论桥梁施工控制的内容和方法
论桥梁施工控制的内容和方法
摘要：桥梁施工过程的控制措施不到位、调整不及时，会使最终结果与设计之间产生较大的偏离。因此进行科学合理的桥梁施工控制就显得尤为重要，其最终目标就是使其实际状态尽可能地达到理论设计状态的要求。本文探讨了桥梁施工控制的内容和方法。
关键词：桥梁施工控制内容方法
近年来,我国在大江、大河甚至是海湾上修建了很多很大跨径、更为经济合理的预应力混凝土桥梁。为了在建桥中不中断通航和桥下交通,或是跨越深谷、深沟而不设造价昂贵的河道支架,在预应力混凝土桥梁施工中引入了钢桥自架设体系的施工方法。为了保证施工质量,必需对建桥的整个过程进行严格的施工控制。对于采用多阶段、多工序的自架设体系施工的大跨度桥梁上部结构而言,要求结构内力和标高的最终状态符合设计要求相当困难,它需要用分析程序对多阶段、多工序的自架设施工方法进行模拟,对各阶段内力和变形先计算出预计值,将施工中的实测值与预计值进行比较、调整,直到达到满意的设计状态。桥梁施工控制也是桥梁建设的安全保证。每种体系的桥梁所采用的施工方法均按预定的程序进行,施工中每一阶段的内力与变形是完全可以预计的,同时通过监测手段得到各施工阶段的实际内力与变形,从而可以跟踪掌握施工进程和发展情况,及时发现施工中可能存在的较大偏差,消除事故隐患,确保桥梁安全。施工控制还是桥梁营运中和耐久性的综合监测系统。在桥梁的施工控制中预留长期观测点,给桥梁创造终身监测的条件,从而给桥梁营运阶段的养护工作提供科学的、可靠的数据,给桥梁的安全使用提供可靠保证。由此可见,桥梁施工控制是现代桥梁建设尤其是大跨度桥梁建设的必然趋势。
对于大跨径预应力混凝土连续梁桥,一般采用的施工方法是: 在其各主墩上按“T 构”用挂篮分段对称悬臂浇筑(或拼装),在落地支架上浇筑边跨现浇段,在吊架上浇筑跨中台拢段,全桥按对称悬臂浇筑→边跨合拢→中跨合拢的顺序进行施工,在悬臂浇筑节段前还要将主梁与桥墩临时固结,待跨中合拢施加预应力后,再去掉墩顶临时固结,使主梁支承于支座上。由此可见,预应力混凝土连续梁桥施工过程比较复杂,它不但要经历T 型刚构悬臂浇筑阶段形成主梁的过程,还要经历体系转换的过程,即由对称的单“T ”静定结构转变为超静定结构。要求在施工过程中, 必须实施有效的施工控制。从某种意义上讲,施工控制成了大跨径预应力混凝土连续梁桥修建和发展必不可少的保证措施。
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一、桥梁施工控制的内容
1、线形控制
结构在施工过程中总会发生变形, 对于大跨度桥梁而言。由于施工阶段多等诸多因素影响, 桥梁结构在施工时往往偏离预想状态, 故此成桥后的标高和平面位置要能符合设计图纸和规范的要求, 必须进行过程控制。
线型控制分为2个方面: 一是平面线型控制,即控制桥梁轴线在平面上符合设计要求或规范要求。这对于直线梁桥相对容易, 而对于弯梁桥, 则必须进行结构分析, 通过采用适当的方法才能做到。二是竖向线形控制。一般是在梁上选取若干个点,通过控制这些点的标高来实现对线形的控制。竖向线形必须符合设计或规范要求。竖向线型控制不好, 往往会出现合拢困难, 梁桥面纵向产生起伏等情况而导致桥面恒载超重, 预应力筋偏角增大而使得梁内力与设计不符, 并且影响桥梁外观。结构几何尺寸的控制不符线形控制内容。
线形控制的标准, 即容许误差问题, 与桥梁的规模、跨径、技术难度等有关。需要根据具体桥梁的施工控制需要具体确定。规范规定, 对于悬臂浇筑的混凝土梁轴线偏位小于10mm, 顶面高程不超过±20 mm。
2、应力控制
桥梁结构在成桥后, 其受力状态与设计必须一致, 这是对施工的基本要求, 否则桥梁的承载能力和使用寿命就不会达到预定的目标。
在施工过程中, 混凝土的压应力和拉应力不得超过规定的限值, 否则会产生裂缝而降低构件的抗裂性、耐久性, 更有甚者可能引起构件的破坏而引起桥梁坍塌事故。预加应力是结构强度组成部分, 准确地建立预加应力是预应力桥梁施工成功与否的关键。所以, 必须控制混凝土和预应力筋的应力。对应力控制的精度和方法还没有明确的规定,需根据实际情况确定, 一般考虑以下因素：①结构自重; ②预加应力; ③施工荷载; ④温度;⑤基础变位、风雪荷载;⑥ 偶然因素: 外力撞击、挂蓝掉落等。
3、稳定控制
桥梁的稳定性是桥梁结构验算必不可少的一个方面。随着桥梁跨径的不断增大, 桥墩(塔) 高耸化、箱梁薄壁化以及高强度材料的应用, 结构整体和局部刚度下降, 使得稳定问题比以往更为重要。
结构失稳是指在外力增加到某一量值时, 稳定性平衡状态开始丧失, 稍有扰动。结构变形迅速增大, 使结构失去正常工作能力的现象。施工过程是结构不断“长大”的过程, 要经过复杂的体系转化, 体系必须承受住可能出现的各种荷载, 而保持稳定, 否则就会发生事故。在施工中, 通过预测各种不利工况, 采用监测手段, 采取必要的措施, 防止或制止结构失稳的过程称为稳定性控制。
二、桥梁施工控制的方法
1、预测控制法
此控制方法要求对整个施工目标与影响桥梁结构状态的各因素进行全面考虑，对桥梁结构的每一个施工节段( 阶段) 的前后状态进行对比，保证施工过程达到预定状态。实际与预测的状态之间存在误差是不可避免的，在预测后续施工
状态时再考虑某一对施工目标造成影响的误差，以此循环，直到施工完成时的结构状态达到设计要求。这种控制方法的优点是适用于全部的桥梁，已成结构状态、不能再调整的施工必须这样控制。以预应力混凝土式钢构桥为例，由于采用悬臂式施工方式，其已成节段的状态( 标高、内力等) 是无法进行调整的，因此只能采用此控制方法。总而言之，预测控制法是进行桥梁施工控制的一个非常重要的方法。
2、事后调整控制法
此控制方法说的是，施工中的已成结构状态如果无法达到设计要求，就要对其采用一定手段进行调整，最终使其达到要求。这种控制方法只适用于结构线形与内力还有调整余地的桥梁，比如斜拉桥等。根据具体的控制情况，事后调整控制法又可分为两类。第一类是在完成每个节( 阶) 段施工之后，已成结构状态如果无法达到设计要求，采用调整斜拉索力的方式进行结构状态的调整，之后循环进行施工与调整的工作，直至最后完工; 这类控制法的缺点比较明显: 一般需要很大的工作量，调整过程较麻烦且很难保证好的调整效果。第二类是在整个桥梁结构完工之后对结构状态进行检查，如若不能达到设计要求，只需要进行一次性调整控制。此控制方法从理论上具有可行性，但实际操作起来困难度非常大。
由于调整过程中不能掌握结构内力变化，因此事后调整控制出现安全事故的概率比较大，而且控制结果达到理想状态的难度很大，此控制法应用效果并不理想而使用率较低，常被作为补救措施。
3、自适应控制法
此控制方法指的是，控制系统设计参数与具体实际不一致，必将造成系统的输出结果不能与实际情况相符，此时就需要在不同施工阶段分析、处理、修正所有参数，使桥跨结构最终符合设计的要求，使整个桥梁施工能够顺利进行。自适应控制方法被应用到相当多的大跨径桥梁施工中。
4、综合控制法
大跨度桥梁的施工控制过程常常是多种控制方法一起使用的，也就是所谓的综合控制法。它的具体过程为，依据参数识别修正计算模型，预测控制所有施工( 节) 阶段状态，综合现场实际情况与设计施工规范确定控制的最大容许误差。
除了这几种比较常用的控制方法之外，还存在一些其他的控制方法，比如最优控制法、模糊控制法等等。在实际桥梁施工过程中，我们应具体情况具体分析，依据不同的条件因素科学选择工程技术与适宜的控制方法进行误差分析与控制。
参考文献：
[1] 顾月根.桥梁施工控制技术现状分析[J]. 黑龙江科技信息. 2010(11)
[2] 马建忠.关于桥梁施工控制技术方法与体系的问题研究[J]. 科技风. 2008(11)
[3] 龚平.浅析混凝土预应力连续梁桥施工控制[J]. 科技风. 2009(24)
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