橋梁施工監(jiān)控研究
2015-04-08
1引言
隨著國民經濟的發(fā)展，我國公路交通“五縱七橫”大通道建設及五大跨海工程已陸續(xù)啟動，大跨徑橋梁的修建規(guī)模和數量與日俱增。與交通建設條件相適應的大跨徑預應力混凝土連續(xù)梁橋的建設呈現出勃勃生機。橋梁施工控制在國外起步較早，目前，國外發(fā)達國家已將橋梁施工控制納入施工管理工作中?？刂品椒ㄒ褟娜斯y量、分析與預報發(fā)展到計算機自動監(jiān)測、分析與預報，形成了較完善的橋梁施工控制系統(tǒng)。國內起步較晚,20世紀90年代以后，人們逐漸從理論與實踐中認識到橋梁施工控制的重要性，特別對于采用自架設體系施工的大跨度橋梁是必不可少的，但對施工控制的理論研究得還不夠，控制手段落后，影響因素研究不透，預測和判斷精度不高，還未建立完善的施工控制系統(tǒng)。因此，深入研究施工控制理論，研發(fā)更加合理和實用的控制軟件，提高監(jiān)測的精度和自動化程度以及建立起一套完善的控制系統(tǒng)，是今后橋梁施工控制必須進行的工作。
2施工控制的內容
（1）結構變形控制
不論采用什么施工方法，橋梁結構在施工過程中總要產生變形（撓曲），并且結構的變形將受到諸多因素的影響，極易使橋梁結構在施工過程中的實際位置（立面標高，平面位置）狀態(tài)偏離預期狀態(tài)，使橋梁難以順利合龍，或成橋永久線形與設計要求不符。所以必須對橋梁實施控制，使各節(jié)段在施工中的實際位置狀態(tài)與預期狀態(tài)之間的誤差在容許范圍內，從而使成橋線形符合設計要求。
?。?）結構應力控制
橋梁結構在施工過程中以及在成橋狀態(tài)下的受力情況是否與設計相符合是施工控制要明確的重要問題。通常通過結構應力的監(jiān)測來了解實際應力狀態(tài)，若發(fā)現實際應力狀態(tài)與理論計算應力狀態(tài)的差別超限就要進行原因查找和調控，使之在允許范圍內變化。結構應力控制的好壞不像變形控制那樣易于發(fā)現，若應力控制不力將會給結構造成危害，嚴重者將發(fā)生混凝土開裂等現象。所以，應力控制與變形控制同等重要，必須對結構應力實施嚴格監(jiān)控。
?。?）結構穩(wěn)定控制
橋梁結構的穩(wěn)定性關系到橋梁結構的安全，它與橋梁的強度有著同等的甚至更重要的意義。世界上曾經有過不少橋梁在施工過程中由于失穩(wěn)而導致全橋破壞的例子，因此橋梁施工過程中不僅要嚴格控制變形和應力，而且要嚴格地控制施工各階段結構構件的局部和整體穩(wěn)定。目前主要通過穩(wěn)定分析計算（穩(wěn)定安全系數），并結合結構應力、變形情況來進行綜合評定、控制其穩(wěn)定性。
?。?）結構安全控制
橋梁施工過程安全控制是橋梁施工控制的重要內容，只有保證了施工過程中的安全，才談得上其他控制與橋梁的建成。其實，橋梁施工安全控制是上述變形控制、應力控制、穩(wěn)定控制的綜合體現，上述各項得到了控制，安全也就得到了控制（由于橋梁施工質量問題引起的安全問題除外）。由于結構形式不同，直接影響施工安全的因素也不一樣，在施工控制中需根據實際情況，確定其安全控制重點。
3施工控制方法
大跨徑連續(xù)梁橋的施工控制是一個施工→量測→識別→修正→預告→施工的循環(huán)過程。施工控制的最基本要求是確保施工中結構的安全，其次必須保證結構的線形和內力狀態(tài)符合設計要求。由于在施工控制中，同樣會受到或多或少的噪聲干擾，需要用濾波的方法，從被噪聲污染的狀態(tài)中估計出真實的狀態(tài)。同時，為了達到施工控制的最基本要求，也即它的最優(yōu)性能指標，就必須遵循最優(yōu)控制規(guī)律，組成隨機最優(yōu)控制系統(tǒng)，進行分析、調整、預測。
4施工控制流程
采用控制參數誤差分析及修正預測控制法對實測狀態(tài)與原定理想狀態(tài)（原計算得到的撓度狀態(tài)）進行對比分析，濾除隨機誤差并對系統(tǒng)誤差做出判定。若存在明顯的系統(tǒng)誤差，首先要求對結構計算相關數據進行修正，并對參數誤差識別調整后，進行前進分析和倒退分析。前進分析用于完成施工各階段的內力和位移分析計算，并將內力累計起來得到成橋狀態(tài)的受力狀態(tài)。由于混凝土的收縮徐變需要三年左右才能完成，因此前進分析從施工初態(tài)開始分階段計算至成橋后三年左右。為了確定施工各階段的預留拱度和橋面標高狀態(tài)過程曲線，需要根據橋面的設計曲線從成橋后某一時刻（三年左右）按照與前進分析相反的過程進行倒退分析。完成這些流程后，對原定理想狀態(tài)進行修正得到新的理想狀態(tài)（隨后理想狀態(tài)），預告下階段撓度控制值和立模標高。
5結論
撓度控制是全橋施工控制的關鍵，由理論計算撓度與實測數據對比分析可知，澆筑—澆筑后和張拉—張拉后的理論計算值與實測值偏差很小，采用控制參數誤差分析與修正方法對預應力砼連續(xù)箱梁施工全過程控制是可靠的，模擬施工過程的正裝分析是成功的，計算準確可靠。
應力（應變）控制反映的是各施工階段預應力施加效果。實測應力（應變）值說明本橋預應力張拉可靠。通過理論計算應力與實測數據的對比分析可知，應力監(jiān)控比較理想。主梁應力均在允許范圍內，滿足設計文件及規(guī)范要求。在監(jiān)控過程中未發(fā)現應力異常情況。
絕對標高不但對成橋線形起著至關重要的作用，同時也決定著橋梁在整個跨線承前啟后的過渡是否自然合理。
參考文獻
徐君蘭. 大跨度橋梁施工控制[M]. 北京：人民交通出版社，2000.
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