橋梁施工監(jiān)控研究
2015-04-08
1引言
隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國公路交通“五縱七橫”大通道建設(shè)及五大跨海工程已陸續(xù)啟動(dòng)，大跨徑橋梁的修建規(guī)模和數(shù)量與日俱增。與交通建設(shè)條件相適應(yīng)的大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋的建設(shè)呈現(xiàn)出勃勃生機(jī)。橋梁施工控制在國外起步較早，目前，國外發(fā)達(dá)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(yù)報(bào)發(fā)展到計(jì)算機(jī)自動(dòng)監(jiān)測、分析與預(yù)報(bào)，形成了較完善的橋梁施工控制系統(tǒng)。國內(nèi)起步較晚,20世紀(jì)90年代以后，人們逐漸從理論與實(shí)踐中認(rèn)識到橋梁施工控制的重要性，特別對于采用自架設(shè)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(yù)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(shí)用的控制軟件，提高監(jiān)測的精度和自動(dòng)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(jìn)行的工作。
2施工控制的內(nèi)容
?。?）結(jié)構(gòu)變形控制
不論采用什么施工方法，橋梁結(jié)構(gòu)在施工過程中總要產(chǎn)生變形（撓曲），并且結(jié)構(gòu)的變形將受到諸多因素的影響，極易使橋梁結(jié)構(gòu)在施工過程中的實(shí)際位置（立面標(biāo)高，平面位置）狀態(tài)偏離預(yù)期狀態(tài)，使橋梁難以順利合龍，或成橋永久線形與設(shè)計(jì)要求不符。所以必須對橋梁實(shí)施控制，使各節(jié)段在施工中的實(shí)際位置狀態(tài)與預(yù)期狀態(tài)之間的誤差在容許范圍內(nèi)，從而使成橋線形符合設(shè)計(jì)要求。
?。?）結(jié)構(gòu)應(yīng)力控制
橋梁結(jié)構(gòu)在施工過程中以及在成橋狀態(tài)下的受力情況是否與設(shè)計(jì)相符合是施工控制要明確的重要問題。通常通過結(jié)構(gòu)應(yīng)力的監(jiān)測來了解實(shí)際應(yīng)力狀態(tài)，若發(fā)現(xiàn)實(shí)際應(yīng)力狀態(tài)與理論計(jì)算應(yīng)力狀態(tài)的差別超限就要進(jìn)行原因查找和調(diào)控，使之在允許范圍內(nèi)變化。結(jié)構(gòu)應(yīng)力控制的好壞不像變形控制那樣易于發(fā)現(xiàn)，若應(yīng)力控制不力將會(huì)給結(jié)構(gòu)造成危害，嚴(yán)重者將發(fā)生混凝土開裂等現(xiàn)象。所以，應(yīng)力控制與變形控制同等重要，必須對結(jié)構(gòu)應(yīng)力實(shí)施嚴(yán)格監(jiān)控。
（3）結(jié)構(gòu)穩(wěn)定控制
橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性關(guān)系到橋梁結(jié)構(gòu)的安全，它與橋梁的強(qiáng)度有著同等的甚至更重要的意義。世界上曾經(jīng)有過不少橋梁在施工過程中由于失穩(wěn)而導(dǎo)致全橋破壞的例子，因此橋梁施工過程中不僅要嚴(yán)格控制變形和應(yīng)力，而且要嚴(yán)格地控制施工各階段結(jié)構(gòu)構(gòu)件的局部和整體穩(wěn)定。目前主要通過穩(wěn)定分析計(jì)算（穩(wěn)定安全系數(shù)），并結(jié)合結(jié)構(gòu)應(yīng)力、變形情況來進(jìn)行綜合評定、控制其穩(wěn)定性。
（4）結(jié)構(gòu)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(nèi)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(shí)，橋梁施工安全控制是上述變形控制、應(yīng)力控制、穩(wěn)定控制的綜合體現(xiàn)，上述各項(xiàng)得到了控制，安全也就得到了控制（由于橋梁施工質(zhì)量問題引起的安全問題除外）。由于結(jié)構(gòu)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(jù)實(shí)際情況，確定其安全控制重點(diǎn)。
3施工控制方法
大跨徑連續(xù)梁橋的施工控制是一個(gè)施工→量測→識別→修正→預(yù)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(jié)構(gòu)的安全，其次必須保證結(jié)構(gòu)的線形和內(nèi)力狀態(tài)符合設(shè)計(jì)要求。由于在施工控制中，同樣會(huì)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(jì)出真實(shí)的狀態(tài)。同時(shí)，為了達(dá)到施工控制的最基本要求，也即它的最優(yōu)性能指標(biāo)，就必須遵循最優(yōu)控制規(guī)律，組成隨機(jī)最優(yōu)控制系統(tǒng)，進(jìn)行分析、調(diào)整、預(yù)測。
4施工控制流程
采用控制參數(shù)誤差分析及修正預(yù)測控制法對實(shí)測狀態(tài)與原定理想狀態(tài)（原計(jì)算得到的撓度狀態(tài)）進(jìn)行對比分析，濾除隨機(jī)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(jié)構(gòu)計(jì)算相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行修正，并對參數(shù)誤差識別調(diào)整后，進(jìn)行前進(jìn)分析和倒退分析。前進(jìn)分析用于完成施工各階段的內(nèi)力和位移分析計(jì)算，并將內(nèi)力累計(jì)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(jìn)分析從施工初態(tài)開始分階段計(jì)算至成橋后三年左右。為了確定施工各階段的預(yù)留拱度和橋面標(biāo)高狀態(tài)過程曲線，需要根據(jù)橋面的設(shè)計(jì)曲線從成橋后某一時(shí)刻（三年左右）按照與前進(jìn)分析相反的過程進(jìn)行倒退分析。完成這些流程后，對原定理想狀態(tài)進(jìn)行修正得到新的理想狀態(tài)（隨后理想狀態(tài)），預(yù)告下階段撓度控制值和立模標(biāo)高。
5結(jié)論
撓度控制是全橋施工控制的關(guān)鍵，由理論計(jì)算撓度與實(shí)測數(shù)據(jù)對比分析可知，澆筑—澆筑后和張拉—張拉后的理論計(jì)算值與實(shí)測值偏差很小，采用控制參數(shù)誤差分析與修正方法對預(yù)應(yīng)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(jì)算準(zhǔn)確可靠。
應(yīng)力（應(yīng)變）控制反映的是各施工階段預(yù)應(yīng)力施加效果。實(shí)測應(yīng)力（應(yīng)變）值說明本橋預(yù)應(yīng)力張拉可靠。通過理論計(jì)算應(yīng)力與實(shí)測數(shù)據(jù)的對比分析可知，應(yīng)力監(jiān)控比較理想。主梁應(yīng)力均在允許范圍內(nèi)，滿足設(shè)計(jì)文件及規(guī)范要求。在監(jiān)控過程中未發(fā)現(xiàn)應(yīng)力異常情況。
絕對標(biāo)高不但對成橋線形起著至關(guān)重要的作用，同時(shí)也決定著橋梁在整個(gè)跨線承前啟后的過渡是否自然合理。
參考文獻(xiàn)
徐君蘭. 大跨度橋梁施工控制[M]. 北京：人民交通出版社，2000.
周峰. 大跨連續(xù)箱梁橋懸臂施工監(jiān)控研究與實(shí)踐[J]. 石家莊鐵道學(xué)院學(xué)報(bào)，2009.
JTG/T F50-2011. 公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范[s].
