計相符。其中，工作人員應(yīng)該重點針對結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)以及結(jié)構(gòu)內(nèi)應(yīng)力變化問題予以高度重視，尤其是溫度應(yīng)力變化問題。

1 大跨徑橋梁溫度應(yīng)力問題的相關(guān)研究

1.1 溫度應(yīng)力的產(chǎn)生原因

傳統(tǒng)橋梁溫度應(yīng)力研究方法主要根據(jù)年溫變化的產(chǎn)生與分布作為重要依據(jù)。結(jié)合當(dāng)前橋梁工程發(fā)展情況來看，關(guān)于橋梁溫度應(yīng)力的研究已經(jīng)不再局限于考慮氣溫條件上升或者下降等因素方面，而是上升到日照條件高度以及其他因素方面。以大跨徑橋梁為例，可根據(jù)溫度應(yīng)力作用形式以及表現(xiàn)情況的不同，將其分為溫度自應(yīng)力與溫度次應(yīng)力兩種[1]。

一般來說，橋梁內(nèi)部構(gòu)件單元受到各纖維溫度的不同影響以及約束作用力的不同影響，產(chǎn)生大量應(yīng)力。其中，由溫度應(yīng)力帶來的變化可以稱之為溫度自應(yīng)力。對于溫度次應(yīng)力而言，主要在溫度變化影響的基礎(chǔ)上，會受到支承約束作用力的施加影響，而產(chǎn)生應(yīng)力變化。對于這一變化過程，可以理解為而溫度次應(yīng)力。根據(jù)以往的研究經(jīng)驗來看，溫度應(yīng)力的產(chǎn)生與分布具備非線性特點，同時還具備明顯的時間性特點。

1.2 溫度應(yīng)力效應(yīng)類別

大跨徑橋梁在長期運行過程中會受到周邊不確定因素的干擾影響而產(chǎn)生一系列效應(yīng)變化問題。其中，溫度效應(yīng)是大跨徑橋梁運行過程中常會遇見的問題之一。根據(jù)溫度效應(yīng)作用性質(zhì)的不同可以細化分為年溫差效應(yīng)與局部溫差效應(yīng)兩種。其中，關(guān)于年溫差效應(yīng)的研究問題，可以從橋梁截面受到遲緩年溫差的作用影響，而產(chǎn)生溫升或者溫降等變化問題。需要注意的是，如果橋梁位移受到約束變化的影響而存在溫度次應(yīng)力問題，建議現(xiàn)場施工人員應(yīng)該采取針對性措施加以解決。

另外，區(qū)別于傳統(tǒng)截面?zhèn)鳠嵝问?，非線性分布特征十分明顯。舉例而言，因截面非線性溫度分布造成的脹縮問題，往往會直接導(dǎo)致應(yīng)力變化問題的出現(xiàn)[2]。

1.3 變化機制

大跨徑橋梁溫度應(yīng)力形成期間會產(chǎn)生線性變化與非線性變化問題。對于線性變化而言，當(dāng)出現(xiàn)明顯溫差變化時，梁式結(jié)構(gòu)會出現(xiàn)撓曲變形問題。如果只會產(chǎn)生結(jié)構(gòu)位移問題，而不會產(chǎn)生溫度應(yīng)力問題。但是這種情況并不適用于超靜定梁式結(jié)構(gòu)當(dāng)中，一旦發(fā)生明顯位移變化問題，結(jié)構(gòu)會容易受到變化因素的影響而產(chǎn)生溫度次應(yīng)力變化問題[3]。

而對于非線性變化而言，靜定梁式結(jié)構(gòu)會受到不確定因素的影響而發(fā)生撓曲變形問題，在截面上的縱向纖維位置處，會受到該變化的影響而出現(xiàn)約束應(yīng)力問題。除此之外，超靜定梁式結(jié)構(gòu)會在溫度自應(yīng)力問題的影響下，引發(fā)溫度次應(yīng)力變化問題。無論是處于上述哪一種變化機制，均會對大跨徑橋梁整體運行質(zhì)量造成不利影響。

1.4 溫度應(yīng)力計算方法

關(guān)于溫度應(yīng)力計算方法，本文以基本假定法為主。計算過程中，工作人員可以假設(shè)基于梁長方向的溫度分布始終保持均勻變化狀態(tài)。同時，對于斷面局部變化引發(fā)的量體溫差問題忽略不計。暫時未出現(xiàn)明顯裂縫問題時，可以將其設(shè)置為符合彈性變形規(guī)律。并按照單向溫差荷載計算方法得出溫差應(yīng)力數(shù)值。并在此基礎(chǔ)上利用疊加組合方法，針對多向溫度差荷載狀態(tài)下的溫差應(yīng)力變化進行研究與分析。

2 大跨徑橋梁施工應(yīng)力問題的控制方法

2.1 合理應(yīng)用溫度應(yīng)力控制方法，減少溫度應(yīng)力變化問題

關(guān)于大跨徑橋梁溫度應(yīng)力的控制方法可以根據(jù)作用性質(zhì)以及使用方式的不同分為平衡穩(wěn)定控制方法、幾何控制目標(biāo)方法、施工安全控制方法三種。其中，平衡穩(wěn)定控制方法主要針對橋梁結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性表現(xiàn)成果而言。一般來說，多數(shù)大跨徑橋梁施工過程并未設(shè)立相對應(yīng)的監(jiān)控系統(tǒng)作為支撐，因此導(dǎo)致施工作業(yè)期間很容易受到突發(fā)問題或者不確定因素的干擾影響，而對橋梁施工結(jié)構(gòu)造成不利影響[4]。為防止這一問題出現(xiàn)，現(xiàn)場施工人員主張利用平衡穩(wěn)定控制方法構(gòu)建科學(xué)合理的控制系統(tǒng)，減少溫度應(yīng)力變化帶來的不良影響。

幾何控制目標(biāo)方法主要針對各道工序進行研究與分析，通過合理確立幾何控制目標(biāo)，滿足各道工序施工要求。一般來說，任何結(jié)果的產(chǎn)生都無法接近預(yù)期數(shù)值。但是，工作人員可以通過科學(xué)合理的手段減少誤差問題，盡量將誤差數(shù)值控制在最小范圍當(dāng)中。對于大跨徑橋梁施工而言，誤差范圍值可以從橋梁建設(shè)規(guī)模以及跨徑大小等因素方面進行合理確定。除此之外，關(guān)于誤差允許值確定，也可以根據(jù)施工情況進行合理確定，以確保可以滿足預(yù)期控制目標(biāo)。

施工安全控制法作為減少大跨徑橋梁施工溫度應(yīng)力問題的重要手段，是目前多數(shù)橋梁單位予以重點踐行的方法對策。所謂的施工安全控制法主要針對現(xiàn)場施工安全而言，要求現(xiàn)場施工人員應(yīng)該嚴(yán)格按照大跨徑橋梁施工規(guī)范要求，貫徹落實現(xiàn)場施工作業(yè)。并在此基礎(chǔ)上，統(tǒng)籌規(guī)劃與合理部署，深入施工場地，明確當(dāng)前現(xiàn)場施工變化。并根據(jù)變化表現(xiàn)機制提出針對性解決措施，以防止出現(xiàn)施工誤差問題。除此之外，安全控制的選擇主要由橋梁結(jié)構(gòu)形式所決定。究其原因，主要是因為不同結(jié)構(gòu)形式所涉及到的安全問題也不盡相同[5]。針對于此，建議現(xiàn)場施工人員應(yīng)該立足于大跨徑橋梁施工實況，緊抓重點進行防范。

2.2 規(guī)范現(xiàn)場施工行為，減少施工隱患問題出現(xiàn)

大跨徑橋梁溫度應(yīng)力問題產(chǎn)生的原因除了受到自然因素的干擾之外，還受到現(xiàn)場施工人員作業(yè)流程以及操作方式的干擾。結(jié)合以往的施工經(jīng)驗來看，因施工人員違章操作或者行為不規(guī)范導(dǎo)致的大跨徑橋梁溫度應(yīng)力變化問題不在少數(shù)。如果不加以及時解決，溫度應(yīng)力問題所帶來的弊端影響也會逐漸加劇。

針對于此，建議現(xiàn)場施工人員應(yīng)該勇于承擔(dān)起自身的主體責(zé)任。嚴(yán)格按照大跨徑橋梁施工原則以及規(guī)范要求，從多個方面針對現(xiàn)場施工問題進行統(tǒng)籌規(guī)劃與合理落實。通過不斷規(guī)范個人現(xiàn)場施工行為，以期減少施工隱患問題出現(xiàn)。與此同時，現(xiàn)場施工人員應(yīng)該明確意識到溫度應(yīng)力問題帶來的不良影響，及時采取針對性措施加以預(yù)防。

結(jié)論：總而言之，對于大跨徑橋梁施工控制溫度應(yīng)力而言，因現(xiàn)場施工面臨的不確定因素較多，且溫度參數(shù)復(fù)雜多變，導(dǎo)致在溫度應(yīng)力問題控制方面存在一定難度。針對于此，建議相關(guān)人員應(yīng)該立足于橋梁所在地理位置以及自然條件等因素，合理確定結(jié)構(gòu)應(yīng)力以及變形情況。并在此基礎(chǔ)上，識別參數(shù)并加以計算，加強對應(yīng)力溫度問題的控制力度。除此之外，現(xiàn)場施工人員應(yīng)該嚴(yán)格按照大跨徑橋梁施工原則及要求，規(guī)范個人操作行為，減少施工隱患問題的出現(xiàn)。相信在全體人員的不斷努力下，我國大跨徑橋梁建設(shè)質(zhì)量將會得到進一步規(guī)范加強。

參考文獻：

[1]趙陽. 論大跨徑橋梁施工控制溫度應(yīng)力分析[J]. 信息記錄材料，2019，20（06）：242-243.

[2]蘇榮榮. 大跨徑橋梁施工控制溫度應(yīng)力分析[J]. 住宅與房地產(chǎn)，2017（03）：282.

[3]王春玲. 大跨徑橋梁施工控制溫度應(yīng)力分析[J]. 黑龍江科技信息，2017（09）：195.

[4]邵鈺軒. 大跨徑橋梁施工控制不確定因素分析[J]. 北方交通，2016（06）：35-37.

[5]陶文景. 大跨徑橋梁施工控制溫度應(yīng)力問題[J]. 西部交通科技，2016（04）：75-77+82.